第八章建筑通风..ppt

第八章建筑通风,第一节建筑通风概述第二节通风量的确定第三节自然通风第四节机械通风系统的主要设备及构件,第一节建筑通风概述,一、建筑通风的意义建筑通风就是把建筑物室内污浊的空气直接或净化后排至室外，再把新鲜空气补充进来，从而保持室内的空气环境符合卫生标准的需要，这一过程便称之为“通风”。通风是改善室内空气环境的一种重要手段。通风包括从室内排除污浊的空气和向室内补充新鲜的空气两个方面。前者称为“排风”，后者称为“送风”或“进风”。为实现排风或送风而采用的一系列设备、管道和装置的总体，称为“通风设施”或“通风系统”。对于一般的民用建筑或污染轻微的小型厂房，通常只需采用一些简单措施就可以达到“通风”的目的，如穿堂风、利用门窗换气、设电风扇等。,下一页,返回,第一节建筑通风概述,在许多工业厂房，伴随工艺过程会释放出大量余热、余湿、各种工业粉尘及有害气体和有害蒸汽等工业有害物质。这些有害物质如不能及时排除，必然会恶化空气环境，危害工作人员健康，损坏设备，而大量粉尘和有害气体排人大气，又会污染大气。同时，许多工业粉尘和气体本身就是生产的原料或成品，需要回收，因此必须加以重视。这样的通风被称为“工业通风”，一般需采用机械手段进行。二、建筑空间空气的卫生条件(一)空气与人体生理相关的参数人类在室内生活和生产过程中都希望其所在建筑物不但能挡风避雨，而且舒适、卫生。影响环境条件的因素很多，其中空气卫生条件中有下列几种空气参数与人体生理有密切关系。,上一页,下一页,返回,第一节建筑通风概述,1.供氧量人们从清洁、新鲜、富氧的空气中吸入氧气，然后由呼吸道输送到肺部，在肺表面上形成微小的气泡通过薄膜被血液吸收，交换出CO2，并被分配到身体各组织，身体各组织用氧气来分解养料而形成热能和机械能。因此说，氧气是人生存的基本要素。所以必须向建筑物内提供人们所需的新鲜空气，对于有污染的工业厂房和民用、公共建筑均需送入足够的氧气。2.温度人体需要消耗能量，能量来源于养料的氧化过程。能量的一部分以热能形式释放出来，从而使人体的血液保持固有的温度;能量的另一部分储蓄在人体中;还有一部分直接用于新陈代谢。,上一页,下一页,返回,第一节建筑通风概述,人体与周围环境之间存在着热量传递，这是一个复杂的过程，它与人体的表面温度、环境温度、空气流动速度、人的衣着厚度和劳动强度及姿势等因素有关。因此，在建筑通风设计计算中应根据当地气候条件、建筑物的类型、服务对象等条件选取适宜的室内温度。3.相对湿度人体在气温较高时需要蒸发更多的水分，这时相对湿度便十分重要。据国外有关研究表明，当气温高于22时相对湿度不宜超过50%。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。在某些生产车间设计中，相对湿度除厂考虑人体舒适的需求外，还应兼顾到生产工艺的特殊要求。,上一页,下一页,返回,第一节建筑通风概述,4.空气流动速度人体周围空气的流动速度是影响人体对流散热和水分蒸发的主要因素之一，因此舒适条件对室内空气流动速度也有所要求。气流流速过大会引起吹风感，尤其是冷空气流速偏大时。若冷刺激超过一定限度将引起血管收缩，人体表面温度失调，使人产生不舒适的感觉;而气流流速过小则会产生闷气、呼吸不畅的感觉。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，流速增大对流换热速度也加快;气流流速减慢对流换热速度也减小。(二)空气中有害物浓度、卫生标准和排放标准空气中有害物对人体的危害取决于这些有害物的物理化学性质和它们在空气中的含量。,上一页,下一页,返回,第一节建筑通风概述,衡量有害物在空气中含量的多少一般是以质量浓度或体积分数来表示的。有害物的质量浓度是指单位体积空气中所含有害物质的质量(kg/m3);体积分数是指单位体积空气中所含有害物质的体积(mL/m3)。