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第十二章建筑通风 1 一 建筑通风的意义通风 把室内被污染的空气直接或经过净化后排除室外 把新鲜的空气经适当处理之后补充进来 从而保证室内的空气环境符合卫生标准和满足生产工艺的要求 其他 防暑降温 排除火灾时的有毒烟气 第一节建筑通风概述 2 通风系统分类 按建筑物 按范围 按动力 工业建筑通风 民用建筑通风 全面通风 局部通风 机械通风 自然通风 二 通风系统的分类 3 1 自然通风一 自然通风的作用原理 在自然压差推动下的空气流动 根据自然压差形成的机理 可分为风压作用下的自然通风和热压作用下的自然通风 4 自然通风1 风压作用下建筑物的迎风面受空气的推动作用形成正压区 推动空气从该侧沿建筑物的开孔部分进入房间 建筑物的背风面 受空气的挠流影响形成负压区 吸引建筑物内的空气从该侧的孔口流出 5 自然通风 1 风压作用下 6 自然通风 2 热压作用下室内热源加热空气 密度降低 热空气自然上浮 房间上部空气压力比房间外部的大气压力大 导致室内空气向外流动 在房间下部 室外空气不断流入 补充因上部空气流出所引起的下部负压空间 7 自然通风 2 热压作用下 8 自然通风 3 同时作用下 9 自然通风二 优点 不需要动力设备 不消耗能量缺点 通风量受自然条件和建筑条件的约束 通风效果不稳定 对排风不能有效处理 10 2 机械通风 机械送风系统的组成 室外采风口 风管 送风机 空气处理装置 室内送风口 风管 机械排风系统的组成 室内排风口 风道 排风机 空气处理装置 室外排风口 风道 11 室内产尘量大或产生大量有害气体 室内空气直接排出大气会造成污染 需要设置除尘设备或吸收装置 把空气处理到符合标准再排放到室外 12 机械通风一 局部通风 用局部气流方法 向建筑物内的工作场所送风 或将该场所散发的热 湿 空气污染物排出建筑物的通风方式 1 局部送风系统 13 2 局部排风系统 14 二 全面通风 对整个建筑物或者整个房间进行机械通风换气的通风方式 1 机械送风 自然排风2 自然进风 机械排风3 机械进风 机械排风气流组织形式 送风系统中 送风口临近工作场所 排风系统中 吸风口设污染最严重处 尽量使室内气流均匀 减少涡流的存在 避免污染物在局部地区停留 15 16 全面机械送风 自然排风全面机械排风 自然进风 17 写字楼 大商场 娱乐室 会议室 KTV包间等公共场所 中央机械式通风系统样可以解决室内空气品质改善的问题 18 第二节通风量的确定 一 全面通风全面通风的通风量大小是根据室内外空气参数以及需要消除的室内产热量 产湿量和有害气体的产生量确定的 1 为消除余热所需的通风量 2 为消除余湿所需的通风量 3 消除有害气体所需的通风量 19 其中V为房间的体积 n是换气次数 次 h 见下表 对于一般居住及公共建筑 当散入室内的有害气体量无法具体确定时 全面通风量可按类似房间的换气次数的经验数据进行计算 即 20 二 局部通风局部通风量主要取决于通风范围内部或通风范围边界的气流速度 局部排风的重要部件是排风罩 局部排风系统通过排风罩把污染物排出房间 控制污染物向其他区域扩散 对于不同类型的排风罩 开口处的吸风速度均有规定 则排风罩的排风量应按下式计算 其中 F为罩口实际开启面积u为罩口的吸风速度可参考有关设计手册 21 三 空气平衡和热平衡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 即通风房间的空气质量 kg s 要保持平衡 这就是空气平衡 空气平衡的数学表达式为Gjj Gzj Gjp Gzp在工程实际中为满足各类通风房间及邻室的卫生要求 常利用无组织自然渗透通风措施 使洁净度要求较高的房间维持正压 使机械送风量略大于机械排风量 5 10 使污染严重的房间维持负压 使机械送风量小于机械排风量 10 20 用自然渗透通风来补偿以上两种情况的不平衡部分 22 2 热平衡热平衡是指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车间总得热量包括很多方面 如生产设备散热 产品散热 照明设备散热 采暖设备散热 人体散热 自然通风得热 太阳辐射得热及送风得热等 车间的总体热量为各得热量之和 车间的总失热量同样包括很多方面 有维护结构失热 冷材料吸热 水分蒸发吸热 冷风渗入耗热及排风失热等 23 一 自然通风的作用原理建筑物外墙上的窗孔两侧存在压差 1 风压作用下的自然通风建筑物周围的风压分布与建筑物的几何形状和朝向有关 风向一定时 建筑物外围结构上各点的风压值可由下式表示 因此 通过窗孔的空气流量L为 第三节自然通风 24 图12 11建筑物四周的风压分布图 室外气流与建筑相遇时 将发生绕流 经过一段距离后才恢复平行流动 受建筑物的阻挡 建筑物四周室外气流的压力发生变化 迎风面气流受阻 动压降低 静压增高 与远处气流相比形成正压 而侧面和背风面由于产生局部涡流 静压降低 形成负压 25 2 热压作用下的自然通风有一建筑物如图12 9所示 下部和上部开有窗孔a和b 两者高差为h 假设窗孔外的静压分别为Pa Pb 室内外的空气温度和密度分别是 和 根据流体静力学原理 窗孔b内外压 差 若以中和面作基准 则有中和面余压 P0 0 各窗孔的余压为 图12 9热压作用下的自然通风 