建筑设备(10通风)

第10章建筑通风系统10.1建筑通风概述

10.2自然通风

10.3局部通风

10.4全面通风

10.5通风系统的设备与构件

10.6有害气体的净化与除尘

10.7建筑消防通风

10.8人防建筑通风简介10.1建筑通风概述建筑和通风的联系十分紧密。人们有80％以上的时间是在住宅、办公室、车间、商场等民用或工业建筑物中度过的。从SARS说起：自查燃气

保持室内通风家居装修

室内通风很重要10.1建筑通风概述采用科学的通风方法是改善室内空气品质的有效技术手段。大多数的工业生产过程也是在建筑物或封闭空间中完成的。有害物质通风工程的任务：把污浊的空气排出室外；对粉尘和有害物质进行必要的净化和吸收，使之满足排放标准；同时将新鲜空气或经过简单净化符合卫生要求的空气送入室内。→改善室内的空气品质10.1建筑通风概述建筑通风的分类：按照促使气流运动的动力不同，分为： 自然通风

机械通风

按照通风系统的作用范围，分为： 局部通风 全面通风按照气流的运动方向，分为： 送风 排风按照作用功能划分为：除尘、净化、事故通风、消防通风、人防通风等。1.自然通风定义：是利用室外风力所造成的风压或室内外空气温差所形成的热压作用使室内外空气进行交换的通风方法。特点：自然通风不需要额外消耗其他形式的能量，也不需要进行复杂的系统管理，具有节能和环保的优点，因此在建筑通风中被广泛采用。举例，利用穿堂风换气或烟囱效应使得室内被污染的空气从天窗排出，室外的新鲜空气进入室内就是典型的自然通风。局限性：但由于风压和热压的形成受室内外气象条件的限制，因此在有些情况下，完全依靠自然通风不能满足建筑物内空气环境的要求。2.机械通风定义：依靠通风机提供的动力来迫使空气流通进行室内外空气交换的方式，叫做机械通风。特点：风机的风压和风量可以根据需要确定，空气流动的速度和方向也可以方便地控制，因此比自然通风更加可靠；但机械通风系统中，需设置各种空气处理设备、动力设备，各类风道、控制附件和器材，故初次投资和日常运行围护管理费用远大于自然通风系统；另外，各种设备需要占用建筑空间和面积，并需要专门人员管理，通风机还将产生噪声。3.局部通风与全面通风——机械通风机械通风根据有害物分布的状况，按照系统作用范围的大小分为：局部通风和全面通风。局部通风是利用局部的送、排风控制室内局部地区的污染物的传播或控制局部地区的污染物浓度达到卫生标准要求的通风。局部通风又分为局部排风和局部送风。住宅厨房中利用机械排油烟罩排出烹饪过程中产生的有害物质，避免其向室内扩散，就是利用了局部机械排风的方式。全面通风也称为稀释通风，就是利用清洁的空气稀释室内空气中有害物，降低其浓度，同时将污染空气排出室外，保证室内空气环境达到卫生标准的要求。可见，全面通风就是对整个房间进行换气。10.2自然通风10.2.1热压作用

10.2.2风压作用

10.2.3自然通风的设计原则是一种被广泛采用且经济有效的通风方式。非常适合在一般的居住建筑、普通办公楼、工业厂房中使用。实际建筑中的自然通风过程，往往受到风压和热压的共同作用。10.2.1热压作用图10-1热压作用

下的自然通风空气静压首先关闭上部窗孔b，开启下部窗孔a，若窗孔a两侧存在压差，则会产生空气的流动。空气流动的结果使得窗孔a两侧的压差逐渐减小，直到a窗内外压强相等，即pai=pao此时，空气流动停止，根据流体静力学原理，窗b内外的空气静压强pbi和pbo分别为：窗b内外的压差为：若，则室内、外空气密度有：所以如果开启窗b后，空气会从内向外流出。随着空气向外流动，室内静压逐渐降低，使得，室外空气会通过窗a进入。当通过窗a进入室内的空气量与窗b排出的空气量相等时，这一过程达到稳定，形成了稳定的自然通风。热压如果室内外空气没有温差就不会形成热压作用下的自然通风。在工程设计中，可根据热压的定义进一步推导出当满足房间卫生要求所需要的通风量一定时，相应的进、排风窗的面积。10.2.2风压作用图10-3风压作用下的自然通风室外风速为，没有热压作用时，迎风面窗孔a的风压为pfa，背风面窗孔b的风压为pfb，则pfa

