教学配套课件：室内环境与设备(第2版)

1、室内环境与设备（第2版）第一章建筑外环境第一节室外环境概述第二节室外气候要素第三节城市微气候下一页返回第二章室内空气环境与设备第一节室内空气环境概述第二节室内空气通风第三节通风管道及通风机械上一页下一页返回第三章洁净室与洁净空调系统第一节空调系统概述第二节洁净室的设计第三节空气净化设备第四节洁净空调系统上一页下一页返回第四章室内热工环境与设备第一节建筑热工环境概述第二节室内热环境第三节围护结构保温、隔热设计第四节建筑供暖系统第五节建筑空调系统上一页下一页返回第五章室内光环境与设备第一节室内光环境概述第二节室内装饰材料的光学特性第三节天然光环境设计第四节人工光环境设计上一页下一页返回第六章室内声

2、环境与设备第一节声环境概述第二节人的听觉特性与噪声评价第三节材料与结构的声学性能第四节噪声的控制与治理方法上一页下一页返回第七章 室内厨、卫环境与卫生设备第一节建筑给水系统第二节建筑排水系统第三节卫生间建筑设计第四节室内燃气供应系统上一页下一页返回第八章室内防火与消防设备第一节室内装饰防火设计第二节室内防火系统设计第三节 火灾自动报警与消防联动系统上一页下一页返回第九章室内智能建筑系统第一节智能建筑概述第二节办公自动化系统第三节建筑自动化系统第四节综合布线系统上一页返回第一章建筑外环境第一节室外环境概述第二节室外气候要素第三节城市微气候返回第一节室外环境概述一、地球绕日运行的规律地球是太阳系八

3、大行星之一，按距离太阳由近及远的次序为第三颗。它有一个天然卫星月球，二者组成一个天体系统地月系统。地球作为一个行星，远在亿年以前起源于原始太阳星云。地球会与外层空间的其他天体相互作用，包括太阳和月球。地球是上百万生物的家园，是目前宇宙中已知存在生命的唯一天体。地球的矿物和生物等资源维持了全球的人口。地球上的任何一点位置都可以用地理经度和纬度来表示。经度是地球上一个地点离本初子午线的南北方向走线以东或以西的度数。下一页返回第一节室外环境概述本初子午线的经度是，地球上其他地点的经度是向东到或向西到。不像纬度有赤道作为自然的起点，经度没有自然的起点，作为本初子午线的那条线是人为规定的。年国际会议决定

4、使用经过伦敦格林尼治天文台子午仪中心的经线作为经度的起点，如图-所示。一切垂直于地轴的平面同地球表面相割而成的圆，都是纬线，它们彼此平行。其中，通过地心的纬线称为赤道，赤道是一根人为划分的线，将地球平均分为两个半球（南半球和北半球）。它位于南北回归线之间，一年四季都受到阳光的直射，如图-所示。上一页下一页返回第一节室外环境概述纬度线投射在图上看似是水平的平行线，但实际上是不同半径的圆。有相同特定纬度的所有位置都在同一个纬线上。赤道的纬度为，将行星平分为南半球和北半球。纬度是指某点与地球球心的连线和地球赤道面所成的线面角，其数值为。位于赤道以北的点的纬度称为北纬，记为；位于赤道以南的点的纬度称为

5、南纬，记为。纬度数值为的地区称为低纬地区，纬度数值为的地区称为中纬地区，纬度数值为的地区称为高纬地区。二、太阳在空间的位置及其辐射效应太阳是距离地球最近的恒星，是太阳系的中心天体。上一页下一页返回第一节室外环境概述太阳系质量的都集中在太阳。太阳系中的八大行星、小行星、流星、彗星、外海王星天体以及星际尘埃等，都围绕着太阳运行（公转）。（一）太阳在空间的位置太阳位置常用两个角度来表示，即太阳高度角犺和太阳方位角。（）高度角（）：太阳直射光线与地球表面之间的夹角（图-中的角h）。高度角的计算式为：上一页下一页返回第一节室外环境概述（）方位角（）：测点与太阳在水平面上投影点之间连线和正南方向的夹角（图

6、-中的角）。方位角的计算式为：当计算得到时用下式：图-所示为夏至到冬至这一段时间太阳在中午照射时的太阳高度角h与纬度 之间的关系。上一页下一页返回第一节室外环境概述（二）太阳辐射能量与辐射强度太阳辐射热是地表大气热过程的主要能源，也是室外热湿环境各参数中对建筑物影响较大的一个因素。因此，日照和遮阳是建筑设计必须关注的因素。.地球上太阳辐射年总量太阳辐射为地球接收到的一种自然能源。太阳光线的正交面上的辐射强度约为。地球地表受到的短波与长波年辐射量，如图-所示。.太阳常数与太阳辐射电磁波上一页下一页返回第一节室外环境概述太阳是一个直径相当于地球倍的灼热气团，在地球大气层外，太阳与地球的平均距离处，

7、与太阳光线垂直的表面上的辐射强度I 约为，被称为太阳常数。在太阳辐射未进入大气层之前，其波谱如图-所示。在不同波长的辐射中，能转化为热能的主要是可见光和红外线。太阳辐射中约有来自波长为 的可见光，其次是波长为 的近红外线。（三）大气层对太阳辐射的吸收太阳辐射通过大气层时，地球表面太阳辐射的热平衡，如图-所示。上一页下一页返回第一节室外环境概述太阳辐射能进入地球大气层后，由于大气层内各种气体分子和其他微粒的存在，极大地削弱了太阳辐射照度。太阳辐射遇到云层时要反射出一部分；大气层中各种气体分子的折射也减弱了太阳辐射；大气层中的氧、臭氧、二氧化碳和水蒸气又吸收了一部分太阳辐射；大气中尘埃对太阳辐射的

