工业通风第七章课件

第七章第七章第七章第七章 自然通风自然通风自然通风自然通风作用原理：作用原理：作用原理：作用原理：依靠室外风力造成的依靠室外风力造成的风压风压和室内外空和室内外空气温度差所造成的气温度差所造成的热压热压使室内外的空气进行交换使室内外的空气进行交换,从而改善室内的空气环境。从而改善室内的空气环境。特点：特点：特点：特点：不需动力，经济；不需动力，经济；但进风不能预处理，排但进风不能预处理，排风不能净化，风不能净化，污染周围环境；污染周围环境；且通风效果不稳定。且通风效果不稳定。第一节第一节第一节第一节 自然通风的作用原理自然通风的作用原理自然通风的作用原理自然通风的作用原理vv 作用原理：作用原理：作用原理：作用原理：建筑外墙上开有面建筑外墙上开有面建筑外墙上开有面建筑外墙上开有面积为积为积为积为F F的窗孔，并且窗孔两侧存的窗孔，并且窗孔两侧存的窗孔，并且窗孔两侧存的窗孔，并且窗孔两侧存在压力差在压力差在压力差在压力差 P P，就会有空气流过就会有空气流过就会有空气流过就会有空气流过该窗孔。流过的风速为：该窗孔。流过的风速为：该窗孔。流过的风速为：该窗孔。流过的风速为：通过窗孔的空气量通过窗孔的空气量通过窗孔的空气量通过窗孔的空气量由上式可以看出，流经窗孔的空气量与由上式可以看出，流经窗孔的空气量与由上式可以看出，流经窗孔的空气量与由上式可以看出，流经窗孔的空气量与窗孔面积和两侧压窗孔面积和两侧压窗孔面积和两侧压窗孔面积和两侧压力差有关力差有关力差有关力差有关。对于面积一定的窗孔，流经的空气量大小随的。对于面积一定的窗孔，流经的空气量大小随的。对于面积一定的窗孔，流经的空气量大小随的。对于面积一定的窗孔，流经的空气量大小随的增加而增大。增加而增大。增加而增大。增加而增大。一、热压作用下的自然通风一、热压作用下的自然通风一、热压作用下的自然通风一、热压作用下的自然通风有一建筑物，在外围结构的不同高有一建筑物，在外围结构的不同高有一建筑物，在外围结构的不同高有一建筑物，在外围结构的不同高度上设有窗孔度上设有窗孔度上设有窗孔度上设有窗孔 a a a a 和和和和 b b b b，两者的高，两者的高，两者的高，两者的高差为差为差为差为 h h h h。假设窗孔外的静压力分别。假设窗孔外的静压力分别。假设窗孔外的静压力分别。假设窗孔外的静压力分别为为为为 P P P Pa a a a，P P P Pb b b b，窗孔内的静压力分别为，窗孔内的静压力分别为，窗孔内的静压力分别为，窗孔内的静压力分别为PPPPa a a a，PPPPb b b b，室内外的空气温度和密，室内外的空气温度和密，室内外的空气温度和密，室内外的空气温度和密度分别为度分别为度分别为度分别为 t t t tn n n n、n n n n 。和。和。和。和 t t t tw w w w、w w w w 。由于由于由于由于 t t t tn n n nt t t tw w w w，所以，所以，所以，所以 n n n n w w w w。如果先将窗孔如果先将窗孔如果先将窗孔如果先将窗孔b b b b关闭，仅开启窗孔关闭，仅开启窗孔关闭，仅开启窗孔关闭，仅开启窗孔a a a a。只要窗孔。只要窗孔。只要窗孔。只要窗孔a a a a两侧最初两侧最初两侧最初两侧最初有压有压有压有压差存在差存在差存在差存在，空气就会，空气就会，空气就会，空气就会产生流动产生流动产生流动产生流动，最终导致，最终导致，最终导致，最终导致p p p pa a a ap p p pa a a a。当。当。当。当ppppa a a ap p p pa a a ap p p pa a a a0 0 0 0时，空气时，空气时，空气时，空气流动停止流动停止流动停止流动停止。