建筑设备第9章_通风

1、建筑设备工程建筑设备工程建筑工程系建筑工程系第九章第九章 通风通风91 建筑通风概述建筑通风概述 建筑通风的任务和意义建筑通风的任务和意义任务：把室内被污染的空气直接或净化后任务：把室内被污染的空气直接或净化后排至室外，把新鲜空气补充进来。排至室外，把新鲜空气补充进来。 意义：改善室内的空气环境意义：改善室内的空气环境 满足人体舒适需要满足人体舒适需要 保证产品质量保证产品质量 促进生产发展促进生产发展 防止大气污染防止大气污染9.1 建筑通风概述 9.1.1 建筑空间空气的卫生条件建筑空间空气的卫生条件 （1）空气温度、湿度和流速）空气温度、湿度和流速 （2）空气中有害物浓度、卫生标准和排放

2、标准）空气中有害物浓度、卫生标准和排放标准 （3）通风工程中的空气设计参数）通风工程中的空气设计参数 9.1.2 建筑通风系统的分类建筑通风系统的分类 （1）自然通风：有组织的自然通风和无组织的自然通风）自然通风：有组织的自然通风和无组织的自然通风 （2） 机械通风机械通风 （3） 全面通风：全面送风和全面排风全面通风：全面送风和全面排风 （4） 局部通风局部通风图图9.1 风压作用的自然通风风压作用的自然通风图图9.2 热压作用的自然通风热压作用的自然通风图图9.3 利用风压和热压的自然通风利用风压和热压的自然通风图图9.4 管道式自然通风管道式自然通风自然通风的影响因素（建筑门窗） 柳孝图

3、建筑物理 89页图59开口位置对室内空气流动的影响开口高低对室内空气流动的影响 柳孝图建筑物理 90页图510水平遮阳对室内气流组织的影响 柳孝图建筑物理 90页图512不同窗户形式对室内气流的影响室内气流的调节绿化的导风作用 （2）机械通风）机械通风图图9.5 全面机械排风全面机械排风（自然送风）（自然送风）图图9.6 全面机械送风（自然排风）全面机械送风（自然排风）1进风口；进风口；2空气处理设备；空气处理设备；33风机；风机；4 4风道；风道；5送风口送风口图图9.7 全面通风全面通风图图9.8 局部送风系统示意图局部送风系统示意图 （3）局部通风）局部通风 1）局部送风）局部送风 2）

4、局部排风）局部排风图图9.9 局部排风系统示意图局部排风系统示意图 9.2.3 局部通风系统的组成与设计要求局部通风系统的组成与设计要求 （1）局部送风系统）局部送风系统图图9.11 局部机械吹风系统局部机械吹风系统 （2）局部排风系统）局部排风系统 1）密闭式）密闭式图图9.12 密闭式排风罩密闭式排风罩 2）柜式（通风柜）柜式（通风柜）图图9.13 柜式排风罩柜式排风罩图图9.14 外部吸气排风罩外部吸气排风罩 3）外部吸气式）外部吸气式 4）吹吸式）吹吸式 5）接受式）接受式 （3）局部排风的净化和除尘）局部排风的净化和除尘 1）有害气体的净化处理）有害气体的净化处理 燃烧法燃烧法 吸附

5、法吸附法 吸收法吸收法 冷凝法冷凝法 2）除尘）除尘 粉尘的性质粉尘的性质 粉尘的密度粉尘的密度 粉尘的粘附性粉尘的粘附性 粉尘的粒径分布粉尘的粒径分布 除尘方法及设备除尘方法及设备 除尘方法有湿法防尘、除尘系统和通风排气系统除尘方法有湿法防尘、除尘系统和通风排气系统。 除尘设备机械除尘器类、过滤除尘器类、湿式除除尘设备机械除尘器类、过滤除尘器类、湿式除尘器类、电除器类尘器类、电除器类图图9.15 重力沉降室重力沉降室图图9.16 惯性除尘器惯性除尘器图图9.17 旋风除尘器旋风除尘器图图9.18 冲激式除尘器冲激式除尘器1含尘气体进口；含尘气体进口；2净化气体出口；净化气体出口；3挡水板；挡

