第8章 工业与民用建筑的通风祥解课件.ppt

2022/12/20,1,第8章 工业与民用建筑的通风,建筑工程学院市政工程系,2022/12/20,2,主要讲述全面通风系统局部通风系统自然通风及通风系统中的主要设备。,一、本章的主要内容,第五章 室内气流分布,2022/12/20,3,8.1 工业与民用建筑中的污染物,2022/12/20,4,8.1.1 污染物的一般概念,1、污染物的分类 空气中的污染物按其状态来分有气体、蒸汽、固体粒子和液体粒子。 气体污染物：满足理想气体状态方程式的气体。 蒸汽污染物：接近凝结状态、不满足理想气体状态方程的 气体。 粒子污染物：悬浮于空气中的固体和液体粒子。,8.1 工业与民用建筑中的污染物,2022/12/20,5,粉尘：粒径在1100m，由研磨破碎等人为产生 和风化、崩溃、刮风等自然产生 凝结固体烟雾：金属融化形成的气体在空气中冷固体粒子 凝成固体烟雾，粒径在0.11m（铅烟雾、铁烟 雾、锌烟雾） 烟 ：木材、纸、布、煤、油等燃烧产物 ，粒 径大约在0.5m 以下 雾：大气中水蒸气的凝结粒子，粒径在550m,8.1 工业与民用建筑中的污染物,注意：一般认为粒径小于10um的粒子对人体有害。(可吸 入颗粒物),2022/12/20,6,2. 污染物的发生量,8.1 工业与民用建筑中的污染物,定义：单位时间内产生的污染物质量或体积。空气中污染物浓度反应了空气被污染的程度，用它来作为污染物的控制指标。浓度的表示方法：对于气体或蒸汽污染物 ，可用污染物与空气的体积比作浓度，如ppm，ppb 或 % ；或用单位体积中污染物的体积；或用单位体积中污染物的质量；对于粒子污染物，浓度可表示为g/m3，mg/m3，g/m3。,2022/12/20,7,换算关系：,温度为25摄氏度，压力为760mmHg时：,8.1 工业与民用建筑中的污染物,2022/12/20,8,8.1.2.工业中的污染物,8.1 工业与民用建筑中的污染物,工业建筑中的主要污染物是伴随生产工艺工程产生的，不同的生产过程有着不同的污染物。,铸造车间热处理车间表面处理车间焊接车间,油漆车间机械加工车间棉纱织厂水泥工业,现代工业的工艺过程：,2022/12/20,9,8.1.3 民用建筑中的污染物,1、 民用建筑中的污染物的来源： 人、宠物、人的活动、建筑物所用的材料、设备、日用品、室外空气 等等。,8.1 工业与民用建筑中的污染物,2、 污染物的主要成分： 二氧化碳、一氧化碳、可吸入颗粒物、病原微生物、烟卷烟气、氮氧化物、甲醛、放射性气体氡、石棉或玻璃纤维、挥发性有机化合物和气味等。,2022/12/20,10,8.2 室内空气品质的评价与必需的通风量,2022/12/20,11,8.2.1 室内空气品质的评价,8.2 室内空气品质的评价与必需的通风量,空气品质直接影响到人体的健康，为保证一个良好的空气品质，首先必需控制室内的污染物浓度不超过允许浓度。,需要控制的五种主要污染物 ： a. 可吸入颗粒：空气中悬浮颗粒 b. 甲醛：挥发性有机化合物 c. CO：室内燃烧器具的污染物 d. CO2：人体生物散发物 e. 细菌总数：微生物及其产生的代谢物 相关标准：室内空气品质标准、公共常所卫生标准,2022/12/20,12,室内空气质量标准规定的上述5种污染物的标准值：,可接受的室内空气品质(美国采暖制冷工程师学会)：室内已知的污染物没有达到权威机构所确定的有害浓度，处于该环境中的绝大多数（80%）人员没有感到不满意。,8.2 室内空气品质的评价与必需的通风量,2022/12/20,13,8.2.2 必需的通风量 室内所需的通风量应根据稀释室内污染物达到标准规定的浓度的原则来确定。以人群活动为主的建筑用稀释人体散发的CO2来确定必需的通风量人员所需的最小新风量。 人体的CO2发生量与人体代谢率有关，即：,式中 q每个人的CO2发生量，L/s； M新陈代谢率，W/m2； Ap人体表面积，m2对于一个标准的中国男人，Ap平均为1.69m2，其CO2发生量为,8.2 室内空气品质的评价与必需的通风量,2022/12/20,14,稀释CO2所需要的通风量按下节所述的稳定状态稀释方程来计算，即：,8.2 室内空气品质的评价与必需的通风量,2022/12/20,15,根据式（8-2）和式（8-3）可算出不同活动量每人说需的新风量，列于表 8-1中：,8.2 室内空气品质的评价与必需的通风量,2022/12/20,16,规定的新风标准：如影剧院、音乐厅、录像厅、体育馆、商场、书店、餐厅等为20m3/（hp）；办公室、游艺厅、舞厅等为30m3/（hp）；旅馆客房35星级为30m3/（hp）。