《通风工程》详细笔记

《通风工程》详细笔记第1章：绪论通风工程的基本概念通风工程是关于空气流动控制的一门学科，它涉及到建筑内部空气环境的优化。通风的主要目的是通过有组织地引入新鲜空气来维持室内空气质量、温度和湿度在适宜的范围内，以确保居住者的健康与舒适，并且能够有效地排除有害气体和污染物。表格：通风工程的应用领域及其特点应用领域特点描述住宅建筑强调舒适性和节能，通常采用自然通风或小型机械系统。商业建筑包括办公楼、商场等，需考虑人员密集度和特殊设备（如厨房）的排烟需求。工业厂房需要处理大量废气排放，可能涉及有毒有害物质，对通风系统的效率和安全性要求较高。公共设施如医院、学校等场所，必须严格遵守卫生标准，保持良好的空气品质。实验室对于实验过程中产生的挥发性化学物质，需要特别设计高效的局部排风装置。通风工程的重要性与应用领域保障健康：不良的室内空气质量会导致各种疾病的发生，因此良好的通风系统对于保护人们的健康至关重要。提高生产率：在一个舒适的环境中工作可以显著提升员工的工作效率。节能减排：现代通风技术不仅能满足人们对高质量生活环境的需求，还能实现能源的有效利用，减少碳排放。现代通风技术的发展趋势智能化：随着物联网(IoT)技术和传感器的发展，智能控制系统被广泛应用于通风系统中，使得管理更加自动化和高效。绿色化：越来越多的国家和地区开始推行绿色建筑设计标准，这促使通风工程师们探索更环保的设计方案，比如使用可再生能源驱动的通风设备。定制化：根据不同用户的特定需求提供个性化的通风解决方案成为了一种新的发展趋势，例如针对高密度城市住宅区设计的小型高效通风系统。第2章：空气的物理性质与热湿特性空气的基本物理参数空气是由氮气、氧气和其他微量气体组成的混合物，其主要物理参数包括但不限于：密度：单位体积内的空气质量，在不同温度下会发生变化。比热容：指每千克空气升高一度所需的热量，这对于计算加热或冷却所需的能量非常重要。导热系数：反映了空气传递热量的能力，较低的导热系数意味着更好的隔热性能。湿空气的热力学过程湿空气中含有一定量的水蒸气，了解其热力学行为对于设计有效的通风系统至关重要。以下是几个关键的概念：露点温度：当空气中的水蒸气达到饱和状态时所对应的最低温度，低于此温度水蒸气将凝结成液态水。焓值：表示单位质量空气携带的能量总量，包括显热和潜热两部分。相对湿度：空气中实际含有的水汽量与相同温度下的最大可能含水量的比例，通常以百分比表示。空气焓湿图及其应用空气焓湿图是一种图形工具，用来描述湿空气的状态点以及它们之间的关系。它可以帮助工程师快速确定某些重要参数，如：状态点的变化轨迹：通过绘制不同的状态点连接线，可以直观地看到空气经过一系列操作（如加热、冷却、加湿等）后发生的变化。计算负荷：根据所需调节的目标条件（如目标温度和湿度），可以从图表上读取相应的焓值差，从而估算出所需的制冷或制热功率。第3章：通风系统的基本原理自然通风与机械通风的区别自然通风依靠室内外温差、风压等自然因素实现空气交换，而机械通风则是通过风扇、鼓风机等机械设备强制推动空气流动。两者各有优缺点：自然通风的优势：无需额外电力消耗，运行成本低；但受气候条件影响较大，难以精确控制。机械通风的特点：可以根据需要随时调整风量和方向，适用于任何天气状况；然而初期投资较高，且长期运行会增加能耗。通风系统的组成及工作原理一个完整的通风系统由多个组件构成，每个部件都有其特定的功能：进风口：负责引入新鲜空气，通常设置在建筑物外墙或者屋顶位置。送风管道：用于输送处理过的空气至各个房间，材质多样，包括金属、塑料等。过滤器：去除空气中的颗粒物、灰尘和其他杂质，保证进入室内的空气质量。换热器：在冬季预热吸入的新鲜冷空气，在夏季则预先冷却，节约能源。风机：为整个系统提供动力源，使空气按照预定路径流动。