8、吸收也是不可忽视的。由于反射、折射和吸收的共同作用，使得太阳辐射到达地面时被极大地削弱了。太阳辐射到达地面后，一部分被地面吸收，另一部分则由地面向天空反射。地面吸收的太阳辐射热量使地面水蒸发，极小一部分以对流、传导的方式散射热量。因此，太阳辐射能量对于地面的热交换是一个复杂的过程。上一页下一页返回第一节室外环境概述图-所示为夏季中午太阳辐射热交换的情况。太阳辐射是以太阳直射辐射照度、散射辐射照度及用两者之和的太阳总辐射照度表示。到达地球表面的太阳辐射由两部分组成，一是太阳直接照射到地球表面的部分，称为直射辐射；二是经过大气散射作用后而到达地面的部分，称为散射辐射。直接辐射与散射辐射之和就是到达

9、地面的太阳辐射总和，称为总辐射。三、日照的作用与效果日照是指物体表面被太阳光直接照射的现象。从太阳光谱可以知道，到达大气层表面的太阳光波长范围为。上一页下一页返回第一节室外环境概述太阳光中除可见光外，还有短波范围的紫外线和长波范围的红外线。在严寒地区，夏季日晒过热现象时间短暂，而冬季全年日照时间长，冬季日照率可达。以冬至日为例，哈尔滨市各朝向房间接受日照时数和辐射强度见表-。日照强度大小和时间长短还会对人类的行为产生影响。研究表明，在纬度较高的地区，在日照时间变少的冬季，有些人会变得非常胆小、疲劳而又抑郁；随着春夏的来临，日照时间变长，这些症状会逐渐消失，人又恢复正常。上一页下一页返回第一节室

10、外环境概述在无光照的黑暗环境中，人的机体内会分泌一种褪黑色素，由于冬季日照短，褪黑色素分泌增多，使得一些人的精神受到压抑。虽然阳光对生产和生活是不可缺少的，但直射阳光对生产和生活也会产生某些不良影响。上一页返回第二节室外气候要素一、大气压力空气分子不断地做无规则的热运动，不断地与物体表面相碰撞，宏观上，物体表面就受到一个持续的、恒定的压力，物体表面单位面积所受的大气分子的压力称为大气压强或气压。空气可看成是混合理想气体，压强p可写成：在重力场中，空气的分子数随高度的增加而呈指数减少，因此，气压大体上也随高度的增加呈指数降低。二、风风是自然界由大气压力差所引起的大气水平方向的运动。下一页返回第二

11、节室外气候要素地表增温不同是引起大气压力差的主要原因，也是风的主要成因。其可分为大气环流与地方风两大类。由于照射在地球上的太阳辐射不匀，造成赤道和两极之间的温差，由此引发的大气在赤道和两极之间运动，称为大气环流。控制大气环流的主要因素是地球表面状况和地球的自转与公转。地方风是由于地表水陆分布，地势起伏、地表覆盖等地方条件不同引起的，如水陆风、山谷风和林原风等，如图-所示。风向和风速是描述风特性的两个要素。人们把风吹来的地平方向确定为风的方向，如风来自西北方向称为西北风。为了直观地反映一个地方的风向和风速，通常用风玫瑰图来表示。上一页下一页返回第二节室外气候要素为表示风向，粗则采取东（）、南（）

12、、西（）、北（）个方位，细则采取个方位，即在前述个方位之间再加入东南（）、东北（）、西南（）和西北（），如图-所示。若要更细，则再加入个方位共个方位即可。风速用来表示风的强弱，气象学上将风分为级，见表-。三、室外气温室外气温一般是指距离地面 高、处于背阴处的空气温度。气温有年变化和日变化。在晴朗的天气下，气温一昼夜的变化是有规律的，最高值一般出现在下午时左右，而不是正午太阳高度角最大时；最低气温一般出现在日出前后，而不是在午夜。上一页下一页返回第二节室外气候要素这是由于换热过程造成了时间的滞后。一日内气温的最高值和最低值之差称为气温的日较差，通常用来表示气温的日变化。一年中各月平均气温也有最大

13、值与最低值。对北半球来说，最高月平均气温出现在月或月，而最低月平均气温出现在月或月。一年内最热月与最冷月的平均气温差称为气温的年较差。我国北方地区不但冬天气温较低，而且寒冷持续时间也较长。即使在东部平原地区，一年内寒冷持续时间也相当漫长。一年内日平均温度小于或等于的日数，哈尔滨达，沈阳达，北京达；即使是在长江中下游的武汉、合肥和南京，也分别有、和。上一页下一页返回第二节室外气候要素这是由于这些地方冬季常有寒潮滞留的缘故。至于我国西部的青藏高原和北部的内蒙古高原，由于地势关系，寒冷天数比同纬度的平原地区还要长得多。夏季，我国北方地区与南方地区的温差较冬季小得多。由于引起空气温度变化的太阳辐射是周

14、期的，因此，空气温度的年变化、日变化也是周期性的。气温可以根据气象台站的观测资料，按变化周期进行谐量分析，即将气温表示成傅立叶（）级数形式（数学函数的一种表示）。上一页下一页返回第二节室外气候要素建筑不宜布置在山谷、洼地、沟底等凹地里，因冬季冷气流在凹地里形成对建筑物的“霜洞”效应。位于凹地的底层或半地下层建筑若保持所需的室内温度所耗能量会相应增加，如图-所示。四、湿度空气湿度是指空气中水蒸气的含量，空气中的水蒸气来自于地表水分的蒸发，包括江河湖海、森林草原、田野耕地等，一般以绝对湿度和相对湿度来表示。绝对湿度的日变化受地面性质、水陆分布、季节寒暑、天气阴晴等的影响，一般是大陆低于海面，夏季低

15、于冬季，晴天低于阴天。相对湿度日变化趋势与气温日变化趋势相反。上一页下一页返回第二节室外气候要素当水蒸气进入大气后，水蒸气由于辐射而冷却，进入过饱和状态从空气中析出而悬浮于空气中，形成云雾、冰晶，下降而成为雨、露、霜、雪、雾、雹之类的降水现象。我国气候特点除西部和西北地区全年都相当干燥外，整个东部经济发达地区最热月平均相对湿度均较高，一般可达。这些地区到了最冷月，在华北北部相对湿度较低，而长江流域一带仍保持较高相对湿度，可达。由此可见，相对湿度过高，伴随着冬冷夏热的气候条件，会使人感到更加不适。在湿热天气里，人体排汗不易散发，使人感到闷热；而在湿冷的天气里，人体皮肤接触到较多寒凉水汽，使人感到