对室内允许吸烟的场所，按稀释香烟的烟气来确定新风量。表8-2给出了吸烟者必需的新风量。,【注】表中假定每天香烟消耗在13h中，稀释每支香烟需20m3新风量,8.2 室内空气品质的评价与必需的通风量,2022/12/20,17,8.2.3 民用建筑房间（区域）通风量的确定,8.2 室内空气品质的评价与必需的通风量,按照我国的设计规范规定，保证室内品质的通风量根据房间（区域）内的人数和国家卫生标准规定的每人所需新风量来确定，即房间（区域）新风量等于人数乘每人新风量。欧洲标准化组织的prENV1752建筑物通风：保证室内环境的设计原则、美国ASHRAE标准62.12004可接受室内空气品质的通风，规定房间的通风量分别根据室内人数和房间（区域）的地面面积来确定。,2022/12/20,18,8.3 全面通风和稀释方程,2022/12/20,19,8.3.1 全面通风稀释方程,8.3 全面通风和稀释方程,全面通风又称稀释通风，它的原理：使用一定量的清洁空气送入房间，稀释室内污染物，使其浓度达到卫生规范的允许浓度，并将等量的室内空气连同污染物排到室外。稀释通风的模型，设房间内有一污染源，污染物的发生量为 （g/s）；房间通风量为 （m3/s），其污染物的浓度为co（g/m3），送入房间的空气与室内产生的污染物充分混合，同时从房间向室外排除与通风量等量的空气及室内污染物的发生量。,1.全面通风,2022/12/20,20,根据上述模型可以列出室内污染物随时间变化的全面通风微分方程。解此微分方程，得到如下的全面通风稀释方程：,式中 Vr房间的容积，m3； 时间，s。当 时，上式可写成：,（8-4）,（8-5）,8.3 全面通风和稀释方程,污染物的发生量,房间通风量,污染物的浓度为co,房间污染物的初始浓度为ci,2022/12/20,21,式（8-5）为稳定状态的稀释方程，其表明，当经过很长时间后，室内的污染物浓度与室内的初始浓度 ci无关，为一定值。 当 4时，exp（-4）=0.0183，可以认为室内污染物浓度已趋于稳定。通风空调工程中，一般用稳定稀释方程进行计算，且常利用该公式计算在已知污染物浓度发生量及室内允许浓度下的通风量，式（8-5）可写为：,8.3 全面通风和稀释方程,2022/12/20,22,2.换气次数定义：每小时的通风量与房间容积之比，单位为h-1（次/h），用 n 表示。,换气次数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。 换气次数越大，稳定时间越短。,8.3 全面通风和稀释方程,2022/12/20,23,8.3.2. 利用通风方法消除余热和余湿,产生大量余热或余湿的建筑物，一般不采用空调来降温除湿，而是利用通风的办法来进行降温除湿。？,将室内余热、余湿看做污染物，利用全面通风来消除。式（8-6）写为：,8.3 全面通风和稀释方程,2022/12/20,24,8.3.3 通风效率,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：, 为未参与稀释污染物而直接从排风口排出的风量，m3/s。 为送入房间的风量 假设在房间虚线下与污染物充分混合的风,8.3 全面通风和稀释方程,2022/12/20,25,考虑通风效率后，实际稀释污染物的风量为 ，式（8-4）、（8-5）、（8-6）写为：,8.3 全面通风和稀释方程,2022/12/20,26,上式c为房间下部（工作区）送入空气与污染物很好混合后的浓度。此时cec，稳定状态下有： 代入式（8-13）中，得,c0=0 时，上式可写成,8.3 全面通风和稀释方程,2022/12/20,27,8.3.4 房间内有多种污染物的通风量,1. 房间有多种污染物时，如何确定通风量： 首先先判别各种污染物对人体危害的相关性。如果两种污染物都对人体某器官都有危害作用，应认为这两种污染物的毒性有叠加作用；否则它们是单独作用而无叠加作用。 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，应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。