计量含尘空气的粉尘含量也用同样的表示方法。我国颁布的卫生标准，对室内空气中有害物质的最高容许浓度及居民区大气中有害物质的最高容许浓度作厂规定。其中有害物质的最高容许浓度的取值，是基于工人在此浓度下长期从事生产劳动而不至于引起职业病的原则而制订的。三、通风系统的分类根据空气流动的动力不同，通风方式可分为自然通风和机械通风两种。,上一页,下一页,返回,第一节建筑通风概述,(一)自然通风自然通风是借助于风压和热压作用促使室内外空气通过建筑物围护结构的孔口流动的。风压作用下的自然通风，是利用室外空气流动(风力)的一种作用压力造成的室内外空气交换。在它的作用下，室外空气通过建筑物迎风面上的门、窗、孔口进入室内，室内空气则通过背风面上的门、窗、孔口排出。热压作用下的自然通风，是利用室内外空气温度的不同而形成的密度差来完成室内外空气交换的。当室内空气的温度高于室外时，室外空气的密度较大，便从房屋下部的门、窗、孔口进入室内，室内空气则从上部的窗口排出，如图8-1所示。,上一页,下一页,返回,第一节建筑通风概述,自然通风具有经济、节能、无噪声、使用管理较简单等优点，在选择通风设施时应优先选用。(二)机械通风机械通风是依靠风机所产生的压力强制室内外空气流动。机械通风包括机械送风和机械排风。与自然通风相比，机械通风不受自然条件限制，可以根据需要对进风和排风进行各种处理，满足通风房间对进风的要求，也可以对排风进行净化处理以满足环保部门的有关规定和要求，还可以利用风管上的调节装置来改变通风量大小。,上一页,下一页,返回,第一节建筑通风概述,但是机械通风系统中需设置各种空气处理设备、动力设备(通风机)、各类风道、控制附件和器材，因而初期投资和日常运行维护管理费用都比较高，另外各种设备需要占用建筑空间，并需要专门人员管理，通风机还会产生噪声。根据通风系统的作用范围不同，机械通风又可分为局部通风和全面通风两种形式。1.局部通风局部通风系统的作用范围只限于个别地点或局部区域，可分为局部排风系统和局部送风系统两种。局部排风系统是指在局部工作地点将污浊空气就地排除以防止其扩散的排风系统。它由局部排风罩、排风管道、空气净化装置、排风机、排风帽等部分组成，如图8-2所示。,上一页,下一页,返回,第一节建筑通风概述,局部送风系统是指向局部地点送入新鲜空气或经过处理的空气，以改善该局部区域的空气环境的系统。一般可分为系统式和分散式两种。系统式局部送风系统，可以对送出的空气进行加热或冷却处理，如图8-3所示;分散式局部送风，一般采用循环的轴流风扇或喷雾风扇。2.全面通风全面通风系统是对整个房间进行通风换气，用新鲜空气把整个房间的有害物浓度冲淡到最高允许浓度以下，或改变房间内的温度、湿度。全面通风所需的风量大大超过局部通风，相应的设备比较庞大。全面通风可分为全面送风、全面排风和联合通风三大类。,上一页,下一页,返回,第一节建筑通风概述,全面机械送风系统由进风百叶窗、过滤器、空气加热器(冷却器)、通风机、送风管道和送风口等组成，如图8-4所示。通常把进风过滤器、加热设备或冷却设备与通风机集中设于一个专用的房间内，称为“通风室”。这种系统适用于有害物发生源比较分散，并且需要保护的面积比较大的建筑物。全面机械排风系统由排风口、排风管道、空气净化设备、风机等组成，适用于污染源比较分散的场合，如图8-5所示。联合通风是指机械通风和自然通风相结合的通风方式。,上一页,返回,第二节通风量的确定,一、全面通风量的确定在民用和公共建筑物中一般不存在有害物生产源，全面通风多用于冬季热风供暖和夏季冷风降温。某些建筑或房间由于人员密集(如剧场、教室等)或是电气照明设备及其他动力设备较多时，可能产生富余的热量和湿量，这种情况下也可以用全面通风来改善室内的空气环境。(1)为消除余热所需的通风量。