大三下学期建筑设备暖第8章通风

eback!第8章通风Contents§8.3自然通风§8.4通风系统的主要设备和构件§8.1建筑通风概述§8.2机械通风§8.5通风管道系统设计计算建筑通风的任务：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：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。§8.1.1建筑通风的任务通风：用自然或机械的方法向某一房间或空间送入室外新鲜的空气，或由某一房间或空间排出污浊的空气的过程。前者称为送风，后者称为排风。通风系统：为实现排风或送风所采用的一系列设备、装置的总体。§8.1.1建筑通风的任务通风的功能：(1)提供人呼吸所需要的氧气；(2)稀释室内污染物或气味；(3)排除室内工艺过程产生的污染物；(4)除去室内多余的热量(称余热)或湿量(称余湿)；(5)提供室内燃烧设备燃烧所需的空气。建筑中的通风系统可能只完成其中的一项或几项任务。利用通风除去室内余热和余湿的功能是有限的，它受室外空气状态的限制。1、空气的速度、温度和湿度空气流速：过大会引起吹风感；过小会有闷气、呼吸不畅的感觉温度：过高会使人感到闷热或干热，令人头昏脑胀，萎靡不振；过低会使人体散热过快，感到寒冷，缩手缩脚。湿度：过大会闷热难耐；过小会口干舌燥§8.1.2空气的参数和卫生条件2、空气中有害物浓度、卫生标准和排放标准2.1有害蒸汽或气体的浓度的两种表示方法体积浓度：每立方米空气中所含有害蒸气或气体的体积，mL/m3。质量浓度：每立方米空气中所含有害蒸汽或气体的质量，mg/m3。2.2粉尘的浓度的两种表示方法质量浓度：每立方米空气中所含粉尘的质量，mg/m3。颗粒浓度：每立方米空气中所含粉尘的颗粒数，个/m3。2.3卫生标准和排放标准工业企业设计卫生标准GBZ1-2002大气污染物综合排放标准GB

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§8.1.2空气的参数和卫生条件1、按通风系统作用范围全面通风：对整个房间进行通风换气，用送入室内的新鲜空气把房间里的有害气体浓度稀释到卫生标准的允许范围以下，同时把室内污染的空气直接或经过净化处理后排放到室外大气中去。局部通风：采取局部气流，使局部地点不受有害物的污染，从而造成良好的工作环境。2、按照空气流动动力的不同自然通风：利用室外风力造成的风压，以及由室内外温度差产生的热压使空气流动的通风方式。机械通风：依靠风机的动力使室内外空气流动的方式。§8.1.3通风方式§8.2.1全面通风§8.2.2全面通风量的确定§8.2.3空气质量平衡和热量平衡§8.2.4全面通风的气流组织§8.2.5局部通风§8.2.6机械通风的特点§8.2机械通风按机械通风系统的作用范围，可将其分为全面通风和局部通风。§8.2.1全面通风全面通风就是在整个房间内，全面地进行空气交换。利用全面通风排出有害气体或者送入大量的新鲜空气，将空气中有害物的浓度冲淡到允许的范围之内。应用：在房间内很大范围中产生有害物并且不断扩散的情况；有害物产生位置不固定的地方；面积较大或局部通风装置影响操作。分类：全面送风系统全面排风系统全面送排风系统全面送风系统全面送风系统利用风机把室外的新鲜空气(必要时经过过滤和加热)送入室内，在室内造成正压，把室内污浊的空气排出，达到全面通风的效果。这时室内处于正压，室内空气通过门窗排到室外。

