工业与民用建筑的通风

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,工业与民用建筑的通风,8.2 室内空气品质的评价与必需的通风量,一.室内空气品质的评价,1.卫生,平安,舒适的环境内涵因素:热舒适(温,湿度,空气流速),空气品质,光线,噪声,环境视觉效果.,2. 空气品质因素的重要性:直接影响人体健康,3.保证良好的空气品质的先决条件:室内的污染物浓度不超过允许浓度.,各国都制定了污染物的允许浓度标准 。我国有?室内空气质量标准?公共场所卫生标准?等,4.合格空气品质定义,可接受的室内空气品质定义：室内的污染物没有到达有权威机构确定的有害程度，处于该环境中的绝大多数(80%或更多)人员没有表示不满意。,定义前一句用允许浓度指标主观,后一句用人的感觉主客观评价反映对空气品质要求,二.必需的通风量,1.保证室内空气品质的措施和方法:通风,用污染物浓度低的室外空气置换室内空气.,2.所需通风量确实定原那么:稀释室内污染物到达标准规定的浓度.以人群活动为主的建筑,用稀释人体散发的 来确定新风量人员所需的最小新风量,3.人体的 发生量, 与人体代谢有关.即,对一个标准中国男人,Ap平均为1.69m,2,其CO,2,发生量为,稀释CO,2,所需通风量按稳定状态稀释方程来计算,即:,4.吸烟问题,如果室内允许吸烟.应按稀释香烟的烟气来确定新风量.P199表8-2给出吸烟者必需新风量.如果房间内有吸烟者也有不吸烟者,按比例确定新风量,三.民用建筑房间通风量确实定,民用建筑房间新风量等于室内人数乘每人新风量,8.3全面通风和稀释方程,一、 全面通风稀释方程,1.全面通风:又称稀释通风.把一定量的清洁空气送入房间.稀释室内污染物.使浓度达标.并将室内等量空气连同污染物排到室外.,2.稀释通风模型:,设房间内有一污染源,污染物发生量为 ,房间通风量为 ,其污染物浓度为 ,送入房间的空气与室内产生的污染物充分混合,同时向室外排出与通风量等量的空气及室内物污染的发生量.,3.全面通风稀释方程.,根据上述模型可列出室内污染物随时间变化的全面通风微分方程.求解后得到下面全面通风稀释方程:,式中 为房间容积,；,为时间，s。,稳定状态的稀释方程：当时,式(8-4)可写成,说明当经过很长时间后,室内污染物浓度与初始浓度 无关,为定值.,4.污染物浓度变化曲线,将式(8-4)的变化曲线画在C- 坐标图上,如图8-2.图中假设了2种室内初始浓度 和 .最后室内污染物浓度都稳定到,通常当 时,exp-4=0.0183.可认为已趋于稳定。,5.通风量计算,在通风空调工程中,一般均利用稳定稀释方程进行计算.在污染物浓度发生量及室内允许浓度下的通风量：,6.换气次数,定义:每小时通风量与房间容积之比,单位为1/h 次/时,用n表示,n表示房间的空气在1h更换了n次,或每小时的通风量等于房间容积的n倍.式(8-4)中的, 单位是1/S,那么n=3600 ,可看出,换气次数越大,稳定时间越短.,例8-1,一体育馆比赛场的容积为150000 m3,容纳12000人,每人发生量为0.005L/s, 场内CO2的允许浓度定为0.15%,当地室外空气CO2浓度为0.03%,室内CO2初始浓度等于室外浓度.求比赛场稳定状态的通风量和运行1h,2h的室内浓度.,计算结果：,运行1h后，室内的CO2浓度c1 为1.14L/m3,运行2h后，室内的CO2浓度c2 为1.39L/m3,即是说在这段时间内尚未到达稳定,实际的室内CO2浓度低于原设定的允许浓度 0.15%(1.5L/m3 ),体育馆有较大空间,场内原来的低浓度的空气起了稀释作用.延缓了C的升高.换言之,可以延迟新风开启时间,先用循环空气.,Ci升高到C的时间可按下式求得,二、利用通风方法消除余热和余湿,有些工业厂房有大量余热.一般不可能采用空调来降温.而利用通风来降温.室内游泳池等场所所有大量湿负荷(或称余温),如果室外空气比较枯燥,可利用通风来除湿，节省大量能量,如果将室内余热,余湿也看作污染物,利用全面迎风稀释的方法来消除,这时公式(8-6)可写成:,三、通风效率,通风效率(Ventilation efficiency),又称为混合效率,1.