6、水板；4溢流箱溢流箱5溢流口；溢流口；6泥浆斗；泥浆斗；7刮板运输机；刮板运输机；8型通道型通道图图9.19 喷淋塔喷淋塔9.2 全面通风的计算全面通风的计算 9.2.1 确定方法简述确定方法简述1. 为稀释有害物所需的通风量减少室内有害物浓度的并使其达到要求值所需的通风量减少室内有害物浓度的并使其达到要求值所需的通风量L的计算式：的计算式：pskxLyy2. 为消除余热所需的通风量psQLctt3. 为消除余湿所需的通风量当室内散发有害蒸汽和气体时，全面通风量应按各种气体分别稀释至容许浓度所需空气量的总合计算，当室内同时放散余热，余湿时，全面通风量按其中所需最大的空气量计算。当散入室内有害物

7、数量无法具体计算时，全面通风量可按类似房间换气次数的经验数据进行计算。换气次数n是指通风量L(m3/h)与房间体积V(m3)的比值，即 n=L/VpsWLdd n n是换气次数，见表是换气次数，见表9.3。对于对于一般居住及公共建筑，当散入室内的有害气体一般居住及公共建筑，当散入室内的有害气体量无法具体确定时，全面通风量可按房间的量无法具体确定时，全面通风量可按房间的换气换气次数估算次数估算 L = nV （9-5） 9.2.1 全面通风的气流组织全面通风的气流组织图图9.10 全面通风气流组织示意图全面通风气流组织示意图9.2.1 全面通风的气流组织 全面通风的效果不仅与全面通风量有关，还与

8、通风房间的气流组织有关。上送下排图8.4 全面通风房间的气流组织示意图风机操作区生产工作设备台有害物种上下送两边排下送上排上送下排左送右排图8.4 全面通风房间的气流组织示意图风机操作区生产工作设备台有害物种上下送两边排下送上排上送下排左送右排工程设计中，通常采用以下的气流组织方式：(1) 如果散发的有害气体温度比周围气体温度高，或受车间发热设备影响产生上升气流时，无论有害气体浓度大小，均应采用下送上排的气流组织方式。(2) 如果没有热气流的影响，散发的有害气体密度比周围气体密度小时，应采用下送上排的方式；比周围空气密度大时，应从上下两个部位排出，从中间部位将清洁空气直接送至工作地点。(3)

9、在复杂情况下，要预先进行模拟实验，以确定气流组织方式。因为通风房间内有害气体浓度分布除了受对流气流影响外，还受局部气流、通风气流的影响。 9.2.3 空气质量平衡和热量平衡1. 空气质量平衡 单位时间进入室内的空气质量应和同一时间内排出的空气质量保持相等。即通风房间的空气质量（kg/s）要保持平衡，这就是空气平衡。空气平衡的数学表达式为 Gjj+Gzj =Gjp+Gzp在工程实际中为满足各类通风房间及邻室的卫生要求，常利用无组织自然渗透通风措施，使洁净度要求较高的房间维持正压，使机械送风量略大于机械排风量(5%10%)，使污染严重的房间维持负压，使机械送风量小于机械排风量(10%20%)，用自

10、然渗透通风来补偿以上两种情况的不平衡部分。2. 热平衡热平衡是指室内的总得热量和总失热量相等，以保持车间内温度稳定不变，即 Qd = Qs 车间总得热量包括很多方面，如生产设备散热、产品散热、照明设备散热、采暖设备散热、人体散热、自然通风得热、太阳辐射得热及送风得热等。车间的总体热量为各得热量之和。 车间的总失热量同样包括很多方面，有维护结构失热、冷材料吸热、水分蒸发吸热、冷风渗入耗热及排风失热等。 9.3.1 自然通风的作用原理自然通风的作用原理质量流量质量流量G G为为 （1）风压作用下的自然通风风压作用下的自然通风 风向一定时，建筑物外围结构上各点的风压值风向一定时，建筑物外围结构上各点