16、阴冷。上一页下一页返回第二节室外气候要素因此，改善我国建筑物室内热环境成为一个迫切需要解决的问题。表-给出的是标准大气压下的饱和水蒸气压力和绝对湿度的数值，各值均为空气温度的函数。五、降水从海洋和大地蒸发的水进入大气层，经过凝结又降回地面的液态或固态水分，称为降水。雨、雪、冰雹等都属于降水。降水特性包括降水量、降水时间和降水强度。降水量是指降落到地面的雨、雪、冰雹等融化后，未经蒸发或渗透流失而积累在水平面上的水层厚度，以“”为单位。上一页下一页返回第二节室外气候要素降水时间是指一次降水过程从开始到结束的持续时间，以“”“”表示。降水强度是单位时间内的降水量。降水量的多少是用雨量筒和雨量计测定的

17、。降水强度的等级，以的总量（）来划分：小于 的为小雨；中雨为；大雨为；暴雨为。影响降水分布的因素很复杂，首先是气温。在寒冷的地区水的蒸发量不大，而且由于冷空气的水蒸气分压力较低，因此，寒冷地区不可能有大量的降水。在炎热地区，由于蒸发强烈，而且水蒸气分压力也较高，所以水汽凝结时会产生较多的降水。另外，大气环流、地形、海陆分布的性质及洋流都会影响降水性质。上一页下一页返回第二节室外气候要素我国大部分地区受季风影响，雨量多集中在春、夏季节，由东南向西北递减，山岭的向风坡常为多雨地带，年降雨量的变化很大。春末夏初，东南暖湿气流北上，与由北向南的低温气流在长江流域相遇，形成长江流域的梅雨期，其基本特征是

18、在某一特定的长时期里大量地连续降水，是长江流域降水的主要组成部分。我国的降雪量在不同地区有很大的差别，在北纬到北纬地段为降雪或多雪地区。上一页返回第三节城市微气候在城市建筑物的表面及周围，气候条件都有较大的变化。这种变化会改变建筑物的内外热环境。加之城市是一个人口高度密集、高强度的生活和经济活动区域，其影响就更为严重，造成与农村气候迥然不同的城市气候。一、空气温度和辐射温度由于城市地面覆盖物多，发热体多，加上密集的城市人口的生活和生产中产生的大量的人为热，导致城市区域空气平均温度、瞬时温度的空间分布均大于郊区，形成众所周知的城市热岛现象，如图-所示。上一页下一页返回第三节城市微气候热岛效应影响

19、所及的高度叫作混合高度，在小城市约为，大城市则可达 以上。热岛范围内的空气易于对流混合，但其上部的大气则呈稳定状态而不扩散，就像盖子一样，使发生在热岛范围内的各种气体污染物质都被围困在热岛之中。二、风场风场是指风向、风速的分布状况。在大环境天气系统背景风速很大的情况下，地面风进入市区，城市下垫面层使得市区风场分布变得极为复杂。其特征：一是平均风速明显小于郊外；二是风向分布基本无规律可循；三是在部分区域形成风影区（无风区）和强风区。上一页下一页返回第三节城市微气候而在大环境天气系统背景风速较小或无风的情况下，城市风场即为由城市热岛现象引起的热力紊流，称为“城市风”。这种风常认为是“污染风”。由于

20、城市房屋高低不同、街道又纵横交错，使城市区域下垫面粗糙程度增大，因而市区内风速减小。三、湿度和降水城市区域由于大量的建筑物和大面积的道路硬质铺装，使自然蒸发量减小，空气绝对湿度和相对湿度较郊外略低，日波动模式也与郊外有所不同，所以年平均相对湿度比郊区低。上一页下一页返回第三节城市微气候但因城区空气中尘埃浓度较高，所以雾和云量也较高，城区的降水量较郊外要多。但是较多的降水并不能增加城区地表的储水量，而是将降水由排水设施迅速输送至城外。四、日照与建筑物的配置建筑的合理布局有利于改善日照条件。以住宅楼群为例，住宅楼群中不同形状、布局走向的住宅其背向都将产生不同的阴影区，地理纬度越高，建筑物背向的阴影

21、区的范围也越大，因而在住宅楼组合布置时，应注意从一些不同的布局处理中争取良好日照。（）在多排多列楼栋布置时，采用错落布置，利用山墙空隙争取日照，如图-所示。上一页下一页返回第三节城市微气候（）点、条组合布置时，将点式住宅布置在好朝向位置，条状住宅布置在其后，有利于利用空隙争取日照，如图-所示。（）在严寒地区，城市住宅布置时可通过利用东西向住宅围合成封闭或半封闭的周边式住宅方案。这种布局可以扩大南北向住宅间距，可以形成较大的院落，对节能节地有利。南北向与东西向住宅围合一般有四种情况，如图-所示。这四种情况从争取室内日照、减少日照遮挡来看，方案、方案最好。（）全封闭围合时，开口的位置和方位以向阳和

22、居中为好。上一页下一页返回第三节城市微气候五、建筑形态与气流单体建筑物的三维尺寸对其周围的风环境带来较大的影响。从节能的角度考虑，应创造有利的建筑形态，减少风流、减少风压、减少耗能热损失。建筑物越长越高，进深越小，其背风面产生的涡流区越大，流场越紊乱，对减少风速、风压有利，如图-图-所示。从避免冬季季风对建筑的侵入来考虑，应减少风向与建筑物长边的入射角度，如图-所示。风向相同、间距不同时迎风面风速百分率的比较如图-所示。上一页下一页返回第三节城市微气候分析下列建筑物形成的风环境可以发现：（）风在条形建筑背面边缘形成涡流。建筑物高度越高、深度越小、长度越大时，背面涡流区越大，如图-所示。（）风在

