建筑通风与防排烟

建筑通风与防排烟建筑通风与防排烟【学习目标】

通过对本章的学习，了解通风系统的几种形式及其特点，通风系统设备的类型及其作用；理解通风及防排烟系统的工作原理；掌握高层建筑的防火与防排烟的要求，通风与防排烟系统及设备的管理与维护。案例香港淘大花园，400多人感染，死亡40多人，建筑设计通风缺陷是主要杀手之一，2米宽的内天井，厨房、卫生间进排风相互干挠“一家抄辣椒，全楼打喷嚏”。给SARS病毒交叉感染机会。第一节建筑通风基本知识

一、通风系统的作用通风：把室内污染空气直接或经净化后排到室外，把新鲜空气补充进来，以保持室内的空气环境符合卫生标准和满足生产工艺的需要。

排风：从室内排除污浊空气

通风

送风：向室内补充新鲜空气通风系统：为实现排风和送风所采用的一系列的设备、装置的总体。

二、通风系统的分类按作用动力可分为：自然通风和机械通风两种。

1.自然通风依靠室外自然风所形成的风压和室内、外空气温度差所形成的热压迫使空气流动，而改变室内空气环境。

（1）风压作用下的自然通风图6-1所示当风吹过建筑物时，在迎风面和背风面上形成压力差，而造成室内的空气流动。为了加强通风效果，可在屋顶上设置风帽。

（2）热压作用的自然通风图6-2所示利用室、内外气温不同所造成的室、内外气压差，迫使室内空气进行流动。当T室内＞T室外时：ρ外＞ρ内室外空气从下部窗孔流入室内，室内密度较小的热空气上升，从上部窗孔流出。（3）风压、热压共同作用下的自然通风实际上，建筑物通风既有风压作用也有热压作用，建筑物围护结构各窗孔上作用的内外压差等于共同作用在其上的风压与热压之和。

图6-1图6-2负压正压负压正压

特点：不耗能，投资省，较经济、有效实用。但受自然条件影响大，空气不能进行预先处理，排出的空气会污染周围环境。

2.机械通风利用通风设备所造成的压力，迫使室内、外空气进行交换的通风方式。

机械通风系统的组成：通风机和送、排风管道以及空气处理设备等。特点：可进行局部通风，改善室内局部空气条件，并可根据实际需要调节风量。

分类：全面通风和局部通风两种。

（1）全面通风对整个房间进行通风换气，使整个房间的空气环境符合规定要求。

①利用风机排风的全面通风方式：图6-3

风机→室内污浊空气→室外；室内负压→新鲜空气→窗孔流入。特点：室内的污浊空气不会流入相邻的房间。应用：适用于空气比较污浊的场所。图6-3用轴流风机排风的全面通风

②利用风机送风的全面通风方式

图6-4所示风机把经过处理的室外新鲜空气，通过风管送到室内各点，增大室内气压，而室内的污浊空气从窗孔排出室外。特点：周围相邻房间的空气不会流入室内。应用：适用于室内清洁度要求较高的房间。图6-4用风机送风的全面通风图6-5同时设送风、排风风机的全面通风方式

③同时用风机送、排风的全面通风方式图6-5

特点：通风效果较好，适用于要求较高的场合。

（2）局部通风

利用风机所形成的风压，通过风管将室外新鲜空气送到室内某个地点（或将室内某个地点的污浊空气排出室外）的通风方式。特点：可改善室内某个局部的空气条件。应用：适用于面积大、工作地点比较固定、室内污浊空气产生较为集中、或室内人员较为集中的场所。

①机械局部排风系统图6-6所示通常将排气罩设在产生有害气体的设备处，使有害气体产生时就立即被排出室外，防止在室内扩散。②

机械局部送风系统图6-7所示通常将送风口设置在工作地点，使人员周围的空气环境得以改善。机械通风系统特点：灵活方便、效果好；但需设备较多，投资大，需有专人对设备进行管理。