11、的风压值 通过窗孔的空气体积通过窗孔的空气体积流量流量L L9.3 自然通风自然通风图图8.20 建筑物四周的空气分布建筑物四周的空气分布图图8.21 热压作用下的自然通风热压作用下的自然通风 （2）热压作用下的自然通风）热压作用下的自然通风 窗孔窗孔b b的内外压力差的内外压力差 若以中和面作基准，则有中和面余压若以中和面作基准，则有中和面余压P P0 = 0，各，各窗孔的余压为窗孔的余压为图图8.22 余压分布规律余压分布规律 （3）热压和风压同时作用下的自然通风）热压和风压同时作用下的自然通风 窗孔窗孔a a的内外压差的内外压差: 窗孔窗孔b b的内外压差的内外压差:图图8.23 风压和

12、热压同时作风压和热压同时作 用下的自然通风用下的自然通风 9.3.2 自然通风的计算自然通风的计算 1）计算室内所需的全面通风换气量）计算室内所需的全面通风换气量图图8.24 进风有效系数进风有效系数值值 2）确定进、排风窗孔的位置）确定进、排风窗孔的位置 分配各窗孔的进、排风量。分配各窗孔的进、排风量。 3）计算各窗孔的内外压差和窗孔面积）计算各窗孔的内外压差和窗孔面积 在热压的作用下，窗孔在热压的作用下，窗孔a a和和b b的面积的面积F Fa a、F Fb b分别为分别为 室内平均温度室内平均温度 根据空气量平衡方程根据空气量平衡方程L La aL Lb b可得可得9.3.4 进风窗、避

13、风天窗与风帽1.进风窗的布置与选择 自然通风进风窗的标高应根据其使用的季节来确定：夏季通常使用房间下部的进风窗，其下缘距室内地坪的高度一般为0.3m1.2m，这样可使室外新鲜空气直接进入工作区；冬季通常使用车间上部的进风窗，其下缘距地面不宜小于4.0m，以防止冷风直接吹向工作区。对于单跨厂房对于单跨厂房进风窗应设在外墙上，在集中供暖工地区最好设上、下两进风窗应设在外墙上，在集中供暖工地区最好设上、下两排。排。2. 避风天窗 普通天窗往往在迎风面上发生倒灌现象，为了稳定排风，需要在天窗外加设挡板或采取特殊构造形式的天窗，以使天窗的排风口在任何风向时都处于负压区，这种天窗称为避风天窗。图8.16

14、下沉式天窗图8.15 矩形避风天窗 1-挡风板； 2-喉口21 矩形避风天窗 1.挡风板 2.喉口图8.16 下沉式天窗图8.15 矩形避风天窗 1-挡风板； 2-喉口21图8.16 下沉式天窗图8.15 矩形避风天窗 1-挡风板； 2-喉口21下沉式天窗下沉式天窗 其部分屋面下凹，利用屋架本身的高差形成低凹的避风区。这种天窗无须专设挡风板和天窗架，其造价低于矩形天窗，但是不易清扫。 (a)(b)图8.17 曲、折线型天窗（尺寸单位：m) (a)折线型天窗;(b)曲线型天窗 曲(折)线形天窗(尺寸单位：m)(a)(a)折线形天窗 (b)曲线形天窗(a)(b)图8.17 曲、折线型天窗（尺寸单位

15、：m) (a)折线型天窗;(b)曲线型天窗 挡风板的形状为折线或曲线形。与矩形天窗相比，其排风能力强、阻力小、造价低、质量轻。（3）避风风帽避风风帽就是在普通风帽的外围增设一周挡风圈。（4）通风屋顶通风屋顶是在一般的屋顶上架设通风间层而成的图图9.29 各建筑物之间避风天窗的比例关系各建筑物之间避风天窗的比例关系图图9.30 各建筑物之间风帽的有关尺寸各建筑物之间风帽的有关尺寸9.3.5 建筑设计与自然通风的配合1. 建筑形式的选择(1) 以自然通风为主的热车间，为增大进风面积，应尽量采用单跨厂房。单跨厂房。(2) 余热量较大的厂房应尽量采用单层建筑单层建筑，不宜在其四周建筑坡屋；否则，宜建在