23、形建筑中，图-所示布局对防风有利。（） 形建筑形成半封闭的院落空间，图-所示布局对防寒风十分有利。（） 形建筑当有开口时，其开口不宜朝向冬季主导风向和冬季最不利风向，而且开口不宜过大，如图-所示。上一页下一页返回第三节城市微气候（）将迎冬季季风面做成一系列台阶式的高层建筑，有利于缓冲下行风，如图-所示。（）将建筑物的外墙转角由垂直相交成直角改为圆角有利于消除风涡流，如图-所示。（）低矮的圆屋顶形式，有利于防止冬季季风的干扰。（）屋顶面层为粗糙表面可以使冷风分解成无数小的涡流，既可以减少风速也可以多获得太阳能。（）建筑物高度是对风速产生影响的重要因素。上一页下一页返回第三节城市微气候当风遇到建筑

24、物垂直的表面时，便产生下冲气流形成下行风，其风速不变，和地面附近水平方向的风一道在建筑物附近产生高速风和涡流。 （）不同的平面形体在不同的日期内建筑阴影位置和面积也不同，节能建筑应选择相互日照遮挡少的建筑形体，以利于减少因日照遮挡影响太阳辐射得热，如图-所示。上一页返回图-经度圈返回图-太阳直射的高度角和方位角返回图-夏至到冬至时太阳高度角与纬度之间的关系（北纬）返回图-地球上太阳辐射年总量（以大气顶部的入射量为）返回图-太阳的辐射波谱返回图-地球表面太阳辐射的热平衡返回图-太阳辐射热交换示意图返回表-日照时数和辐射强度返回图-地方风的类型返回图-风玫瑰图返回表-风速分级表返回图-对建筑物的“

25、霜洞”效应返回表-标准大气压下饱和水蒸气压力和绝对湿度返回图-城市热岛剖面示意图返回图-错落布置，利用山墙空隙提高日照水平返回图-条状和点式住宅结合布置改善日照效果返回图-南北向与东西向住宅四种拼接形式比较返回图-建筑物长度变化对气流的影响下一页返回图-建筑物深度变化对气流的影响上一页下一页返回图-建筑物高度变化对气流的影响上一页返回图-不同入射角影响下的气流示意图返回图-风向相同、间距不同时迎风面风速百分率（绝对值）的比较返回图-条形建筑风环境平面图返回图-L形建筑风环境平面图返回图-形建筑风环境平面图返回图-形建筑风环境平面图返回图-台阶立面缓冲下行风返回图-消除涡流返回图-不同平面形体在

26、不同日期的房屋阴影返回第二章室内空气环境与设备第一节室内空气环境概述第二节室内空气通风第三节通风管道及通风机械返回第一节室内空气环境概述一、室内空气品质标准目前，我国有关室内空气品质的标准主要有民用建筑工程室内环境污染控制规范（版）（）、室内空气质量标准（）及有关室内建筑装饰装修有害物质限量的规范。国家对室内装饰装修材料中有害物质限量的标准规范自年起开始陆续颁布实施，分别对聚氯乙烯卷材地板、地毯、地毯衬垫及地毯胶粘剂、混凝土外加剂、建筑材料、人造板及其制品、壁纸、木家具、胶粘剂、内墙涂料、溶剂型木器涂料十类室内装饰材料中的有害物质含量或者散发量进行了限制。下一页返回第一节室内空气环境概述民用建

27、筑工程室内环境污染控制规范（版）（）规定了民用建筑工程验收时室内环境污染物浓度必须满足表-的要求。室内空气质量标准（）中的控制项目包括室内空气中与人体健康相关的物理、化学、生物和放射性等污染物控制参数，要求室内空气应无毒、无害、无异常嗅味，见表-。二、影响室内空气品质的因素.室内空气自身污染上一页下一页返回第一节室内空气环境概述室内装修和装饰材料的大量使用是引起室内空气品质变差的一个重要原因。常见的散发污染的材料有：无机材料和再生材料、合成隔热板材、壁纸和地毯、人造板家具、涂料、胶粘剂等。.空气中微生物污染室内空气中的微生物种类很多，主要包括细菌、酵母菌、霉菌、病菌和噬菌体等，其大小不一，对人

28、体的危害很大，它们的繁殖能力强，繁殖速度快，是影响室内空气品质的一个很重要的因素。.不合理空调系统加重污染上一页下一页返回第一节室内空气环境概述暖通空调系统和室内空气品质密切相关，合理的空调系统及其管理能够大大改善室内空气品质，反之，也可能产生和加重室内空气污染。空调系统可能对室内空气品质产生不良影响的部件主要为新风口、混合间、过滤器等。.厨房燃烧产物污染厨房烹饪使用煤、天然气、液化石油气和煤气等燃料，会产生大量含有、x、 等气体及未完全氧化的烃类羟酸、醇、苯并呋喃及丁二烯和颗粒物。再者烹调本身也会产生大量的污染物。上一页下一页返回第一节室内空气环境概述.室内人员产生的污染室内人员可能产生的污

29、染除了吸烟以外，还有人体自身由于新陈代谢而产生的各种气味。这些新陈代谢的废弃物主要通过呼出气、大小便、皮肤代谢等带出体外。.室外因素（）固定污染源：工厂污水的排放，生活污水的排放，工厂废气的排放。（）逸散面污染源：营建工地，扫街道，裸露的绿化带。（）移动污染源：机车、汽车、柴油车排放废气，炼油厂运输，加油站的散布。上一页下一页返回第一节室内空气环境概述三、室内空气污染控制方法.污染物源头治理从源头治理室内空气污染是治理室内空气污染的根本之法，主要方法如下：（）消除室内污染源。（）减小室内污染源散发强度。（）污染源附近局部排风。.通新风通新风是改善室内空气品质的一种行之有效的办法，新风量的确定需

30、从以下几个方面考虑。上一页下一页返回第一节室内空气环境概述（）以室内 允许浓度为标准的必要换气量。（）以 为标准的必要换气量。（）以消除臭气为标准的必要通风。.空气净化目前空气净化的方法主要有：过滤器过滤、活性炭吸附有害物质、纳米光催化降解、臭氧法、紫外线照射法、等离子体净化和其他净化技术。.植物净化绿色植物除能够美化室内环境外，还能改善室内空气品质。另外，有些植物还可以作为室内空气污染物的指示物。上一页返回第二节室内空气通风一、建筑通风的概念与分类.建筑通风的概念建筑通风就是把建筑物室内污浊的空气直接或净化后排至室外，再把新鲜空气补充进来，从而保持室内的空气环境符合卫生标准的需要，这一过程便

