04 工业与民用建筑的通风

第8章 工业与民用建筑的通风,通,风,系,统,分,类,按建筑物,按,范围,按,动力,工业建筑通风,民用建筑通风,全面通风,局部通风,机械通风,自然通风,风压作用的自然通风,热压作用的自然通风,1自然通风,利用风压和热压的自然通风,管道式自然通风,2机械通风,全面机械排风,自然送风,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,全面通风,局部送风系统示意图,3全面通风与局部通风,1局部送风,2局部排风,局部排风系统示意图,局部通风系统的组成与设计要求,1局部送风系统,图8.11 局部机械吹风系统,2局部排风系统,1密闭式,密闭式排风罩,2柜式通风柜,柜式排风罩,外部吸气排风罩,8.1 工业与民用建筑中的污染物,气体污染物,:,满足理想气体状态方程式,蒸汽污染物,:,不满足理想气体状态方程式,粒子污染物,:,100m,，悬浮于空气中,固体粒子：粉尘、凝结固体烟雾、烟,液态粒子：霭、雾,空气中污染物,烟与雾的合成物,还记得可吸入尘吗？,一、污染物分类,按物态分类：,气体：,2. 蒸气：,3. 固体粒子：,4. 液态粒子：,满足理想气体状态方程,接近凝结状态、不满足理想气体状态方程,粉尘：1100m,凝结固体烟雾fume)：0.11m,烟：0.5m,霭：1100m,雾fog)：550m,烟雾(smog)：3%,时，不适感，头疼,5%,时，中毒,精神忧郁,10%,时，失去知觉，甚至死亡,CO:,允许浓度为,40mg/m,3,(35ppm),氡Rn):美国允许浓度为148Bq/m3,氡,子体：氡的衰变产物,美国允许浓度为,70Bq/m,3,Bq/m3(贝可/ m3 ：单位体积空气的放射性活度，是氡的浓度的度量单位,其它污染源,声,光,热：辐射热度到达280560W/m2时，人体已有明显的热 感；5601050W/m2 ，人体已无法忍受,一、室内空气品质评价的标准和标准,传统上以CO,2,浓度作为衡量指标:,许多国家允许浓度为,0.1%,WHO世界健康组织建议0.25%,8.2,室内空气品质的评价与必需的通风量,ASHRAE62-1989,标准对合格室内空气品质的新定义,:,合格的空气品质应当是空气中没有浓度到达有权威机构确定的有害程度指标的污染物;,并且在这种环境中绝大多数人,(80%,或更多,),没有表示不满意,.,二、必需的通风量,人体,CO,2,的发生量与人体新陈代谢有关,(8-1),(8-2),对我国标准男子,(8-3),每人稀释所需的新风量 ：,2. 每人所需新风量的标准,3. 稀释香烟的烟气所需的新风量,8.3,全面通风和稀释方程,全面通风是对整个房间进行通风换气。其根本原理是，用清洁空气稀释(冲淡)室内 空气中的有害物浓度，同时不断地把污染空气排至室外，保证室内空气环境到达卫生标准。全面通风也称稀释通风。,全面通风方式:自然通风、机械通风、自然与机械联合通风。,8.3,全面通风和稀释方程,全面通风也称稀释通风，用清洁空气稀释室内有害物浓度，同时不断把污染空气排至室外，使室内空气中有害物浓度不超过卫生标准规定的最高准许浓度。,8.3.1 全面通风量确实定,假设有害物在室内均匀散发，送风气流和室内空气混合瞬间完成，送排风气流等温。,V,f,(m,3,)，x (g/s),c,1,(g/m,3,),dc(g/m,3,)=c,2,-c,1,L(m,3,/s),L(m,3,/s),c,0,(g/m,3,),d,c(g/m,3,),d,全面通风的根本微分方程式：,一、全面通风稀释方程：,(8-4),室内有害物浓度处于稳定状态时所需全面通风量，按下式计算：,(8-6),(8-5),当散发有害物数量不能确定时，换气量可按换气次数确定。