建筑设备第七章(通风).

1 第7章通风 7 1 1建筑通风的任务 7 1建筑通风概述 建筑通风的任务 使新鲜空气连续不断地进入建筑物内 并及时排出生产和生活中的废气和有害气体 工业通风的任务 控制生产过程中产生的粉尘 有害气体 高温 高湿 并尽可能对污染物回收 化害为宝 防止环境污染 创造良好的生产环境和大气环境 2 7 1 2空气的参数和卫生条件空气的速度 温度 湿度气流流速过大会引起吹风感 气流流速过小会有闷气 呼吸不畅感 气流流速的大小还直接影响到人体皮肤与外界环境的对流换热效果 流速加快对流换热速度也加快 气流流速减慢对流换热速度也减慢 人体与周围环境之间存在着热量传递 它与人体的表面温度 环境温度 空气流动速度 人的衣着厚度 劳动强度及姿势等因素有关 人体在气温较高时需要更多的水分蒸发 相对湿度的设计极限应该从人体生理需求和承受能力来确定 3 2 空气中有害物浓度 卫生标准和排放标准 4 7 1 3通风方式1 按照通风系统作用范围可分为全面通风和局部通风2 按照通风系统的作用动力可分为自然通风和机械通风8 2机械通风8 2 1全面通风 图8 1全面机械送风 自然排风 1 进风口2 空气处理设备3 风机4 风道5 送风口 5 图8 2全面机械排风 自然送风 6 7 2 2全面通风换气量的确定 假设 1 有害物在室内均匀散发 有害物浓度均匀 2 送风气流和室内空气的混合在瞬间完成3 送排风气流等温 7 全面通风换气量的确定 如果在 秒钟内 室内空气有害物浓度从y1变化到y2 8 全面通风换气量的确定 通风量一定时 任意时刻室内有害物浓度y2为 当时间趋于无穷大时 室内有害物浓度趋于稳定 其值为 稳定状态下全面通风量为 9 稳定状态下全面通风量为 由于实际情况与假设情况存在差异 考虑到室内有害物分布及通风气流的不均匀性 为保证有害物源附近工人呼吸带的有害物浓度控制在容许值以下 实际所需的全面通风量需引入一个安全系数 则 精心设计的小型试验室能使K 1 一般通风房间 可根据经验在3 10范围内选用 10 消除余热风量公式 消除余湿风量公式 11 例题2 1 某地下室体积200m3 通风量L 0 04m3 s 有198人进入室内 人员进入后立即开启通风机 送入室外空气 问经过多长时间室内CO2浓度达到5 9g m3 已知每人每小时呼出CO240g 室外CO2浓度为0 98g m3 L 0 04m3 s y1 0 98g m3 y2 5 9g m3 x 40 198 3600 2 2g s y0 0 98g m3 Vf 200m3 12 风量平衡和热平衡 风量平衡 在通风房间中 不论采用何种通风方式 单位时间内进入室内的空气量应和同一时间内排出的空气量保持相等 也可称作空气平衡 13 风量平衡和热平衡 热平衡 要使通风房间温度保持不变 必须使室内的总得热量等于总失热量 保持室内热量平衡 即热平衡 进行车间通风系统设计时 应注意采取一定的节能措施 空气密度计算近似公式 14 15 全面通风系统 1 全面送风系统2 屋顶通风机 16 7 2 5局部通风局部送风是将符合要求的空气输送 分配给局部工作区 适用于产生有害物质的厂房 局部排风是将有害物质在产生的地点就地排除 并在排除之前不与工作人员相接触 局部排风系统由排风罩 风管 净化设备和风机等组成 局部送风系统示意图 17 1 局部排风罩2 风管3 净化设备4 风机 7 2 5局部排风系统 18 1 局部排风罩2 风管3 净化设备4 风机 局部排风系统 局部排风罩是用来捕集有害物的 它的性能对局部排风系统的技术经济指标有直接影响 性能良好的局部排风罩 如密闭罩 只要较小的风量就可以获得良好的工作效果 由于生产设备和操作的不同 排风罩的形式是多种多样的 19 1 局部排风罩2 风管3 净化设备4 风机 局部排风系统 通风系统中输送气体的管道称为风管 它把系统中的各种设备或部件连成了一个整体 为了提高系统的经济性 应合理选定风管中的气体流速 管路应力求短 直 风管通常用表面光滑的材料制作 如 薄钢板 聚氯乙烯板 有时也用混凝土 砖等材料 20 1 局部排风罩2 风管3 净化设备4 风机 局部排风系统 21 1 局部排风罩2 风管3 净化设备4 风机 局部排风系统 为了防止大气污染 当排出空气中有害物量超过排放标准时 必须用净化设备处理 达到排放标准后 