排气口：排出污浊空气，有时还会配备空气净化装置进一步净化排出的空气。风道、风机和通风口的作用风道设计：合理的布局有助于降低阻力损失，提高传输效率。此外，还需考虑噪音隔离措施，避免干扰周围环境。风机选型：依据实际需求选择合适的风机类型（离心式、轴流式等），并注意匹配适当的转速和流量范围。通风口布置：科学规划进、排风口的位置，确保气流均匀分布，避免死角现象的发生，同时也要考虑到美观性和安装便利性等因素。第4章：室内空气质量与控制室内污染物的种类及其来源物理性污染物：如灰尘、纤维等，主要来源于室外空气进入、室内活动（如清扫）和建筑装修材料。化学性污染物：包括挥发性有机化合物（VOCs）、甲醛、苯等，通常由建筑材料、家具、清洁用品等释放。生物性污染物：例如细菌、病毒、真菌孢子等，多来自人体呼吸、宠物毛发以及潮湿环境中滋生的微生物。表格：常见室内污染物及其健康影响污染物类型来源举例健康影响颗粒物(PM)燃烧过程、道路扬尘、吸烟等。引起呼吸道疾病、心血管问题；长期暴露可能导致慢性病。VOCs涂料、胶水、新家具、地毯等。头痛、眼鼻喉刺激、过敏反应；高浓度下可导致神经系统损害。甲醛装修材料、木制品、纺织品等。刺激眼睛和呼吸道，长期接触可能引发癌症。二氧化碳(CO₂)人员呼吸、燃烧设备等。高浓度时引起头晕、疲劳、注意力不集中。微生物潮湿环境、空调系统、人类活动等。引发感染性疾病、过敏症状、哮喘发作。室内空气质量标准国家标准：各国根据自身国情制定了相应的室内空气质量标准，规定了不同污染物的最大允许浓度。国际指南：世界卫生组织(WHO)发布的指导值为全球范围内提供了参考依据，强调了保护公众健康的最低要求。地方法规：一些地区或城市可能会出台更严格的地方性法规，以适应当地特殊的气候条件和社会需求。控制室内污染的方法和技术源头控制：选择环保型建材和低排放产品，减少污染物的产生。通风稀释：通过有效的通风设计，增加新鲜空气的比例，降低有害物质浓度。空气净化器：利用HEPA滤网、活性炭吸附等技术去除细小颗粒物和气体污染物。湿度管理：维持适宜的相对湿度水平（40%-60%），防止霉菌生长。定期维护：对空调系统、排风装置等进行清洁保养，确保其正常运作。第5章：通风设计基础设计流程与基本步骤需求分析：了解建筑物的功能用途、使用人群特性及特殊要求。负荷计算：确定所需的新风量，考虑热湿负荷、人员密度等因素。方案制定：综合考量成本效益、空间布局、美观度等方面，提出初步设计方案。性能评估：运用模拟软件预测系统的运行效果，检查是否满足预期目标。优化调整：基于评估结果修改设计参数，直至达到最佳状态。施工图绘制：完成详细的施工图纸，明确各组件的位置、尺寸及连接方式。验收调试：项目竣工后进行全面测试，确保系统能够稳定可靠地工作。负荷计算方法热量平衡法：通过计算室内外温差引起的传热量，得出所需的冷热量。焓差法：根据空气焓变来估算处理过程中消耗的能量。经验公式法：对于常规建筑类型，可以采用简化公式快速估算负荷。动态模拟法：借助专业软件建立数学模型，模拟实际工况下的变化情况。选择合适的通风设备风机选型：依据风量、静压等参数挑选适合的风机型号，保证足够的动力输出而不浪费能量。过滤器等级：根据不同场合的要求选择相应效率级别的过滤器，既能有效净化空气又能保持较低阻力。换热器配置：结合当地气候特点和节能需求，决定是否安装热回收装置，如板式、转轮式等。控制系统集成：考虑智能化控制的可能性，比如定时开关、温度湿度自动调节等功能。第6章：局部排风系统设计局部排风的概念和适用场合局部排风是指针对特定区域内的污染源进行集中处理的一种通风形式，适用于以下场景：工业生产：如喷涂车间、焊接区、化学品储存区等，这些地方会产生大量有毒有害气体。