,每小时的换气量与房间容积之比：,换气次数,n(,次,/h),：,二、利用通风方法消除余热余湿：,三、通风效率：,(8-10),(8-11),通风效率又称混合效率；定义为实际参与稀释的风量与送入房间通风量之比，即：,考虑了通风效率后，实际参与稀释的风量为EvVv,那么：,1,100,(a) 活塞流通风,(b)置换通风,1,50100,四、房间内有多种污染物的通风量,各种污染物单独作用,根据每一种污染物的发生量及允许浓度分别求出通风量，取其中最大者作为该房间的通风量。,各种污染物有叠加作用,设各种污染物的发生量分别为Q,1,Q,2, Q,n,(mg/s),设各种污染物的允许浓度分别为cp1,cp2, cpn(mg/s,(8-18),例:某车间同时散发几种有机溶剂的蒸汽，它们的散发量分别为：苯 2kg/h；醋酸乙脂 1.2kg/h；乙醇 0.5kg/h。该车间消除余热所需的全面通风量为50m3/s。求该车间所需的全面通风量。,【解】由附录2查得三种溶剂蒸汽的容许浓度为：,苯 40mg/m3；醋酸乙脂 300mg/m3；乙醇，未作规定，不计风量。,进风为清洁空气，上述三种溶剂蒸汽的浓度为零。取平安系数K6。按公式2-12计算把三种溶剂的蒸汽稀释到容许浓度所需的通风量。,2-12,因为几种溶剂同时散发对人体危害作用相同的蒸汽，所需风量为各自风量之和，即,这风量已能满足消除余热的需要，故该车间所需的全面通风量为90.01 m,3,/s。,8-4 全面通风系统,机械排风,机械进风,机械通风,自然通风,通风系统,机械进风系统,机械排风系统,8-4 全面通风系统,机械进风系统：,送风口位置:影响室内气流分布和通风效率,新风口:设百叶，设在干净处，在主导风向的上风侧并低于排风口；应高于地面2m绿化带可1m，防止进排风短路，应有过滤、加热功能,寒冷地区新风入口设电动密闭阀并与风机联动,机械排风系统,风口位置：设污染物浓度较大处；污染物密度比空气小时设上方；反之下方,排风口：屋顶上设风帽，墙上设百叶，设电动密闭阀，与风机联动控制,8-4 全面通风系统,标准,标准,8-4 全面通风系统,标准,标准,8-4 全面通风系统,标准,8-4 全面通风系统,空调建筑中的通风,：,那么各房间新风之和为：,各房间的新风为：,各房间的送风量为：,那么系统的送风量为：,当各房间的新风百分比相等时：,当各房间的新风百分比不相等时：,设某房间的最大新风百分比为F，该房间需要的新风量为 ，送风量为 ，那么,8-5 局部通风与事故通风,局部排风系统,风机,排风罩,净化设备,风管,风帽,局部污染源,局部排风系统,局部送风系统,局部排风系统的划分原那么:,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,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应各自成独立系统,排除有燃烧爆炸或腐蚀的污染物时应各自单独设立系统且应有防燃烧爆炸或腐蚀的措施,排除高温高湿气体时,应单独设系统.并有防结露和排凝结水措施,8-5 局部通风与事故通风,局部送风系统的设计原那么：,当车间中的操作点的温度达不到卫生要求或辐射照度平方米时，。,冬季局部送风的新风温度应到达,工作点的送风速度应控制在,吹风气流应从人体前侧上方倾斜吹向人体上部躯干，使人体上部处于新鲜空气的包围之中。