全面排风系统为了使室内产生的有害物质尽可能不扩散到其它区域或邻室，在有害物质集中产生的区域或房间采用全面排风。全面排风使室内形成负压，利用负压作用，可以把室外的新鲜空气吸入室内，以冲淡室内的热、湿、有害气体或含粉尘的空气。全面送排风系统用于门窗密闭，自行排风或进风比较困难的地方。根据送风量和排风量的不同，可以使房间保持正压或负压，不足或多余的风量则经围护结构的缝隙渗入或挤出。事故通风：为防止在生产车间当生产设备发生偶然事故或故障时，可能突然放散的大量有害气体或有爆炸性的气体造成更大人员或财产损失而设置的排气系统。置换通风：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”。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。§8.2.1全面通风混和通风置换通风§8.2.2全面通风量的确定1.为稀释有害物所需的通风量2.为消除余热所需的通风量3.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和计算；当室内同时散发余热，余湿时，全面通风量按其中所需最大的空气量计算。4.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换气次数估算,n=L/V（即通风量L与房间体积V的比值）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。空气平衡的数学表达式为：

Gzj+Gjj=Gzp+Gjp

§8.2.3空气质量平衡和热量平衡自然排风量Gzp机械进风量Gjj自然进风量Gzj机械排风量Gjp2.热平衡：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

§8.2.3空气质量平衡和热量平衡室内散热量通风排风热量机械进风热量自然进风热量围护结构、材料失热§8.2.4全面通风的气流组织通风房间气流组织的常用形式有：上送下排、下送上排、中间送上下排等，选用时应按照房间功能、污染物类型、有害源位置及分布情况、工作地点的位置等因素来确定。气流组织：送排风口位置的合理布置，风口形式的合理选用，风流的合理分配。左送右排上下送两边排下送上排下送上排上送下排上送下排§8.2.4全面通风的气流组织气流组织方式通常按下列原则确定：(1)送风口应尽量接近并经过人员工作地点，再经污染区排至室外(2)排风口尽量靠近有害物源或有害物浓度高的区域，以利于把有害物迅速从室内排出。(3)在整个通风房间内，尽量使进风气流均匀分布，减少涡流，避免有害物质在局部地区积聚。§8.2.4全面通风的气流组织工程设计中，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，无论有害体度大小，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)在复杂情况下，要预先进行模拟实验，以确定气流组织方式。§8.2.5局部通风为了保证某一局部区域的空气环境，将新鲜空气直接送到这个局部区域，或者将污浊空气或有害气体直接从产生的地方抽出，防止其扩散到全室，这种通风方式称为局部通风。前者称为局部送风，后者称为局部排风。此外，还有联合局部送风和局部排风的局部送排风方式。局部送风仅向房间局部工作地点送风，造成局部地区良好的空气环境的通风方式称为局部送风。送风的气流应不含有害物，气流应从人体前侧上方倾斜地到达头、颈和胸部，必要时可以从上向下送风。局部送风中通常用来改善高温操作人员的工作环境，适用于生产车间较大、工作地点比较固定的厂房。局部排风将有害物直接从产生处抽出，并进行适当的处理(或不处理)排至室处，这种方法称为局部排风。局部排风既能有效防止有害物对人体的危害，又能大大减小通风量局部排风系统由排风罩、风管、净化设备和风机等组成。