此此此此时，窗孔时，窗孔时，窗孔时，窗孔b b b b的内外压差的内外压差的内外压差的内外压差ppppb b b b为为为为ppppb b b bp p p pb b b bp p p pb b b b(p p p pa a a an n n nghghghgh)(p p p pa a a aw w w wghghghgh)(p p p pa a a ap p p pa a a a)ghghghgh(w w w wn n n n)ppppa a a aghghghgh(w w w wn n n n)ppppb b b bp p p pb b b bp p p pb b b b(p p p pa a a an n n nghghghgh)(p p p pa a a aw w w wghghghgh)(p p p pa a a ap p p pa a a a)ghghghgh(w w w wn n n n)ppppa a a aghghghgh(w w w wn n n n)上式表明，当窗孔上式表明，当窗孔上式表明，当窗孔上式表明，当窗孔a a a a内外压差内外压差内外压差内外压差ppppa a a a0 0 0 0时，由于时，由于时，由于时，由于n n n nw w w w(即即即即t t t tn n n nt t t tw w w w)，作，作，作，作用在窗口用在窗口用在窗口用在窗口b b b b的内外压差的内外压差的内外压差的内外压差ppppb b b b0 0 0 0。如果将窗孔如果将窗孔如果将窗孔如果将窗孔b b b b打开，空气会在打开，空气会在打开，空气会在打开，空气会在ppppb b b b的作用下，从室内流向室外，室内的作用下，从室内流向室外，室内的作用下，从室内流向室外，室内的作用下，从室内流向室外，室内静压随着逐渐降低，在窗孔静压随着逐渐降低，在窗孔静压随着逐渐降低，在窗孔静压随着逐渐降低，在窗孔a a a a处将由处将由处将由处将由p p p pa a a ap p p pa a a a变为变为变为变为p p p pa a a ap p p pa a a a，室外空气就，室外空气就，室外空气就，室外空气就由窗孔由窗孔由窗孔由窗孔a a a a流入室内，直到窗孔流入室内，直到窗孔流入室内，直到窗孔流入室内，直到窗孔a a a a的进风量与窗孔的进风量与窗孔的进风量与窗孔的进风量与窗孔b b b b的排风量相等，室内静压的排风量相等，室内静压的排风量相等，室内静压的排风量相等，室内静压才达到稳定。由于窗孔才达到稳定。由于窗孔才达到稳定。由于窗孔才达到稳定。由于窗孔a a a a进风，进风，进风，进风，ppppa a a a0 0 0 0；窗孔；窗孔；窗孔；窗孔b b b b排风，排风，排风，排风，ppppb b b b0 0 0 0。h h w w n nb ba at t t tn n n n t t t tw w w w,下进上排；下进上排；下进上排；下进上排；t t t tn n n n P P P Pfbfbfbfb ），窗孔中心平面上室内的压力为），窗孔中心平面上室内的压力为），窗孔中心平面上室内的压力为），窗孔中心平面上室内的压力为P P P Pn n n n，余压为，余压为，余压为，余压为P P P Px x x x。在窗孔。在窗孔。在窗孔。在窗孔 a a a a、b b b b 均未开均未开均未开均未开启时，由公式（启时，由公式（启时，由公式（启时，由公式（7 7 7 7 一一一一 7 7 7 7）可以看出，）可以看出，）可以看出，）可以看出，室内各点的余压均相等，而且均等于室内各点的余压均相等，而且均等于室内各点的余压均相等，而且均等于室内各点的余压均相等，而且均等于零。零。零。零。如果先开启窗孔如果先开启窗孔如果先开启窗孔如果先开启窗孔 a a a a、关闭窗孔、关闭窗孔、关闭窗孔、关闭窗孔 b b b b，不管窗孔，不管窗孔，不管窗孔，不管窗孔 a a a a 的内外压差大小，的内外压差大小，的内外压差大小，的内外压差大小，由于空气的流动，室内的压力会逐渐升高。当室内的余压等于窗口由于空气的流动，室内的压力会逐渐升高。当室内的余压等于窗口由于空气的流动，室内的压力会逐渐升高。当室内的余压等于窗口由于空气的流动，室内的压力会逐渐升高。当室内的余压等于窗口 a a a a 的风压时，空气停止流动。此时室内的余压的风压时，空气停止流动。此时室内的余压的风压时，空气停止流动。此时室内的余压的风压时，空气停止流动。此时室内的余压P P P Px x x xP P P Pfafafafa。如果再开启窗孔。如果再开启窗孔。如果再开启窗孔。