建筑设备第九章通风.ppt

第九章 通风通风的任务：建筑通风工程，就是把室内被污染的空气排到室外，同时把室外新鲜的空气输送到室内的换气技术。排风从室内排除污浊空气送风向室内补充新鲜空气通风的意义：1、满足人类舒适、卫生需要 2、改善室内的空气环境 3、防止大气污染第一节 建筑通风概述12一、建筑空间空气的卫生条件（一）空气的温度、湿度和流速（1）供氧量3（2）温度4小结：在建筑通风设计计算中应根据当地气候条件、建筑物的类型、服务对象等条件选取适宜的室内计算温度。5（3）相对湿度人体在气温较高时会蒸发更多的水份，这时相对湿度便十分重要。在某些生产车间设计中，相对湿度除了考虑人体舒适的需求外，还应兼顾到生产工艺的特殊要求。6（4）空气流动速度风的动力作用，会改变空气的流动速度。比如：气流流速过大会引起吹风感，尤其是冷空气流速偏大，冷刺激超过一定限度将引起血管收缩，使人体表面温度失调，产生不舒适的感觉；而气流流速过小则会产生闷气、呼吸不畅的感觉7（二）空气中有害物浓度、卫生标准和排放标准衡量有害物质在空气中含量的多少一般是以浓度表示。我国也颁发了相应的规范和标准，对排风系统排入大气的有害物质排放浓度作了具体规定。比如：卫生标准工业企业设计卫生标准（GBZ12010）排放标准工业“三废”排放试行标准（GBJ41973）8（三）通风工程中的空气设计参数通风工程设计的室外气象参数，也称通风室外计算参数，按有关手册查用。其中通风房间内的空气设计参数，包括温度、相对湿度、空气速度、洁净度9二、通风系统分类定义：为排风和送风设置的管道及设备等装置分别称 为排风系统和送风系统，统称为通风系统。10（一）自然通风定义：自然通风是依靠风压和热压的作用使室内外空气通过建筑物围护结构的孔口进行交换的。11建筑设备12不需要设置动力装置，因此是一种经济、节能、无噪声的通风方式。受室外气象条件影响，通风效果不稳定。自然通风原理：自然通风特点：“风压”和“热压”这两种基本作用形式。131、风压作用下的自然通风原理：自然通风室外气流遇到建筑物时，动压转变成静压，在不同朝向的围护结构外表面上形成风压差。在迎风面上产生正压而在背风面上产生负压。在这个风压的作用下室外空气通过建筑物迎风面上的门、窗的孔口或缝隙进入室内，室内空气则由背风面、侧面上的门、窗口排出。风压作用下自然通风示意图2024/5/22 周三周三142、热压作用下的自然通风原理：热压是由于室内外空气温度不同而形成的重力压差。室内热源加热空气，室内空气密度降低，热空气自然上浮，导致建筑上部（天窗）空气压力比房间外部的大气压力大，导致室内空气向外流动。在建筑下部（门窗），室外密度较大空气不断流入，补充因上部空气流出所引起的下部负压空间。自然通风总结：热压作用压力的大小与室内外温差、建筑物孔口设计形式及风压大小等因素有关，温差越大、建筑物高度越大，自然通风效果越好。2024/5/22 周三周三153、按建筑构造的设置情况：（1）有组织自然通风：具有一定程度调节风量能力的自然通风，比如：可以由通风管道上的调节阀门以及窗户的开启程度控制风量的大小。（2）无组织自然通风：经过围护结构缝隙所进行的不可进行风量调节的自然通风。自然通风2024/5/22 周三周三164、穿堂风：也称过堂风，在风压的作用下，室外空气从建筑物一侧进入，贯穿内部，流动于建筑内部空间的风。比如：产生于建筑物间隙、高墙间隙、门窗相对的房间或相似的通道。自然通风2024/5/22 周三周三175、有组织的管道的自然通风：室外空气从室外进风口进入室内，先经加热处理后由送风管道送至房间，热空气散热冷却后从各房间下部的排风口经排风道由屋顶排风口排出室外。用途：常用作集中供暖的民用和公共建筑物中的热风供暖或自然排风措施。自然通风2024/5/22 周三周三18旧式建筑楼高较高，房门有设置气窗。如果都没有气窗，表示当你关起门时，就算开窗，空气也不会对流。此类窗户是否理想？为保留大面积的景观窗，侧边通风用的推射窗可开启角度又不足，易造成通风不良19（二）机械通风依靠通风机产生的作用力强制室内外空气交换流动。