排入大气 净化设备分除尘器和有害气体净化装置两类 22 净化处理设备1 电除尘器 23 2 旋风除尘器旋风除尘器利用气流旋转过程中作用在尘粒上的惯性离心力 使尘粒从气流中分离的 3 湿式除尘器湿式除尘器是通过含尘气体与液滴或液膜的接触使尘粒从气流中分离的 4 过滤式除尘器 24 1 局部排风罩2 风管3 净化设备4 风机 局部排风系统 风机向机械排风系统提供空气流动的动力 为了防止风机的磨损和腐蚀 通常把它放在净化设备的后面 25 26 对于面积很大 操作人员较少的生产车间 用全面通风的方式改善整个车间的空气环境 既困难又不经济 同时也是不必耍的 例如某些高温车间 没有必要对整个车间进行降温 只需向个别的局部工作地点送风 局部送风系统 在局部地点造成良好空气环境的通风方法称为局部送风 27 局部送风系统 分散式局部送风一般使用轴流风扇或喷雾风扇 采用室内再循环空气 28 事故通风 29 7 3自然通风 自然通风不消耗机械动力 是一种经济的通风方式 自然通风易受室外气象条件影响 特别是风力的作用很不稳定自然通风主要用于热车间排出余热高温车间优先采用自然通风 30 如果窗孔两侧存在压力差 p 自然通风的作用原理 31 外部静压内部静压 1 热压作用下的自然通风原理 关闭b 开启a 经过一段时间 必定有 开启b 看b窗口是否有空气流动 即看b窗口是否存在压差 32 pb 0 空气由室内排至室外 使得 pa 0 则空气由a进入 由b排出当Ga Gb时 室内静压稳定 条件 33 余压的概念 在中和面以下进风在中和面以上排风 中和面 室内某一点的压力和室外同标高未受建筑或其他物体扰动的空气压力的差值称为该点的余压 余压为正 窗口排风余压为负 窗口进风 34 排风量 由空气平衡 进风量 设 进排风窗孔面积之比是随中和面位置的变化而变化的 通常把中和面定在进风窗的上边缘 使排气窗小一些 进气窗大一些 35 2风压作用下的自然通风 迎风面气流受阻 动压降低 静压升高 侧面和背风面由于产生局部涡流 静压降低 和远处未受扰动的气流相比 由于风的作用在建筑物表面形成的空气静压力变化称为风压 36 37 风压作用下的自然通风 某一建筑物周围的风压分布与该建筑物的几何形状和室外风向有关 风向一定时 外围护结构上某一点的风压值可由下式表示 K 空气动力系数可正可负 在风洞内通过模型试验求出 38 风压作用下的自然通风 同一建筑物的外围护结构上 如果有两个风压值不同的窗孔 空气动力系数大的窗孔将会进风 空气动力系数小的窗孔将会排风 39 3风压 热压同时作用下的自然通风 某一建筑物受到风压 热压同时作用时 外围护结构上各窗孔的内外压差就等于风压 热压单独作用时窗孔内外压差之和 也就等于各窗口的余压和室外风压之差 40 风速风向经常变化 不稳定 仅考虑热压作用 定性考虑风压对自然通风的影响 热压和风压 究竟谁起主导作用呢 实测及原理分析表明 对于高层建筑 在冬季 室外温度低 时 即使风速很大 上层的迎风面房间仍然是排风的 热压起来主导作用 高度低的建筑 风速受临近建筑影响很大 因此也影响了风压对建筑的作用 由风压引起的自然通风的不确定因素过多 无法真正应用风压的作用原理来设计由组织的自然通风 41 一 设计方法 4自然通风的计算 一 设计计算 二 校核计算 已知工艺要求 tn tw已知设备发热量 算出余热量计算消除余热所需要通风量确定窗口位置及面积大小 已知工艺要求 各窗口位置及大小计算最大自然通风量校核工作地区温度 42 二 一些假设条件 通风过程是稳定的 即影响自然通风的因素是不变的整个车间的空气温度等于车间的平均温度 同一水平面上各点静压力相等 沿着高度方向静压变化符合流体静力学规律车间的气流流动不受任何设备阻挡不考虑局部气流的影响风压系数K按封闭模型计算 平均温度 tp天窗温度 43 三 车间排气温度tp 44 有效热量系数法 对车间 对工作地区 45 四 m值的计算 确定m值是一个很复杂的问题 m值的大小主要取决于热源的集中程度和热源布置 同时也取决于建筑物的某些几何因素 m1 与热源占地面积和地板面积之比有关m2 热源高度确定的系数m3 与热源的辐射散热量和总热量之比有关 46 五 计算步骤 1 计算车间的全面通风量 2 确定窗口位置 分配各窗口的流量3 计算各窗孔的内外压差和窗孔面积 中和面位置不同 各余压