16、夏季主导风向的迎风面。(3) 如果车间内无高大障碍物阻挡，也不放散大量的粉尘和有害气体，且迎风面和背风面的开孔面积占外墙面积的25%以上时，尽可能采用“穿堂风穿堂风”的通风方式。(4) 热加工厂房的平面布置，应尽可能采用“L”形、“ ”形或“ ”形等形式，不宜采用“ ”形或“ ”形布置。 （2）建筑形式的选择）建筑形式的选择图图8.31 多跨中间的自然通风多跨中间的自然通风图图8.32 开敞式穿堂风图开敞式穿堂风图图图8.33 上、下开敞式和侧窗式穿堂风上、下开敞式和侧窗式穿堂风图图8.34 热源在车间内的布置热源在车间内的布置 （3）车间内工艺设备）车间内工艺设备的布置与自然通风的布置与自然

17、通风9.4 通风系统的主要设备和构件9.4.1 风机1. 离心风机和轴流风机的结构原理413572863图8.21 离心风机构造示意图1-叶轮；2-机轴；3-叶轮；4-吸气口；5-出口；6-机壳；7-轮毂；8-扩压环图8.21 离心风机构造示意图1.1.叶轮 2.机轴 3.叶轮 4.吸气口 5.出口6.机壳 7.轮毂 8.扩压环3214图8.22 轴流风机的构造简图1-圆筒形机壳；2-叶轮；3-进口；4电动机图9.22 轴流风机的构造简图1.1.圆筒形机壳 2.叶轮 3.进口 4.电动机2. 2. 风机的基本性能参数风机的基本性能参数(1) 风量(L)是指风机在标准状况下工作时，在单位时间内所

18、输送的气体体积，称为风机风量，以符号L表示，单位为m3/h；(2) 全压(或风压P)是指每m3空气通过风机应获得的动压和静压之和，Pa；(3) 轴功率(N)是指电动机施加在风机轴上的功率，kW；(4) 有效功率(Nx)是指空气通过风机后实际获得的功率，kW；(5) 效率()风机的有效功率与轴功率的比值；(6) 转数(n)风机叶轮每分钟的旋转数，r/min。3. 通风机的选择(1)根据被输送气体(空气)的成分和性质以及阻力损失大小，选择不同类型的风机。(2) 根据通风系统的通风量和风道系统的阻力损失，按照风机产品样本确定风机型号。由于风机的磨损和系统不严密处产生的渗风量，应对通风系统计算的风量和

19、风压附加安全系数。即 L风机=(1.051.1)L P风机=(1.101.15)P按照L风机 和P风机 两个参数来选择风机。另外，样本中所提供的性能选择表或性能曲线，是指标准状态下的空气。所以，当实际通风系统中空气条件与标准状态相差较大时，应进行换算。 9.4.3 风道风道 风道的材料、形状及保湿风道的材料、形状及保湿 风道常用薄钢板、塑料、胶合板、纤维板、钢筋风道常用薄钢板、塑料、胶合板、纤维板、钢筋混凝土、砖、石棉水泥、矿渣石膏板等制成。混凝土、砖、石棉水泥、矿渣石膏板等制成。 风道的断面形式为矩形或圆形风道的断面形式为矩形或圆形。 （2）风道的布置）风道的布置 风道的布置应在进风口、送风

20、口、排风口、空气风道的布置应在进风口、送风口、排风口、空气处理设备、风机的位置确定之后进行。处理设备、风机的位置确定之后进行。 （3）风道的水力计算）风道的水力计算 根据通风系统平面布置图绘制系统轴侧图根据通风系统平面布置图绘制系统轴侧图 选择风道的各管段的流速值选择风道的各管段的流速值 计算各管段的断面积F 求出计算管路的阻力损失 对并联管路进行阻力平衡对并联管路进行阻力平衡 求出最不利计算管路的总阻求出最不利计算管路的总阻力损失，并以此值来选择风机力损失，并以此值来选择风机的型号和规格。的型号和规格。 （4）阀门）阀门 常用的阀门有插板阀、蝶阀。常用的阀门有插板阀、蝶阀。图图8.38 插板