,送风到达人体直径宜为；,人体活动范围较大时，哑应采用可调节风向的风口,应防止将污染物吹向人体；,采用喷雾风扇轴流风机直接进行局部送风时，只适用于温度高于，辐射照度大于平米，且工艺不忌细小雾滴的中、重作业的工作点；,雾滴直径小于微米，风速在。,8-5 局部通风与事故通风,标准,8-5 局部通风与事故通风,标准,8-5 局部通风与事故通风,局部送风系统,规范,标准,8-5 局部通风与事故通风,标准,例夏季室外通风计算温度tw=30，车间工作地点空气温度tn=35，辐射照度为1400W/m2，在该处设置系统式局部送风系统，送风口至工作地点距离s=1.5m，送风气流作用范围Ds=1.4m，需确定送风口的尺寸及送风参数.,解,取送风射流的平均温度t,sp,=29,平均风速v,sp,=3.4m/s,选择旋转送风口，其紊流系数a=0.2。,1.计算送风口的当量直径,送风射流有效宽度,型号,D,A,B,E,K,H,G,C,有效截面积/m,2,当量面积直径d,0,1,2,3,4,5,265,285,320,375,440,265,285,320,375,440,410,440,490,580,680,1010,1060,1145,1280,1455,216,231,291,296,301,125,132,127,128,130,375,403,453,530,623,410,440,490,570,680,0.109,0.25,0.157,0.218,0300,0.443,0.476,0.532,0.627,0.735,2.确定送风温度,3.确定送风口出口流速,送风口出口流速,送风口送风量,事故通风,对于有可能突然从设备或管道中逸出大量有害气体或燃烧爆炸性气体的房间,应设事故排风系统, 以便发生逸出事故时由事故排风系统和经常使用排风系统共同排风, 尽快把有害物排到室外. 事故通风系统的风机开关应设于便开启的地点, 排除有爆炸危害气体时, 应考虑风机防爆问题。,事故排风时的排风量，应由事故排风系统和经常使用的排风系统共同保证。,事故排风的排风量一般按房间的换气次数来确定。,1)当有害气体的最高容许浓度5mg/m3时, 车间高度6m者换气8次/时, 车间高度6m者, 换气5次/时.,2)最高容许浓度5mg/m3时, 上述换气次数应乘以1.5.,事故通风,排风口应设在有害气体或爆炸危险物质散发可能性最大的地方,不设进风系统补偿，一般不进行净化处理。,缺乏工艺资料时，可按房间容积每小时次换气量确定。,根据有毒气体的密度，设置吸气口位置的上下；,如果气体有燃烧、爆炸危害，吸入口应尽量紧贴顶棚布置，风口上檐与顶棚距离不得大于,排风口应避开人员经常停留或通行的地点。,排风口的高度应高于范围内最高建筑物以上。,当内有机械进风口时，应高于以上；,如果排放的是可燃气体或蒸气，排风口应远离火源以上。,8-5 局部通风与事故通风,标准,8-5 局部通风与事故通风,标准,8-5 局部通风与事故通风,标准,8-6 排风罩,密闭式,开敞式,半密闭式,缝隙处风速,1.5m/s,，负压,5,10pa,吸风口风速：,筛分,0.6m/s,粉碎,2m/s,破碎,3m/s.,8-6 排风罩,半密闭式排风罩,8-6 排风罩,污染物发生量不大时的排风量：,开口处推荐风速,开口面积,污染物发生量大时：,断面最小风速/断面平均风速,上排式,下排式,8-6 排风罩,当柜中产生热气体时利用热压排风的排风量,通风柜内的余热量,工作口到排风口高度,开口面积,通风柜在空调、净化或采暖房间时柜门送风,送出空气可来自室外或邻室,风量为排风量的,70,75,8-6 排风罩,开敞式排风罩又称外部排风罩,无边伞形罩,带法兰边伞形罩,侧吸罩,x处控制速度(污染物捕捉速度),查表8-3,罩口与污染物之间距离,例有一尺寸为300600mm的矩形排风罩四周无边,要求在距罩口x=900mm处造成vx=0.25m/s的吸入速度，计算该排风罩的排风量。