1-工艺设备

2-局部排气罩

3-局部排气柜

4-风道

5-通风机

6-排风帽

7-排气处理装置图6-6机械局部排风系统图6-7机械局部送风系统第二节通风管道及设备机械通风的主要设备：风机、风管或风道、风阀、风口和除尘设备等。一、风机

1．风机的分类风机是通风系统中为空气的流动提供动力以克服输送过程中的阻力损失的机械设备。

工程中常用离心风机和轴流风机。（1）离心风机①结构：由叶轮、机壳、机轴、吸气口、排气口等部件组成，结构如图6-8所示。②工作原理：（与离心式水泵相似）③特点：振动小、噪声低、运行平稳、风压大。④应用：适用于阻力较大的通风系统。图6-8离心风机结构示意图叶轮机轴叶壳吸气口排气口

（2）轴流风机①结构：由机壳、叶轮、吸气口、排气口等组成。②工作原理：当叶轮由电机带动旋转时，空气从吸风口进入，沿轴向流过叶轮和扩压管，从排气口流出。③特点：结构简单、噪声低、效率高、风量大。④应用：一般用于不需要设置管道或管路阻力较小的场合。

2.风机的技术性能①风量：指风机在工作状态下，单位时间输送的空气量，单位为m3/h；②风压：指风机所产生的压强，单位为Pa；③有效功率：指风机传送给空气的功率，它等于风量与风压的乘积，单位为W。叶轮排气口吸气口机架

机壳电动机轴流风机

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二、通风管道

1．风管材料①金属材料：薄钢板、不锈钢板（防腐）以及铝板（防爆）等。②非金属材料：玻璃钢板、硬聚氯乙烯板、混凝土风道等。

③柔性材料：制成各种软管，如塑料软管、橡胶软管以及金属软管等，用于需要经常移动的风管。

风管材料复合风管镀锌薄钢板风管土建风管风管外形圆形风管矩形风管酚醛铝箔复合直接风管无机玻璃钢风管

复合玻镁风管板材

复合玻纤板风管

薄钢板及其连接方式：（1）酸洗薄钢板、镀锌薄钢板薄钢板用于制作风管及部、配件，酸洗薄钢板应作防锈处理；镀锌薄钢板应注意保护镀锌层。基本要求：表面光滑平整、厚薄均匀，允许有紧密的氧化铁薄膜，但不得有裂纹、结疤等缺陷。①咬口连接由咬口机完成，板厚≤1.2mm。（a）单平咬口；（b）立咬口；（c）转角咬口；（d）联合角咬口；（e）按扣式咬口图6-9各种咬口形式

②铆钉连接将要连接的板材板边搭接，用铆钉穿边紧铆在一起。（风管连接较少采用）应用于风管与角钢法兰之间的固定连接。③焊接一般有电焊、气焊、锡焊、氩弧焊等。电焊适用于δ>1.2mm的板材连接和风管与法兰之间的连接。气焊适用于δ=0.8-3mm的薄钢板的板间连接。锡焊仅用于δ<1.2mm的薄钢板连接，其焊接强度低、耐温低，一般在用镀锌钢板制作风管时，把锡焊作为咬口连接的密封用。

（2）垫料风管采用法兰连接时两法兰片之间应加衬垫。垫料基本要求：不吸水、不透气和良好的弹性。衬垫的厚度：一般为3--5mm。

衬垫材质（根据所输送气体的性质确定）：①空气低于70℃的风管，即一般通风空调系统，用橡胶板、闭孔海绵橡胶板等；②空气或烟气高于70℃的风管，用石绵绳或石绵橡胶板；③除尘系统的风管用橡胶板；④洁净系统风管用软质橡胶板或闭孔海绵橡胶板，⑤高效过滤器垫料厚度为6~8mm，禁用厚纸板、石绵绳等易产生尘粒的材料。