21、阀构造示意图插板阀构造示意图 9.4.3 室内送、排风口室内送、排风口图图9.35 两种最简单的送风口两种最简单的送风口（a）风管侧送风口）风管侧送风口 （b）插板式送、吸风口）插板式送、吸风口图图9.36 百叶式送风口百叶式送风口（a）单层百叶风口）单层百叶风口 （b）双层百叶风口）双层百叶风口图图9.37 空气分布器空气分布器9.4.4 送、排风装置送、排风装置 （1）室外进风装置）室外进风装置图图9.40 塔式室外进风装置塔式室外进风装置（a）墙壁式）墙壁式 （b）屋顶式）屋顶式图图9.41 墙壁式和屋顶式进风装置墙壁式和屋顶式进风装置 （2）室外排风装置图图8.42 室外排风装置室外排

22、风装置 室内送、排风口室内送、排风口图图9.35 两种最简单的送风口两种最简单的送风口（a）风管侧送风口）风管侧送风口 （b）插板式送、吸风口）插板式送、吸风口图图9.36 百叶式送风口百叶式送风口（a）单层百叶风口）单层百叶风口 （b）双层百叶风口）双层百叶风口图图9.39 蝶阀构造示意图蝶阀构造示意图（a）圆形）圆形 （b）方形）方形 （c）矩形）矩形 9.5 高层建筑的防火排烟高层建筑的防火排烟 防火排烟的重要性: 火灾时会产生大量的有毒烟气，并释放出大量的热，并消耗大量的氧气 火灾死亡人数的50以上是由烟气熏死的，烟气中含有CO、CO2、HCl等 烟气有遮光作用，能见度下降 为保障建筑

23、内人员的安全疏散并有利于消防扑救工作，要设置防烟、排烟装置 防排烟设置范围: 凡建筑高度超过24米的高层民用建筑及其相连的且高度不超过24米的裙房设有防烟楼梯及消防电梯，均应进行防烟、排烟设计。 防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室、封闭避难层设置防烟设施 走廊、房间及室内中庭等设置排烟设施 防烟分区： 主要采用挡烟垂壁、挡烟梁或者挡烟隔墙等措施实现 需要设置排烟设施的走道、房间，应采用挡烟垂壁、隔墙或从顶棚下突出不小于50cm的梁划分防烟分区 每个防烟分区的面积不宜超过500m2，且防烟分区不应跨越防火分区图9.43 挡烟垂壁图图9.44 防火防烟分区实例防火防烟分区实例 9.5.2

24、建筑物防烟排烟的作用和原理建筑物防烟排烟的作用和原理 建筑一旦发生火灾，烟气热流很快充满起火建筑一旦发生火灾，烟气热流很快充满起火房间，迅速蔓延至走廊、管道井、竖井，进房间，迅速蔓延至走廊、管道井、竖井，进入楼梯等，以至充满整个疏散通道入楼梯等，以至充满整个疏散通道 为保证疏散通道的安全，需向楼梯间及其前为保证疏散通道的安全，需向楼梯间及其前室或与电梯间的合用前室采取机械送风，在室或与电梯间的合用前室采取机械送风，在楼梯间内造成一个大于前室的气体压力，在楼梯间内造成一个大于前室的气体压力，在前室造成一个大于走道的气体压力。前室造成一个大于走道的气体压力。 9.5.3 自然排烟方式自然排烟方式

25、利用开启的外窗或利用室外阳台或凹廊进行排烟利用开启的外窗或利用室外阳台或凹廊进行排烟的方式，经济、简单、易操作，不需要使用动力的方式，经济、简单、易操作，不需要使用动力及专用设备及专用设备 对建筑设计的制约：排烟房间必须面对室外，对建筑设计的制约：排烟房间必须面对室外，进深不能太大。进深不能太大。 火热蔓延到上层的危险性火热蔓延到上层的危险性 排烟效果不稳定：室外风力、局地微气候排烟效果不稳定：室外风力、局地微气候 （1）自然排烟设置部位）自然排烟设置部位 建筑高度建筑高度50 m以下的一类公共建筑以及建筑高度以下的一类公共建筑以及建筑高度在在100 m以下的居住建筑中，靠外墙的防烟楼梯以下的