(8-1)或(8-2),下一页,返回,第二节通风量的确定,Gr-全面通风量(kg/s);Lr-全面通风量(m3/s);Q-室内余热量(kJ/s);c-空气的比热容，取为1.01kJ/(kg.oC);tp-排风温度(oC);ts-送风温度(oC);-送风密度(kg/m3)。(2)为消除余湿所需的通风量。(8-3)Gs-全面通风量(kg/s);W-室内余湿量(g/s);,上一页,下一页,返回,第二节通风量的确定,dp-排风含湿量g/kg(干空气);ds-送风含湿量g/kg(干空气)。(3)为排除有害气体所需的通风量。(8-4)L-全面通风量(m3/s);K-室内有害物散发量(g/s);y0-室内卫生标准中规定的最高容许浓度，即排风中有害物的浓度(g/m3);K-送风中有害物的浓度(g/m3)。,上一页,下一页,返回,第二节通风量的确定,当散布在室内的有害物无法具体计量时，式(8-4)无法应用。这时全面通风量可根据类似房间的实测资料或经验数据，按房间的换气次数确定。计算式为:L=nV(8-5)n-房间换气次数(次/h)，按表8-1选用;V-房I司容积(m3)。二、全面通风的气流组织全面通风的效果不仅与通风量有关，而且与气流组织也有很大关系。室内送、排风口的布置形式是决定室内空气流向的重要因素之一。,上一页,下一页,返回,第二节通风量的确定,通风房间气流组织的常用形式有上送下排、下送上排、中间送上下排等，选用时应按照房间功能、污染物类型、有害源位置、有害物分布情况、工作地点的位置等因素来确定。图8-6所示为几种不同的全面通风气流组织形式。三、空气质量平衡与热量平衡任何通风房间中无论采用何种通风方式，必须保证室内空气质量平衡，使单位时间内送入室内的空气质量等于同时段内从室内排出的空气质量，否则通风系统就无法维持正常送风和排风。空气质量平衡可以用下面的表达式来表示:(8-6),上一页,下一页,返回,第二节通风量的确定,Gzs-自然送风量(kg/s);Gjs-机械送风量(kg/s);Gzp-自然排风量(kg/s);Gjp-机械排风量(kg/s)。式(8-6)表明，通风居间的总送风量与总排风量相等。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，对于洁净度要求较高的房间维持正压，可使机械送风量略大于机械排风量(一般为5%10%);,上一页,下一页,返回,第二节通风量的确定,对于污染严重的房间维持负压，可使机械送风量小于机械排风量(约差10%20%);用自然渗透通风来补偿以上两种情况的不平衡部分。保持通风房间的空气热量平衡是指为厂保持室内温度恒定不变而使通风房间总的得热量等于总的失热量。各类建筑物的得、失热量因其用途、生产设备、通风方式等因素的不同而存在较大的差异。计算时除厂考虑进风和排风携带的热量外，还应考虑围护结构耗热及得热、设备和产品的产热及吸热等。在进行全面通风系统的设计计算时，为厂能够同时满足通风量和热量平衡的要求应将空气质量平衡与热量平衡两者统筹考虑。通风房间热平衡方程的表达式如下:,上一页,下一页,返回,第二节通风量的确定,(8-7)-围护结构、材料吸热的热损失之和(kW);-生产设备、热物料、散热器等的放热量之和(kW);Lp-局部和全面排风量(m3/s);Ljs-机械送风量(m3/s);Lzs-自然送风量(m3/s);Lhx-再循环空气量(m3/s);-室内空气密度(kg/m3);-室外空气密度(kg/m3);-机械送风的空气密度(kg/m3);,上一页,下一页,返回,第二节通风量的确定,tn-室内空气温度(oC);tw-室外空气计算温度(oC);tjs-机械送风温度(oC);ts-再循环送风温度(oC);c-空气比热容，取1.01kJ/(kg.oC)。,上一页,返回,第三节自然通风,一、自然通风作用原理如果在建筑物外墙上的窗孔两侧存在压力差p，则室内外空气便会形成气流，即由压力较高的一侧流向压力较低的一侧。空气通过孔口时产生的局部阻力损失可以认为等于p。