,解,罩口排风量=3600v,0,F=36006.760.30.6=4380m,3,/h,罩口长边尺寸a=600mm，短边尺寸b=300m,b/a=300/600=1/2，x/b=900/300=3.0,v,x,/v,0,=0.037,罩口平均风速v,0,=v,x,/0.037=6.76m/s,0.037,8-6 排风罩,热源上方的伞形罩,低悬罩,高悬罩,V,h,、V,z,热物体上方的热气流体积流量,A罩口面积,A,h,热物体在平面上的投影面积,V,p,罩口周边的控制风速,一般=0.5m/s,吹吸式排风罩,旋风幕排风罩,槽边排风罩,排风罩的设计原那么：,尽量采用密闭罩，其次半密闭式,缝隙、孔口工作开口因尽量小,方便操作和检修,开敞式应尽量靠墙或工作台面，或增加挡板或设活动遮挡，并尽量靠近污染源,应注意排风罩附近横向气流的影响,8-6 排风罩,8.7 空气幕,吹吸式,上送式,单侧送风,双侧送风,吹吸式,单吹式,Think,各有何特点?,例有一大门，高H=2.5m，宽度B=4m，室外风速v,w,=2m/s,采用上送式空气幕，请确定有关参数。,解,射流吹出角,假设送风口风速v,0,=5m/s,空气幕送风量,送风口宽度,回风口宽度,自然通风是依靠室内外空气的温度差产生的密度差造成的热压，或者是室外风造成的风压，使房间内外的空气进行交换，从而改善室内的空气环境。,自然通风不消耗机械动力，是一种经济的通风方式，所以应用十分广泛，对于产生大量余热的车间，采用自然通风可以得到很大的换气量。采用自然通风时，应该从总图布置、通风设计、建筑形式、工艺设置等等几个方面进行综合考虑，才可能使设计到达预期目的，有一个良好的有组织自然通风，改善空气环境，到达卫生设计标准。,无法处理进入室内的室外空气，也难于对从室内向室外排出的污浊空气进行净化处理；自然通风受室外气象条件影响、通风效果不稳定。,下面主要阐述热压和风压自然通风的动力作用下的自然通风的根本原理以及设计原那么、设计计算方法和设计本卷须知。,8.8 自然通风根本原理,自然通风的作用原理,如果建筑物外墙上的门窗孔洞两侧由于热压和风压造成压力差 ，空气就会经门窗孔洞进入室内，空气流过门窗孔洞时阻力等于孔洞内外的压差 ，即：,式中 孔洞内外的压差，Pa；,孔洞局部阻力系数；,空气流速，m/s；,空气密度，kg/m,3,。,变换上式得：,建筑物外墙上孔洞示意图,自然通风的作用原理,式中 窗孔的流量系数， ， 值的大小和窗孔的构造有关，一般小于1；,其它符号意义同前。,通过窗孔的体积流量为：,m3/s,通过窗孔的质量流量为：,式中 孔洞的截面积，m2。,上式说明，对于某一固定的建筑结构，其自然通风量的大小，取决于孔洞两侧压差的大小。,造成空气压力差的原因：热压和风压,热压：温差引起的空气密度差导致建筑开口内外的压差。,风压：室外气流绕流引起建筑周围压力分布的不同形成开口处的压差。,热压作用下的自然通风,如下图，在建筑外围护结构的不同高度处有两个开口A与B，它们的高差为H。假设室内温度为tn，室外温度为tw。,热压：取决于室内外空气温差所致的空气容重差和进出气口的高度差。,1 单层建筑,大气压与高度有关，由高度引起的压力差为：,假设室内温度tntw，那么;,也就是说图中的压力线aibipi和压力线aobopo的斜率不同。,热压作用下的自然通风,1.总压差的计算,当室内外空气温度不同时，在车间的进排风窗孔上将造成一定的压力差。进排风窗孔压力差的总和称为总压力差。