实验室操作：实验台上进行的化学实验、生物安全柜中的微生物研究等活动需要精确控制气流方向，确保污染物不会扩散到其他区域。餐饮厨房：烹饪过程中产生的油烟、异味需要及时排出，避免影响就餐环境和其他房间。排风罩的设计原则覆盖范围：确保排风罩能够完全覆盖污染源，防止污染物逸出。捕集效率：优化排风罩形状和开口大小，提高对污染物的捕捉能力。气流组织：合理布置进风口位置，引导气流向排风罩流动，形成稳定的气流场。压力分布：保持排风罩内部微负压状态，促使外界清洁空气流入，从而阻止污染物向外扩散。排风系统的布置和优化管道路径规划：尽量缩短管道长度，减少弯头数量，降低沿程损失，提高传输效率。风机安装位置：靠近污染源设置风机，可以减少管道阻力，同时便于维护检修。排气口高度选择：根据周围环境因素确定合适高度，确保排出的废气不会回流至进风口或其他敏感区域。噪音控制措施：选用低噪声设备，采取隔音减振措施，营造安静的工作生活环境。第7章：全面通风系统设计全面通风的应用场景全面通风是指通过有组织的方式在整个建筑或房间内进行空气交换，以维持良好的室内空气质量。适用于以下场合：公共空间：如商场、剧院、车站等人员密集区域，需要持续提供新鲜空气。办公场所：为了提高员工的工作效率和舒适度，必须确保足够的新风量。住宅建筑：为居民创造健康的生活环境，特别是在没有自然通风条件的情况下。系统设计要点气流组织：合理规划进风口与排风口的位置，保证气流能够均匀覆盖整个空间，避免出现“死区”。换气次数：根据使用功能确定每小时所需的最小换气次数，通常在0.5到2次之间，特殊情况下可能更高。温度湿度控制：结合空调系统调节室内的温湿度，营造舒适的居住工作环境。噪音管理：选择低噪音设备，并采取隔音减振措施，减少对用户的影响。经济性和能效分析初期投资：包括设备采购、安装调试等费用，需综合考虑性价比。运行成本：长期来看，系统的能耗水平直接影响到运营成本，因此应优先选用高效节能的风机和热回收装置。维护费用：定期保养可以延长设备寿命，降低故障率，节省维修开支。总拥有成本(TCO)：将上述所有因素结合起来评估，选择最优方案。第8章：空调系统中的通风空调系统与通风的关系现代空调系统不仅负责调节温度，还承担着通风的任务。两者相辅相成，共同作用于改善室内空气质量：集成设计：许多新型空调机组内置了新风引入装置，可以直接处理室外空气后再送入室内。独立设置：对于大型商业建筑或工业厂房，可能会单独设立通风系统，与空调系统协同工作。空调系统中通风部分的设计要点新风比例：根据不同季节和使用需求调整新风的比例，夏季适当增加以补充冷量，冬季则减少防止热量流失。过滤净化：配备高效的过滤器去除空气中的颗粒物和有害气体，必要时还可以加入活性炭吸附层进一步净化。除湿加湿：根据当地的气候特点，在空调系统中加入除湿或加湿模块，保持适宜的相对湿度（40%-60%）。噪声控制：采用静音型风机和管道材料，同时优化气流路径，降低系统运行时产生的噪音。特殊环境下的空调通风解决方案高湿度地区：针对南方潮湿的气候条件，设计专门的除湿系统，确保室内干燥舒适。寒冷北方：考虑到冬季低温，要特别注意防冻措施，比如预热新风、选择耐寒材料等。污染严重区域：对于靠近工业区或交通繁忙路段的建筑，加强空气净化能力，保护内部人员免受外界污染物侵害。第9章：特殊工业环境的通风需求化工、制药等行业的通风特点化工和制药行业由于涉及多种化学反应和危险物质的操作，对通风的要求尤为严格：安全性要求：必须有效排除有毒有害气体，保障操作人员的生命安全。精度控制：某些精细化工过程对环境参数非常敏感，需要精确调控温度、湿度及洁净度。法规遵循：遵守国家和地方的相关环保法规，确保排放达标，防止环境污染。危险物质的排放控制局部排风：在产生污染物的具体位置安装高效的局部排风装置，迅速捕捉并排出有害气体。