,8.3 全面通风和稀释方程,2022/12/20,28, 各种污染物有叠加作用,室内有多种污染物，其发生量分别为他们允许浓度分别为 ，设室外空气无污染物，房间通风量为 ，则每种污染物浓度为 ：,由于污染物的叠加作用，各种污染物需满足：,8.3 全面通风和稀释方程,最小通风量等于稀释每种污染物的通风量之和。,未考虑可能存在污染物相互增强的作用。,2022/12/20,29,8.4 全面通风系统,2022/12/20,30,8.4 全面通风系统,8.4.1 概述,全面通风,机械通风自然通风,机械送风系统机械排风系统,2022/12/20,31,系统组合方式：,既有机械送风系统，又有机械排风系统;只有机械排风系统，室外空气靠门窗自然渗入;机械送风系统和局部排风系统相结合机械送风系统与机械排风、局部排风系统相结合机械排风系统与空调系统相结合机械送风系统与空调系统相结合,8.4 全面通风系统,2022/12/20,32,8.4.2 机械送风系统,8.4 全面通风系统,2022/12/20,33,8.4.3 机械排风系统,8.4 全面通风系统,2022/12/20,34,8.4.4 空调建筑中的通风,病态建筑：如果一栋建筑内有20%以上的人员出现有关的SBS（病态建筑综合症），则认为该建筑为“病态建筑”。解决通风不足的方法 空气水系统：设专门的新风系统，给各房间送新风，以承担建筑的通风和改善空气品质的任务。 全空气系统：引入室外新风，与回风共同处理后送入室内，稀释室内的污染物。注：全空气系统中风量分配根据负荷来进行分配，由于房间负荷的不均匀可能导致有些房间新风不足，空气品质下降，解决新风不足必须加大新风比例。,8.4 全面通风系统,2022/12/20,35,加大新风比：,各房间的新风量分别为 ，各房间新风之和为：,8.4 全面通风系统,2022/12/20,36,8.5 局部通风系统与事故通风,2022/12/20,37,8.5 局部通风系统与事故通风,8.5.1 局部排风系统,局部排风是直接从污染源处排除污染物的一种局部通风方式。当污染物集中于某处发生时，局部排风是最有效的治理污染物对环境危害的通风方式。,2022/12/20,38,当排风温度较高，且危害性不大时可以不用风机输送，而靠热压和风压进行排风，这种系统称为局部自然排风系统。其划分原则遵循如下原则：,污染物性质相同或相似，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。不同污染物相互可产生燃烧、爆炸、或生成新的毒害性更大或腐蚀性污染物、或易使蒸汽凝结并举及粉尘时，不应合为一个系统，应各自成独立系统。排除有燃烧、爆炸或腐蚀的污染物时，应当各自单独设立系统，并且系统应有防止燃烧爆炸或腐蚀的措施。排除高温、高湿气体时，应单独设置系统，并有防止结露和排除凝结水的措施。,8.5 局部通风系统与事故通风,2022/12/20,39,8.5.2 局部送风系统,我国规范（GB 500192003采暖通风与空调设计规范）规定，当车间中操作点的温度达不到卫生要求时，应设置局部排风。 局部排风实现对局部地区降温，而且增加空气流速，增强人体对流和蒸发散热，以改善局部地区的热环境。,8.5 局部通风系统与事故通风,2022/12/20,40,夏季需对新风进行降温处理，应尽量采用喷水室等焓处理，如无法达到要求，采用人工制冷。冬季采用局部送风时，应将新风加热到1825。空气送到工作点的风速一般根据工作地点的小时平均热辐射照度和作业强度控制在1.56m/s。送风宜从人的前侧上方吹向头、颈、胸部，必要时可从上向下垂直送风。送风到达人体，气流有效宽度宜为1m；室内散热量小于23W/m2的轻作业，可采用0.6m。避免将污染物吹向人体。,8.5 局部通风系统与事故通风,2022/12/20,41,在高温车间中还可以直接用喷雾的轴流风机（喷雾风扇）进行局部送风，喷雾风扇实质上是装有甩水盘的轴流风机。在高温车间中的一些控制室、仪表间、工人休息室、天车司机室等，可以用隔热板封闭起来，并对这些局部地区进行空调。,8.5 局部通风系统与事故通风,2022/12/20,42,8.5.3 事故通风,为防止对工作人员造成伤害和防止事故进一步扩大，必须设有临时的排风系统事故通风系统。,事故通风的排风量宜根据工艺设计要求通过计算确定，换气次数不小于12h-1.事故通风的吸风口应设在有毒气体或燃烧、事故通风的排风口，应避开人员经常停留或通行的地方，与机械送风系统的水平距离不小于20mm；水平距离不足20mm时，排风口必须高于进风口，并不得小于6m。事故通风的风机可以是离心式或轴流式，其开关应设在室内外便于操作的位置。