通风系统-同济.李峥嵘.ppt

建 筑 设 备,李峥嵘 同济大学,第一部分 通风系统,第一节 通风的基本概念,一、通风的意义,1. 人新陈代谢中产生的二氧化碳、皮肤表面的代谢产物 2. 建筑材料中挥发出的有害物，如苯类、醛类等有机物质 3. 周围土壤中存在的氡等放射性物质 4. 室外大气中存在的灰尘、二氧化硫,使室内的污染物浓度达到有关的标准。,二、污染物的主要来源,在以人为主的室内环境中，污染物主要包括：,依据：空气的动力源泉,1) 机械通风系统,机械通风机作用使空气流动，造成房间通风换气方法，称为机械通风。由于风机的风量和风压可根据需要确定，这种通风方法能保证所需要的通风量，控制房间内的气流方向和速度，并可对进风和排风进行必要的处理，使房间空气达到所要求的参数。因此，机械通风方法得到了广泛应用。,2) 自然通风系统,自然通风是依靠室内外空气的温度差(实际是密度差)造成的热压，或者是室外风造成的风压，使房间内外的空气进行交换，从而改善室内的空气环境。自然通风不需要另外设置动力设备，对于有大量余热的车间，是一种经济、有效的通风方法。其缺点是，无法处理进入室内的空外空气，也难于对从室内向室外排出的污浊空气进行净化处理；其次，自然通风受室外气象条件影响、通风效果不稳定。,三、通风系统的分类,1. 自然通风的作用原理,对于一幢建筑或者一间房间，如果它有两个开口（门或窗等），而且空气在每个开口的两侧压力不相同，那么在压差的作用下，空气在每个开口处形成流动,四、自然通风,2. 室内、外温差作用下的自然通风,原理： 如图所示，在建筑外围护结构的不同高度处有两个开口a与b，它们的高差为 。假设室内温度为 ，密度为 ，室外温度为 ，密度为 ，且有 即 。同时，将开口外侧静压记为 与 ，开口内侧静压记为 与 。则开口a内外压力差为：,可见，空气将由开口b流出。如果 和 保持不变，则随着空气的流出，室内静压逐渐降低， 将由等于零变为小于零，空气将由开口a流入，直至开口a的进风量等于开口b的排风量时，室内静压才保持稳定，且有：,3. 室外风压作用下的自然通风,4. 利用自然通风的方式,5. 有效利用自然通风的建筑措施,管 道 式,6. 天窗的做法,纵向下沉式天窗,横向下沉式天窗,矩形避风天窗,天井式天窗,五、常见的通风系统类型,1. 全面通风,2. 局部通风,3. 置换通风,1. 全面通风,全面通风是对整个房间进行通风换气。其基本原理是，用清洁空气稀释(冲淡)室内 空气中的有害物浓度，同时不断地把污染空气排至室外，保证室内空气环境达到卫生标准。全面通风也称稀释通风,1) 原理：,全面机械送风系统,全面机械排风系统,2) 全面通风送风口和排风口的位置,在设计全面通风系统时应遵守一个基本原则：应将干净空气直接送至工作人员所在地或污染物农度低的地方。,常用的送、排风方式有上送上排、下送上排及中间送、上下排等多种形式。具体应用时，应根据下列原则选择：,进风口应位于排风口上风侧 送风口应接近工作人员所在地点，或者污染物 浓度低的地带 排风口应设在污染物浓度高的地方 在整个控制空间内，尽量使室内气流均匀，减 少涡流的存在，从而避免污染物在局部地区积聚,3) 全面通风送风量的计算,如图所示的空间，若该空间中污染物的发生量为 ，通风量为 ，空间容积为 。 通风开始时室内污染物浓度为 ，送风气流中污染物浓度为 ，则通风后室内污染物浓度 是时间 的函数 。,现假设：,(3) 送入室内的空气一进入室内立刻与室内空气充分混 合，而且送风量等于排风量，室内、外空气温度相 同。,(1) 均为常数；,(2) 均匀散发到整个空间;,当 时，有,可求得全面通风的通风量为,但因室内污染物不可能均匀散发，送风也不可能与室内空气充分混合，所以，实际所需的全面通风量要比上式 的计算结果大得多，因此，实际的通风量计算式要引入安全系数 ，即,2. 局部通风,1) 原理：,局部通风分为局部进风和局部排风，其基本原理都是通过控制局部气流，使局部工作 范围不受有害物的污染，并且造成符合要求的空气环境 。,局部排风系统,局部送风系统,密闭罩,排风罩,2) 局部通风送风量的计算,个案分析,3. 置换通风,1) 原理： 冷空气下沉、热空气上升的原则,2) 置换通风送风口和排风口的位置: 送风口在下，排风口在上,3) 置换通风送风量的计算,下面是一种较为直接的经验公式：,式中 所求送风量,重力加速度； ； 热源能量， ； 空气定压比热， ； 空气的温度膨胀系数， ； 空气密度， ； 热对流卷吸系数， ； 分界面高度， 。,第二节 通风系统的设备与构件,一、风机,离心风机构造示意图,舒适性空调中的风机,(1) 后向型风机的叶片：直线型后倾叶片、曲线型叶片或 翼型叶片。 