【大学课件】通风与气流组织

通风与气流组织欢迎学习通风与气流组织课程。本课程将深入探讨建筑环境中的通风系统和气流组织原理。我们将学习如何设计、选择和优化通风系统，以创造舒适健康的室内环境。课程目标理解通风系统基础掌握通风系统的基本概念、分类和功能。学习设计方法学习通风系统设计的关键参数和计算方法。优化能源效率了解如何优化通风系统以提高能源效率。实践应用能力培养实际应用通风系统知识的能力。通风系统概述定义通风系统是用于控制室内空气质量和温度的设备和管道网络。它通过引入新鲜空气和排出污浊空气来维持健康舒适的室内环境。功能主要功能包括：调节室内温度、湿度，去除空气中的污染物，提供新鲜空气，确保室内空气流通。通风系统分类自然通风利用自然风力和温差产生的气流进行通风。无需机械设备，能源消耗低。机械通风使用风机等机械设备强制进行空气交换。可精确控制通风效果，适用于各种环境。混合通风结合自然通风和机械通风的优点，根据需要灵活切换，提高能源效率。自然通风系统风力驱动利用室内外压力差，通过开窗或通风口引导空气流动。热压驱动利用室内外温度差产生的空气密度差，形成自然对流。复合驱动结合风力和热压效应，增强自然通风效果。机械通风系统送风系统使用风机将新鲜空气送入室内，保持正压环境。排风系统通过排风机将污浊空气排出室外，维持负压状态。空调系统结合送风和排风，同时调节温湿度，提供全面的空气处理。通风系统参数1空气质量2温度与湿度3空气速度4换气次数5压力差这些关键参数决定了通风系统的性能和效果。合理控制这些参数可以创造舒适健康的室内环境。内部空气速度0.1-0.3静坐区域（米/秒）办公室、教室等区域的理想空气速度范围，保证舒适性。0.3-0.5活动区域（米/秒）商场、体育馆等活动场所的适宜空气速度，增强空气流通。0.5-1.0工业区域（米/秒）工厂、车间等区域的空气速度范围，有效排除热量和污染物。内部空气温度1冬季18-22°C，保持室内温暖舒适，避免能源浪费。2夏季24-26°C，提供凉爽环境，同时节约制冷能耗。3过渡季20-24°C，根据室外温度灵活调节，充分利用自然通风。内部相对湿度140-60%理想相对湿度范围，有利于人体健康和舒适。230-70%可接受范围，短期内不会对人体造成明显不适。3＜30%或＞70%不舒适区域，可能导致健康问题，需采取措施调节。通风系统选型需求分析评估建筑用途、占用人数、室内活动类型等因素。环境评估考虑当地气候条件、周边环境、噪声要求等。系统对比比较不同通风系统的优缺点，选择最适合的方案。经济分析评估初始投资、运行成本和长期效益。人体热量与热负荷人体热量产生人体通过新陈代谢不断产生热量。静坐时约100W，剧烈运动可达1000W。热量散发方式包括辐射、对流、蒸发和传导。通风系统需协助散热，维持热平衡。热负荷计算方法稳态法适用于简单情况，假设热传递过程处于稳定状态。计算速度快，精度较低。动态法考虑热量储存和释放的动态过程。精度高，适用于复杂建筑。负荷系数法基于经验数据，使用系数简化计算。适用于初步估算。建筑物热负荷围护结构墙体、屋顶、地板等传热，受材料和结构影响。门窗透过门窗的热传导和太阳辐射热。渗透空气渗透带来的热量交换。设备热负荷100-150台式电脑（瓦）包括主机和显示器的平均热负荷。30-70笔记本电脑（瓦）便携式计算机的典型热负荷范围。800-1500打印机（瓦）大型办公打印机工作时的热负荷。人体热负荷1睡眠状态40-50瓦，人体代谢率最低。2静坐办公100-120瓦，典型办公环境热负荷。3轻度活动150-200瓦，如站立工作或缓慢行走。4中度运动300-400瓦，如快走或轻度体育活动。热负荷计算案例案例描述一个300平方米的开放式办公区，有40名员工，20台电脑。位于北京，夏季设计温度35°C。计算结果总热负荷约24kW。其中人体热负荷4.8kW，设备热负荷3kW，围护结构热负荷16.2kW。风量计算方法1按室内污染物控制2按热负荷控制3按室内温湿度控制4按换气次数控制选择合适的计算方法对确保通风效果至关重要。通常综合考虑多种因素来确定最终风量。按室内污染物控制1确定目标污染物如二氧化碳、甲醛、颗粒物等。2设定允许浓度根据健康标准和舒适度要求确定。3计算污染物产生量考虑人员呼吸、材料释放等因素。4计算所需新风量使用质量平衡方程计算达标所需风量。按热负荷控制计算总热负荷包括内部热源和外部热获得。确定送风温度通常比室内设计温度低5-8°C。计算风量使用热平衡方程，Q=ρcpV(t2-t1)。按室内温湿度控制温度控制计算达到目标温度所需的冷热量，再结合送风温度确定风量。湿度控制计算除湿或加湿所需的水蒸气量，结合送风含湿量确定风量。综合考虑选择温度和湿度控制所需风量中的较大值。送风量与回风量送风量通常大于或等于回风量，以保持室内正压。送风量=新风量+回风量。回风量一般略小于送风量。回风量=送风量-排风量。排风量通常为送风量的5-10%。管道系统设计原则平衡原则确保各支管压力损失相近，保证气流分配均匀。经济性原则优化管道尺寸和布局，降低初投资和运行成本。低噪声原则合理设计管道，避免急弯和突变，减少气流噪声。管道系统类型单管系统结构简单，适用于小型建筑。造价低但调节灵活性差。双管系统送风和回风分开，控制精度高。适用于大型复杂建筑。变风量系统能根据需求调节风量，节能效果好。适用于负荷变化大的场所。管道阻力计算1沿程阻力由管道长度和摩擦引起。使用达西-韦斯巴赫公式计算。2局部阻力由管件、弯头等引起。使用局部阻力系数法计算。3总阻力沿程阻力与局部阻力之和。决定风机的选型和能耗。管道尺寸选择1风量确定根据热负荷或换气次数计算所需风量。2速度选择根据噪声要求和经济性选择合适的风速。3截面积计算使用连续性方程A=Q/v计算所需截面积。4标准化选择最接近的标准管道尺寸。风机选型方法风量要求根据系统设计风量选择适当的风机流量范围。压力要求根据系统阻力选择合适的风机静压。效率考虑在满足要求的前提下，选择高效率风机以节省能源。噪声控制考虑风机噪声水平，必要时采取降噪措施。通风系统能耗分析1风机能耗2空调能耗3控制系统能耗4其他辅助设备能耗通风系统能耗可占建筑总能耗的30-50%。优化系统设计和运行策略可显著降低能耗。通风系统节能措施热回收技术利用排风热量预热新风，减少能耗。变频