26 图12 10余压沿房间高度的变化 27 3 热压和风压同时作用下的自然通风窗孔a的内外压差 窗孔b的内外压差 图12 12风压和热压同时作用下的自然通风 在热压和风压同时作用下 建筑物外围结构上各窗孔的内外压差等于各窗孔的余压和室外风压之差 显然 迎风面上的窗孔有利于进风而不利于排风 而背风面和侧面上的窗孔有利于排风不利于进风 28 二 自然通风设计与校核计算1 计算室内所需的全面通风换气量 图12 13进风有效系数 值 29 2 确定进 排风窗孔的位置 分配各窗孔的进 排风量 3 计算各窗孔的内外压差和窗孔面积在热压的作用下 窗孔a和b的面积Fa Fb分别为 室内平均温度 根据空气量平衡方程La Lb可得 30 三 建筑设计与自然通风的配合1 建筑形式的选择 1 决定厂房总图方位时 应尽量布置成东 西向 避免有大面积的窗和墙受西晒的影响 2 厂房的主要进风面一般应与夏季主导风向成60 90 角 不宜小于45 角 3 不宜将附属建筑物布置在建筑物的迎风面 避免阻碍自然通风 4 热加工厂房的平面布置不宜采用 口 形或 日 形的封闭式的庭院布置 而应该尽量采用 L 形 形或 形布置 开口部分应位于夏季主导风向的迎风面 各翼的纵轴与主导风向成0 45 形或 形建筑物各翼的间距一般不少于相邻两翼高度和的一半 最好在15m以上 如建筑物内不产生大量有害物时 其间距可减少至12m 31 5 对于多跨车间 由于外围结构减少 往往造成进风窗孔要进风面积不够 因此需要从某个跨间的天窗引入新鲜空气 由于热跨间都是用于排风 就只能依靠冷跨间的天窗进风 因此 将冷 热跨间间隔布置 并使热跨间天窗之间的距离 见图12 15 图12 15多跨车间的自然通风 32 6 在炎热地区的民用建筑和不散发大量粉尘和有害气体的工艺厂房可采用穿堂风作为自然通风的主要途径 见图12 16 常用的穿堂风建筑形式有四种 全开敞式 上开敞式 下开敞式和侧窗式 见图12 17 图12 16穿堂风通风原理图 图12 17穿堂风通风形式 33 2 工艺设备的布置在多层建筑中 应将热源和有害物源尽量设在该建筑物的顶层 靠近热源一侧的进风口应尽量布置在热源的间断处 尽量使热源不影响气流的通畅 见图12 18 车间内的热源一般布置在夏季主导风向的下风侧 当自然通风以热压为主 把散热设备布置在天窗下面 图12 18热源与进风口位置的关系 34 3 进 排风口 1 进风窗的布置与选择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 3m 1 2m 这样可使室外新鲜空气直接进入工作区 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 对于单跨厂房进风窗应设在外墙上 在集中供暖工地区最好设上 下两排 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 35 矩形避风天窗1 挡风板2 喉口 36 下沉式天窗 其部分屋面下凹 利用屋架本身的高差形成低凹的避风区 这种天窗无须专设挡风板和天窗架 其造价低于矩形天窗 但是不易清扫 37 3 避风风帽避风风帽就是在普通风帽的外围增设一周挡风圈 图12 19排风天窗与建筑物的相关尺寸 图12 20风帽与建筑物的相关尺寸 38 四 通风屋顶通风屋顶上架设通风间层而构成通风屋顶 通风间层的高度为20 30mm 这种屋顶有很好的隔热效果 原理 不仅在于间层的空气层有良好的隔热效果 而且利用热压通风的原理使气流在间层中流动 从而把屋顶积蓄的太阳辐射带走 因此南方地区的民用或工业建筑采用了这种通风屋顶 实测表明 该屋顶内表面比实体屋顶内表面温度低4 6 屋顶通风两种形式 1 不兜风屋顶 通风周围的气流与风向相反 2 兜风式屋 屋顶气流与空气流动方向一致 且风速比不兜风的间层屋顶内风速高2倍左右 且屋顶内表面最高温度要比不兜风式的低1 左右 39 40 1 不兜风屋顶 2 兜风式屋 41 第四节机械通风系统设备与构件 机械通风系统的部分设备与附件和空调系统的设备与附件是完全一样的 如风机 压道 风阀 室外进排风口等 部分设备是通风系统所特有的 如排风罩 除尘器等 仅着重介绍通风系统特有的部分 一 排风罩排风罩是设置在有害物源处 捕集和控制有害物的通风部件 排风罩的形式有很多 主要分为以下几类 1 密闭罩 即将有害物源密闭在罩内的排风罩 工作原理是在罩内形成一定负压 外界气流以一定速度通过罩的小孔或缝隙进入罩内 42 2 外部罩 设置在有害物源近旁 依靠罩口的抽吸作用 在控制点处形成一定的风速排除有害物的排风罩 3 接受罩 利用生产过程 如热过程 机械运动过程等 产生或者诱导的有害物气流把有害物排掉 4 吹吸罩 利用吹风口吹出的射流和吸风口前汇流的联合作用捕集有害物的罩子 43 44 45 二 除尘器除尘器用于分离机械排风系统所排出的空气中的粉尘 目的是防止大气污染并回收空气中的有用物质 46 三 吸收装置在许多工业生产过程中会散发出许多有害气体 需要进行净化处理以避免大气污然 常用的净化方法有以下几种 1 吸收法 即将有害气体中的一种或几个组分溶解或吸收掉的方法 其常用的吸收设设备有喷淋塔 填料塔 湍流塔 筛板塔和文丘里吸收器等 逆流填料吸收塔的原理如图12一36吸收剂从塔的上部喷淋 加湿填料 气体沿填料间隙上升 与填料表面的液膜