机械通风系统基础知识

机械通风系统基础知识在现代建筑与工业生产中，机械通风系统是保障室内空气品质、维持环境舒适度与安全性的核心设施之一。它通过机械装置主动调控空气流动，弥补自然通风的局限性，在改善空间微环境、排除有害物、调节温湿度等方面发挥着关键作用。一、系统定义与核心作用机械通风系统是借助风机、风管等设备，以机械动力驱动空气流动，实现通风换气（引入新鲜空气、排出污浊空气）、环境调控（调节温湿度、控制气流速度）、安全保障（排除易燃易爆或有毒有害气体、火灾排烟）的工程系统。与自然通风依赖风压、热压不同，机械通风可根据需求精准控制通风量、气流方向与空气参数，适用于自然通风条件受限（如密闭空间、高层建筑核心区）或对环境要求严苛的场景（如洁净厂房、医院手术室）。二、系统分类与适用场景（一）按功能方向分类送风系统（进风系统）：通过风机将室外新鲜空气（或经处理的空气）送入室内，补充氧气、稀释污染物。常见于人员密集空间（如会议室、教室）或需正压防护的区域（如洁净室、燃气锅炉房）。排风系统（出风系统）：借助风机将室内污浊空气（含有害物、余热、异味）排出室外，降低污染物浓度。典型场景包括厨房排烟、工业车间有害气体排放、地下车库废气排出。（二）按作用范围分类全面通风：对整个空间进行均匀换气，适用于污染物分散、无明显局部污染源的场所（如办公室、普通住宅）。需合理设计送排风口位置，避免气流短路（如送风口与排风口过近导致新鲜空气未充分扩散即被排出）。局部通风：针对局部区域（如污染源、人员操作点）定向送排风，效率更高、能耗更低。例如：工业车间的焊接工位设置局部排烟罩，实验室的通风柜连接排风系统，高温设备旁设置岗位送风装置。（三）按空气处理方式分类直流式通风（全新风系统）：全部采用室外新鲜空气，经处理后送入室内，排风直接排至室外，无回风利用。适用于污染物浓度高、需严格隔离的场景（如传染病医院病房、喷漆车间），但能耗较高。回风式通风（循环风系统）：将部分室内排风（回风）与新风混合后重新处理送入，可节约能源（如冬季回收回风余热）。需注意回风的污染程度，若含大量污染物（如粉尘、病菌），需经高效净化后方可回用。混合式通风：结合直流式与回风式的特点，根据季节或污染负荷灵活调整新风与回风比例，平衡节能与空气质量需求（如办公楼的中央空调通风系统）。三、系统组成与关键设备（一）风机：动力核心风机是驱动空气流动的“心脏”，按气流方向分为离心风机（气流垂直于转轴，风压高、风量适中，适用于长风管、高阻力系统，如空调机组、排烟系统）与轴流风机（气流平行于转轴，风量大、风压低，适用于短风管、低阻力场景，如岗位送风、普通排风）。选型需结合风量、风压、噪声、能效等参数，避免“大马拉小车”或动力不足。（二）风管系统：空气传输通道风管是输送空气的管道，材质需根据环境需求选择：镀锌钢板风管：强度高、耐腐蚀，适用于大多数通风场景，需做防腐处理（如厨房排烟需耐温镀锌板）。玻璃钢风管：质轻、耐腐蚀、绝缘性好，适用于腐蚀性环境（如化工车间）或大跨度无吊顶空间。复合风管（如酚醛铝箔风管）：保温、隔音性能佳，安装便捷，常用于空调通风系统。风管设计需控制阻力损失（包括沿程阻力与局部阻力，通过合理选择管径、减少弯头/变径次数降低），并保证密封性（避免漏风导致能耗增加或污染物外溢）。（三）空气处理设备：优化空气品质过滤器：去除空气中的颗粒物（如PM2.5）、微生物，按效率分为初效（过滤大颗粒尘埃）、中效（过滤细粉尘）、高效（过滤细菌、病毒，如HEPA滤网）。需根据场景选择，如医院手术室需高效过滤，普通办公室初效+中效即可。热湿处理设备：加热器（如电加热、热水盘管，用于冬季升温）、冷却器（如冷水盘管、蒸发式冷却器，夏季降温）、加湿器（如电极式、湿膜式，干燥地区增湿）、除湿器（如转轮式、冷冻式，潮湿环境降湿）。其他设备：消声器（降低风机与气流噪声，如阻抗复合消声器）、防火阀（火灾时自动关闭，阻断火势蔓延）、止回阀（防止空气倒流）。（四）风口：空气分配终端风口是空气进入或排出室内的装置，常见类型：百叶风口：可调节角度，适用于侧送/侧排（如办公室墙面送风口）。散流器：呈扩散状送风，气流分布均匀，适用于吊顶送风（如商场、写字楼）。条缝风口：线性送风，美观且气流组织稳定，常用于高大空间（如体育馆）。