局部送排风既有送风又有排风，在局部地点形成一道“风幕”，以防止有害气体进入室内。这种装置既不影响工艺操作，又比单纯的排风更有效果。排风罩排风罩是排除有害物质的起始设备，它的性能对局部排风系统的技术经济效果有着直接影响。排风罩应以最小的风量有效而迅速的排除工作地点的有害物。常用局部排风罩：密闭罩外部吸气罩吹吸式排风罩接受罩Back净化处理设备1)电除尘器原理：利用静电力使尘粒从气流中分离，是一种高效过滤器。特点：用于去除微小尘粒，除尘效率高，处理能力大。但设备庞大，投资高，结构复杂，耗电量大。2)旋风除尘器原理：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。特点：结构简单，体积小，维护方便，对于10～20μm的粉尘，效率为90%左右。主要用于处理10μm以上的粉尘。常用的净化处理设备有一下几种：电除尘器、旋风除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器。净化处理设备3)湿式除尘器原理：通过含尘气体与液滴或液膜的接触使尘粒从气流中分离。特点：结构简单，投资低，占地面积小，除尘效率高，能同时进行有害气体的净化。4)过滤式除尘器原理：当含尘气流通过固体滤料时，粉尘借助于筛滤、惯性碰撞、接触阻留、扩散、静电等综合作用，从气流中分离。Back§8.2.6机械通风的特点与自然通风相比，机械通风具有以下优点：送入车间或工作房间内的空气可以经过热湿处理；从车间排除的空气，可以进行净化除尘；按能够满足卫生和生产上所要求造成房间内人为的气象条件；可以将吸入的新鲜空气按照需要送到车间或工作房间内各个地点，同时也可以将室内污浊的空气和有害气体从产生地点直接排除到室外去；通风量在一年四季中都可以保持平衡，不受外界气候的影响，必要时，根据车间或工作房间内生产与工作情况，还可以任意调节换气量。§8.3.1自然通风系统的形式§8.3.2自然通风的作用原理§8.3.3自然通风的设计计算§8.3.4进风窗、避风天窗与风帽§8.3.5建筑设计与自然通风的配合§8.3.6自然通风的特点§8.3自然通风§8.3.1自然通风系统的形式自然通风是借助于自然压力——“风压”或“热压”促使空气流动的，它是一种比较经济的通风方式，不消耗动力，可以获得巨大的通风换气量。它有以下几种形式：1)有组织的自然通风2)管道式自然通风3)渗透通风1)有组织的自然通风空气通过建筑围护结构的门、窗孔口进出房间，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。2)管道式自然通风是一种依靠热压通过管道输送空气的有组织的自然通风。以送热风为例：室外空气从进风口进入室内，经加热处理后由送风管道送至房间，热空气散热冷却后，从各房间下部的排风口经排风道由屋顶排风口排出室外，常用在集中供暖的民用和公共建筑物中。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。它既不能调节换气量，也不能组织室内气流方向，只能作为一种辅助性的通风措施，不能作为唯一的通风措施单独使用。§8.3.2自然通风的作用原理基本原理：只要建筑开口两侧存在压差P，就会有空气流过开口。自然通风是在自然压差作用下，使室内外空气通过建筑物围护结构的孔口流动的通风换气。根据压差形成的机理，可以分为热压作用下的自然通风风压作用下的自然通风热压和风压共同作用下的自然通风（1）热压作用下的自然通风热压是由于室内外空气温度不同而形成的重力压差。热压作用产生的通风效应又称为“烟囱效应”。“烟囱效应”的强度与建筑高度和室内外温差有关。一般情况下，建筑物愈高，室内外温差越大，“烟囱效应”愈强烈。（1）热压作用下的自然通风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，gh(–)称为热压。△Pb-△Pa=