包括机械送风和机械排风20（二）机械通风机械送风系统的组成室外采风口风管送风机空气处理装置室内送风口风管机械排风系统的组成室内排风口风道排风机空气处理装置室外排风口风道21（二）机械通风22机械通风与自然通风相比的优点：1、机械通风作用压力可根据设计计算结果而确定2、可根据需要对进风和排风进行各种处理3、可通过管道输送4、送风和排风可通过管道输送23机械通风与自然通风相比的缺点：1、机械通风系统需设置各种空气处理设备、动力设备 各类风道、控制附件和器材，故而初次投资和日常 运行维护管理费用远大于自然通风系统2、各种设备需要占用建筑空间和面积，并需要专门 人员管理，通风机还将产生噪声24定义：对整个房间进行换气基本原理：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，保证室内空气环境达到卫生标准。别称：稀释通风 全面通风2024/5/22 周三周三25（三）全面通风组成方式：包括全面送风和全面排风1.机械送风、自然排风2.自然进风、机械排风3.机械进风、机械排风气流组织形式：送风系统中，送风口临近工作场所，排风系统中，吸风口设污染最严重处尽量使室内气流均匀，减少涡流的存在，避免污染物在局部地区停留。26基本原理：进风来自房间门、窗的孔洞和缝隙，排风 机的抽吸作用使房间形成负压，可以防止 有害气体窜出室外。用途：主要用于污染严重的房间。全面机械排风系统2024/5/22 周三周三27基本原理：室外新风先经空气处理装置进行预处理，达到室内卫生标准和工艺要求时，由送风机、送风道、送风口送入房间。此时室内处于正压状态，室内部分空气通过门、窗逸出室外。用途：当房间对送风有所要求或邻室有污染源不宜直接自然进风，可采用机械送风系统。全面机械送风系统2024/5/22 周三周三28写字楼、大商场、娱乐室、会议室、KTV包间等公共场所，中央机械式通风系统样可以解决室内空气品质改善的问题。29局部通风定义：利用局部气流改善室内某一污染程度严重或是工作人员经常活动的局部空间的空气条件。关键词：局部适用条件（目的）：改善室内某一污染程度严 重，或工作人员经常活动 的局部空间分类：局部送风和局部排风。局部通风30（四）局部通风1、局部送风系统q工作原理：将符合室内要求的空气输送并分配给局部工作区 q安装位置：产生有毒有害物质的厂房q适用范围：面积很大，操作人员较少，工作地点固定，生产过程中有污染物产生的车间，只需向工作地点送风，在局部造成良好的空气环境。q分类：系统式：由管道送风系统向局部工作地点送风 分散式：使用轴流风扇或喷雾风扇循环室内空气 提高作业地带气流速度、利用喷雾水滴的蒸发吸热作用 加速人体的散热。31原理：风机与甩水盘同轴转动，盘上的出水沿 着切线方向甩出，形成的水雾与水流同 时被送到工作区域，水滴在空气中吸热 蒸发空气温度下降，并能吸收一定辐射 分散式送风32原理：将室外空气收集后进行预处理，待达到室内卫生 标准要求后送入局部工作区。组成：室外进风口、空气处理设备、风道、风机、喷头 系统式送风固定式（工作地点固定）旋转式（工作地点不固定）喷头332.局部排风系统34局部排风罩、风管、净化设备和风机2、局部排风局部排风是对室内某一局部区域有害物质在未与工作人员接触之前捕集、排除，以防止有害物质扩散到整个房间局部排风系统的组成局部排风罩按其作用原理有以下几种类型密闭罩是将工艺设备及其散发的有害污染物密闭起来，通过排风在罩内形成负压，防止有害物质外逸（1）密闭式，简称密闭罩）密闭式，简称密闭罩35检修不便，无观察孔的排风罩无法监视其工作过程优点 不受周围气流的干扰，所需风量较小，排风效果较好缺点柜式通风柜实际上是密闭罩的特殊形式，柜的一侧设有可启闭的操作孔和观察孔。（2）柜式（通风柜）柜式（通风柜）根据车间内散发有害物质的密度大小，或是室内空气温度高低，可以将排风口布置在不同的位置，如上部排风、下部排风或是上、下同时排风等36对于生产设备不同封闭的车间，一般是把排风罩直接安置在有害物产生地点，借助于风机在排风罩吸入口处造成的负压作用，将有害物质吸入排风系统。（3）外部吸气式）外部吸气式这类排风罩所需的风量较大，称为外部吸气罩当工艺操作的要求不允许在污染源上部或附近设置密闭罩或外部吸气排风罩时，采用吹吸式排风罩将是最有效的方法（4）吹吸式）吹吸式37原理：当某些生产设备或机械本身能将污染物以一定方 向排出或散发时，排风罩宜选用接受式。特点：只起接收空气的作用，污染物形成的气流完全由 生产过程本身造成。