>pfb若开启窗孔a，关闭窗孔b，室内外空气流动的结果是室内空气压力pi与室外压力pfa相等。此时再开启窗孔b，则室内空气通过窗孔b向室外流动，丛而使室内空气压力降低，室外空气再次通过窗孔a进入，直到通过两个窗孔流入和流出的空气量相等，这一过程才达到平衡。室外气流遇到建筑物时会发生绕流，从而在建筑的迎风面形成一个空气滞留区，此处的静压力高于大气压力，处于正压状态。而气流在建筑物的顶部和后侧会产生涡流，这两个区域的静压力都低于大气压力，为负压区，我们将其统称为空气动力阴影区。显然，此时位于正压区的开口为进风口，而处于负压区的开口为排风口。10.2.2风压作用图10-4风压和热压共同

作用下的自然通风实际建筑的自然通风过程往往受风压和热压的共同作用。由于室外风速和风向经常变化，并且无法人为加以控制，因此在进行自然通风设计时只需定量计算热压作用下的自然通风量，对于风压造成的自然通风量，根据规范只需定性地加以考虑即可。10.2.3自然通风的设计原则自然通风在大部分情况下是一种经济有效的通风方式。气象条件建筑平面规划建筑结构形式室内工艺设备布置窗户形式开窗面积其他机械通风设备等如何利用风压和热压使自然通风能更好地满足建筑内人员和生产工艺对通风的要求，就需要在建筑总体规划、建筑形式设计、工艺布局以及通风设备的选择和布置方面遵循一些基本的原则。10.2.3自然通风的设计原则1）在确定总图的方位时，为避免大面积外墙和玻璃窗受到西晒，应当尽量将建筑纵轴布置成东西向，炎热地区的建筑尤其应以避免西晒为主。2）采用自然通风的建筑，其主要进风面一般应与夏季主导风向成60～90°角，不宜小于45°。3）为避免受到高大建筑周围正压区或负压区的影响，采用自然通风的低矮建筑应当与高大建筑保持足够的距离，尤其是在有自然通风进、排风口的风向。4）建筑物的高度对自然通风有很大的影响。5）如果建筑物迎风面和背风面的外墙开孔面积占外墙总面积的1/4以上，应当尽量使得室外气流能横贯整个房间，形成所谓的“穿堂风”。6）当穿堂风作为热车间的主要降温措施时，应将主要热源布置在夏季主导风向的下风侧。7）对于多层车间，在工艺条件允许下热源应尽量设在上层，下层用于进风。这样，热空气不经过工作区直接排出，工作区的温升较小，可以较好地改善工作区的劳动条件。10.2.3自然通风的设计原则利用天窗排风的生产厂房，符合下列情况之一者应采用避风天窗。炎热地区，室内散热量大于23W/m2时；其他地区，室内散热量大于35W/m2时；不允许气流倒灌时。避风天窗：定义：为避免风的作用使天窗发生倒灌，可以在天窗上增设挡风板，保证排风天窗在任何风向下都处于负压区，有利于排风，这种天窗称为避风天窗。种类：矩形避风天窗——采光面积大，当热源集中布置在车间中部时，热气流能够迅速排除，但是建筑结构复杂，造价高。图10-6纵向下沉式天窗种类：下沉式天窗——把部分屋面下移，利用屋架本身的高度形成天窗。下沉式天窗比矩形天窗降低厂房高度2～5m，比较经济，但清灰、排水比较困难。图10-7曲(折)线形天窗种类：曲（折）线形天窗——是一种新型的轻型天窗，其挡风板是按曲（折）线制作的，因此阻力比较小，排风能力大，具有构造简单、质量轻、施工方便、造价低等优点。选择：在选择排风天窗时，要综合考虑天窗的避风性能、单位面积天窗的造价等。反映天窗排风能力大小的主要参数是局部阻力系数，此值越小，说明排风能力越大。10.3局部通风10.3.1局部送风：向建筑内局部地点送入满足卫生要求的新鲜空气，以改善这一地点的空气环境。当保持整个房间空气质量良好所需成本较高或没有必要时，如在体积很大、工艺过程对室内空气环境没有特殊要求的工业厂房中仅有个别工作人员，且工作人员的活动范围比较小时，采用局部送风来满足人员工作范围内的空气环境要求是比较经济的。系统式：在一些大型的车间里，尤其是有大量余热的高温车间，如铸造车间浇注工段，采用全面通风已经无法保证室内所有地方都达到适宜的程度。在这种情况下，可以向局部工作地点送风。造成对工作人员温度、湿度、清洁度合适的局部空气环境，这种通风方式叫局部送风。直接向人体送风的方法又叫岗位吹风或空气淋浴。分散式：使用轴流风机或喷雾风扇，采用室内再循环空气。图10-9系统式局部送风系统示意图10.3.2局部排风局部排风罩一、系统组成：