△Pb+｜△Pa｜=gh(ρw-ρn)

（1）热压作用下的自然通风在自然通风中，我们把室内外两侧的压差称为余压。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。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当风吹过建筑物时，在建筑的迎风面一侧压力升高了，相对于原来大气压力而言，产生了正压；在背风侧产生涡流及在两侧空气流速增加，压力下降了，相对原来的大气压力而言，产生了负压。建筑在风压作用下，具有正值风压的一侧进风，而在负值风压的一侧排风，这就是在风压作用下的自然通风。通风强度与正压侧与负压侧的开口面积及风力大小有关。（2）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压系数图8.13建筑物四周的空气分布K值为正，说明该点的风压为正；K值为负，说明该点的风压为负。不同形状的建筑物在不同方向的风力作用下，空气动力系数分布是不同的，K要在风洞内通过模型实验求得。（3）热压和风压共同作用下的自然通风热压与风压共同作用下的自然通风可以简单地认为是它们效果的叠加。（3）热压和风压共同作用下的自然通风窗孔b的内外压差窗孔a的内外压差2.确定进排风窗的位置，分配各窗孔的进风量和排风量3.计算各窗孔的内外压差和窗孔的面积自然通风的计算步骤和方法为：

1.计算车间的全面通风量§8.3.3自然通风的设计计算1.进风窗的布置与选择单跨厂房进风窗应设在外墙上，集中供暖地区最好设上、下两排。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0.3～1.2m，这样可使室外新鲜空气直接进入工作区；夏季车间余热量大，下部进风窗面积应开设大一些，宜用门、洞、平开窗或垂直转动窗板等；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。冬季使用的上部进风窗面积应小一些，宜采用下悬窗扇，向室内开启。§8.3.4进风窗、避风天窗与风帽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。形式：矩形天窗、下沉式天窗、曲线型天窗§8.3.4进风窗、避风天窗与风帽3.避风风帽避风风帽是一种在自然通风房间的排风口处利用风力造成的抽力来加强排风能力的装置。避风风帽是在普通风帽的周围增设一圈挡风圈。挡风圈的作用与避风天窗挡风板的作用相同，当室外气流吹过风帽时，在排风口周围形成负压区来防止室外空气倒灌，负压的抽吸作用可增强房间的通风换气能力。此外，风帽还具有防止雨水和污物进入风道或室内的作用。§8.3.4进风窗、避风天窗与风帽§8.3.4进风窗、避风天窗与风帽利用风帽进行自然通风避风风帽§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，应尽量采用单跨厂房，多跨厂房则冷、热跨交错布置。(2)余热量较大的厂房应尽量采用单层建筑。(3)有条件时尽可能采用“穿堂风”的通风方式。(4)热加工厂房的平面布置等。§8.3.5建筑设计与自然通风的配合

开敞式穿堂风上、下开敞式和侧窗式穿堂风多跨中间的自然通风§8.3.5建筑设计与自然通风的配合

2.厂房的总平面布置1)厂房纵轴尽量布置成东、西向，尤其是在炎热地区。厂房主要进风面一般应与夏季主导风向成60°～90°角，不宜小于45°。厂房迎风面不宜布置过多的高大建筑物。2)当低矮建筑物与高大建筑物相临时，为避免风压作用在高大建筑物周围形成的正、负压对低矮建筑物正常通风的影响，各建筑物之间应保持适当的比例关系，如图8.19和8.20所示。有关尺寸应符合表8-3中的要求。§8.3.5建筑设计与自然通风的配合

图8.19各建筑物之间避风天窗的比例关系图8.20各建筑物之间风帽的有关尺寸§8.3.5建筑设计与自然通风的配合

3.工艺设备的布置与自然通风1)工作区应尽可能布置在靠外墙的一侧，热源应尽量布置在天窗下部或下风侧，以便高温的污染空气顺利排至室外。热源在车间内的布置2)在多层建筑厂房中，应将散热设备尽量放置在最高层。§8.3.6自然通风的特点优点：不需要动力设备，因此比较经济，使用管理也比较简单。缺点：

(1)自然进入的室外空气一般不能预先进行处理，因此，对空气的温度、湿度要求较高的车间就难以满足；(2)从车间排出来的有污染的空气也不能进行除尘和净化，会污染周围的环境；(3)受自然条件的影响，风力不大，温差较小时，通风量就减少，因而效果不稳定。§8.3.6自然通风的特点以上仅对各种通风方式作了概括性介绍，一般说来，局部排风的效果显著而且风量小，应优先采用。只是在不能设置局部排风系统或者单靠局部排风尚不能满足卫生要求时，才考虑全面排风。自然通风比较经济，应尽量采用。当自然通风达不到卫生或生产要求时，才采用机械通风或自然与机械的联合通风。实际上，在很多情况下是同时采用几种通风方式。§8.4.1风机