稀释通风：通过增加新风量来稀释空气中污染物浓度，使其低于危害阈值。净化处理：对于含有毒害成分的废气，在排放前经过洗涤塔、吸附剂等装置进行净化，达到排放标准后才允许释放。特殊行业通风案例分析石油化工厂：这类工厂规模庞大，工艺复杂，存在大量易燃易爆物质。为此，采用了先进的自动化控制系统和多重安全防护机制，确保通风系统的稳定可靠运行。电子制造车间：电子产品生产过程中对微尘极其敏感，因此设置了超净室，配备了高效HEPA过滤器，保持极高的洁净度。生物实验室：实验室内可能存在病原体或其他生物危害物质，所以安装了负压通风系统，确保空气只向内流动而不向外扩散，同时配合专业的废气处理设备，确保实验安全。第10章：建筑防火与排烟系统建筑防火的基本要求建筑防火是确保建筑物在火灾发生时能够最大限度地减少人员伤亡和财产损失的关键措施。其基本要求包括：耐火性能：建筑材料必须具备一定的耐火极限，以延缓火焰蔓延速度。疏散通道：设计足够数量且宽度合理的安全出口，保证紧急情况下快速撤离。自动灭火设施：安装喷淋系统、消火栓等设备，在初期阶段扑灭或控制火势。表格：不同建筑类型对防火的要求建筑类型防火要求住宅建筑设有简易喷淋系统，楼道内配备应急照明和疏散指示标志。商业建筑安装智能消防报警系统，公共区域设有明显标识的安全出口，并定期演练。工业厂房严格划分防火分区，配备大型喷淋装置及专用灭火器材，如泡沫灭火器等。高层建筑必须设置避难层，采用不燃材料建造外墙，内部设有正压送风系统防止烟雾侵入。地下空间加强通风换气，确保电气线路安全，配备足够的灭火器和自救呼吸器。排烟系统的设计规范自然排烟：利用烟囱效应或开窗等方式排出烟雾，适用于低层建筑或多层建筑的局部区域。机械排烟：通过风机强制抽排，广泛应用于高层建筑、地下车库等封闭空间。防烟分区：将建筑物划分为若干个独立的防烟区，每个区域内设有单独的排烟设施，避免烟雾扩散到其他区域。火灾时通风系统的应急响应启动顺序：一旦检测到火灾信号，立即开启相应的排烟设备，关闭非必要的通风口，防止火势借助空气流动迅速扩大。联动机制：排烟系统应与火灾报警系统联锁，确保第一时间作出反应；同时配合喷淋系统工作，提高灭火效率。人员疏散指导：利用广播系统告知被困人员正确的逃生路线，指引他们前往最近的安全出口。第11章：通风系统的节能措施提高通风效率的方法优化设计：合理规划进风口和排风口的位置，减少管道长度和弯头数量，降低阻力损失，从而节省风机能耗。选用高效设备：优先选择能效比高的风机、电机和其他组件，确保系统运行更加经济环保。维护保养：定期检查清理过滤器、换热器等部件，保持良好状态，延长使用寿命的同时也提高了工作效率。新能源在通风系统中的应用太阳能辅助加热：在寒冷季节，可以利用太阳能集热板预热进入室内的新鲜空气，减轻供暖系统的负担。风力发电驱动：对于一些偏远地区或者小型独立建筑，考虑使用小型风力发电机为通风设备供电，实现自给自足。地源热泵技术：通过交换地下恒温层的能量来调节室内温度，既可用于夏季制冷也可用于冬季取暖，具有很高的能效优势。绿色建筑设计理念下的通风策略被动式设计：充分利用自然条件，如采光、通风等，减少对机械设备的依赖，达到节能减排的目的。智能化控制系统：集成传感器、控制器等设备，根据实时环境参数自动调整通风量，提供最适宜的人居环境。可再生能源整合：将太阳能光伏板、风力发电机等新能源设施融入建筑设计中，构建零碳排放的绿色建筑。第12章：通风系统的噪声控制噪声产生的原因及其危害设备运转：风机、压缩机等机械设备运行时产生的震动和旋转噪音是主要来源之一。气流冲击：高速气流经过狭窄管道或遇到障碍物时会产生强烈的湍流噪音。结构传递：通过墙体、地板等固体介质传播的振动也会引起明显的噪音污染。减少噪声的技术手段隔音减振：采用吸音材料包裹风机外壳，安装弹性支座隔离振动源，