事故通风仅在紧急情况下使用。,8.5 局部通风系统与事故通风,2022/12/20,43,8.6 排风罩,2022/12/20,44,排风罩是局部排风系统中捕集污染物的设备。,密闭式排风罩半密闭式排风罩开敞式排风罩,排风罩,8.6 排风罩,2022/12/20,45,8.6.1 密闭式排风罩1.密闭罩的工作原理 密闭式排风罩（密闭罩）是将生产过程中的污染源密闭在罩内，并进行排风，以保持罩内负压。,当排风罩排风时，罩外的空气通过缝隙、操作孔口渗入罩内。缝隙处的风速一般不小于1.5m/s。,8.6 排风罩,2022/12/20,46,2.密闭罩的特点,密闭罩的优点： 能最有效的捕集排除局部污染源产生的污染物； 风量小，运行经济； 排风罩的性能不受周围气流的影响。,密闭罩的缺点：对工艺设备的维修和操作不便,8.6 排风罩,2022/12/20,47,8.6.2 半密闭式排风罩,1. 通风柜 （a）污染物密度小时用上排风 （b）污染物密度大时用下排风 （c）密度不确定时，可选用上下同时排风,8.6 排风罩,2022/12/20,48,排风量的计算对于污染物散发量不大的通风柜，排风量 （m3/s）应为：,式中 v 开口处推荐风速 A 开口面积，m2 考虑开口断面风度不均匀引入的系数， =断面最小风速/断面平均风速，按图 8-11 选取；图8-10中（c）型通风柜的 =1。当通风柜中污染物产生量大时，排风量中应加污染物发生量。,8.6 排风罩,2022/12/20,49,8.6 排风罩,2022/12/20,50,如果通风柜中产生热气体，可利用热压作用进行排风，即成为自然通风方式的通风柜，其排风量按下式计算：,式中 通风柜内的余热量，W； H 工作口到排风口的高度，m。,如果通风柜放在空调净化或采暖房间内，为了减少室内空气的排风量，可以在柜门上方设风幕，风幕送出的空气可取自室外或邻室，风量约为排风量的70%75%。,8.6 排风罩,2022/12/20,51,8.6.3 开敞式排风罩 开敞式排风罩又称为外部排风罩。其特点是，污染源基本敞开，而排风罩只在污染源附近进行吸气。,1. 吸气口处的流动速度,8.6 排风罩,2022/12/20,52,假设三种吸气口的直径均为d，风口处的风速为v0 ，离风口距离x处的风速为vx，该风速与风口风速的v0的关系为：,式中k为系数，图中（a）吸气口k=0.06；（b）吸气口k=0.12；（c）吸气口k=0.24。在x=d处的速度，三种吸气口分别约为出风口风俗的6%，12%，24%。,启示： 开敞式吸气口的风速衰减很快，因此开敞式排风 罩应尽量靠近污染源处。 吸气口处有围挡时，风俗的衰减速度减缓，因此 开敞式排风罩在有可能的条件下尽量有围挡。,8.6 排风罩,2022/12/20,53,2. 伞形罩与侧吸罩,（a）无法兰边的伞形罩，为使其风速均匀，开口角宜60，最 大90 （b）带法兰边的伞形罩 （c）放在工作台上的侧吸罩，相当于一侧有挡板的开敞式排风罩,8.6 排风罩,2022/12/20,54,伞形罩（a）的排风量近似为：,式中 排风量，m3/s x 罩口与污染物之间的距离，m A 罩口面积， vc 在x处的控制速度，或称污染物捕捉速度m/s，按 表 （8-13）选用。,8.6 排风罩,2022/12/20,55,式（8-28）的使用条件： 圆形或边长比大于0.2的矩形罩； 污染物散发点离罩的距离1.5倍罩口直径或水力直径； 罩前若无障碍物，对罩下有工艺设备时，计算结果偏于安全；,图8-13（b）带法兰边的伞形罩，其排风量是不带法兰边的排风量的75%。 图8-13（c）有挡板的伞形罩，其排风量可按下式计算：,8.6 排风罩,2022/12/20,56,3. 热源上方的伞形罩,热源上方的伞形罩,低悬罩：罩口离热源一般在1m以内高悬罩：罩口离热源超过3m,低悬罩的排风量为：,式中 热物体上端的热气流体积流量，m3/s； A 低悬罩的罩口面积； Ah 在热物体上端的热气流横断面面积，； vp 一般可取0.5m/s，当有横向气流干扰或热气流速度高时，此值可取大些。,8.6 排风罩,2022/12/20,57,热物体上端的热气流横断面面积确定方法: 三维热物体，Ah近似等于该物体的平面投影面积； 水平热表面， Ah=热表面的面积； 垂直热表面，Ah=（0.070.09）热板面积。 热物体最上端的热气流体积流量按下式计算：,式中 热物体的散热量 H 三维物体或垂直热表面的高，水平热表面的长 边或直径，m,8.6 排风罩,2022/12/20,58,注：为防止气流泻出，低悬罩的罩口尺寸应比热物体大。