31、称之为“通风”。通风是改善室内空气环境的一种重要手段。通风包括从室内排除污浊的空气和向室内补充新鲜的空气两个方面。前者称为“排风”，后者称为“送风”或“进风”，如图-及图-所示。对于一般的民用建筑或污染轻微的小型厂房，通常只需采用一些简单措施就可以达到“通风”的目的。下一页返回第二节室内空气通风.建筑通风的分类建筑通风可分为自然通风与机械通风。（）自然通风。利用室外冷空气与室内热空气相对密度的不同，以及建筑物迎风面和背风面风压的不同而进行换气的通风方式，称为自然通风。自然通风具有经济、节能、无噪声、使用管理较简单等优点，在选择通风设施时应优先选用。（）机械通风。机械通风是指依靠风机所产生的压力

32、而强制空气流动。根据通风系统的作用范围不同，机械通风可划分为局部通风和全面通风两种。上一页下一页返回第二节室内空气通风与自然通风相比，机械通风不受自然条件限制，可以根据需要对进风和排风进行各种处理，满足通风房间对进风的要求，也可以对排风进行净化处理以满足环保部门的有关规定和要求，还可以利用风管上的调节装置来改变通风量大小。二、建筑物通风量的计算.工业厂房工业厂房中的污染物有粉尘、有毒蒸气及有害气体等。粉尘是指能在空气中浮游的固体微粒，粒径上限为200，生产环境空气中的粉尘粒径以 以下者居多，其中以下者占。上一页下一页返回第二节室内空气通风在冶金、机械、建材、轻工和电力等许多工业部门的生产中均产

33、生大量的粉尘。粉尘对人体健康的危害同粉尘的性质、粒径和进入人体的粉尘量有关。有些毒性强的金属粉尘（锰、铬、镉、铅等）进入人体后甚至会使人中毒致死。粉尘的化学性质是危害人体的主要因素。它对人体的危害程度是由其参与和干扰体内的生化过程的程度和速度决定的。另外，粉尘表面可以吸附空气中的有害气体、液体以及细菌病毒等微生物，成为污染物质的媒介，还会与空气中的二氧化硫联合作用，加剧对人体的危害。在化工、造纸、纺织物漂白、电镀、酸洗、喷漆等过程中，会产生大量的有害蒸气和气体，如汞蒸气、铪蒸气、苯蒸气、CO、SO 等。上一页下一页返回第二节室内空气通风这些有害蒸气和气体通过人的呼吸进入体内，给人体的健康带来危

34、害。工业有害物不仅危害人体健康，而且对大气、水源和土壤等自然环境造成污染。工业通风的任务是要将厂房内有毒物质的浓度降低到符合工业企业设计卫生标准（）的规定，并使排风中的有害物浓度达到国家排放标准。厂房中有害物质的发生量可通过实测或按经验数据确定。有害物质的发生量和很多因素有关，很难用公式进行计算。.民用建筑上一页下一页返回第二节室内空气通风有时候，通风除稀释有害物外，还可以起到清除室内余热余湿的作用。例如在过渡季用室外新风消除建筑物余热，就是一种很普遍的做法，所需要的通风量可按下式分别计算。消除余热所需要的通风量：消除余湿所需要的通风量：上一页下一页返回第二节室内空气通风稀释有害物所需要的通风

35、量：如果通风是为了稀释室内的有害物质，而且空调箱中不带过滤器，则当系统处于稳定状态时，应该有以下平衡关系式：纯粹的 是一种无色气体。它对脑脊髓中枢神经有强烈的刺激作用。上一页下一页返回第二节室内空气通风当空气中含量过多时，人就会产生头痛、脑晕、呼吸急促、耳鸣等症状，甚至发生昏迷和导致死亡。不同的浓度对人体的影响，见表-。人的发生量取决于人的活动强度，见表-。新风量的增加将使新风负荷大大增加，最终导致空调系统设备和能耗的增加。也有用臭气强度作为考察室内空气品质指标的。我国和其他国家都根据各自的国情规定了各种建筑中的最小新风量，见表-与表-。上一页下一页返回第二节室内空气通风在某些场所，如酒吧、会

36、议室等，烟雾是室内臭气的主要原因。众所周知，烟雾中含有无数种致癌物质和有害成分，主要有尼古丁、焦油、x、氰氢酸和丙烯醛等。气体占烟雾的，其余是粒径在 范围内的颗粒物质。表-给出了将烟臭强度限制在时所需要的新风量。当散发的有害物数量难以确定时，民用和公用建筑中的通风量也可以用换气次数来确定。换气次数的定义是房间每小时通风量L（）和房间体积V（）的比值，即换气次数nLV（次）。民用建筑中各部位的通风换气次数，见表-。上一页下一页返回第二节室内空气通风三、自然通风.自然通风的工作原理众所周知，如果建筑物外墙上的窗孔两侧存在压力差P，就会有空气流过，空气通过窗孔的阻力就等于P。通过墙孔的空气量：上一页

37、下一页返回第二节室内空气通风.自然通风的种类（）风压作用下的自然通风。风压作用下的自然通风，是利用室外空气流动（风力）的一种作用压力造成的室内外空气交换。在它的作用下，室外空气通过建筑物迎风面上的门、窗、孔口进入室内，室内空气则通过背风面上的门、窗、孔口排出。当进行全面通风时，风帽安装在车间的屋顶上；当进行局部通风时，风帽安装在加热炉、锻造炉等设备的抽气罩的排风管上。如图-所示，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。上一页下一页返回第二节室内空气通风在建筑物迎风面，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风面由于产生局部涡流，形成