风口布置需遵循“送风贴附、排风高效”原则：送风口应使新鲜空气沿墙面/吊顶扩散（避免直吹人员），排风口应靠近污染物源或空间下部（如车库排烟口设于顶部，卫生间排风口靠近异味源）。（五）控制系统：智能调控中枢通过传感器（温湿度、CO₂浓度、粉尘传感器）采集环境参数，控制器（如PLC、DDC）根据预设逻辑调节风机转速、阀门开度、设备启停，实现自动控制（如CO₂浓度过高时增大新风量，温度达标后降低制冷/制热负荷）。高端系统可接入楼宇自控（BMS），与空调、照明等系统联动，提升节能效率。四、设计与选型关键要点（一）通风量计算：按需供给通风量是系统设计的核心参数，需结合场景需求确定：人员密集空间：按人均新风量（如办公室人均30m³/h，会议室人均50m³/h）或换气次数（如住宅换气次数1~2次/h，商场3~5次/h）计算。工业车间：根据有害物散发量（如焊接烟尘、有机溶剂挥发量），通过“风量=有害物产生量/允许浓度”计算，确保污染物浓度低于国家标准。特殊场景：排烟系统需满足《建筑防烟排烟系统技术标准》，如地下车库排烟量按6次/h换气次数计算，且需与补风系统匹配（补风量不小于排烟量的50%）。（二）气流组织：科学布局合理的气流组织可避免“死角”与“短路”，常见方式：上送下排：送风口设于上部（吊顶），排风口设于下部（地面或低位墙面），适用于污染物密度大于空气（如粉尘、有害气体下沉）的场景（如车间、车库）。下送上排：送风口设于下部（地板或低位墙面），排风口设于上部（吊顶），适用于热空气上浮（如高大空间、体育馆）或需置换通风的场景（如办公室，新鲜空气从下部缓慢上升，带动污浊空气排出）。（三）噪声控制：舒适与环保兼顾通风系统的噪声主要来自风机振动、气流扰动、设备运行，控制措施包括：风机选型：优先选择低噪声风机（如机翼型叶轮风机），并设置减震基础（如弹簧减震器、橡胶垫）。风管消声：在风机进出口、风管转弯处设置消声器，或采用内衬吸声材料的风管。风口降噪：选用流线型风口，降低气流通过时的湍流噪声；必要时在风口加装消声百叶。（四）节能设计：降本增效变频控制：风机采用变频器，根据实际需求调节转速（如夜间人员减少时降低风量），可节能30%~50%。余热回收：冬季利用排风余热预热新风（如通过热交换器、热管回收热量），减少加热能耗。高效设备：选用能效等级高的风机、水泵，采用高效过滤器（降低风阻），优化风管设计（减少阻力损失）。五、维护管理与常见故障处理（一）日常维护要点风机检查：每周观察风机运行状态（振动、异响、温度），每月清理叶轮积尘（避免不平衡导致振动加剧），每季度检查皮带张力（皮带传动风机）或轴承润滑（轴承传动风机）。风管与风口：每月检查风管连接是否松动、风口是否堵塞（如被杂物、灰尘遮挡），每半年对风管内部进行清洁（尤其是厨房排烟管，防止油污堆积引发火灾）。过滤器与传感器：初效过滤器每月更换/清洗，中效过滤器每季度更换，高效过滤器每年检测效率（如洁净室）；传感器定期校准（如温湿度传感器每年校准一次）。（二）常见故障与处理风机振动大：可能因叶轮积尘/变形（清理/校正叶轮）、基础减震失效（更换减震垫）、联轴器不对中（重新对中）。风量不足：检查风管是否堵塞（清理风管内杂物）、过滤器阻力过大（更换过滤器）、风机皮带打滑（调整皮带张力）。噪声异常：风机叶轮擦壳（调整叶轮间隙）、风管共振（加固风管或加装减震吊钩）、消声器失效（更换消声器）。控制系统失灵：传感器故障（更换传感器）、控制器程序错误（重新编程）、执行器卡顿（清理/更换执行器）。六、典型应用场景解析（一）民用建筑新风系统住宅、公寓的新风系统多采用混合式通风，通过全热交换器回收排风中的热量/冷量，降低空调能耗。送风口设于卧室、客厅，排风口靠近厨房、卫生间，实现“新风置换”，解决密闭空间的异味、缺氧问题。（二）工业车间通风除尘焊接车间采用局部通风+全面通风：焊接工位设置排烟罩（局部排风，捕集焊接烟尘），车间整体设置全面送排风（补充新鲜空气，稀释残余污染物）。风机需选用防爆型（如处理可燃粉尘时），风管材质需耐温、防静电。（三）医院感染控制通风传染病病房采用直流式通风，新风经高效过滤后送入，排风经消毒（如紫外线、高温）后排出，确保病房内为负压（防止病菌扩散至走廊）。手术室采用层流通风，通过高效过滤器形成垂直单向流，保证手术区域洁净度（ISO5级或更高）。（四）地下车库通风排烟地下车库需同时满足通风（排除汽车尾气