作用：捕集有害物的装置，它的性能对局部排风系统的技术、经济效果有着直接的影响。1.密闭式排风罩

2.柜式排风罩(通风柜)

3.外部吸气式排风罩

4.吹吸式排风罩

5.接受式排风罩1.密闭式排风罩图10-12密闭式排风罩与室内空气彻底隔离特点：不受室内气流的干扰所需排风量最小排风效果最好不便于检修和人员操作需设监视孔2.柜式排风罩(通风柜)图10-13柜式排风罩特点：方便工艺操作和观察工作过程开敞面和排风口的位置要根据工艺操作需要、污染物的密度及温度来布置。开敞面3.外部吸气式排风罩图10-14外部吸气式排风罩生产设备不能封闭特点：所需的风量较大4.吹吸式排风罩如图10-15所示，当工艺操作过程不允许将污染源封闭起来，或污染源直径较大，单靠吸气气流控制有害物所需风速过大时，采用吹吸式排风罩是一种非常有效的方法。吹吸式排风罩是将吹气气流和吸气气流结合起来，以吹风口喷出的射流作为动力将污染源散发出的有害气体吹向设在另一侧的吸风口排出，以保证工作区的卫生条件。图10-15吹吸式排风罩5.接受式排风罩图10-16接受式排风罩车间高温热源的气流特点：污染物以一定方向排出或散发时，应将排风罩置于污染气流运动的前方。砂轮磨削过程10.4全面通风10.4.1有害物的来源

10.4.2全面通风量的计算10.4.1有害物的来源民用建筑空气中主要有害物来自生活燃料燃烧过程释放的SO2、CO、CO2、可吸入颗粒物等；室内装饰及家具散发的甲醛、苯等有机挥发性气体；天然石材散发的放射性气体氡；人体在呼吸过程中排出的CO2和新陈代谢过程释放的体味；室内建筑设备因为疏于管理或运行不良而散发的细菌、微生物、灰尘和臭味；人们在日常生活中因为过度使用化学物质而散发的有机性气体以及烹饪过程所产生的油烟等。10.4.2全面通风量的计算不论是在工业建筑还是在民用建筑中，全面通风都具有稀释室内空气中的有害物、消除室内余热和余湿的作用。因此在设计全面通风系统时，通风量要根据系统在不同建筑物内所承担的主要任务来确定。1、消除室内余热的通风量室内余热量2、消除室内余湿的通风量室内余湿量3、为稀释有害气体所需的通风量室内有害物散发量当不能准确得到室内有害物散发量X时，全面通风量可以根据类似房间的实测资料和经验数据，按房间的换气次数确定。当不能准确得到室内有害物散发量X时，全面通风量可以根据类似房间的实测资料和经验数据，按房间的换气次数确定。实际的建筑物中往往不是仅存在一种污染物质，而且污染源在产生污染物质的同时还伴有余热、余湿的释放，此时确定全面通风量应遵循以下原则：1）当室内有多种有机溶剂的蒸汽或是有刺激性气味气体（如三氧化硫、二氧化硫、氟化氢及其盐类）同时存在时，全面通风量应按各类气体分别稀释至容许值时所需要的换气量之和计算。2）对于室内要求同时消除余热、余湿及有害物的情况，全面通风量应按其所需的最大换气量计算。10.5通风系统的设备与构件10.5.1通风机

10.5.2风管

10.5.3室外进、排风口10.5.1通风机通风系统中最常用的是：离心风机

叶轮

轴流风机离心风机的主要部件：机壳、叶轮、机轴、吸气口、排气口；轴承、底座等部件。10.5.1通风机工作原理当电动机转动时，风机的叶轮随着转动。叶轮在旋转时产生离心力将空气从叶轮中甩出，空气从叶轮中甩出后汇集在机壳中，由于速度慢，压力高，空气便从通风机出口排出流入管道。当叶轮中的空气被排出后，就形成了负压，吸气口外面的空气在大气压作用下又被压入叶轮中。因此，叶轮不断旋转，空气也就在通风机的作用下，在管道中不断流动。1)风量(L)：风机在单位时间内输送的空气量，又称送风量或流量。