38、负压区，静压降低，风压为负，称为负压。风压为负的区域称为空气动力阴影。对于风压所造成的气流运动来说，正压面的开口起进风作用，负压面的开口起排风的作用。建筑物周围的风压分布与建筑物本身的几何造型和室外风向有关。当风向一定时，建筑物外围护结构上各点的风压值可用下式表示：上一页下一页返回第二节室内空气通风不同形状的建筑物在不同风向作用下，空气动力系数K的分布是不相同的。K值一般通过模型实验而得，K值为正，说明该点的风压为正压，该处的窗孔为进风窗；K值为负，说明该点的风压为负压，该处的窗孔为排风窗。（）热压作用下的自然通风。热压作用下的自然通风，是指利用室内外空气温度的不同而形成的密度差来完成室内外空

39、气交换。当室内空气的温度高于室外时，室外空气的密度较大。某建筑物如图-所示，在外墙一侧的不同标高处开设窗孔a和b，高差为h；假设窗孔外的空气静压力分别为p、p，窗孔内的空气静压力分别为p、p。上一页下一页返回第二节室内空气通风按静压强分布规律可以求得p：把上式移项整理后可得到：将gh（n）称为热压。热压的大小与室内外空气的温度差（密度差）、进排风和窗孔之间的高差有关。上一页下一页返回第二节室内空气通风在室内外温差一定的情况下，提高热压作用动力的唯一途径是增大进、排风窗孔之间的垂直高度。（）风压和热压同时作用下的自然通风。在风压和热压的同时作用下，建筑物外围结构上各窗孔的内外空气压力值p，应该是

40、各窗孔的余压与室外风压之差，可用下式表示：.自然通风的计算上一页下一页返回第二节室内空气通风自然通风设计计算是根据室内的余热量和设计温度确定所需的全面通风量和进、排风窗孔的位置和面积，具体步骤如下：（）计算需要的全面通风量。对于有热源建筑物的排风温度可用下式计算：（）确定进、排风窗孔个数和位置以及每个窗孔的进、排风量。上一页下一页返回第二节室内空气通风（）计算每个窗孔面积。以图-所示为例，在热压作用下，进、排风窗孔的面积分别为：进风窗孔a：排风窗孔b：上一页下一页返回第二节室内空气通风当室内压力分布达到稳定时GG，可见，进、排风窗孔面积比是随中和面位置的改变而变化的。.避风天窗在风压作用下，普

41、通天窗在迎风面上往往发生倒灌风现象，影响排风。在这种情况下，要及时关闭迎风面天窗，依靠背风面天窗进行排风，这给管理带来很多麻烦。上一页下一页返回第二节室内空气通风为了让天窗在任何风向下都保持稳定的排风性能，不发生倒灌，可以采取特殊构造形式的天窗，或在天窗附近加装挡风板，使天窗排风始终处于负压区，两种避风天窗的构造，如图-所示。选择避风天窗时，应全面考虑各种因素，选择结构简单、管理方便、阻力小、造价低的天窗形式。.建筑设计与自然通风为了增大进风面积，对于以自然通风为主的余热量大的场所，应采用单跨建筑形式。为了提高自然通风的降温效果，应尽量降低进风侧离地面的高度。上一页下一页返回第二节室内空气通风

42、在我国南方炎热地区，该高度可取；在我国集中采暖地区，冬季自然通风的进风窗应设在 以上。这样，室外空气到达工作区时已和室内空气充分混合，可防止冷空气直接吹到人的身上。建筑物的主要进风面一般应与夏季主导风向成角，同时，应尽量避免大面积西晒外墙和玻璃窗。不宜将过多的附属建筑布置在它的四周，特别是在它的迎风侧。为了避免高大建筑对周围低矮建筑排风的影响，各建筑物之间的有关尺寸应保持适当比例，如图-所示避风天窗和竖风管，其有关尺寸应符合表-的要求。上一页下一页返回第二节室内空气通风表中相关尺寸z、a、L及h，如图-所示。四、局部通风.局部排风系统（）局部排风系统的构成。局部排风系统一般由局部排风罩、风管、

43、净化设备和风机四部分组成。局部排风罩是用来捕集有害物的，其性能对系统的效果有直接的影响。捕集到的有害物随同空气通过风管排至室外。风管通常用表面比较光滑、摩擦阻力较小的材料制作，如薄钢板或聚氯乙烯板。为了防止大气污染，当有害物的浓度超过排放标准时，必须用净化设备对其进行处理，然后排入大气。风机是排风系统工作的动力，一般将风机设置在净化设备后面。上一页下一页返回第二节室内空气通风性能良好的局部排风罩应能在不影响生产操作的情况下，用较小的风量控制污染气流的运动，防止有害物在室内扩散和传播。（）局部排风罩的分类。局部排风罩的种类很多，按其作用原理可分为五类，即密闭罩、柜式排风罩（通风柜）、外部吸气罩、

44、接受式排风罩和吹吸式排风罩。）密闭罩。密闭罩的特点是将有害物源全部密闭在罩内，罩上留较小的工作孔，可观察罩内工作，并从罩外吸入一部分空气，如图-所示。罩内的另一部分空气是物料带入罩内的诱导空气量。防尘密闭罩的排气量就是这两部分空气之和。它的优点是只需较小的风量就能有效控制有害物的扩散；其缺点是工人不能直接进入罩内。上一页下一页返回第二节室内空气通风排风口不宜设在含尘气流浓度高的部位或物料飞溅区内，罩口速度也不宜过高。）柜式排风罩。柜式排风罩，也称通风柜，常用于化学实验室，如图-所示。它的工作原理和密闭罩相同，但是操作人员可把手伸入罩内工作。工人能直接进入内部操作的小室式通风柜现在应用也很多。排

45、风量的计算公式如下：根据污染气体的毒性大小，工作孔上的控制风速范围为，对无毒污染物建议取低值，毒性越大，取值越高。上一页下一页返回第二节室内空气通风）外部吸气罩。由于受工艺条件限制，生产设备不能加罩时，可采用外部吸气罩。依靠风机的抽吸作用，把有害物吸入罩内。假定吸气口是空间一点，如图-（）所示，以吸气口为球心通过每个球面的排风量应该相等，因此得：如果吸气口装在墙上，如图-（）所示，排风量为：上一页下一页返回第二节室内空气通风从式（-）和式（-）可以看出，吸气口外某点空气的流速与该点至吸气口距离的平方成反比，因此，应尽量使吸气罩靠近有害物源。）接受式排气罩。有些生产过程本身会产生或诱导一定的气流