定义:实际参与稀释的风量与送入房间通风量之比,2.表达式:,3.考虑通风效率后.式(8-4).(8-5)和(8-6)改写,上式中C应理解为房间下部(工作区)送入空气与污染物很好混合后的浓度.,4.稳定状态下.各项关系,如果送入的空气污染物浓度Co=O,那么,此时通风效率为排风浓度与工作区浓度之比,5.影响的因素:送.排风口的位置和形式,送风量,污染源位置等.,四.房间内有多种污染物的通风量,当有多种污染物,如何确定通风量.,首先判别各种污染物对人体危害得相关性.如果两种污染物都对人体某器官有危害作用.认为这两种污染物毒性有叠加作用，否那么是单独作用无叠加作用.,有多种污染物的通风量与污染物之间相关性有关,(1).各种污染物单独作用,室内有多种单独作用(无叠加作用)的污染物时式8-6或式8-13考虑通风效率,应根据每一种污染物得发生量和允许浓度分别求出通风量,取最大者,(2).各种污染物的叠加作用,室内有多种叠加作用的污染物时,稀释这些污染物得最小通风量等于稀释每种污染物通风量之和.,还应指出,这里所考虑得叠加作用只考虑了单纯的相加作用.未考虑可能存在的污染物之间互相增强的作用,8-4 全面通风系统,一.概述,1.定义:对整个房间实施全面通风换气所设定的系统.与之对应的是局部通风.,2.按空气流动动力分:机械通风.自然通风.,3.机械通风按系统分:机械送风系统.机械排风系统.,4.系统组合方式:,(1)既有机械送风,又有机械排风.,(2)只有机械送风.进风靠自然渗入,(3)机械送风和局部排风(机械的或自然的)相结合.,(4)机械送风与机械排风、局部排风相结合,(5)机械送风与空调系统相结合空调系统实现全面通风,(6)机械排风与空调系统相结合.,二.机械送风系统,1.利用动力机械(风机)向室内输送空气的系统,2.典型的系统示意图,3.风机压力确实定:从空气入口到房间送风口的阻力及房间压力值.,4.空气处理设备功能:过滤.空气加热(采暖地区).用于空调系统中，一般还具有冷却去湿和加湿功能.,5.送风口位置:影响室内的气流分布.也影响通风效率.,6.新风口:室外空气入口,设有百叶窗遮挡雨、雾、昆虫等.位置应该在较干净的地方.附近有排风口时,新风口应在主导风向的上风侧，并应低于排风口；底层新风口应高于地面2m，防止地面灰尘吸入系统；应尽量防止在交通繁忙道路一侧取新风汽车尾气污染.,7.防冻问题：采暖地区新风入口处应设电动密闭阀，与风机联动.或设手动密闭阀,三.机械排风系统,1. 利用动力机械风机由房间抽吸空气排到室外的系统,2.系统示意图,3.风口位置：为提高全面通风的稀释效果，风口宜设在污染物浓度较大的地方,4.排风口：排风的室外出口，应能防止雨雪进入风帽、百叶窗.,5.风管：钢板玻璃钢，塑料板，建筑风道,6.阀门：调风量，关闭系统，为防倒风，出口装电动密闭阀，与风机联动,四.空调建筑中的通风,1.病态建筑综合症症问题：指在某些空调建筑的人群中出现的一些不明病因状态. 主要原因是室内空气品质不良.,室内空气品质不好的主要原因之一 是通风缺乏,2.空调系统对通风的处理：除了工艺过程排放有害气体需专项处理外，一般的通风问题由空调系统来承担.空气-水系统.专设新风系统，全空气系统引入室外新风，与回风混合后送入室内,3.全空气系统加大新风比的方法：全空气系统风量分配根据负荷，负荷大的房间获得的新风多，负荷小的就少.可能导致新风缺乏 。加大新风比的方法：,多房间的单风道全空气空调系统，各房间所需新风量分别为 .各房间新风之和为,各房间的送风量分别为 系统的送风量为,如果该系统引入新风量 等于 ， a当各房间需要新风量与房间送风量之比(称房间需要新风比)均相等，即,时，那么该系统的送风量均可满足各房间的新风需求 。,b当各房间需新风比不相等时,那么有些房间新风供给量缺乏,有些过剩.,在需要新风比不等的各房间中,必有一房间新风比最大.设为F,该房间需要新风量为,送风量为 ,那么F=,如果系统送风的新风比为F(即送风含有的新风量为 ).