07通风工程

4.2通风工程一、建筑通风概述二、自然通风三、机械通风4.2建筑通风概述是指建筑物室内污浊的空气直接或净化后排至室外,再把新鲜的空气补充进去,从而保持室内的空气环境符合卫生标准与我们生活息息相关的通风形式有开窗通风、排气扇换气、厨房吸油烟机一、建筑通风的作用和意义建筑通风的作用:①排除室内污染物②满足室内人员的热舒适（例如过渡季节室外的气温非常适宜，可以充分利用新风来调节房间的气温）③满足室内人员对新鲜空气的需要一、建筑通风的分类（一）按通风系统的工作动力划分自然通风：利用室外风力造成的风压，以及建筑内外温度差产生的热压来引进室外新鲜空气达到通风换气之目的的通风方式。机械通风：开窗通风依靠风机提供的动力使空气流动排气扇换气、厨房吸油烟机（二）按通风系统的作用范围划分全面通风：局部通风：对整个房间进行通风换气，也称稀释通风对室内的某一局部区域进行排风或者是送风第七节自然通风一、自然通风原理压力差造成的空气流动空气流动的根本原因是压力差－窗孔的局部阻力系数v－空气流过窗孔时的流速ρ2vξΔP2△P－窗孔内外的压力差ρ－通过窗孔空气的密度/smFυFL3ζρ2Δpρ2vξΔP2ξρ2ΔpvT273353T2732731.293ρkg/sFLρGζρ2Δp计算自然通风的压力损失公式（一）热压作用下的通风分析：窗孔b关闭，仅开启窗孔a'aaPP，空气停止流动根据流体静力学的原理计算b窗孔的内外压差)ρgh(ρΔP)ρgh(ρ)P(Pgh)ρ(Pgh)ρ(PPPΔPnwanwa'awan'ab'bb同时开启开启窗孔b和窗孔a窗孔b排风窗孔a进风0ΔPa0ΔPb将窗孔a和窗孔b的绝对压差定义为热压：abΔPΔPΔP热压余压和中和面)ρgh(ρPPnwaXXb余压：我们把室内某一点的压力和室外同标高未受扰动的空气压力的差值称为该点的余压当仅考虑热压作用时，窗孔内外的压差即为该点的余差。XP总热压：)ρgh(ρPPnwaXXb余压为正，窗孔排风；余压为负，窗孔进风。b窗孔内的余压等于a窗孔内的余压与热压之和。余压和中和面)ρ(ρgh)ρ(ρghPPnw2nw2X0Xb由于：0PbX0P,aX所以，在a窗孔和b窗孔之间存在一个面0－0，使：0PX0因此：)ρ(ρgh)ρ(ρghPPnw1nw1X0Xa)ρgh(ρPPnwXaXb热压作用下的通风英国的BRE绿色环境楼英国BRE办公楼下水池处的进风口太阳能低压风扇通过地板的辅助风扇从嵌在地板中的格栅进风直接通过窗户进风尽风流线：（二）风压作用下的自然通风ξ222211P2ρvP2ρvP滞止P（二）风压作用下的自然通风一、风压产生的原因迎风面：由于室外气流遇到建筑物时，产生了能量的转换，即动压转变为静压,形成正压区。背风面：空气绕流，形成负压。（二）风压作用下的自然通风w2wfρ2vKPPf－某点的风压，Pa；vw－室外空气的流速，m/s;ρw－室外空气的密度，kg/m3K－空气动力系数，正压区为正值，负压区为负值。风压值的计算方法：K值为正，该点的风压为正值，即为进风窗；K值为负，该点的风压为负值，即为排风窗建筑物周围的风压分布与建筑物的几何形状和风向有关屋顶上多的一层板既起到遮阳的作用，还气到带走热量的作用（三）风压和热压同时作用下的自然通风风压和热压共同作用时，窗孔内外的压差应等于风压、热压单独作用时窗孔内外压差之和。w2waxaaρ2vKPΔP由于风向和风速不断变化，风压是一个不稳定的因素，为了保证自然通风的设计效果，一般不考虑风压，仅考虑热压，但要定性考虑风压的影响。二、自然通风的计算设计性计算：确定开窗的位置和面积校核计算：校核房间内的温度能否满足要求自然通风的设计性计算：1、根据已确定的工艺条件和要求的工作区温度确定余热量Q2、计算需要的通风量G和排风温度tp)tc(tQGwpQ－车间的总余热量,;c－空气的比热,kJ/s℃kg1.01kJ/二、自然通风的计算2)α(httnp排风温度的计算：梯度法：散热较均匀、散热量不大于116W/m3有效放热系数法：mttttwnwpm表示实际进入工作区的热量与车间总余热量值的比值。)