,如下图为车间进、排风口的布置情况。室内外空气温度分别为 ，密度为 。设上部天窗为 ，下部侧窗为 ，窗孔外的静压力分别为 、 ，窗孔内的静压力分别为 、 。如室内温度高于室外温度，即 ，那么 时， ，下部窗孔两侧室外静压大于室内静压，上部窗孔那么相反，所以在密度差的作用下，下部窗孔将进风，上部天窗将排风。反之，当 时， 2.3时厂房的相关尺寸可不受限制,避风天窗与相邻较高建筑物距离,风帽与相邻较高建筑物距离,8.9 热车间的自然通风和隔热,计算全面换气量及排风温度,排除车间余热量所需的全面换气量,:,夏季通风车间内工作地点空气温度与室外温度的差值,夏季通风室外计算温度（）,23 23 24 25 26 27 28 2932 32,工作地点与室外温度的差值（）,9 8 7 6 5 4,3 2,热源高度,（m）,2,4,6,8,10,12,14,1,0.85,0.75,0.65,0.60,0.55,0.5,值,比值,/,0.40,0.5,0.55,0.60,0.65,0.70,1.0,1.07,1.12,1.18,1.30,1.45,值,m,1,值的关系曲线,有时热车间除了自然通风外，还可能有机械送风和局部排风系统，因此通风量应为：,例计算厂房的通风量，余热量为880000W，车间进排风口面积和中心高度均已定，twf=25，从下至上窗面积分别为50、20、20、60m2,自然通风窗扇开启角度45。,解,取t,n,=30，散热量有效系数m=0.33,1.无局部排风时厂房排风温度:,窗口的流量系数,2.室外空气、车间排风以及车间空气平均温度下的空气密度分别为：,Z=6.9m,3.确定中和面高度Z；,4.计算各窗口的通风量,总进风量=G,1,+G,2,=46.37+11.55=57.92kg/s,总排风量=G,3,+G,4,=8.57+49.66=58.23kg/s,总偏差率：,例总通风量L=9000m3/h，机械进风量Ljj=0，机械排风量Ljp=5400m3/h，总进风口面积Fj=4.5m2，进排风口中心间距h=12m，室外空气温度与室内空气平均温度差t=25-20=5，请确定分别采用侧窗做排风口和屋顶排风竖风道时的尺寸。,解,1.计算经排风口自然通风的排风量：,L,zp,=L-L,jp,=9000-5400=3600m,3,/h,2.计算经1m,2,进风口的进风量：,3.计算1m,2,排风口的排风量：,1m,2,排风口的排风量q,p,=4060m,3,/（hm,2,）,4.计算自然通风所需排风口面积：,那么取排风口尺寸为0.95m0.95m,那么取排风竖风道尺寸为1m1m,5.计算自然通风所需排风竖风道面积：,8.9 热车间的自然通风和隔热,标准,8.9 热车间的自然通风和隔热,隔热措施,用绝热材料包裹,保温材料：岩棉、玻璃棉、膨胀珍珠岩等,遮热,钢化玻璃屏、水幕、水箱等透明、半透明、不透明,热设备和管道,热设备,8.10通风房间的空气平衡和热平衡,房间与室外和邻室的压差：一般510Pa，采用百叶风口调节,风口面积：,通过风口风量,系数，压差10Pa时,，,对木百叶窗=0.36,阻力系数,夏季：消除余热的通风需做，其他不需,冬季：需做，包括正、负压两种情况,二、热平衡,室外温度t0一般取当地冬季室外通风计算温度，气温低于通风计算温度时可降低标准，房间重要时可取冬季空调室外计算温度；,人员、灯光等热量随机性大，一般不计，仅考虑稳定的设备发热量；,只有排风的房间，采暖设备能力要考虑补充热损失和室外新风渗入需补充的热量；,一般通风房间除房间热损失和保持5的热损失，其他热损失由通风系统承担,8.10通风房间的空气平衡和热平衡,