当罩口与热物体距离为x时，矩形罩的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。,高悬罩的罩口处热气流的体积流量 （m3/s）按下式计算：,式中 Y热物体上表面与罩口的距离，m； B 热物体平面最大尺寸，m罩口的直径：,8.6 排风罩,2022/12/20,59,4. 槽边排风罩,双侧槽边排风罩一般用于槽宽B = 700 1200mm的工业槽上；如果B700mm，可用只有一侧的单侧排风罩。,排风罩的排风量与槽的平面尺寸草面控制风速有关，而槽边条缝的风速一般控制在7 10m/s。,8.6 排风罩,2022/12/20,60,5. 吹吸式排风罩 吹吸式排风罩：吸气口的风速衰减很快，因此各种敞开式排风罩对污染物的控制能力将随着控制距离的增加而迅速下降，而且极易受室内气流的干扰。然后射流具有较长的作用距离，因此可利用平面射流隔断室内气流对排风找的影响，同时又防止污染物溢出罩外，并引导污染物到排风罩。这种既有射流又有排风的罩称吹吸式排风罩。,用于宽大于1200mm的工业槽。,8.6 排风罩,2022/12/20,61,旋风幕排风罩：四周都用风幕隔断的排风罩。,优点：有一个封闭的空气幕空间，将污染物与外界隔离；在涡流核心有一个上下速度基本相同的上升速度，从而可以远距离地徘走污染物，其风量仅为上吸式排风罩的1/101/2；具有较强的抗横向气流干扰的能力。,8.6 排风罩,2022/12/20,62,8.6.4 排风罩的设计原则,排风罩设计应遵循以下原则： 应尽量选用密闭式排风罩，其次可选半密闭式排风罩。 密闭式和半密闭式排风罩的缝隙、孔口、工作开口在工艺条件许可下应尽量减少。 排风罩的设计应充分考虑工艺过程、设备的特点，方便操作和维修。 开敞式排风罩有条件时靠墙或靠工作台面，或增加挡板或设活动挡板，从而可以减少风量，提高控制污染物的效果。 开敞式排风罩应尽量靠近污染源。 应当注意排风罩附近横向气流（如送风）的影响。,8.6 排风罩,2022/12/20,63,8.7 空气幕,2022/12/20,64,空气幕：利用条状喷口送出一定速度一定温度和一定厚度的幕状气流，用于隔断另一气流。,主要用于公共建筑、工厂中经常开启的外门，以阻挡室外空气侵入或用于防止建筑火灾时烟气向无烟区侵入或用于阻挡不干净空气、昆虫等进入控制区域。,8.7 空气幕,2022/12/20,65,1. 空气幕的种类,空气幕,吹吸式单吹式,（系统形式）,吹吸式空气幕 上送式空气幕 单侧送风空气幕 双侧送风空气幕,吹吸式,单吹式,8.7 空气幕,2022/12/20,66,单吹式空气幕,（送风口位置）,上送式下送式单侧送风双侧送风, 上送式空气幕松弛气流卫生好，安装方便，不占建筑面积，不影响建筑美观，因此在民用建筑中应用普遍。 下送式的送风喷口和空气分配管装在地面以下，档冷风的效果好，但送风管和喷口易为灰尘和垃圾堵塞，送出空气的卫生条件差，维修困难，基本不予采用。 侧送空气幕隔断效果好，但双侧的效果不如单侧，侧送空气幕占有一定的建筑面积，且影响美观，主要用于工业厂房、车库大门上。,8.7 空气幕,2022/12/20,67,非热空气幕热空气幕,空气幕,（气流温度）,蒸汽（装有蒸汽加热盘管）热水（装有热水加热盘管）电热（装有电加热起）,空气幕用的风机类型,离心风机轴流风机贯流风机,8.7 空气幕,2022/12/20,68,2. 空气幕的计算 空气幕计算的原理： 根据动量原理的计算方法； 利用射流风速与风洞风速合成的计算方法； 把射流与风洞气流看成势流，进行叠加的计算方法； 根据自然通风原理的计算方法； 根据实验图表的计算法。,8.7 空气幕,2022/12/20,69,（a） 测送式空气幕,设门洞的高宽为HB（m），流向大门的室外空气是均匀流，风速为v0（m/s）；空气幕侧部安装，喷口出口流速为vc（m/s）。假设这两股气流均为平面势流，他们的流函数分别为：,式中 bc空气幕喷口的宽度，m； x以空气幕安装侧的门边为起点，平行大门平面的x坐标，x=B为门的另一侧，m,8.7 空气幕,2022/12/20,70,y以空气幕安装侧的门边为起点，垂直大门平面的y轴坐标，方向朝向室外，m； a空气幕向外倾斜的射流中心轴平面与门洞平面的夹角。,通过风洞的风量有：,式中 空气幕的送风量，m3/s； 空气幕工作时从大门侵入室内的室外风量令,8.7 空气幕,2022/12/20,71,一般取 a=0.2，当a分别为10、20、30、40时， 分别为 0.23、0.38、0.46、0.48。 