tcG(t)tcG(tmwpwnm为有效放热系数有强热源的车间二、自然通风的计算3、确定进风窗和排风窗的位置)ρρh(ρPPnwaXXb总热压：二、自然通风的计算awnw1aawXaaaζ)ρρg(ρ2hGζρP2GFbpnw2bbpXbbbζ)ρρg(ρ2hGζρP2GF4、确定进风窗和排风窗的面积ζρ2ΔP0FLρGrn指室内平均温度下的空气温度2tttpn二、自然通风的计算5、确定中和面的位置122bahhFF说明：1、中和面的位置随进风窗面积Fa和排风窗面积Fb之比而变化.2、中和面向上移，排风窗孔面积增大，进风窗孔面积减小.3、中和面向下移，排风窗孔面积减小，进风窗孔面积增大.4、天窗的造价要比侧窗高，所以中和面位置不宜选得太高.1FFba[例7-1]已知一单跨热车间，如图所示。车间总余热量Q=210kJ/s,m=0.4，F1=F3=10m2,进、排风窗孔中心高差h=10m。夏季室外通风计算温度tw=26℃，要求室内作业地带温度tn≤tw+5℃,无局部排风，试确定必需的排风天窗面积F2。已知0.56ξ10.52,ξ121解：(1)确定各种温度和密度：工作区温度：tn=tw+5=31℃排风温度：mttttwnwp38.5℃0.4263126室内平均温度：34.8℃2tttpn由r353/T得：rw=1.181kg/m3,rp=1.133kg/m3,rn=1.133kg/m3htw、pw132tn、pn(2)计算全面通风量：)16.66(kg/s26)(38.51.01210G(3)根据进风窗的面积确定进风窗离中和面的距离：1.1811.147)(1.181h9.820.5216.66201h1=3.26(m)(4)确定排风窗面积)13.19(m1.1331.147)(1.1813.26)(109.820.5616.66F22三、现代生态建筑中的自然通风1、利用风压实现自然通风实现的条件及注意事项：1、要有较理想的外部风环境，平均风速不小于3～4m/s2、建筑应面向夏季主导方向，进深一般小于14m3、在不同的季节，不同风速、风向的情况下，应采取相应的措施来调节室内气流状况。可开合的气窗、百页窗三、现代生态建筑中的自然通风2、利用热压实现自然通风“烟筒效应”：热空气密度小上升，从建筑上部排出，室外空气冷密度大，从下部补充。热压的影响因素：室内外的温差进出风窗户的高度差三、现代生态建筑中的自然通风3、实现自然通风热压或风压的选择建筑进深小的部位多利用风压来直接通风建筑进深较大的部位多利用热压来达到通风的效果。三、现代生态建筑中的自然通风4、机械辅助式自然通风（多元通风）大型体育馆、展览馆、商业设施多元通风的示范性建筑多元通风的示范性建筑四、建筑设计与自然通风的配合竖风道排风排风口应高于正压区四、建筑设计与自然通风的配合（一）、厂房总平面布置1）厂房的主要进风面一般应与夏季主导风向成60°～90°,不宜45°;2）避免大面积外墙西晒;车间的长边应尽量布置成东西向。3）不宜将过多的附跨布置在主厂房四周，特别是在厂房的迎风面不宜布置;4）各建筑之间的有关尺寸应保持适当的比例.以保证低矮建筑物能正常进风和出风（一）、厂房总平面布置5）热加工厂房的平面布置不宜采用封闭的庭院式;6）在多跨厂房中应将冷热跨间隔布置，尽量避免两热跨相邻。（二）、关于厂房形式的选择与布置1）热车间，为了增大进风面积，热车间应尽量采用单跨厂房穿堂风应用穿堂风时将热源布置在下风侧2）厂房选用双层结构能较好改善车间中部的劳动条件（三）、进风窗与避风天窗1、进风窗1）夏季进风窗的下缘距室内地坪越低对进风越有利。