46、，带动有害物一起运动。若将排风罩设计在气流运动的前方，可让有害物顺利地直接进入罩内，如砂轮磨削时甩出的磨屑及大颗粒粉尘所诱导的气流，如图-所示，这类排风罩称为接受式排风罩。）吹吸式排风罩。有时外部吸气罩离有害源较远，靠单纯抽吸作用不能有效地吸入有害物。吹吸式排风罩利用射流能量密度高、衰减慢的特点，用吹出的气流把有害物吹向吸气口。上一页下一页返回第二节室内空气通风采用吹吸式排风罩可使排风量大大减小，还可利用吹出气流在有害物源周围形成的气幕，防止有害物的扩散，如图-所示。要使吹吸式排风系统获得最佳的效果，必须根据吹吸气流运动规律，使两者协调一致地工作。.局部送风系统（）局部送风系统的构成。局部送风

47、系统是指向局部地点送入新鲜空气或经过处理的空气，以改善该局部区域的空气环境的系统。它又分为系统式和分散式两种。系统式局部送风系统可以对送出的空气进行加热或冷却处理；分散式局部送风系统，一般采用循环的轴流风扇或喷雾风扇。上一页下一页返回第二节室内空气通风（）局部送风系统设备。有时候虽然高温车间采用了全面通风等一系列降温措施，操作工人所在工作点的温度仍然达不到卫生标准的要求，或者辐射强度超过，这时应设置局部送风，以改善局部的工作环境。局部送风装置有风扇、喷雾风扇和系统式局部通风三种。）风扇。人体散热有三种方式，即对流、辐射和蒸发。风扇可以增加局部空气的流速，加强人体和周围环境的对流换热以及蒸发散热

48、。值得注意的是，当工作地点空气温度超过时，对流换热的结果是使人体得热而不是散热，这时，蒸发成为人体散热的主要途径。上一页下一页返回第二节室内空气通风）喷雾风扇。喷雾风扇使空气降温的原理是：随风机一起转动的甩水盘上的水在离心力作用下，沿切线方向甩出，形成许多细小雾滴，随气流一起吹到工作区。水滴在空气中绝热蒸发，使工作地点空气温度降低。另外，悬浮在空气中的雾滴可吸收一定的热辐射。）系统式局部通风。如果风扇和喷雾风扇都不能使工作地点的温度达标，可采用系统式局部送风（岗位送风）的方法。空气一般要经过冷却处理，可以用人工冷源，也可以利用天然冷源，如地道风、地下水等来冷却空气。局部送风用的送风口称为喷头。

49、喷头有固定式也有旋转式，后者的适应性更强。上一页下一页返回第二节室内空气通风人体头部对辐射最敏感，用喷头送风时，宜从操作人员的前上方斜吹向工人的头、颈和胸部。必须注意的是，不允许将车间的有害物吹向人体。五、全面通风.全面通风的概念全面通风系统是对整个房间进行通风换气，用新鲜空气把整个房间的有害物浓度冲淡到最高允许浓度以下，或改变房间内的温度、湿度。全面通风所需的风量大大超过局部通风，相应的设备比较庞大。自然通风是利用热压和风压作为通风的动力，而全面通风是利用通风机械作为通风的动力。上一页下一页返回第二节室内空气通风全面通风可分为全面送风、全面排风和联合通风三大类。全面机械送风系统由进风百叶窗、

50、过滤器、空气加热器（冷却器）、通风机、送风管道和送风口等组成，如图-所示。全面机械排风系统由排风口、排风管道、空气净化设备、通风机等组成，适用于污染源比较分散的场合，如图-所示。联合通风是指机械通风和自然通风相结合的通风方式。.气流组织气流组织的通风效果是否良好可以用通风效率来评判。所谓通风效率，是指当送入房间一定量新风，置换出室内被污染空气时，送入新风达到通风目的的有效程度。上一页下一页返回第二节室内空气通风通风效率与房间送排风口的位置关系有关，因此有效地组织气流是很重要的。气流组织的方式有多种，如上送下排、上送上排、下送上排等。几种不同气流组织方式的示意图，如图-所示。具体采用何种气流形式

51、，要根据有害物源、热源或湿源的位置，操作人员的工作地点以及有害物的性质等具体情况决定。设计的原则是：送风口应接近操作地点，让操作人员首先接触新鲜空气，然后经过污染区排至室外。应尽量使通风气流分布均匀，减少涡流，避免有害物质在局部地区积聚。.房间的正压和负压当机械进、排风量相等时，室内的压力等于室外的压力。上一页下一页返回第二节室内空气通风当进风量大于排风量时，室内的压力升高，房间处于正压状态。由于房间内、外有压力差存在，有一部分空气会通过门窗的缝隙或孔洞渗到室外，这部分渗到室外的空气称为无组织排风。当排风量大于进风量时，室内压力降低，房间处于负压状态。这时，室外的空气会通过门窗的缝隙渗到室内来

52、，这部分空气被称为无组织进风。一般让清洁度要求较高的房间保持正压，而让产生有害物的房间保持负压，以避免相邻房间受到污染。但是室内负压不宜过大，否则会引起不良后果，见表-。上一页返回第三节通风管道及通风机械一、通风管道通风管道的设计包括合理地布置风管，正确地选择风管材料及风管断面尺寸，使之在保证使用效果的前提下，达到初投资和运行维护费用最省。.空气流速的选定风管内空气流速直接影响通风系统的造价和运行费。输送一定量的空气，流速高，要求的风管断面小，风管材料消耗少，建造费用低。但是由于阻力和速度的平方成正比，速度大，造成系统阻力大，动力消耗增加，噪声也大，对于除尘系统，还会增加管道的磨损，因此应选定