如果再开启窗孔 b b b b，由于，由于，由于，由于 P P P Px x x xP P P Pfbfbfbfb，空气会由窗孔，空气会由窗孔，空气会由窗孔，空气会由窗孔 b b b b 流出。随着室内空气的流出，室流出。随着室内空气的流出，室流出。随着室内空气的流出，室流出。随着室内空气的流出，室内的余压下降，这时内的余压下降，这时内的余压下降，这时内的余压下降，这时P P P PfafafafaP P P Px x x xP P P Pfbfbfbfb。一直到由窗孔。一直到由窗孔。一直到由窗孔。一直到由窗孔a a a a流入的空气量和由流入的空气量和由流入的空气量和由流入的空气量和由窗孔窗孔窗孔窗孔 b b b b 流出的空气量保持相等，室内余压流出的空气量保持相等，室内余压流出的空气量保持相等，室内余压流出的空气量保持相等，室内余压P P P Px x x x保持稳定。保持稳定。保持稳定。保持稳定。窗孔窗孔窗孔窗孔b b b b的内外压差为的内外压差为的内外压差为的内外压差为四、风压和热压同时作用下的自然通风四、风压和热压同时作用下的自然通风四、风压和热压同时作用下的自然通风四、风压和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，外围护结构各窗孔某一建筑物受到风压、热压同时作用时，外围护结构各窗孔某一建筑物受到风压、热压同时作用时，外围护结构各窗孔某一建筑物受到风压、热压同时作用时，外围护结构各窗孔的内、外压差就等于的内、外压差就等于的内、外压差就等于的内、外压差就等于风压、热压单独作用时窗孔内外压差之风压、热压单独作用时窗孔内外压差之风压、热压单独作用时窗孔内外压差之风压、热压单独作用时窗孔内外压差之和和和和。也就等于各窗孔的。也就等于各窗孔的。也就等于各窗孔的。也就等于各窗孔的余压和室外风压之差余压和室外风压之差余压和室外风压之差余压和室外风压之差。窗孔窗孔窗孔窗孔a a a a的内外压差的内外压差的内外压差的内外压差热压和风压同时作用时，情况是复杂的。热压和风压同时作用时，情况是复杂的。窗孔窗孔a a，热压和风压，热压和风压方向一致方向一致，有风压的存在可使，有风压的存在可使进风时增加进风时增加窗孔窗孔b b，热压和风压，热压和风压方向一致方向一致，有风压存在可使，有风压存在可使排风量增加排风量增加。窗孔窗孔c c，热压和风压，热压和风压方向相反方向相反，有风压存在可使，有风压存在可使进风量减少进风量减少。窗孔窗孔d d，热压和风压，热压和风压方向相反方向相反，有风压存在可使，有风压存在可使排风量减少排风量减少；当外面的风压大于此窗孔的余压时，还会形成倒灌。当外面的风压大于此窗孔的余压时，还会形成倒灌。由于室外风的风速和风向是经常变化由于室外风的风速和风向是经常变化由于室外风的风速和风向是经常变化由于室外风的风速和风向是经常变化的，不是一个稳定的因素。为了保证的，不是一个稳定的因素。为了保证的，不是一个稳定的因素。为了保证的，不是一个稳定的因素。为了保证自然通风的设计效果，根据采暖通风自然通风的设计效果，根据采暖通风自然通风的设计效果，根据采暖通风自然通风的设计效果，根据采暖通风和空气调节设计规范的规定，在实际和空气调节设计规范的规定，在实际和空气调节设计规范的规定，在实际和空气调节设计规范的规定，在实际计算时计算时计算时计算时仅考虑热压的作用，风压一般仅考虑热压的作用，风压一般仅考虑热压的作用，风压一般仅考虑热压的作用，风压一般不予考虑。不予考虑。不予考虑。不予考虑。但是必须定性地考虑风压但是必须定性地考虑风压但是必须定性地考虑风压但是必须定性地考虑风压对自然通风的影响。对自然通风的影响。对自然通风的影响。对自然通风的影响。第二节第二节第二节第二节 自然通风的计算自然通风的计算自然通风的计算自然通风的计算工业厂房自然通风计算分工业厂房自然通风计算分设计计算和校核计算设计计算和校核计算。设计计算主要是设计计算主要是根据根据已确定的工艺条件和要求的工作已确定的工艺条件和要求的工作区温度，区温度，计算计算必须的全面换气量，确定进、排风窗孔中心必须的全面换气量，确定进、排风窗孔中心位置和所需要开启窗孔的面积。位置和所需要开启窗孔的面积。