建筑设备第8章(通风)

1、1第8章 通 风8.1.1 建筑通风的任务8.1 建筑通风概述 建筑通风的任务是使新鲜空气连续不断地进入建筑物内，并及时排出生产和生活中的废气和有害气体。 工业通风的任务就是控制生产过程中产生的粉尘、有害气体、高温、高湿，并尽可能对污染物回收，化害为宝，防止环境污染，创造良好的生产环境和大气环境。一般必须综合采取防止工业有害物的各种措施，才能达到卫生标准和排放标准的要求。28.1.2 空气的参数和卫生条件空气的速度、温度、湿度气流流速过大会引起吹风感，气流流速过小会有闷气、呼吸不畅感。气流流速的大小还直接影响到人体皮肤与外界环境的对流换热效果，流速加快对流换热速度也加快，气流流速减慢对流换热速

2、度也减慢。人体与周围环境之间存在着热量传递，它与人体的表面温度、环境温度、空气流动速度、人的衣着厚度、劳动强度及姿势等因素有关。 人体在气温较高时需要更多的水分蒸发，相对湿度的设计极限应该从人体生理需求和承受能力来确定。 32. 2. 空气中有害物浓度、卫生标准和排放标准空气中有害物浓度、卫生标准和排放标准有害物对人体的危害不但取决于有害物的性质，还取决于有害物在空气中的含量。单位体积空气中的有害物含量称为浓度，浓度越大危害也越大。有害蒸汽或气体的浓度有两种表示方法，一是质量浓度，一是体积浓度。 8.1.3 通风方式1. 按照通风系统作用范围可分为全面通风和局部通风2. 按照通风系统的作用动力

3、可分为自然通风和机械通风8.2 机 械 通 风8.2.1 全面通风413245图8.1 全面机械送风(自然排风) 1.进风口 2.空气处理设备 3.风机 4.风道 5.送风口 513245图8.2 全面机械排风(自然送风) 6事故通风；置换通风是新鲜的空气直接进入工作区，并在地板上形成一层较薄的“空气湖”。置换通风的主导气流是由室内热源产生向上的对流气流，送风速度较小，对室内主导气流无任何实际的影响。底部风口送出的新鲜空气首先通过人体，余热和污染物在浮力及气流组织的驱动力作用下向上运动，所以，置换通风能在室内工作区提供良好的空气品质。 8.2.2 全面通风量的确定1. 为稀释有害物所需的通风量

4、(8-2)pskxLyy72. 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/VpsWLdd88.2.3 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

5、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%)，用自然渗透通风来补偿以上两种情况的不平衡部分。92. 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

6、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。108.2.4 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，还与通风房间的气流组织有关。上送下排111213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14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15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

7、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) 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。 168.2.5 局部通风 局部送风是将符合要求的空气输送、分配给局部工作区，适用于产生有害物质的厂房。 局部排风是将有害物质在产生的地点就地排除，并在排除之前不与工作人员相接触。 局部排风系统由排风罩、风管、净化设备和风机等组成。 图8.5 局部送风系统示意图图8.6 局

8、部排风系统示意图局部送风系统示意图 17图8.5 局部送风系统示意图图8.6 局部排风系统示意图 局部排风系统示意图18净化处理设备净化处理设备 1) 电除尘器 192) 旋风除尘器 旋风除尘器利用气流旋转过程中作用在尘粒上的惯性离心力，使尘粒从气流中分离的。3) 湿式除尘器湿式除尘器是通过含尘气体与液滴或液膜的接触使尘粒从气流中分离的。 4) 过滤式除尘器 208.3 自 然 通 风8.3.1 自然通风系统的形式1) 有组织的自然通风空气是通过建筑围护结构的门、窗孔口进出房间的，可以通过设计计算获得需要的空气量，也可由通风管上的调节阀门以及窗户的开度控制风量的大小，因此成为有组织的自然通风。

9、2) 管道式自然通风管道式自然通风是依靠热压通过管道输送空气的一种有组织的自然通风。3) 渗透通风在风压、热压的作用下，室内外空气通过围护结构的缝隙进入和流出房间的过程叫渗透通风。 218.3.2 自然通风的作用原理当建筑物外墙上的窗孔两侧存在压力差时，就会有空气流过该窗孔，设空气流过窗孔的阻力为 P。PFvFL2通过窗口的空气量为2.2VP1. 热压作用下的自然通风22图8.11 热压作用下的自然通风tw wPaPapbpbtn n进风窗孔和排风窗孔两侧压差的绝对值之和与两窗孔的高度差h和室内外的空气密度差( )有关，我们把gh( )称为热压热压。wnwn23 在自然通风中，我们把室内外两侧