推广应用泡沫氯丁橡胶垫。可加工成扁条状，宽度为20~30mm，厚3~5mm，其一面带胶，用时扯去胶面上的纸条，将其粘紧在法兰上，操作方便，密封效果较好。

2.风管的断面形状断面形状：圆形和矩形。特点：断面积相同时，圆形风管阻力小，材料省，强度大；直径较小时容易制造，保温也方便，管件的放样、制作较矩形风管困难，不易与建筑结构配合。应用：在通风除尘工程中常采用圆形风管，在民用建筑空调工程中常采用矩形风管。矩形风管宽高比：常用1：1~4：1。

圆形螺旋风管

矩形风管圆形金属软管

三、风口、风阀

1.风阀（图6-10、图6-11）装设在风管或风道中，主要用于调节空气的流量。分类：一次调节阀、开关阀和自动调节阀等。一次调节阀：主要用于系统调试，调好阀门位置就保持不变，如三通阀、蝶阀、对开多叶阀、插板阀等。

开关阀：用于系统启闭，如风机启动、转换阀等。自动调节阀：是系统运行中需经常调节的阀门，其执行机构的行程与风量成正比，常用顺开式多叶调节阀和密闭对开多叶调节阀。

风机启动阀调节阀止回阀防火阀排烟防火阀电动调节阀手动调节阀

防火阀70℃蝶阀止回阀消声器

（a）圆形；（b)方形；（c)矩形图6-10蝶阀构造示意图图6-11插板阀构造示意图2.风口分为进气口和排气口两种，装设在风管或风道的两端，根据使用场合有室内和室外两种形式。（1）室外进气口室外进气口是送风系统的采气装置，可设专门采气的进气塔，如图6-12所示，或设于外围结构的墙上，如图6-13所示，经百叶风格和保温阀进入。百叶风格：避免雨、雪或外部杂物被吸入而设；保温阀：调节进风量，并防止冬季因温差结露而侵蚀系统。送风口回风口风管风口风阀风机处理装置百叶风口、侧送风漩流风口、上下部送风散流器、顶送风百叶风口格栅风口网格风口散流器自垂百叶

可调式风口

圆型散流器

圆型可调风口

球形喷口自平衡窗式进风口室外风口与建筑环境的协调香港会展中心（97回归交接仪式）图6-12塔式室外进气装置图6-13墙壁式室外进气装置

进风口的位置：应选择在空气比较新鲜、尘埃较少或离开废气排出口较远的地方。（2）室外排风口是排风管道的出口，它负责将室内的污浊空气排到室外大气中。排风口设置：通常设在高出屋面1米以上的位置，为防雨、雪或风沙倒灌，出口处应设百叶风格和风帽。

（3）室内进气口是送风系统的空气出口，它把风道送来的新鲜空气按一定的方向和速度均匀地送入室内。应用：一般采用活动百叶式风格，可调节风量和风向，如图6-14所示；当送风量较大时，可采用空气分布器，如图6-15所示。图6-14

活动百叶式风格图6-15空气分布器

五、除尘设备为防止大气污染，排风系统在将空气排出大气前，应根据实际情况采取必须的净化处理，使粉尘与空气分离，进行这种处理过程的设备称为除尘设备。常用除尘设备：挡板式除尘器：图6-16所示旋风式除尘器：图6-17所示袋式除尘器：图6-18所示喷淋塔式除尘器：图6-19所示图6-16挡板式除尘器图6-17旋风式除尘器

1-气体分配室

2-尘气进口

3-滤袋

4-净气出口

5-灰斗

6-卸灰装置图6-18袋式除尘器1-挡水板2–喷嘴3–塔体图6-19喷淋塔

第三节高层建筑的防火排烟

一、概述

1.防火分区和防烟分区为防止火灾的蔓延和危害，高层建筑必须具有防火排烟设备设施。在高层建筑的防火排烟设计中，通常将建筑物划分为若干个防火、防烟单元，用防火墙（或防烟墙）及防火门隔开，采取防火排烟措施，把火势和烟气控制在一定的范围内，减少火灾的危害。防火、防烟分区：即防火、防烟单元。图6-20。

2.烟气的扩散机理烟气：物质在不完全燃烧时产生的固体及液体粒子在空气中的浮游状态。风压：风吹到建筑物的外表面时，由于空气流动受阻，速度减小，部分动能转变为静压时产生的压力。