校核计算是在工艺、建筑、窗孔位置和面积已确定的校核计算是在工艺、建筑、窗孔位置和面积已确定的条件下，条件下，验算验算所能达到的最大自然通风量，校核作业地带所能达到的最大自然通风量，校核作业地带温度能否满足卫生要求。温度能否满足卫生要求。一、自然通风的设计计算步骤一、自然通风的设计计算步骤1 1、计算车间全面换气量、计算车间全面换气量 排除车间余热量所需的全面换气量排除车间余热量所需的全面换气量G G(kg/s)(kg/s)，按下式计算，按下式计算kg/s式中式中Q Q车间总余热量，车间总余热量，kJ/skJ/s；t tp p车间上部的排风温度，车间上部的排风温度，0 0C C；t tj j车间的进风温度，车间的进风温度，t tj jt tw w，0 0C C；c c空气比热，空气比热，c c1.01kJ/(kg1.01kJ/(kg0 0C)C)。2.2.2.2.确定窗孔的位置，分配各窗孔的进、排风量确定窗孔的位置，分配各窗孔的进、排风量确定窗孔的位置，分配各窗孔的进、排风量确定窗孔的位置，分配各窗孔的进、排风量3.3.3.3.确定各窗孔内外压差和窗孔面积确定各窗孔内外压差和窗孔面积确定各窗孔内外压差和窗孔面积确定各窗孔内外压差和窗孔面积对于对于对于对于仅有热压仅有热压仅有热压仅有热压作用的车间，先假定中和面位置或先作用的车间，先假定中和面位置或先作用的车间，先假定中和面位置或先作用的车间，先假定中和面位置或先假定某一窗孔的余压，然后按公式计算其余各窗孔的假定某一窗孔的余压，然后按公式计算其余各窗孔的假定某一窗孔的余压，然后按公式计算其余各窗孔的假定某一窗孔的余压，然后按公式计算其余各窗孔的余压。余压。余压。余压。在在在在风压和热压风压和热压风压和热压风压和热压同时作用时，同样先假定某一窗孔的同时作用时，同样先假定某一窗孔的同时作用时，同样先假定某一窗孔的同时作用时，同样先假定某一窗孔的余压，然后根据公式计算其余各窗孔的内外压差。余压，然后根据公式计算其余各窗孔的内外压差。余压，然后根据公式计算其余各窗孔的内外压差。余压，然后根据公式计算其余各窗孔的内外压差。计算进排风窗孔所需的面积。计算进排风窗孔所需的面积。计算进排风窗孔所需的面积。计算进排风窗孔所需的面积。注意：注意：最初假定的余压值不同，最后计算得到的各窗孔面积分配是不一最初假定的余压值不同，最后计算得到的各窗孔面积分配是不一样的。样的。排风窗孔排风窗孔计算在热压作用下，进排风窗孔的面积：计算在热压作用下，进排风窗孔的面积：进风窗孔进风窗孔进排风窗孔面积之比是随进排风窗孔面积之比是随中和面位置的变化而变化的中和面位置的变化而变化的。可见开始假定的中和面位置不同，最后计算出的进、排风窗孔可见开始假定的中和面位置不同，最后计算出的进、排风窗孔面积也将有差别。面积也将有差别。排风天窗的造价比侧窗高，排风天窗的造价比侧窗高，在满足采光要求的前提下，应当尽在满足采光要求的前提下，应当尽量减少排风天窗的面积。由此看来，在自然通风计算中，中和量减少排风天窗的面积。由此看来，在自然通风计算中，中和面的位置面的位置不应选得过高不应选得过高。根据空气量平衡方程式，根据空气量平衡方程式，G Ga aG Gb b，近似认为，近似认为，a ab b，w wp p。上述公式可简化为。上述公式可简化为或根据设计规范的规定，热车间夏季自然通风的排风温度可按根据设计规范的规定，热车间夏季自然通风的排风温度可按根据设计规范的规定，热车间夏季自然通风的排风温度可按根据设计规范的规定，热车间夏季自然通风的排风温度可按下述三种方法计算：下述三种方法计算：下述三种方法计算：下述三种方法计算：根据科研、设计单位多年的研究、实践，对某些特定的车间根据科研、设计单位多年的研究、实践，对某些特定的车间根据科研、设计单位多年的研究、实践，对某些特定的车间根据科研、设计单位多年的研究、实践，对某些特定的车间可按排风温度与夏季通风计算温度差的允许值确定，例如对可按排风温度与夏季通风计算温度差的允许值确定，例如对可按排风温度与夏季通风计算温度差的允许值确定，例如对可按排风温度与夏季通风计算温度差的允许值确定，例如对大多数车间而言，要保证（大多数车间而言，要保证（大多数车间而言，要保证（大多数车间而言，要保证（t tn nt tw w）=5=5，(t tp pt tw w）应不）应不）应不）应不超过超过超过超过 10121012。