10、的压差称为余压余压 。余压为正，窗孔排风；余压为负，窗孔进风。 在某一高度0-0平面的地方，外墙内外两侧的压差为零，这个平面称为中和面。中和面。位于中和面以下的窗孔是进风窗，中和面以上的窗孔是排风窗。2. 风压作用下的自然通风 由于建筑物的阻挡，建筑物四周的空气静压由于受到室外气流作用而有所变化，称为风压风压。在建筑物迎风面，气流受阻，部分动压转化为静压，静压值升高，风压为正，称为正压；在建筑物的侧面和背面由于产生局部涡流，形成负压区，静压降低，风压为负，称为负压。 K要在风洞内通过模型实验 求得。2wfw2KvP248.3.3 自然通风的设计计算1. 计算车间的全面通风量 pjQLcttdw

11、pwttttm 2. 以图8.12为例，在热压作用下，进排风窗孔的面积为aaaaawa1wnw22GGFPh gbbbbbpb2wnp22GGFPh g25根据空气平衡方程式，Ga=Gb，如果近似认为， a b， w p ，2a2b1FhFh12a2b1FhFh 进排风窗孔面积之比是随中和面的位置的变化而变化的。排风窗孔的面积增大，进风窗孔的面积减小，则中和面上移(即增大h1、减小h2)；反之亦然。在热车间一般都是采用上部天窗进行排风，而天窗的造价比侧窗要高，因此中和面的位置不宜选得太高。图8.12 余压沿车间的高度的变化hh00ba268.3.4 进风窗、避风天窗与风帽进风窗的布置与选择 自

12、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。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。27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 矩形避风天窗 1.挡风板 2.喉口28图8.16 下沉式天窗图8.15 矩形避风天窗 1-挡风板； 2

13、-喉口21图 8 . 1 6 下 沉 式 天 窗图 8 . 1 5 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。 29(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 ：m) (a)折 线 型 天 窗 ;(b)曲 线 型 天 窗 挡风板的形状为折线或

14、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。303. 避风风帽风帽的作用在于使排风口处和风道内产生负压，防止室外倒灌和防止雨水或污物进入风道或室内。8.3.5 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

15、能采用“L”形、“ ”形或“ ”形等形式，不宜采用“ ”形或“ ”形布置。 312. 厂房的总平面布置3. 工艺设备的布置与自然通风328.4 通风系统的主要设备和构件8.4.1 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333214图 8.22 轴 流 风 机 的 构 造 简 图1-圆 筒 形

16、 机 壳 ； 2-叶 轮 ； 3-进 口 ； 4电 动 机图8.22 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342. 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/

17、min。353. 通风机的选择 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。364. 4. 通风机的安装通风机的安装对于输送气体用的中、大型离心风机一般应安装在混凝土基础上

18、，对于轴流风机通常安装在风道中间或墙洞中。在风管中间安装时，可将风机装在用角钢制成的支架上，再将支架固定在墙上、柱上或混凝土楼板的下面。对隔振有特殊要求的情况，应将风机装置在减振台座上。8.4.2 8.4.2 风道风道1. 1. 风道的材料及保温风道的材料及保温 在通风空调工程中，管道及部件主要用普通薄钢板，镀锌钢板制成，有时也用铝板、不锈钢板、硬聚氯乙烯塑料板及砖、混凝土、玻璃、矿渣石膏板等制成。 风道的断面形状有圆形和矩形。 保温材料主要有软木、泡沫塑料、玻璃纤维板等，保温厚度应根据保温要求进行计算，或采用带保温的通风管道。372. 2. 风道的布置及风道断面积的确定风道的布置及风道断面积

19、的确定 风道的布置应和通风系统的总体布局，并与土建、生产工艺和给排水等各专业互相协调、配合，应使风道少占建筑空间，风道布置应尽量缩短管线、减少转弯和局部构件，这样可减少阻力。 风道断面积确定 。（连续性方程） 风道中风速的确定应通过全面的技术经济比较综合考虑，使初投资和运行费用的总和最小。（经济流速） 8.4.3 8.4.3 室内送、排风口室内送、排风口8.4.4 8.4.4 进、排风装置进、排风装置 室外进风装置室外进风装置 2. 2. 室外排风装置室外排风装置38( a )( b )图 8 . 2 6 室 外 进 风 装 置图8.26 室外进风装置39123A-A1234AA图 8 . 2

20、 8 设 在 平 台 上 的 进 风 室1 - 进 风 室 ； 2 - 空 气 加 热 器 ； 3 - 风 机 ； 4 - 电 动 机854321276图 8 . 2 7 设 在 地 下 室 的 进 风 室1 - - 进 风 装 置 ； 2 - - 保 温 阀 ； 3 - - 过 滤 器 ； 4 - - 空 气 加 热 器 ； 5 - -风 机 ； 6 - - 电 动 机 ； 7 - - 旁 通 阀 ； 8 - - 帆 布 接 头 图8.27 设在地下室的进风室 1.1.进风装置 2.保温阀 3.过滤器 4.空气加热器；5.风机 6.电动机 7.旁通阀 8.帆布接头 40123A-A1234AA图 8.28 设 在 平 台 上 的 进 风 室1-进 风 室 ； 2-空 气 加 热 器 ； 3-风 机 ； 4-电 动 机854321276图 8.27 设 在 地 下 室 的 进 风 室1-进 风 装 置 ； 2-保 温 阀 ； 3