风机的风量一般用实验方法测得。风量的大小与通风机的尺寸和转速成正比。在管道系统中，风量可以通过闸门或改变通风机的转速来调节。

2)全压(或风压P)：通风机的出口气流全压与进口气流全压之差称为风机的风压。

风机所产生的风压与风机的叶轮直径、转速、空气密度及叶片形式有关。风机的风压与转速的平方成正比，适当提高转速就能增大风压。在管道系统中，风压也可用调节闸门来改变。3)轴功率(N)：电动机施加在风机轴上的功率，单位为kW。

4)有效功率(Nx)：空气通过风机后实际获得的功率，单位为kW。

5)效率(η)：风机的有效功率与轴功率的比值，其计算公式为:

6)转速(n)：风机叶轮每分钟的旋转数(r/min)。小型风机的转速一般较高，往往与电动机直接相连。大型风机的转速较低，一般用皮带传动与电动机相连。10.5.1通风机主要性能参数10.5.1通风机主要性能参数

6)通风机的性能曲线通风机的性能曲线一般有H—Q曲线，N—Q曲线，η—Q曲线三种，这三种曲线常画在同一图上，统称为风机的特性曲线。根据特性曲线，已知Q米3/时，H毫米水柱，N千瓦，η（%）中的任何一值即可求得其它各值。10.5.1通风机主要性能参数有的风机样本中不列出特性曲线，而只列出选择风机的数字表格，性能表中每一种转速按流量、风压等分为八个性能点。表中所列出各性能点的最高效率，均在风机最高效率的0.8～0.9范围内。转速序号全压风量电动机400012345678320310305290285250215190425048205275587063006800730077607.510.5.1通风机与离心风机相比，轴流风机的特点：风压较小，单级式轴流风机的风压一般低于300Pa；可以在低压下输送大流量的空气，噪声较大；风机自身体积小，占地小，常用于无需设置风管或风管阻力较小的通风系统。

图10-19轴流风机在墙上安装安装轴流风机通常安装在风管中间或墙洞中。图10-20离心风机在混凝土基础上安装大、中型的离心风机一般安装在混凝土基础上10.5.2风管作用将通风系统中的各组成部分连接起来，使之构成一个完整的系统。材料镀锌薄钢板风管不锈钢风管塑料风管玻璃钢风管纤维制品风管10.5.2风管材料南京地铁2号线（结构风道）

结构风道可使用混凝土、砖或其他建筑材料砌筑。10.5.2风管材料选择要考虑：系统所输送的介质性质；安装风管的空间的条件。输送腐蚀性气体的风管：可采用硬塑料板、玻璃钢制作或采用涂刷防腐油漆的钢板。埋地风道：可用混凝土板做底，两边砌砖，用预制钢筋混凝土作顶；利用建筑空间间作风道时，多采用混凝土或砖砌风道。10.5.2风管风管的断面形状为矩形或圆形。圆形风管：强度大，阻力小，耗材少，常用于高流速、小管径的除尘和高速空调系统。但占用空间大，不易与建筑配合。因此，多数建筑采用矩形风管。在很多情况下，还需要对风管进行防腐和保温处理。10.5.3室外进、排风口图10-21塔式室外进风装置进风口——采集新鲜空气图10-22墙壁式和屋顶式进风装置

a)墙壁式b)屋顶式排风口——可设在侧墙或屋面上。10.6有害气体的净化与除尘10.6.1有害气体的净化处理

1.燃烧法

2.吸收法

3.吸附法

4.冷凝法1.燃烧法燃烧过程是一种热氧化过程，通过氧化反应把废气中的烃类成分有效地转化为二氧化碳和水，其他成分如卤素或含硫的有机物也可转化为允许向大气排放或容易回收的物质。燃烧法广泛应用于有机溶剂蒸气和碳氢化合物的净化处理，也可用于除臭。燃烧法主要有两种：热力燃烧和催化燃烧。热力燃烧是在明火下的火焰燃烧，反应温度一般在600～800℃。通风排气中的可燃成分浓度一般比较低，燃烧氧化后释放的热量不足以维持燃烧，因此需要依靠辅助燃料，能耗较高。催化燃烧是在催化剂作用下，使化合物在较低的温度下氧化分解，反应温度一般在200～400℃，反应过程不产生明火，能耗较低，但催化剂的价格较贵。2.吸收法吸收法是指用适当的液体(吸收剂)与有害气体(吸收质)接触，利用气体在液体中溶解能力的不同，除去其中一种或几种组分的有害气体净化方法。吸收法广泛应用于无机气体如硫氧化物、氮氢化物、硫化氢、氯化氢等有害气体的净化。它能同时进行除尘，适用于处理气体量大的场合。与其他净化方法相比，吸收法的费用较低。吸收法的缺点是还要对排水进行处理，净化效率难以达到100%。根据气体与液体是否产生化学反应，吸收法可以分为物理吸收和化学吸收。物理吸收一般没有明显的化学反应，可以看作是单纯的物理溶解过程，例如用水吸收氨。物理吸收是可逆的，解吸时不改变被吸收气体的性质。化学吸收的效率较高，特别是处理低浓度气体时。要使有害气体浓度达到排放标准要求，一般情况下，简单的物理吸收是难以满足要求的，因此常采用化学吸收法。3.吸附法吸附法是利用吸附剂对气体的吸附能力除去其中某些有害成分的净化方法。广泛应用于低浓度有害气体的净化，特别是各种有机溶剂蒸汽。吸附法的净化效率能达到100％。