对于厂房高度不大于对于厂房高度不大于对于厂房高度不大于对于厂房高度不大于15m15m，室内散热源比较均匀，而且散热，室内散热源比较均匀，而且散热，室内散热源比较均匀，而且散热，室内散热源比较均匀，而且散热量不大于量不大于量不大于量不大于 116W/m116W/m3 3时，可用时，可用时，可用时，可用温度梯度法温度梯度法温度梯度法温度梯度法计算排风温度计算排风温度计算排风温度计算排风温度 t tp p。二、车间排风温度的计算二、车间排风温度的计算二、车间排风温度的计算二、车间排风温度的计算按有效热量系数按有效热量系数按有效热量系数按有效热量系数m m m m计算计算计算计算热射流在上升过程中不断卷入周围的空气，热射流温度热射流在上升过程中不断卷入周围的空气，热射流温度热射流在上升过程中不断卷入周围的空气，热射流温度热射流在上升过程中不断卷入周围的空气，热射流温度逐渐下降，当热射流到达屋顶时，其中一部分又沿四周逐渐下降，当热射流到达屋顶时，其中一部分又沿四周逐渐下降，当热射流到达屋顶时，其中一部分又沿四周逐渐下降，当热射流到达屋顶时，其中一部分又沿四周外墙向下回流而返回作业地带或在作业地带上部又重新外墙向下回流而返回作业地带或在作业地带上部又重新外墙向下回流而返回作业地带或在作业地带上部又重新外墙向下回流而返回作业地带或在作业地带上部又重新被热射流卷入。返回作业地带的那部分循环气流，把车被热射流卷入。返回作业地带的那部分循环气流，把车被热射流卷入。返回作业地带的那部分循环气流，把车被热射流卷入。返回作业地带的那部分循环气流，把车间间间间总热量的一部分又带回到作业地带而影响着作业地带总热量的一部分又带回到作业地带而影响着作业地带总热量的一部分又带回到作业地带而影响着作业地带总热量的一部分又带回到作业地带而影响着作业地带的温度，这部分的热量称为的温度，这部分的热量称为的温度，这部分的热量称为的温度，这部分的热量称为有效余热量。有效余热量。有效余热量。有效余热量。如果车间总余热量为如果车间总余热量为如果车间总余热量为如果车间总余热量为Q Q Q Q，则，则，则，则有效余热量即为有效余热量即为有效余热量即为有效余热量即为mQmQmQmQ，m m m m值称值称值称值称为为为为有效热量系数有效热量系数有效热量系数有效热量系数。根据整个车间的热平衡，消除车间余热所需要的全面进风量根据整个车间的热平衡，消除车间余热所需要的全面进风量根据整个车间的热平衡，消除车间余热所需要的全面进风量根据整个车间的热平衡，消除车间余热所需要的全面进风量根据工作区的热平衡，消除工作区的余热所需全面进风量根据工作区的热平衡，消除工作区的余热所需全面进风量根据工作区的热平衡，消除工作区的余热所需全面进风量根据工作区的热平衡，消除工作区的余热所需全面进风量三、车间三、车间m m值的确定值的确定m m值不仅取决于热源的集中程度和热源的布置，同时还取值不仅取决于热源的集中程度和热源的布置，同时还取决于建筑物的某些几何因素。在其它条件相同的情况下，热决于建筑物的某些几何因素。在其它条件相同的情况下，热源按图源按图7-11a7-11a布置，布置，m m0.440.44，热源按图，热源按图7-11b7-11b布置，布置，m m=0.81=0.81。11在通常情况下，在通常情况下，m m值按下式计算：值按下式计算：m mm m1 1m m2 2m m3 3式中式中m m1 1根据根据热源占地面积热源占地面积f f与地板面积与地板面积之比值，按图之比值，按图7-127-12确定；确定；m m2 2根据根据热源高度热源高度，按表，按表7-2(a)7-2(a)确定；确定；m m3 3与与热源的辐射散热量热源的辐射散热量Q Qf f和总散热量和总散热量Q Q之比值，按表之比值，按表7-2(b)7-2(b)确定。确定。表7-2(a)系数m2值热源高度/m2468101214m21.00.850.750.650.600.550.5表2m3值Qf/Q0.40.50.550.600.650.7m31.01.071.121.181.301.45表表7-2(b)系数系数m3值值2