各分区间以防火墙及防火门进行分隔，防止火势和烟气从某一分区向另一分区扩散。图6-20防烟分区设计实例

热压（烟囱效应）：由室内外空气的密度差和空气柱高度产生的作用力所形成，而且随着室内外温差和竖井高度的增加而增大。烟气的扩散主要受风压和热压等因素的影响。二、高层建筑防火排烟的方法

1.自然排烟利用自然风压和热压作动力的排烟方式。原理：利用建筑物的外窗、阳台、凹廊或专用排烟口、竖井等将烟气排出或稀释烟气的浓度。特点：结构简单、节能、运行可靠性高等优点。

应用：适用于高层建筑中，具有靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室的建筑。排烟口位置：设在建筑物常年主导风向的背风侧。自然排烟方式如图6-21和图6-22所示。图6-21自然排烟方式示意图图6-22利用直接向外开启的窗排烟

自然排烟口应设于房间的上方，宜设在距顶棚或顶板下800mm以内，其间距以排烟口的下边缘计。自然进风口应设于房间的下方，设于房间净高的1/2以下，其间距以进风口的上边缘计。内走道和房间的自然排烟口，至该防烟分区最远点应在30m以内。自然排烟窗、排烟口、送风口应设开启方便、灵活的装置。

2.机械防烟采取机械加压送风方式，以风机所产生的气体流动和压力差控制烟气的流动方向的防烟技术。在火灾发生时用风机气流所造成的压力差阻止烟气进入建筑物的安全疏散通道内，保证人员疏散和消防扑救的需要。

机械防烟设置原则：①防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和两者合用前室，应设置机械防烟设施。②防烟楼梯间前室或合用前室有散开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗，能自然排烟时，该楼梯间可不设机械防烟设施。③避难层属全封闭式时，应设加压送风设施，加压送风系统的方式如图6-23所示。④楼梯间每隔2~3层设置一个送风口；前室应每层设一个送风口。加压送风口应采用自垂式百叶风口或常开百叶风口。当采用常开百叶风口时，应在加压风机的压出管上设置止回阀；当设计为常闭型时，发生火灾只开启着火层的风口。风口应设手动和自动开启装置，并与加压送风机的启动装置联锁。图6-23加压送风系统方式

3.机械排烟

机械排烟以风机所产生的气体流动和压力差，利用排烟管道将烟气排出或稀释烟气的浓度。应用：适用于不具备自然排烟条件或较难进行自然排烟的内走道、房间、中庭及地下室。带裙房的高层建筑防烟楼梯间及其前室，消防电梯间前室或合用前室，当裙房以上部分利用可开启外窗进行自然排烟，裙房部分不具备自然排烟条件时，其前室或合用前室应设置局部机械排烟设施。

机械排烟的特点：①不受外界条件(如内外温差、风力、风向、建筑特点、着火位置等)的影响，能保证有稳定的排烟量。②风道截面小，可以少占用有效建筑面积。③机械排烟的设施费用高，需要经常保养维修，否则有可能在使用时因故障而无法启动。④机械排烟需要有备用电源，防止火灾发生时正常供电系统被破坏而导致排烟系统不能运行。

4．通风和空调系统的防火措施：在通风和空调系统的通风管道中设置防火阀。防火阀设置位置：穿越防火分区的隔墙处；穿越机房及重要房间或有火灾危险性房间的隔墙和楼板处；与垂直风道相连的水平风道交接处；穿越变形缝的两侧。防火阀的动作温度：70℃。

①通风空调管道中所用的管道、保温材料、消声材料和胶粘剂等应采用不燃材料或难燃材料制作。②穿过防火墙和变形缝两侧各2m范围内、管内设电加热器前后各800mm范围内、穿过容易起火部位的管道及材料必须采用不燃材料。