(8-8)P-窗孔两侧的压力差(Pa);v-空气流过窗孔时的流速(m/s);-空气密度(kg/m3)；-窗孔的局部阻力系数;其值与窗的构造有关。,下一页,返回,第三节自然通风,将式(8-8)可改写成:(8-9)-窗孔的流量系数，值一般不大于1。则通过窗孔的空气体积流量L为:(8-10)其质量流量为:(8-11)F-窗孔的面积(m2),上一页,下一页,返回,第三节自然通风,由以上公式可知，若已知窗孔两侧空气的压力差P和窗孔面积及其构造时，便可以求出该窗孔处空气的流量值;而且可以看出，要想提高自然通风效果，必须增加窗孔两侧空气的压差p或加大窗孔面积。(一)热压作用下的自然通风某建筑物如图8-7所示，在外墙一侧的不同标高处开设窗孔a和b，高差为h;假设窗孔外的空气静压力分别为pa、pb，窗孔内的空气静压力分别为pa、pb。下面用pa和pb分别表示窗孔a和b的内外压差;室内外空气的密度和温度分别表示为和，且tntw，。,上一页,下一页,返回,第三节自然通风,若先将上窗孔b关闭、下窗孔a开启:下窗孔a两侧空气在压力差pa作用下流动，最终将使得pa等于pa，即室内外压差pa为零，空气便停止流动。这时上窗孔b两侧必然存在压力差pb，按静压强分布规律可以求得pb：,上一页,下一页,返回,第三节自然通风,由式可知，当pa=0时，说明当室内外空气存在温差(tw=28oC的地区，室内余热量大于23W/m2时;其他地区，室内余热量大于35W/m2时。(三)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。挡风圈的功能同挡风板，即当室外气流通过风帽时，在排风口四周形成负压区。风帽多用于局部自然通风和设有排风天窗的全面自然通风系统中，一般安装在局部自然排风罩风道出口的末端和全面自然通风的建筑物屋顶上，其构造如图8-16所示。风帽可以使排风口处和风道内产生负压，从而防止室外风倒灌和防止雨水或污物进入风道或室内。,上一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,与自然通风相比，机械通风系统拥有较多的设备与构件，本节仅将机械通风系统的主要设备及构件简述如下:一、除尘设备除尘设备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害物质。根据其除尘机理可分为机械除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器和电除尘器四类。(一)机械除尘器机械除尘器按作用机理不同又可分为重力除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器三种。其中旋风除尘器应用最为广泛。,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,旋风除尘器是利用含尘空气在作圆周旋转运动中获得的离心力使尘粒从气流中分离出来的一种除尘设备。如图8-17所示，含尘气流由人口进入除尘器中，沿壁由上向下作螺旋运动，气流中的尘粒在惯性离心力的推动下向外壁移动，抵达外壁的尘粒在气流和重力的共同作用下沿壁坠落至灰斗。旋风除尘器的构造简单、运转费用低、维护管理工作量少，应用较广。(二)湿式除尘器湿式除尘器是使含尘气体通过与液滴和液膜的接触，使尘粒加湿、凝聚而增重从气体中分离的一种除尘设备。湿式除尘器与吸收净化处理的工作原理相同，可以对含尘、有害气体同时进行除尘、净化处理。,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,湿式除尘器按照气液接触方式可分为两类:其一是迫使含尘气体冲人液体内部，利用气流与液面的高速接触激起大量水滴，使粉尘与水滴充分接触，粗大尘粒加湿后直接沉降在池底，与水滴碰撞后的细小尘粒由于凝聚、增重而被液体捕集。如冲激式除尘器、卧式旋风水膜除尘器即属此类。