一般不高于1.2m,高温车间可取0.5～0.8m.2)冬季为避免室外冷空气直接进入工作区，进风窗的下缘距室内地坪不宜小于4m。3)在寒冷地区设上、下两排，下排为夏季使用；上排为冬季使用.夏季：余热大，F应大些，全开，加大通风量.冬季：余热小，F应小些2、避风天窗利用天窗排风的生产厂房，当不允许气流倒灌、炎热地区室内散热量较高时，应采用避风窗。矩形天窗曲(折)线型天窗下沉式天窗增加挡风板三机械通风（一）自然通风与机械通风的优缺点一）自然通风：1、优点：结构简单不需要复杂的装置，不需动力设备，经济，无需专人管理、管理简单。2、缺点：换气量难以有效控制，通风效果不稳定.二）机械通风优点：作用压力大小可根据需要确定可根据需要对进、排风进行任何处理管道可将空气送到室内指定任意地点通风效果稳定缺点：耗电能；设备费、维护费较大风机、风道占用建筑面积安装、管理复杂产生噪音（二）机械通风的组成（三）机械通风的分类全面通风局部通风一）、全面通风（一）、系统形式全面通风包括全面送风和全面排风，两者可同时或单独使用。单独使用时需要与自然通风结合使用。1、全面机械排风、自然进风2、全面机械送风、自然排风、3、全面机械送、排风（二）、气流组织1、送风系统的送风口应设置在工作场所的邻近区域。2、排风口则应布置在有害物产生的地点或有害物浓度较高的地方。改变空气的温湿度和稀释有害气体的浓度，使作业地带的空气环境符合卫生标准所需的换气量计算公式1.消除余热所需的通风量：Kg/s或m3/s)(spttcQG)(spttcQLr（三）全面通风量的确定计算公式2.排除余湿所需的通风量：m3/s3.为排除有害气体所需的通风量m3/s4.采用换气次数估算通风量：m3/h)(spddWLrspyyKxLnVL（三）全面通风量的确定全面通风量仅为消除余热、余湿或有害气体时，所需通风量即为建筑全面通风的风量值室内要求同时消除余热、余湿及有害物质的车间，全面通风量应按其中所需最大的换气量确定LGGLf、、srmaxfL表示车间的全面通风量；rG消除余热的换气量LsG消除余湿的换气量；稀释有害物的通风量稀释有害物的通风量L的确定：当有多种溶剂的蒸汽，或数种刺激性气体同时放散于空气中时，全面通风换气量应按各种气体分别稀释到最高容许浓度所需要的空气量的总和计算。对于其他有害气体同时散发于室内空气中的情况，按最大换气量计算。（四）空气量平衡和热量平衡1、风量平衡：单位时间内进入室内的空气量和同一时间内排出的空气量相等风量平衡数学表达式时，室内压力＝室外大气压力，压差为零时，室内压力升高，处于正压状态时，室内压力降低，处于负压状态jpzpjjzjGGGGzpjpjjzjGGGGjpjjGGjpjjGG工程中：对于产生有害气体和粉尘的车间，要使房间保持负压（进风量＜排风量）对于要求洁净的车间，要使房间保持正压（进风量＞排风量）2、热平衡：冬季要保持通风房间的温度必须使室内的总得热量等于总失热量（四）空气量平衡和热量平衡（了解）热平衡方程式Qh—围护结构、材料吸热的总失热量，kw；Qf－生产设备、产品及采暖散热设备的总放热量，kw；Lp－局部和全面排风风量，m3/s；Ljj－机械进风量，m3/s；tn—室内空气计算温度，℃；Lzj－自然进风量，m3/s；tw—室外空气计算温度，℃；Lhx－再循环空气量，m3/s；tjj—机械进风温度，℃；rn－室内空气密度，kg/m3ts—再循环送风温度，℃；rw—室外空气密度，kg/m3c—空气质量比热，c=1.01kJ/kg·℃)(nsnhxwwzjjjjjjjfnnphttcLtcLtcLQtcLQrrrr二局部通风分类：局部送风系统局部排风系统目的及作用：利用局部气流，使工作地点不受有害物的污染，造成良好的空气环境二局部通风(一)、局部送