③垂直风管应设在管井内，风管内有电加热器时，风机应与电加热器连锁。

④若空气中含有易燃、易爆物质，通风设备应采用防爆型设备。三、防火、防排烟设备及部件主要有：防火阀、排烟阀及排烟风机等。

1.防火阀防火阀是防火阀、防火调节阀、防烟防火阀、防火风口的总称。防火阀与防火调节阀的区别：叶片开度能否调节。（1）防火阀的控制方式主要有热敏元件、感烟感温器及复合控制等。①热敏元件控制常用热敏元件有易熔环、热敏电阻、热电偶和双金属片等。采用易熔环：火灾时易熔环熔断脱落，阀门在弹簧力或自重力作用下关闭。采用热敏电阻、热电偶、双金属片：通过传感器及电子装置驱动微型电动机工作将阀门关闭。

②感烟感温器控制通过感烟感温控制设备的输出信号，控制执行机构的电磁铁、电动机动作，或控制气动执行机构，实现阀门在弹簧力作用下的关闭或电动机转动使阀门关闭。③复合控制前两种控制方式的组合，设备中既有热敏元件，也有感烟感温器。

（2）防火阀的阀门关闭驱动方式重力式、弹簧力驱动式（或称电磁式）、电机驱动式及气动驱动式等四种。（3）常用防火阀①重力式防火阀有矩形和圆形两种，构造如图6-24和图6-25所示。防火阀平时处于常开状态。阀板式叶片由易熔片将其悬吊成水平或水平偏下5°状态。图6-24重力式矩形单板防火阀，图6-25重力式圆形单板防火阀自重式双叶防火阀

工作原理：发生火灾且空气温度高于70℃→

易熔片熔断→阀板或叶片靠重力自行下落→自锁簧片动作→阀门关闭、自锁。

复位：旋松自锁簧片前的螺栓，手握操作杆，摇起阀板或叶片，接上易熔片，摆正自锁簧片，旋紧螺栓。

②弹簧式防火阀有矩形和圆形两种，如图6-26所示。

工作原理：发生火灾且空气温度高于70℃→易熔片熔断→温度熔断器内的压缩弹簧释放→内芯弹出

→手柄脱开→轴后端的扭转弹簧释放→阀门关。温度熔断器的构造如图6-27所示。

复位：装好易熔片和温度熔断器，摇起叶片或阀板并固定在温度熔断器内芯上。图6-27温度熔断器的构造

③弹簧式防火调节阀平时常开，并可调进节风量。工作原理：火灾发生且空气温度高于70℃时，易熔片熔断，温度熔断器内芯弹出，离合器脱开，轴两端的扭转弹簧释放，阀门叶片关闭。复位：旋转调节手柄，发出“咯咯”声音时，调节机构和离合器己合拢。此时调节指示与复位指示同步转动，再装好温度熔断器，可恢复正常工作状态。④防烟防火调节阀图6-28所示

常应用于有防烟防火要求的空调、通风系统。构造：与防火调节阀基本相同。区别：控制方式不同。温度熔断器控制和烟感电信号控制（电磁机构）同时输出连锁电信号。弹簧式防火调节阀6-28防烟防火调节阀全自动防烟防火调节阀

复位方式和风量调整方法与防火调节阀相同。⑤防火风口图6-29

应用于有防火要求的通风、空调系统的送风口、回风口及排风口处。防火风口由铝合金的风口与防火阀组合而成，风口可调节气流方向，防火阀可在0～90°范围内调节通过风口的风量。发生火灾时阀门上的易熔片或易熔环受热而熔化，使阀门动作而关闭。⑥气动式防火阀图6-30

主要用于与卤代烷1211和1301自动灭火系统连动的通风、空调风管。1211和1301的喷头元件与系统连接，火灾发生后，灭火系统启动，系统管道内压力气体进入防火阀汽缸，驱使防火阀动作，阀门关闭（如阀门用于排烟系统中的排烟阀，则阀门可动作开启）。手动复位时必须将系统先卸压，再复位、开启。⑦电动防火阀图6-30气动式防火阀