一定量的吸附剂所吸附的气体量是有一定限度的，经过一定时间吸附达到饱和时，要更换吸附剂。饱和的吸附剂再生后可重复使用。常用的吸附剂有活性炭、硅胶、活性氧化铝等。4.冷凝法有些液体受热蒸发后产生的有害气体可以通过冷凝的方法将其从空气中分离出来，这种净化方法称为冷凝法。冷凝法的净化效率低，只适用于浓度高、冷凝温度高的有害蒸汽。图10-24固定式吸附床

a)立式b)卧式1.燃烧法

2.吸收法√

3.吸附法√4.冷凝法通风排气中有害气体的净化图10-23喷淋塔10.6.2除尘除尘设备：重力沉降室惯性除尘器旋风除尘器过滤式除尘器洗涤式除尘器静电除尘器10.6.2除尘1.重力除尘利用重力作用使尘粒自然沉降，是重力除尘的基本原理。由于尘粒的沉降速度一般较小，这种方法只适用于粗大的尘粒。2.离心力除尘含尘气流作圆周运动时，由于惯性离心力的作用，尘粒和气流会产生相对运动，使尘粒从气流中分离。离心力除尘是旋风除尘器工作的主要机理。3.惯性碰撞除尘含尘气流在运动过程中遇到物体的阻挡(如挡板、纤维、水滴等)时，气流要改变方向进行绕流，细小的尘粒会随气流一起流动，粗大的尘粒具有较大的惯性，它会脱离流线，保持自身的惯性运动，这样尘粒就和物体发生了碰撞。4.接触阻留细小的尘粒随气流一起绕流时，如果流线紧靠物体(纤维或液滴)表面，有些尘粒因与物体发生接触而被阻留，这种现象称为接触阻留。5.扩散除尘小于1μm的微小粒子在气体分子撞击下，像气体分子一样做布朗运动。如果尘粒在运动过程中和物体表面接触，就会从气流中分离，这个机理称为扩散。6.静电力除尘如果使悬浮在气流中的尘粒带有一定的电荷，就可以通过静电力使它从气流中分离出来。7.凝聚除尘凝聚作用不是一种直接的除尘机理，它是通过超声波、蒸汽凝结、加湿等凝聚作用，可以使微小粒子凝聚增大，然后再用一般的除尘方法去除。图10-25重力沉降室图10-26旋风除尘器图10-27惯性除尘器10M28.tif图10-29洗涤式除尘器

1—含尘气体入口2—净化气体出口3—挡水板4—溢流箱5—溢流口

6—泥浆斗7—刮板运输机8—S形通道图10-30静电式除尘器10.7建筑消防通风10.7.1概述

10.7.2建筑的防烟与排烟10.7.1概述大型建筑和高层建筑一般具有体积大、功能复杂、远离地面的人员多、垂直方向通道多等特点，一旦发生火灾，烟气很容易沿走廊、楼梯间、电梯间、管道井等通道扩散，造成火势的迅速蔓延。火灾烟气是多种物质的混合物，烟气中的一氧化碳和各种建筑材料燃烧过程中产生的有害气体，很容易使人体产生缺氧窒息，人处于这种环境中，会产生头晕、昏迷、呼吸困难，因此烟气往往是造成火灾中人员伤害的主要原因。国内外的研究表明，火灾中85%以上的死亡是由于烟气影响而造成的，其中大约有一半是由一氧化碳中毒引起的，另外一半则是由直接烧伤、爆炸压力创伤以及吸入其他有毒气体引起