26、居住建筑中，靠外墙的防烟楼梯间及其前室、靠外墙的消防电梯间前室、靠外墙间及其前室、靠外墙的消防电梯间前室、靠外墙的合用前室宜采用自然排烟。的合用前室宜采用自然排烟。 （2）排烟口位置）排烟口位置图图9.45 自然排烟口位置自然排烟口位置图图9.46 利用竖井排烟利用竖井排烟 （3）自然排烟的开窗面积）自然排烟的开窗面积 长度不超过长度不超过60 m的内走道，可开启外窗或排烟的内走道，可开启外窗或排烟口的面积不应小于走道面积的口的面积不应小于走道面积的2； 靠外墙的防烟楼梯间前室或消防电梯前室，可靠外墙的防烟楼梯间前室或消防电梯前室，可开启外窗面积不应小于开启外窗面积不应小于2.0 m2； 靠外

27、墙的合用前室，可开启外窗面积不应小于靠外墙的合用前室，可开启外窗面积不应小于3.0 m2；图图9.47 排烟口与进风口的位置排烟口与进风口的位置 靠外墙的防烟楼梯间靠外墙的防烟楼梯间,每五层内可开启外窗面积不每五层内可开启外窗面积不应小于应小于2.0 m2 ； 超过超过100 m2需排烟的房间，可开启外窗面积不应需排烟的房间，可开启外窗面积不应小于该房间面积的小于该房间面积的2； 净高小于净高小于12 m的中庭，可开启的天窗或高侧外窗的中庭，可开启的天窗或高侧外窗面积不应小于该中庭面积的面积不应小于该中庭面积的5； 对于竖井自然排烟方式：不靠外墙的防烟楼梯间对于竖井自然排烟方式：不靠外墙的防烟

28、楼梯间前室或消防电梯前室，其进风口面积不应小于前室或消防电梯前室，其进风口面积不应小于1.0 m2 ，进风道面积不应小于，进风道面积不应小于2.0 m2 ；排烟口面积不；排烟口面积不应小于应小于4.0 m2 ，排烟竖井面积不应小于，排烟竖井面积不应小于6.0 m2 ；不；不靠外墙的合用前室，其进风口面积不应小于靠外墙的合用前室，其进风口面积不应小于1.5 m2 ，进风道面积不应小于，进风道面积不应小于3.0 m2 ；排烟口面积不应小；排烟口面积不应小于于6.0 m2 ，排烟竖井面积不应小于，排烟竖井面积不应小于9.0 m2 。自然排烟示例自然排烟示例 9.5.4 防烟措施和机械排烟防烟措施和机

29、械排烟 （1）机械加压送风防烟设施）机械加压送风防烟设施 加压送风防排烟，是为火灾时提供不受烟气干扰加压送风防排烟，是为火灾时提供不受烟气干扰的疏散路线和避难场所。加压部位必须使关闭的的疏散路线和避难场所。加压部位必须使关闭的门对着火楼层保持一定的压力差，同时应保证在门对着火楼层保持一定的压力差，同时应保证在打开加压部位的门时，在门洞断面处有足够大的打开加压部位的门时，在门洞断面处有足够大的气流速度，有效阻止烟气入侵气流速度，有效阻止烟气入侵 1）防烟设施的设置部位）防烟设施的设置部位 不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室；采用自然

30、排烟设施的防烟楼梯前室或合用前室；采用自然排烟设施的防烟楼梯间，而不具备自然排烟条件的前室；封闭的避难间，而不具备自然排烟条件的前室；封闭的避难层。层。 2）机械加压送风系统的组成）机械加压送风系统的组成图图9.48 机械加压送风系统机械加压送风系统机械加压送风防烟部位机械加压送风示意 加压送风机加压送风机 加压送风口加压送风口 加压送风道加压送风道 3）机械加压送风系统中的设计问题）机械加压送风系统中的设计问题 加压送风系统的划分加压送风系统的划分 加压送风系统对新风的要求加压送风系统对新风的要求 （2）密闭防烟设施）密闭防烟设施 指当火灾发生时，将着火房间封闭起来，指当火灾发生时，将着火房间封闭起来，使之因缺氧而缓解火势，同时达到防止烟使之因缺氧而缓解火势，同时达到防止烟气蔓延扩散的设施。多用于具有较好耐火气蔓延扩散的设施。多用于具有较好