应用：安装在有防火要求的通风、空调风管上，它的控制机构是电动弹簧复位机构。工作原理：火灾→电源切断→复位弹簧立即关闭阀门。阀门通电后即可开启复位。⑧电子自控防烟防火阀图6-31

采用电子技术及逻辑电路技术。火灾时自动开启或关闭，并自动报警。采用控制器对一台或多台防烟防火阀进行控制。控制器如图6-32所示。

2.排烟阀安装在排烟系统中，平时关闭。火灾→控制中心信号→执行机构工作→阀门在弹簧力或电动机转矩作用下开启。设有温感器装置的排烟阀，阀门开启后，火灾温度达到动作温度时动作，阀门在弹簧力作用下关闭，阻止火灾沿排风管道蔓延。图6-31电子自控防烟防火阀图6-32控制器

（1）排烟阀的分类按控制方式：电磁式和电动式两种。按结构型式：装饰型、翻板型排烟阀、排烟防火阀按外形：矩形和圆形两种。（2）常用的排烟阀①排烟阀安装在排烟系统的风管上，平时阀的叶片关闭，火灾时烟感探头发出火警信号，使控制中心将排烟阀电磁铁的电源接通，叶片打开（或手动打开）进行排烟。排烟阀有圆形和矩形两种。构造与排烟防火阀相同，区别：无温度传感器。②排烟防火阀安装的部位及叶片关闭与排烟阀相同，区别：它具有防火力能，当烟气温度达到280℃时，可通过温度传感器或手动将叶片关闭。

③远控排烟阀安装在排烟系统的风管上或排烟口处，平时关闭。火灾→烟感器火警信号→控制中心向控制器电磁铁通电→排烟阀开启。也可手动开启和复位。④远控排烟防火阀动作原理与远控排烟阀相同，区别在于带温度传感器，具有防火功能，可手动将阀门开启或复位。⑤板式排烟口安装在走道的顶板上或墙上和防烟室前，也可直接安装在排烟风管的末端，动作方式与一般排烟阀相同。⑥多叶排烟口多叶排烟口是排烟阀和排风口的组合体，安装在走道或防烟室前、无窗房间的排烟系统上，排风口安装在防烟前室内的侧墙上，其动作方式与一般排烟阀相同。⑦远控多叶排烟口和远控多叶防火排烟口

其外形相同，区别为远控多叶排烟口无280℃温度传感器，其动作方式与远控排烟阀和远控排烟防火阀相同，安装的位置与多叶排烟口相同。⑧电动排烟防火阀不同于一般排烟防火阀，切断电源后阀门靠复位单簧迅速开启，阀门平时处于通电状态。阀门开启后可输出信号，当排烟管道空气温度达到280℃时，阀门自动关闭，同时发出关闭信号。复位：手动或电动。

3.防排烟通风机可采用通用风机，也可采用防火排烟专用风机。常用防火排烟专用风机：HTF系列、ZWF系列、W-X型等类型。烟温较低时可长时间运转，烟温较高时可连续运转一定时间，通常有两档以上的转速。第四节通风与防排烟系统的维护管理

一、通风与防排烟系统的管理通风系统是一个复杂的、自动化程度较高的系统，除了依靠高技术素质和高度责任心的操作运行人员进行运转管理外还要依赖于科学的管理制度。

1、建立各项规章制度，并且严格执行。以下是必须制定的六条制度。①岗位责任制。规定配备人员的职责范围和要求。②巡回检查制度。明确定时检查的内容、路线和应记录项目。③交接班制度。明确交接班要求、内容及手续。④设备维护保养制度。规定设备各部件、仪表的检查、保养、检修、定检周期、内容和要求。⑤清洁卫生制度。⑥安全、保卫、防火制度。

2、应有执行制度时的各种记录：运行、交接班、水质化验、设备维护保养、事故记录等。

3、制定操作规程保证风机及辅助设备正确、安全地操作。设备操作规程是按风机及其辅助设备使用说明书并与制造厂商一起制定出来的。二、通风与防排烟系统的运行（1）开车前的检查开车前要做好运行准备，必须对设备进行检查。主要检查项目有风机