称为空气幕效率，他表示空气幕能挡住室外空气量的比值，当 =1时，,空气幕喷口的出口风速：,8.7 空气幕,2022/12/20,72,b. 上送式空气幕 对于上送式空气幕，利用国内理论分析和实验提出的空气幕风量 或出口风速公式：,式中 Cn综合修正系数，该式由试验回归得到； H大门高度，m；实验条件：a=1030；H=0.81.8m；v0=0.842.55m/s。,8.7 空气幕,2022/12/20,73,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,74,自然通风：依靠热压或风压为动力。 1. 热压作用下的自然通风,tito， ,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,75,过程分析：假如，在下部孔口1处内外压力相等，a、c点重合，则由于室内外密度不同而导致上部孔口2点的 pi2 po2，在压差（pi2po2）作用下，室内空气通过孔口2流向室外，室内总的压力水平下降，ab 向左平行移动，此时孔口1有po1 pi1，室外空气从下部孔口进入室内。若 室内温度保持ti，室外空气保持to。则根据质量守恒原理：从下部孔口进入的空气量 =从上部孔口排出的空气量 。从而实现了空气从下部进入，在房间内上升，再从上部排出的通风。,热压作用的自然通风：房间通风的动力是室内外温度差引起的压力差（空气密度H，称热压），因此称热压作用的自然通风。,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,76,通过孔口的空气体积流量与孔口两侧压力差的平方根成正比：,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,77,将空气密度差用室内外的绝对温度取代，有：,式中 Ks与当地大气压力有关的系数，大气压力为101.3kPa 时，Ks=3460PaK/m；大气压力为99.3kPa时 Ks=3392Pak/s h1、h2分别是孔口1和孔口2中心与中和面间的高差，m Ti、To分别是室内外空气的绝对温度，K,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,78,由（8-44）（8-45）（8-46）可得：,或,中和面的位置与上、下开口面积、开口流量系数和室内外的绝对温度有关。当上、下开口的面积及流量系数相等时，而 To/Ti1，因此h1/h21，表明中和面在上、下开口中间略偏下一些；中和面随下部开口的增大而下移，随着上部开口的增大而上移。中和面随室外温度的降低而下降。室内有机械排风时，会使中和面上升；有机械进风时，使中和面下降。,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,79,多层建筑物在热压作用下的自然通风,设室内温度高于室外温度，则室外空气从下层房间的外门窗缝或开启的洞口进入室内，经内门缝或开启的洞口进入楼内的垂直通道，并向上流动；在经上层的内门窗缝或开启的洞口和外墙的窗、阳台门缝或开启的洞口排到室外。,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,80,烟囱效应,热压作用产生的通风效应又称“烟囱效应” 。一般建筑物越高，“烟囱效应越强烈。” 特例：,这种建筑没有竖向的空气流动通道，因此不存在多层建筑的自然通风模式，其每层热压作用的自然通风与单层建筑没有本质区别。,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,81,2. 风压作用下的自然通风,平屋顶建筑 倾角30坡屋顶建筑 倾角45坡屋顶建筑 建筑平面图,在建筑的迎风面的一侧，压力升高了，相对与原来的大气压力而言，产生了正压；在背风侧产生涡流及在两侧空气流速增加，压力下降了，相对原来的大气压力而言，产生了负压。而屋面压力变化将由其形状而定，或正或负。,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,82,在建筑四周由风力产生附加压力值（风压）按下式计算：,K为正值表示该处的压力比大气压力高叻pw；负值表示该处的压力比大气压力减少了pw。 