§8.4.2风道§8.4.3室内送、排风口

§8.4.4进、排风装置

§8.4通风系统的主要设备和构件1.离心风机和轴流风机的结构原理1)离心风机：叶轮上有一定数量的叶片，机轴由电动机带动旋转，由进风口吸入空气，在离心力的作用下空气被抛出叶轮甩向机壳，获得了动能与压能，由出风口排出。当叶轮中的空气被压出后，叶轮中心处形成负压，此时室外空气在大气压力作用下由吸风口吸入叶轮，再次获得能量后被压出，形成连续的空气流动。§8.4.1风机2)轴流风机：轴流式通风机是依靠叶轮的推力作用促使气流流动，它的气流方向与机轴相平行。叶片安装于旋转的轮鼓上，叶片旋转时将气流吸入并向前方送出。风机的叶轮在电动机的带动下转动时，空气由机壳一侧吸入，从另一侧送出。§8.4.1风机轴流风机与离心风机在性能上最主要的差别是前者产生的压力较小，后者产生的压力较大。因此，轴流风机只能用于无需设置管道的场合以及管道阻力较小的系统，或用在高温车间作为扇风散热设备，而离心风机则往往用在阻力较大的系统中。2.风机的基本性能参数1)风量(L)：风机在标准状况下（大气压力p=101.32kPa，温度t=20℃）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）：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)：电动机施加在风机轴上的功率，KW；(4)有效功率(Nx)：空气通过风机后实际获得的功率，KW；(5)效率(η)：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。§8.4.1风机§8.4.1风机3.通风机的选择(1)根据被输送气体(空气)的成份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=(1.05～1.1)L (8.17)P风机=(1.10～1.15)P (8.18)§8.4.1风机4.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，对于轴流风机通常安装在风道中间或墙洞中。轴流风机在墙上安装离心风机在混凝土基础上安装1.风道的材料及保温材料：普通薄钢板，镀锌钢板，铝板、不锈钢板、硬聚氯乙烯塑料板以及砖、混凝土、玻璃、矿渣石膏板等。断面形状：圆形风道的强度大，阻力小，耗材少，但占用空间大，不易与建筑配合。对于流速高、管径小的除尘系统和高速空调系统，或是需要暗装时可选用圆形风道。矩形风道容易布置，易于和建筑结构配合，便于加工。对于低流速、大断面的风道多采用矩形。保温材料：软木、泡沫塑料、玻璃纤维板。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。§8.4.2风道§8.4.2风道2.风道的布置及风道断面积的确定

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。风道的布置应和土建、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：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室内送、排风口室内送风口是送风系统中的风道末端装置，其任务是将各送风口所要求的风量，按一定的方向、一定的流速均匀地送入室内。送回风口布置取决于气流组织方式，常见的气流组织方式有侧送、孔板送风、散流器送风、条缝送风、喷口送风等。常用风口形式：①百叶送风口②空气分布器③孔板④散流器⑤条缝⑥喷口§8.4.3室内送、排风口回风口布置：回风口常在一侧集中布置，厂房上部有余热时，应在上部设置；侧送方式一般与送风口同侧下方；孔板和散流器送风应在下侧布置；有内走廊的多间房间，可在走廊尽头集中设回风口，而各房间与走廊隔墙下侧可设可调百叶回风口。室内排风口：全面排风系统的一个组成部分，室内被污染的空气经由排风口进入排风道。排风口的种类较少，通常做成百叶式。①百叶送风口当通风管道布置在隔墙内或暗装时，通常采用这种送风口，安装时把它直接嵌在墙面上。侧送风方式常采用百叶风口送风口一般布置在房间较窄一边。若房间很长，则宜双侧布置。几种侧送方式②空气分布器在工业车间中往往需要大量的空气从较高的上部风道向工作区送风，而且风道多采用明装，为了避免工作地点有“吹风”的感觉，要求送风口附近的风速迅速降低，在这种情况下常用的室内送风口形式是空气分布器。空气分布器一般是用于垂直分支管道上的送风口。③孔板当房间高度在3-5m，而又要求较大的送风量时，可采用孔板送风。北京首都体育馆孔板送风荷兰马斯特里赫特大学阶梯教室孔板送风④散流器散流器是一种由上向下送风的送风口，一般明装或暗装在顶棚处的通风管道的端头。散流器送风散流器(a)盘式；(b)