其二是用各种方式向气流中喷人水雾，使尘粒与液滴、液膜发生碰撞，如喷淋塔。(三)过滤除尘器过滤除尘器是指含尘气流通过固体滤料时，粉尘借助于筛滤、惯性碰撞、接触阻留、扩散、静电等综合作用，从气流中分离的一种除尘设备。,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,过滤方式有两种，即表面过滤和内部过滤。表面过滤是利用滤料表面上钻附的粉尘层作为滤层来滞留粉尘的;内部过滤则是指由于尘粒尺寸大于滤料颗粒空隙而被截留在滤料内部。(四)电除尘器电除尘器又称静电除尘器，其工作原理如图8-18所示。它是利用电场产生的静电力使尘粒从气流中分离。电除尘器是一种干式高效过滤器，其特点是可用于去除微小尘粒，去除效率高，处理能力大，但是由于其设备庞大，投资高，结构复杂，耗电量大等缺点，目前主要用于某些大型工程或是进风的除尘净化处理中。,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,二、进、排风装置进、排风装置按其所在位置的不同有室外进、排风装置和室内进、排风装置之分。(一)室外进、排风装置1.室外进风装置室外进风口是通风和空调系统采集新鲜空气的人口。根据进风室的位置不同，室外进风口可采用竖直风道塔式进风口，如图8-19所示。也可以采用设在建筑物外围结构上的墙壁式或屋顶式进风口，如图8-20所示。室外进风口的位置应满足以下要求:(1)设置在室外空气较为洁净的地点，在水平和垂直方向上都应远离污染源;,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,(2)室外进风口下缘距室外地坪的高度不宜小于2m，并需装设百叶窗，以免吸入地面上的粉尘和污物，同时可避免雨、雪的侵人;(3)用于降温的通风系统，其室外进风口宜设在背阴的外墙侧;(4)室外进风口的标高应低于周围的排风口，且宜设在排风口的上风侧，以防吸入排风口排出的污浊空气;具体地说，当进风口、排风口相距的水平间距小于20m时，进风口应比排风口至少低6m;(5)屋顶式进风口应高出屋面0.51.0m，以免吸进屋面上的积灰和被积雪埋没。,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,2.室外排风装置室外排风装置的任务是将室内被污染的空气直接排到大气中去。管道式自然排风系统和机械排风系统的室外排风口通常是由屋面排出的，如图8-21所示。也有由侧墙排出的，但排风口应高出屋面。一般来说，室外排风口应设在屋面以上1m的位置，出口处应设置风帽或百叶风格。(二)室内送、排风装置室内送风口是送风系统中的风道末端装置，由风道送来的空气，通过送风口以适当的速度分配到各个指定的送风地点。,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,图8-22是构造最简单的两种送风口，孔口直接开设在风管上，用于侧向或下向送风。其中图(a)为风管侧送风口，除孔口本身外没有任何调节装置;图(b)为插板式风口，其中设有插板，这种风口虽可调节送风量，但不能控制气流的方向。在工业厂房中常需要向一些工作地点供应大量空气，但又要求送风口附近的速度迅速降低，以避免吹风感觉。这种大型送风口称为空气分布器。室内排风口是全面排风系统的一个组成部分，室内部分被污染的空气经由排风口进入排风管道。排风口的种类较少，通常做成百叶式。,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,室内送、排风口的布置情况是决定通风气流方向的一个重要因素，而气流的方向是否合理，将直接影响到全面通风的效果。在组织通风气流时，应将新鲜空气直接送到工作地点或洁净区域，而排风口则应根据有害物的分布规律设在室内浓度最大的地方。