正方形或矩形建筑物迎风侧K：0.50.9，背风侧K：-0.3-0.6； 平行风向的侧面或与风向少有角度的K：-0.1-0.9； 倾角在30以下的屋面前缘K：-0.8-1.0，其余部分K：-0.2-0.8； 大倾角屋面迎风侧K：0.20.3，背风侧：-0.5-0.7.,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,83,风压作用下的自然通风：建筑在风压作用下，在具有正值风压的一侧进风，而在负值风压的一侧排风。风压作用下通风量的计算步骤：确定在风压作用下的室内压力计算出室内外压差作用下的进风量或排风量。可用式（8-44）计算。,门窗缝隙很窄时：,（n=0.65）,迎风侧的室内外压差：,A1、A2分别为迎风正负压侧的开口面积， 、 分别为正压侧和负压侧的室外压力，pi为室内压力。,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,84,3. 热压与风压共同作用下的自然通风,实测及原理分析表明：对于高层建筑，在冬季（室外温度低）时，即使风速很大，上层的迎风面房间仍然是排风的，热压起主导作用；高度低的建筑，风速受临近建筑影响很大，因此也影响了风压对建筑的作用。【注】：由风压引起的自然通风的不确定因素过多，无法真正应用风压的作用来设计有组织的自然通风。,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,85,4. 避风天窗和风帽,（a）为矩形避风天窗，窗扇可开启和调节角度，天窗两侧有挡风板，不论风向如何变化均能保证天窗附近的风压为负值。（b）为折线形天窗，避风的原理同上，但上面无窗扇，比较简单、轻巧、阻力也很小。,避风天窗：利用风压的原理进行设计，不论风向如何，天窗附近总是产生“负”风压。,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,86,风帽：是具有一定自然压头（负风压）的排风口。可用于自然局部排风系统的排出口或装于屋顶上做房间全面通风的排风用。,选用避风风帽时，应满足：,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,87,等式左端为系统具有的压头，第二项为温差产生的压头，等式右端为系统的阻力。,8.8 自然通风基本原理,2022/12/20,88,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,89,1. 热车间自然通风计算 热车间自然通风计算首先应预测车间的余热量。必须向工艺师了解详细的工艺过程设备使用的能源（电燃气煤或其他）及耗量，并查阅有关工艺和暖通设计手册，估算设备热工件散发的热量。负荷计算只考虑得热量，不考虑蓄热影响。 自然通风计算只考虑热压作用，不计算不确定的风压作用。首先确定车间需要的通风量，为：,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,90,式中 消除车间余热的通风量，kg/s； 车间内热设备等散出的显热量 ，即余热，kW； Cp空气定压比热，1.01kJ/（kg）； to室外空气温度，取当地夏季通风室外计算 温度； t车间工作区的室内温度， ； t规范规定允许高于室外温度的温差，从规范表3.1.5中查得，一般在210 范围内； te排风温度， ； m散热量的有效系数，相当于余热量三载工作区的比例，m值与热源高度占地面积的比例和热源中辐射热的比例有关，从规范中取值。,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,91,通风量（进风或排风）为：,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,92,式中 、 通过门窗的自然通风的进风量和排风量。kg/s； 机械送风系统送入的风量，kg/s，这里认为送入的新风未经冷却处理； 局部排风系统的排风量，kg/s，假定排风的温度为te。,【注】上式是假定了机械送风或局部排风的温度条件与自然 通风一致，若不一致，则通过热平衡和空气平衡来求解。,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,93,根据热压下自然通风的原理有：,室内温度Ti在高度方向是变化的，取平均值； 上式中有A1、A2、h1、h2、p1、p2 六个未知数，可先假定一个参数后求解；，最后进行校核并作必要的调整。