设计时应将排风罩置于污染 气流的前方，与运动的机械方向相吻合 接受式如车间内高温热源的气流排风罩应位于车间的顶部或上部，如图915，对于砂轮磨削过程中抛甩出的粉尘，应将排风罩入口正好朝向粉尘被甩出的方向，如图916所示38第二节 通风系统的主要设备和构件 机械排风系统一般由有害污染物收集设施、净化设备、排风道、风机、排风口及风帽等组成；机械送风系统一般由进风室、风道、空气处理设备、风机和送风口等组成。此外，在机械通风系统中还应设置必要的调节通风量和启闭系统运行的各种控制部件，即各式阀门。39建筑设备一、通风机1.通风机在管路中的作用：为空气流动提供必需的动力以克服输送过程中的阻力损失2.通风机的基本结构：叶轮、机轴、电机、外壳、集流器（吸风口）3.通风机的种类1)离心风机2)轴流风机3)贯流风机40建筑设备（一）离心风机离心风机构造示意图离心风机构造示意图41建建筑筑设设备备工工程程离心式风机1.工作原理叶轮高速旋转时产生的 离心力，使流体获得能量。42吸入口叶轮前盘后盘支架机壳节流板出口叶片42建建筑筑设设备备工工程程2.压力分类高压离心风机压力P3000Pa，常用于气体输送；中压离心风机3000PaP1000Pa，常用于除尘排风系统；低压离心风机P Gj p时：室内压力升高，产生Gwp，有：Gj s=Gj p+Gw p 室内压力重新稳定。无组织排风87建建筑筑设设备备工工程程889.2 9.2 全面通风全面通风四、空气量平衡与热量平衡空气量平衡 无组织通风的利用某车间设有机械进、排风，对其风量平衡进行分析 当Gj s Gj p时：室内压力降低，产生Gw j，有：Gj j+Gw j=Gj p 室内压力重新稳定。无组织进风88建建筑筑设设备备工工程程小结：为使洁净度要求较高的房间维持正压，要是机械进风量略大于机械排风量（约差5%-10%）；反之，对污染严重的房间要维持负压，使机械送风量小于机械排风量（约差10%-20%）；用自然渗透通风来补偿以上两种情况的不平衡部分90建建筑筑设设备备工工程程91五、空气量平衡与热量平衡热量平衡得热量失热量室内温度稳定由此，有热量平衡方程式：Qd=QsQd 房间总的得热量，kW；Qs 房间总的推热量，kW。空气带有热量，故风平衡和热平衡需综合考虑。91建建筑筑设设备备工工程程92五、空气量平衡与热量平衡热量平衡根据热工学的原理，在暖通工程范畴，空气的热量Q可按下式计算：Q=cG t (kW)式中：c空气的比热，kJ/kg；c1kJ/kgG空气流量，kg/s；t空气温度，。9293【解】送风温度的确定房间热平衡分析：【例题】QjsQzsQ pQx已知局部排风量Gp=0.556 kg/s工作点温度：td=15室内需要热量：Qx=5.815 kW 当地采暖室外温度 tw=-25 确定冬季机械送风系统的风量和温度。Qx=Q js+Q zs-Q pQx=c G js t js+c G zs tw-c G p t dGzsGjs9394【解】送风温度的确定房间热平衡式：Qx=c Gjs tjs+c G zs tw-c Gp td有：5.815=0.5 t js+0.056(-25)-0.55615 得：t js=31。【例题】已知局部排风量Gp=0.556 kg/s工作点温度：td=15室内需要热量：Qx=5.815 kW 当地采暖室外温度 tw=-25 确定冬季机械送风系统的风量和温度。94一、自然通风作用原理 在建筑物外墙建筑物外墙上的窗孔两侧存在压差 时，室内外空气便会形成气流，即由压力较高的一侧流向压力较低的一侧。空气通过孔口时产生的局部阻力损失可以认为就等于 ：第三第三节自然通自然通风压力差造成的空气流动式中 P窗孔内外的压力差，Pa （空气流动的根本原因）V空气流过窗孔时的流速，m/s 空气密度，Kg/m 窗孔的局部阻力系数，其值与窗的 构造有关 95将上述公式可以改写成：式中 u窗孔的流量系数，而且值一般不大于1则通过窗孔的空气体积流量L为：那么质量流量G为：式中 F窗孔的面积，小结：若已知窗孔两侧空气的压力差、窗孔面积及其构造时，便可以求出该窗孔处空气的流量值L或G。也可以看出，要想提高自然通风效果，即增加L或G，则必须增加窗孔两侧空气的压差或增大窗孔面积96（一）热压作用下的通风分析：窗孔b关闭，仅开启窗孔a ，空气停止流动根据流体静力学的原理计算b窗孔的内外压差同时开启开启窗孔b和窗孔a窗孔b排风 窗孔a进风将窗孔a和窗孔b的绝对压差定义为热压：热压97余压和中和面余压：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。