53、适当的流速。下一页返回第三节通风管道及通风机械根据已有的设计经验推荐采用的风速，见表-表-。.风管内空气流动的阻力计算空气在风管内流动的阻力是设计计算的一项重要任务。空气流动的阻力分为两种：一种是空气和管壁之间的摩擦阻力，也称沿程阻力；另一种是空气流经通风管件（如弯头、三通、风门等）时产生涡流造成的局部阻力。（）摩擦阻力。根据流体力学的原理，流体在不变截面直管道内流动时，摩擦阻力可按下式计算：上一页下一页返回第三节通风管道及通风机械摩擦阻力系数与空气在风管内的流动状态和风管管壁的粗糙度有关。在多数通风工程中，薄钢板风管中的空气流动属紊流过渡区。关于过渡区的摩擦阻力计算公式很多，式（-）适用范围

54、大，因此应用比较普遍。在进行通风管道设计时，为避免烦琐的计算，可利用制好的计算表格或线算图。只要已知流量（或流速）、管径和单位长度摩擦阻力三个参数中的任意两个，即可用图或表求得另外一个参数。上一页下一页返回第三节通风管道及通风机械（）局部阻力。当空气流过断面变化的管件（如变径管、风口、风门等）、流向变化的管件（弯头）或流向变化的管件（如三通、侧面送吸风口）时，都会产生局部阻力。局部阻力的计算公式如下：局部阻力系数一般是用试验方法确定的。对于通风、空调系统局部阻力系数，通常只认为和管件的形状有关，不考虑相对粗糙度和雷诺数对它的影响。局部阻力在通风系统中占的比例很大。减小局部阻力的措施有以下几项。

55、上一页下一页返回第三节通风管道及通风机械）当管道截面需要变化时，尽量避免突扩和突缩，而应采用渐扩管和渐缩管，并最好使扩散角等于，如图-所示。）尽量采用曲率半径较大的弯头。由于空间所限不得不采用直角弯头时，应在其中装导流叶片，如图-所示。加了导流叶片后可使局部阻力系数大大地减小。）风管进出口形状不同，局部阻力相差很大，如图-所示。由于阻力和风速的平方成正比，因此在风机出口段最好装一渐扩管，使风速降低。另外，弯头与风机出口段相连时要注意方向。不合理的接管方式会造成很大的压力损失，如图-所示。上一页下一页返回第三节通风管道及通风机械.风管材料的选择可用作风管的材料有薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、胶合板、

56、纤维板、矿渣石膏板、砖及混凝土等。对需要移动的风管，则应用柔性材料制作，如塑料软管、橡皮管及金属软管等。薄钢板是常用的风管材料，分为普通薄钢板和镀锌薄钢板两种类型。它的优点是适合于工业化加工制作，安装方便，能承受高温。一般通风用风管采用 的薄钢板；除尘系统，因管壁磨损大，应采用 厚的钢板。硬聚氯乙烯塑料表面光滑，制作方便，耐腐蚀，但耐温性差，既不耐高温，也不耐低温，只适用于的温度范围。上一页下一页返回第三节通风管道及通风机械以砖、混凝土等材料制作的风管，主要用于需要和建筑结构配合的场合。此类风管具有节省钢材、经久耐用的优点，但由于其内壁粗糙，所以阻力较大。另外，也可用胶合板、纤维板、玻璃钢等材

57、料制作风管。二、通风机械.风机的风量和全压通风管道确定以后，可得到整个通风系统的总阻力，它等于最不利环路中各段管路摩擦阻力和局部阻力之和。即：上一页下一页返回第三节通风管道及通风机械考虑到风管中的风量可能有变化，风管施工中尺寸可能有变动等因素，在选择风机压头时应留有一定的余量。安全系数一般取，即风机全压应为整个通风系统最不利环路阻力损失总和的倍。风机选择时，其风量可根据总风量的大小确定，一般取总风量的倍。风机所需的轴功率为：.风机的特性曲线上一页下一页返回第三节通风管道及通风机械风机的特性曲线显示风量V和风压H、风量V和功率N以及风量V和效率 之间的关系，如图-所示。从图-中可以看出，风机效率

58、 有一个最大值。在选择风机型号时，应尽量让实际运转效率接近最大效率，不偏出的区域。风机工作点是风机特性曲线HV与风道特性曲线KV 的交点犗。该工作点对应的实际风量线与VN和H 曲线的交点即实际功率和效率。上一页返回表-民用建筑工程室内环境污染物浓度限量返回表-室内空气质量标准返回图-排风系统示意图（局部机械排风系统）返回图-送风（进风）系统示意图（全面机械送风系统）返回图-空调通风系统的新风稀释能力分析返回表-空气中不同CO 浓度对人体的影响返回表-人在不同活动量时CO2呼出量返回表-工业企业建筑中的最小新风量返回表-各国旅馆客房部分新风量的推荐值返回表-不同吸烟程度的必要新风量以及对应的吸烟

59、量返回表-民用建筑的通风换气量返回图-建筑物四周的空气分布返回图-热压作用下的自然通风工作原理返回图-避风天窗返回表-避风天窗或竖风管与相邻较高建筑外墙之间的最小距离返回图-避风天窗的竖风管的相关尺寸返回图-密闭罩返回图-柜式排风罩返回图-点汇吸气口返回图-接受式排风罩返回图-工业槽上的吹吸式排风罩返回图-全面机械排风系统返回图-气流组织方式返回表-室内负压过大引起的不良效果返回表-通风系统中推荐的空气流速下一页返回表-自然通风系统中推荐的空气流速上一页下一页返回表-除尘通风系统中最低空气流速上一页返回图-渐扩管返回图-加导流叶片的直角弯头返回图-风管进出口局部阻力系数返回图-风机出口接管方式

60、对比返回图-风机稳定工作点返回第三章洁净室与洁净空调系统第一节空调系统概述第二节洁净室的设计第三节空气净化设备第四节洁净空调系统返回第一节空调系统概述一、空气洁净技术空气洁净技术是一门新的净化技术。国际上，在世纪年代中期以后才开始发展。当时，美国由于原子能工业和精密机械及电子工业的需要而发展了污染控制及净化技术。特别是年苏联第一颗人造卫星发射成功，震惊了美国政府，促使美国加快了宇航业的发展速度，由此也带动了污染控制技术的研究和发展。空气洁净技术包括工业洁净技术和生物洁净技术两大类，前者以控制非生物微粒的污染为主要任务，后者则以控制生物微粒的污染为主要任务。核工业、电子工业、精密仪器和精密机械制