,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,94,2 .隔热隔热措施： 用绝热材料包裹 利用绝热材料（或称保温材料）将热设备或管道包裹起来，使绝热层外表面温度在允许范围内。 遮热 利用遮热屏遮挡设备的辐射热，操作工人在遮热屏后面免受辐射热的危害。,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,95,8.10 通风房间的空气平衡和热平衡,2022/12/20,96,空气平衡对于有自然通风的工业厂房，在进行自然通风设计时，应当考虑空气平衡，分配各部分风量。对于其他一般房间，房间内有送风系统和排风系统，必然存在如下恒等式：,送入房间的室外新风量 房间的排风量，包括全面排风量和局部排风量，kg/s； 通过房间门窗墙登封系的渗透风量，渗出为“+”，渗入为“”,8.10 通风房间的空气平衡和热平衡,2022/12/20,97,房间若无送风系统， =0，此时排风量 完全依靠渗透风量平衡； 若房间无排风系统，送入的新风量依靠渗透排出；有的房间 = 的大小和方向取决于房间内外压差，大小为渗出和渗入空气的代数和；当房间只有进风或只有排风时，应核对房间内的正压值或负压值，要求他们不过大；一般房间的正压或负压保持在510 Pa为宜；,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,98,若房间只有排风（或送风）而无送风（或排风），为不使房间内负压（或正压）过大，宜在门上或墙上装有泄压的百叶风口，风口面积为：,式中 A门上或墙上的百叶窗风口迎风面积， 通过风口风量，m3/s，房间排风量（或送风量）减去 为保持负压（或正压）而通过其他缝隙的风量，m3/s； 系数，当风口的内外压差为10Pa时， =0.24 ， 为风口的阻力系数，木百叶窗（有效面积70%）的 可取0.36。,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,99,2. 热平衡 在通风房间中，夏季除了为消除余热的热车间通风需做热平衡计算外，一般房间的通风不需进行热平衡计算。冬季，尤其是寒冷地区，应在进行空气平衡设计时同时进行热平衡计算，以分配房间中采暖通风设备的热负荷。冬季热平衡计算分两种情况正压房间和负压房间。对正压房间，热平衡式为：,对负压房间，有：,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,100,式中 房间内采暖系统的设备散热器，W； 房间内人员、灯光、设备等的发热量，房间得热量，W； 冬季房间的热损失，W ts 新风加热后 的温度，即送风温度，； tr、tn 房间内和邻室的温度，； 房间渗出的风量，kg/s； 分别是从室外和邻室渗入的风量，kg/s； cp 空气定压比热 ，1005J/（kg）；,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,101,上述公式应注意的几点： 在进行通风系统设计时，室外温度to一般可取当地冬季室外通风计算温度。当气温低于通风计算温度是，可适当降低标准，即减少新风量，或降低室内温度。如果房间比较重要，可取冬季空调室外计算温度。 房间内人员灯光等热量随机性很大，在设计计算时，除了有稳定的设备发热量外， 常可略去不计，而作为通风系统加热设备的余量。 只有排风的房间，房间内的采暖设备能力除了补充热损失外，还应考虑室外新风渗入需补充的热量。一般通风房间，采暖设备可以负担房间的热损失，也可以负担保持房间5的热损失，而其余热损失由通风系统承担。 通过上述两式可计算出新风应加热的温度 ts，从而可以确定新风系统的加热盘管的负荷。,8.9 热车间的自然通风和隔热,2022/12/20,102,8.11 改善室内空气品质的综合措施,2022/12/20,103,保证必要的通风量提高通风系统的效率排除效率Ec：直接被排出的污染物 与污染物总量 之比，即：,这样，散发到室内的污染物量为（1-Ec）Qp，稳定状态的稀释方程变为：,8.11 改善室内空气品质的综合措施,2022/12/20,104,令,则,k为污染物发生量有效修正系数。当k1时，通风效果最好。,3. 加强通风与空调系统的管理4. 减少污染物的产生5. 注意引入新风的品质,8.11 改善室内空气品质的综合措施,2022/12/20,105,谢谢大家!,