那么该系统既满足了需要新风比为F的房间,而其他房间的新风供给量有过剩,有一些“未被利用的新风经回风返回系统.这局部未被利用的新风为,式中R为再循环比,它应为,假设系统从新风口引入新风 ,计入未被利用的新风后,其总新风量与系统送风量之比为F,那么必须满足下式:,上式左端为新风比为F时,送风中应含有的新风量,右端是新风来源,第一项为从室外直接引入的新风,第二项为“未被利用的新风 。系统从室外直接引入的新风量为:,8.5 局部通风与事故通风,一.局部排风系统,1.定义:直接从污染源处排除污染物的局部通风方式.,2.采用局部排风的场所:有污染物集中于某处发生时,是最有效的治理局部污染物对环境危害的通风方式,3.采用局部排风优点:,1) 有局部污染源,采用全面通风,反而使污染物在室内扩散;,2)当污染物发生大量时,所需全面通风稀释通风量太大,有时实际上难于实现.,4.污染物定点发生的情况:,在工业厂房中很多.如:电镀槽,清理工件的喷砂.皮带传送废料气,粉状物料袋装,焊接工作等.,民用建筑:炉灶,餐厅中大锅,学校中的化学实验台等,5.系统示意图、 组成,排风罩:捕集污染物.,风机:提供动力.,空气净化设备:污染物超标.需净化处理.,风管:钢板,玻璃钢,塑料板,混凝土,玻璃体等.,排风口:排风出口,风帽,百页窗,6.局部排风系统的划分原那么:,1)污染物性质相同或相近,工作时间相同且污染物散发点相距不远时,可合为一个系统.,2).不同污染物相混可产生燃烧,爆炸或生成新的有毒污染物时,不应合为一个系统,应各自成独立系统.,3).排除有燃烧,爆炸或腐蚀的污染物时,应各自单独设立系统.系统应有防燃烧,爆炸或腐蚀的措施.,4)排除高温,高湿气体时,应单独设系统.并有防结露和有排凝结水措施,二.局部送风系统,1.定义:对某些局部区域送风,使车间局部地区的环境到达要求的送风方法.,2.采用扬合:大型车间,尤其有大量余热的高温车间,采用全面通风已无法保证室内所有地方都到达适宜的程度。,标准规定,当车间中的操作点的温度达不到卫生要求时,应设置局部送风.,3.系统示意图:将室外新风,以一定风速直接送到工人的操作岗位.使局部地区空气品质和热环境得到改善.当有假设干岗位需局部送风时,可合为一个系统,4.局部送风的处理:,夏季需要对新风降温处理,尽量采用喷水的等焓冷却.达不到要求时采用人工制冷.有些地区室外气温不高.可只对新风过滤处理,冬季应加热到1825,工作点风速控制在1.56m/s.,5.喷雾降温:,在高温车间可利用喷雾的轴流风机进行局部送风,高速旋转甩水盘雾化自来水,冷却,标准规定喷雾风扇只适用于温度高于35,辐射照度1400,且工艺不忌细小雾滴的工作点.,三.事故通风,1.定义:在有可能发生大量有毒气体或有燃烧.爆炸气体的现场设置的临时排风系统.,2.设置原因一些工艺过程由于操作事故和设备故障,产生上述气体,为防止对人员造成伤害和扩大事故.,3.排风量:应根据工艺精确计算确定.当缺乏资料时,取大于等于12次换气量.排风量可由排风系统和专用的事故通风系统共同承担.,4.吸风位置:,设在有毒害,燃烧.爆炸危险的气体散发量可能最大的地方.,5.排风口位置:,避开人员停留或通行地点.如20m范围内有机械进风系统的进风口时,应高于6m以上.如为可燃烧气体.离火源20m以上.,6.风机:离心或轴流.排放有燃烧,爆炸气体,选用防爆型风机.,6.密闭罩设计注意:,根据工艺设备情况设计形状,大小.最好将污染物局部散发点密闭.排风量小,经济。有时无法做到，须将整个设备，甚至多个设备密闭在罩内.,7.优点:,1).能最有效的捕集并排除局部污染源产生的污染物.,2)风量小,运行经济.,3)性能不受周围气流影响.,8.缺点:维修和操作不便.,8-6.排风罩,分类:密闭式,半密闭式和开敞式,一.密闭式排风罩,1.定义:将生产过程中的污染源密闭在罩内,进行排风.以保持罩内负压的排风罩.,2.工作原理:图8-9为示意图.排风罩排风时,罩外空气通过缝隙、操作孔口(一般为手孔)渗入罩内,缝隙处风速不应小于1.5m/s.负压在510pa,3.