直线后倾型：直的单层金属叶片。 曲线后向型：弯曲的金属叶片。 翼型设计：双层的金属叶片，提高空气流经叶轮的效 率。它主要用于运行投资的节省可高于初 投资的情况。,(2) 第四种类型是前向曲线型，它的叶片是弯曲的单层 金属叶片。,四种形式叶轮,后向型-直线,前向曲线型叶轮与后向曲线型叶轮,前向曲线叶型： 轻型构造 低速, 大容积 低压,翼型： 高压 高效率 重型构造,两种典型的风机叶轮,2) 轴流风机,轴流风机的构造如图所示。叶轮由轮毅和铆在其上的叶片组成，叶片与轮毅平面安 装成定的角度。叶片的型式有机翼型扭曲叶片或直叶片；等 厚板型扭曲叶片或直叶片等。,占地面积小、便于维修、风压较低、风量较大，多用于阻力较小的大风量系统。,轴流风机构造示意图,3) 混流风机,集中了离心风机的高压和轴流的大风量的特点。,4) 常见的建筑用风机,高温消防排烟风机：高温消防排烟风机在正常情况下可用于日常的通风换气。遭遇火险时，抽排室内高温烟气，增强室内空气流通。具有耐高温的特点。适用于高层建筑、烘箱、车库、隧道、地铁、地下商场等场合的通风换气和消防排烟。,斜流风机：该系列风机分为单速和双速两种。具有结构紧凑、体积小、维修方便等优点。可以根据不同的使用场合，采用改变安装角度、改变叶片数、改变转速、改变机号等方法达到多方面的使用要求。,轴流风机,屋顶、侧壁排风机：有普通离心式屋顶风机和低噪声离心式屋顶风机，适用于厂房、仓库、高层建筑、实验室、影剧院、宾馆、医院等场合的局部换气。,空调通风风机：离心空调风机具有性能适用范围大、噪声低、重量轻、安装方便、运行可靠的优点。可以与各空调厂的组合空调机组配套。,排烟柜式风机,4. 风机的性能参数与特性曲线,1) 风机的性能参数,同一类型的风机，比转数必然相同。,2) 风机的性能曲线,为了全面评定风机的性能，就必须了解在各种公况下风机的全压、功率、效率和风量的关系。,不同转速下的这些关系 就形成了风机的特性曲线。,风机性能曲线图,5. 风机工作状态点的确定,1) 管路特性曲线,已知风道的总阻力为,改用风量表示，以圆风管为例，则有,即管路系统的阻力与风量平方成正比，比例常数反映了管路的特性，它主要取决于管道的几何尺寸和局部阻力，管道越小越长，局部阻力越多，则 越大。 该式称为管道特性方程，虽然可以通过计算得到，但是也可以通过实测风量和阻力来得到此方程的曲线，在 坐标中，这是一条通过原点的抛物线。,2) 风机工作状态点的确定,现在把管道特性曲线按 坐标划到风机的特性曲线图上，与风机的 曲线相交于 点，该点即为风机的工作点。也就是把该台风机连接到具有该管道特性的管路上运行时，风机所产生的风量正好是管内的流量，此时，风机所产生的风压正好克服该流量下管道所产生的阻力。,3) 风机的串联和并联,两台串联风机： 风机流量相同 压头是同一流量下的两倍 绘制性能曲线,两台并联风机： 压头相同 流量是同一压头下的两倍 绘制性能曲线,二、风管,1. 形式：圆形和矩形,三、局部构件,1. 风管支架,1) 作用：防震、承重,活动支吊架,固定支架,固定吊架,3. 三通,1) 合流三通,2) 分流三通,4. 变径管,1) 突然扩大和缩小：风量改变。（见左图）,2) 渐变管：风量改变。（见右图）,5. 风管阀门,1) 调节风量、打开或关断风系统： 蝶阀、对开多叶调节阀、三通调节阀,2) 防火阀：当火灾发生时，切断气流通路，防止火 势沿风管蔓延,3) 止回阀：防止风机停止后气流倒转,四、风管系统设计中的注意事项,1. 风管布置,风管的布置应力求顺直，避免复杂的局部构件，弯头、三通等构件要安排得当，与风管连接要合理，以减少阻力和噪声。风管上应该设置必要的调节和测量装置或预留安排测量装置的接口。调节和测量装置应设在便于操作和观察的地点。,2. 风管断面形状,在相同面积下，圆形管阻力比矩形管小。矩形风管设计时，长短边比例在3.0以下。,3. 风机的进出口布置,风机进出口的连接管对风机能力的发挥有很大影响，因为进、出口处空气的动压很大，连接管做法不当，将引起可观的压头损失，而使风量受到严惩损失，为此，必须在管路设计中注意这个问题。,1) 转弯或弯头的风管内边到风机进口的距离应大于风机进口直径，以保证气流均匀进入风机叶轮。当转弯曲率半径不够时，应弯管处加导流叶片，见下图。,2) 当风管变径进入风机时，要求 见下图， 一般以 为佳。,3) 对双进风风机应保证 ，如下图所示。,4) 在靠近风机出口处的转弯必须与风机叶轮的转动方 向一致，以使气流通畅均匀，避免不必要的能量损 失。,5) 风机出口到转弯处应有不小于3D（D为风机入口直 径）的直管段，以免造