三、风道(一)风道材料和风道截面积的确定制作风道的材料很多，常用材料有薄钢板、塑料、胶合板、纤维板、混凝土、钢筋混凝土、砖、石棉水泥、矿渣石膏板等。风道选材是由系统所输送的空气性质以及按就地取材的原则来确定的。,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,工业通风系统常使用薄钢板制作风道，截面呈圆形或矩形，根据用途及截面尺寸的不同，钢板厚度约为1.5mm。输送腐蚀性气体的通风系统，如采用涂刷防腐油漆的钢板风道仍不能满足要求时，可用硬聚氯乙烯塑料板制作，截面也可做成圆形或矩形，厚度约为5mm左右。埋在地下的风道，通常用混凝土板做底，两边砌砖，内表面抹光，上面再用预制的钢筋混凝土板做顶，如地下水位较高，尚需做防水层。风道截面积，可按下式计算:f=L/3600v(8-18),上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,f-风道截面积(m2);L-通过风道的风量(m3/h);v-风道中的风速(m/s)。(二)风道的布置风道的布置应在进风口、送风口、排风口、空气处理设备、风机的位置确定之后进行。风道布置原则应该服从整个通风系统的总体布局，并与土建、生产工艺和给水排水等各专业互相协调、配合;应使风道少占建筑空间并不得妨碍生产操作;风道布置还应尽量缩短管线、减少分支、避免复杂的局部管件并便于安装、调节和维修;风道之间或风道与其他设备、管件之间应合理连接以减少阻力和噪声;,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,风道布置应尽量避免穿越沉降缝、伸缩缝和防火墙等;对于埋地风道应避免与建筑物基础或生产设备底座交叉，并应与其他管线综合考虑;风道在穿越火灾危险性较大房间的隔墙、楼板以及垂直和水平风道的交接处，均应符合防火设计规范的规定。在居住和公共建筑中，垂直的砖风道最好砌筑在墙内。相邻两个排风或进风竖风道的间距不能小于1/2砖厚，排风与进风竖风道的间距应小于1砖厚。一般情况下如果墙壁较薄，可在墙上外设置贴附风道，如图8-23所示。当贴附风道沿外墙设置时，需在风道壁与墙壁之间留40mm宽的空气保温层。,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,各楼层内性质相同的房间的竖向排风道，可以在顶部汇合在一起。对于高层建筑尚须符合防火规范的规定。工业通风系统在地面上的风道通常采用明装，风道用支架支承沿墙壁及柱子敷设，或者用吊架吊在楼板或析架的下面。布置时应力求缩短风道的长度，但应以不影响生产过程和与各种工艺设备不相冲突为前提。此外，对于大型风道还应尽量避免影响采光。敷设在地下的风道，应避免与工艺设备及建筑物的基础相冲突，也应与其他各种地下管道和电缆的敷设相配合，此外尚需设置必要的检查口。,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,四、通风机通风机是输送气体的设备。在通风系统中，常用的通风机有离心式通风机和轴流式通风机。(一)离心式通风机离心式通风机是由叶轮、机轴、机壳、吸风口、电动机等部分组成的，如图8-24所示。叶轮上有一定数量的叶片，机轴由电动机带动旋转，叶片间的空气随叶轮旋转而获得离心力，并从叶轮中心以高速抛出叶轮之外，汇集到螺旋线形的机壳中，速度逐渐减慢，空气的动压转化成静压获得一定的压能，最终从排风口压出。当叶轮中的空气被压出后，在叶轮中心处形成负压，此时室外空气在大气压力作用下由吸风口被吸入叶轮，再次获得能量后被压出，形成连续的空气流动。,上一页,下一页,返回,第四节机械通风系统的主要设备及构件,离心式通风机种类如按风机产生的压力高低来划分有:(1)高压通风机压力p3000Pa，一般用于气力输送系统。(2)中压通风机3000Pap1000Pa，一般用于除尘排