排风量:缝隙、孔口进入空气量，工艺需要鼓入风量，污染源生成的气体量，物料装桶时挤出的空气.,4.风机压头:,除考虑排风罩阻力外，还考虑工艺设备高度旋转导致罩内压力升高，物体下落，飞溅带动空气运动而产生的压力升高或由于罩内外有较大温差产生的热压差,5.排风管风速:,输送散状物体.排风带走物体越少越好.宜在物料少的地方接排风管.入口处风速不宜太大.粉状物料不大于0.7m/s,粒状不大于1m/s.块状不大于2m/s.,二.半密闭排风罩,1. 当无法将产生污染源的设备完全或局部地封闭.必须开有效大工作孔的排风罩.,2.类型:柜式排风罩.喷漆室.砂轮罩等.,3.通风柜形式:图8-10.三种通风柜区别在于排风口位置不同.适用于密度不同的污染物.密度小，上排风。反之,下排风.密度不确定，上、下同时排,4.排风量 (用于污染物发生量不大),当通风柜中污染物发生量大时,排风量应加污染物发生量,5.利用热压排风:当柜中产生热气体.可利用热压作用.称为自然通风通风柜.排风量 ：,Q-通风柜内的余热量w.,H-工作口到排风口高度,m.,6.通风柜在空调、净化或采暖房间的处理：为减少室内排风量.可在柜门上方设空气带.风量均为排风量的7075。既可防止室内横向气流的干扰，又可减少室内排风量,三、开敞式排风罩,又称外部排风罩.,污染源根本敞开,排风罩在污染源附近吸气.为能吸入污染物,必须形成速度场.其速度应能克服污染物流动速度吸入排风罩.,开敞式排风罩,1.吸气口处的流动规律,图8-12给了三种吸气口的流动.如吸气口直径均为d,风口处风速为V.离风距离X处风速,两个风速的关系为 ：,启示:,1)开敞式吸气口风速衰减很快.应尽量靠近污染源.,2)吸气口处有围挡时,风速衰减减缓.尽可能有围挡.,开敞式排风罩,2.伞形罩与侧吸罩,1). 常见开敞式排风罩形式,(a)为无法盖边.为使罩风速均匀.开口角宜小于60,最大90.,(b).带法兰边,(c).侧吸罩.相当于一侧有档板的开敞式排风罩,开敞式排风罩,2.排风量,根据实验,无遮挡的无边排风罩排风量近似为:,使用条件:1)圆形或边长比大于0.2的矩形罩.2)污染物散发点离罩口距离罩口直径(或水力直径)的1.5倍;表8-3中的小值适用房间内空气流动有利于排风罩捕捉污染物.污染物危害程度低,间歇生产和产量低.大型罩和大风量；Vc大值使用于对排风罩干扰的气流.危害程度大.，生产量大和经常使用小型罩,开敞式排风罩,带法兰边在到达同样捕捉效果时,排风量为不带边的75% 。边宽b=罩口水力直径(4倍罩口面积/罩口周长) 或捕捉距离x,侧吸罩排风量,开敞式排风罩,3.热源上方的伞形罩,在产热设备上方,应考虑设备上方有热气流影响.存两种形式：低悬罩和高悬罩.前者罩口离热源一般在1m内, 后者超过3m.,1)低悬罩排风量为,上式中热流体积流量按下式计算：,式中Q为热物体散热量,w；,H为三维热物体或垂直热外表高,水平热外表长边或直径，m.,为防止热气流进出.罩口尺寸应比热物体大.当罩口距热物离为x时,矩形罩每边长等于热物体长加0.8x.圆形罩直径等于热物体直径加0.8x,2高悬罩,罩口处热气流的体积流量为,Z=Y+2B,高悬罩罩口面积:一般是罩口处热气流面积的2倍.罩口上气流直径,高悬罩总排风量,开敞式排风罩,4.槽边排风罩,电镀槽,清洗槽等上方有工件进出.无法在上方设排风罩.必须在槽边设排风罩.图8-15为一双侧槽边排风罩.一般用于槽宽B=7001200mm的工业槽上,当B700mm时,可用单侧.圆形槽上可做成圆环型.,排风罩的排风量:与槽的平面尺寸.槽面控制风速有关.槽边风速一般控制在710m/s.详细的计算方法可参阅有关通风设计手册,开敞式排风罩,5.吹吸式排风罩,1).单独抽吸式排风罩缺乏,吸气口风速衰减很快,开敞式排风罩对污染物的控制能力将随控制距离的增加风速下降.而且极易受室内气流干扰.如很宽的工业槽.挂的很高的伞形罩.,2)吹吸式排风罩:利用射流有较长的距离.可隔断室内气流影响.又防止污染物外溢.既有射流又有排风罩.称为吹吸式排风罩.图8-16是两种示意图.有关计算见参考文献.,四.排风罩的设计原那么,见教材,