总热压：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。98余压和中和面由于：所以，在a窗孔和b窗孔之间存在一个面00，使：因此：99 余压沿房间高度的变化100确定中和面的位置说明：说明：1 1、中和面的位置随进风窗面积、中和面的位置随进风窗面积F Fa a和排风窗面积和排风窗面积F Fb b之比之比而变化而变化.2 2、中和面向上移，排风窗孔面积增大，进风窗孔面积减小、中和面向上移，排风窗孔面积增大，进风窗孔面积减小.3 3、中和面向下移，排风窗孔面积减小，进风窗孔面积增大、中和面向下移，排风窗孔面积减小，进风窗孔面积增大.4 4、天窗的造价要比侧窗高，所以中和面位置不宜选得太高、天窗的造价要比侧窗高，所以中和面位置不宜选得太高.室内各点余压为 0 的平面。101建建筑筑设设备备工工程程102 影响因素高差-进、排风窗孔高差，h；温差（密度差）-室内、外空气温度差（密度差）。结论：热压与两窗孔高差及室内、外空气温度（密度）差成正比。在室内、外温差一定的条件下，加大进、排风窗高差是提高热压的惟一途径。tw 、wtn、n2024/5/22 周三周三102建建筑筑设设备备工工程程余压及中和面1.余压室内一定高度上的空气压力。与热压有关。对于某窗孔：余压为正，Px 0，窗孔排风；余压为负，Px0，窗孔进风。1032024/5/22 周三周三103建建筑筑设设备备工工程程余压及中和面1.余压余压为正，Px 0，窗孔排风；余压为负，Px0，窗孔进风。箭头方向表示余压的正负（空气流向）；箭头长短表示余压值的大小。1042024/5/22 周三周三104热压作用下的通风105（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。106 建筑物四周的风压分布图室外气流与建筑相遇时，将发生绕流，经过一段距离后才恢复平行流动，受建筑物的阻挡，建筑物四周室外气流的压力发生变化，迎风面气流受阻，动压降低，静压增高，与远处气流相比形成正压，而侧面和背风面由于产生局部涡流，静压降低，形成负压。107建建筑筑设设备备工工程程风压风两点的空气压力不同，从一点向另一点的空气流动。全压P静压Pj动压Pd当全压一定：Pd Pj 迎风面气流受阻：Pd Pj，静压加大；侧面和背风面：Pd Pj，静压减小。1082024/5/22 周三周三108建建筑筑设设备备工工程程 概念风压：室外空气流动受阻所产生的静压称为风压。方向规定：空气压力大气压力：风压为正，迎风面风压为正；空气压力大气压力：风压为负，背风面风压为负。室外空气从正压区窗孔进入，从负压区窗孔排出。1092024/5/22 周三周三109（二）风压作用下的自然通风Pf某点的风压，Pa；vw室外空气的流速，m/s;w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110建筑物周围的风压分布与建筑物的几何形状和风向有关111（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。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，一般不考虑风压一般不考虑风压，仅考虑热压，但要定性考虑风压的影响。112建建筑筑设设备备工工程程风压和热压的综合作用风压、热压同时存在时，窗孔内外压差为：各窗孔余压与室外风压之差。余压与风压反号效果增强；余压、风压同号效果相抵。计算规定：自然通风计算不计风压，只计热压。但风压影响不能忽视，尽量利用其有利因素。1132024/5/22 周三周三113四、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6090,不宜1m/s；室内余热量累年最热月平均温度tp28的地区，室内余热：Q 23W/m2；其他地区：室内余热：Q 35W/m2。避风天窗形式及避风风帽见教材。1242024/5/22 周三周三124