1、第第10章章 建筑通风系统建筑通风系统 10.1建筑通风概述建筑通风概述10.2自然通风自然通风10.3局部通风局部通风10.4全面通风全面通风第第10章章 建筑通风系统建筑通风系统 10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件10.6有害气体的净化与除尘有害气体的净化与除尘10.7建筑消防通风建筑消防通风10.8人防建筑通风简介人防建筑通风简介10.1建筑通风概述建筑通风概述通风与建筑的联系非常紧密,采用科学的通风方法是改善室内空气品质的有效技术手段。人们有80%以上的时间是在住宅、办公室、车间、商场等民用或工业建筑物中度过的,大多数的工业生产过程也是在建筑物或封闭空间(隧道、矿井)中完
2、成的。人们在生活和生产过程中,或多或少地产生了一些有害物质,包括余热、余湿、二氧化碳、粉尘、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物以及苯、甲醛等,因此需要设法改善室内的空气环境。无论是民用建筑还是工业建筑,都需要采取必要的通风措施,把污浊的空气排出室外,对粉尘和有害物进行必要的净化和吸收,使之满足排放标准,同时将新鲜空气或经过简单净化符合卫生要求的空气送入室内,改善室内的空气品质。建筑消防防烟排烟、人防通风、气力输送等也是通风工程的重要内容。建筑通风按照促使气流运动的动力不同,可以分为自然通风和机械通风;按照通风系统的作用范围不同可以分为局部通风和全面通风;按照10.1建筑通风概述建筑通风概述气流的运动
3、方向不同可以分为送风和排风。对于建筑物而言,向房间送入空气称为送风,从房间排出空气称为排风。通风系统还可按照作用功能划分为除尘、净化、事故通风、消防(防烟排烟)通风、人防通风等。还有利用封闭的风力系统进行物料输送的系统,被称作气力输送系统。1.自然通风自然通风是利用室外风力所造成的风压或室内外空气温差所形成的热压作用使室内外空气进行交换的通风方法。自然通风不需要额外消耗其他形式的能量,也不需要进行复杂的系统管理,具有节能和环保的优点,因此在建筑通风中被广泛采用。例如,利用穿堂风换气或烟囱效应使得室内被污染的空气从天窗排出,室外的新鲜空气进入室内就是典型的自然通风。但由于风压和热压的形成受室内外
4、气象条件的限制,因此在有些情况下,完全依靠自然通风不能满足建筑物内空气环境的10.1建筑通风概述建筑通风概述1.自然通风要求。2.机械通风机械通风是借助通风机所产生的动力使空气流动的通风方法。风机的风压和风量可以根据需要确定,空气流动的速度和方向也可以方便地控制,因此比自然通风更加可靠。但机械通风系统比较复杂,风机需要消耗电能,一次性投资和运行管理费用都比较高。3.局部通风与全面通风局部通风是利用局部气流,使局部工作地点的空气环境保持良好,不受有害物的污染。局部通风又分为局部排风和局部送风。住宅厨房中利用机械排油烟罩排出烹饪过程中产生的有害物质,避免其向室内扩散,10.1建筑通风概述建筑通风概
5、述3.局部通风与全面通风就是利用了局部机械排风的方式。全面通风也称为稀释通风,就是利用清洁的空气稀释室内空气中有害物,降低其浓度,同时将污染空气排出室外,保证室内空气环境达到卫生标准的要求。可见,全面通风就是对整个房间进行换气。10.2自然通风自然通风某一建筑如图10-1所示,在某一侧外墙上下开有两个窗a和b,高差为h;建筑室内、外温度为ti和to,室内、外空气密度为i和o。假设窗a内外的空气静压分别为pai和pao,窗b内外的空气静压分别为pbi和pbo。首先关闭上部窗孔b,开启下部窗孔a,如果窗孔a两侧存在压差,则会产生空气的流动。空气流动的结果会使得窗孔a两侧的压差逐渐减小,直到a窗内外
6、压强相等,即pai=pao(10-1)此时,空气流动停止,根据流体静力学原理,窗b内外的空气静压强pbi和pbo分别为pbi=pai-igh(10-2)pbo=pao-ogh(10-3)窗b内外的压差为10.2.1热压作用热压作用10.2自然通风自然通风pb=pbi-pbo=pai-pao+(o-i)gh=pa+(o-i)gh(10-4)若tito,则室内、外空气密度之间有io,窗b内侧压强大于外侧,开启窗b后,空气会从内向外流出。随着空气向外流动,室内静压逐渐降低,使得paipao,室外空气会通过窗a进入。当通过窗a进入室内的空气量与通过窗b排出的空气量相等时,这一过程达到稳定,形成了稳定的
7、自然通风。式(10-4)还可以写为pb+=(o-i)gh(10-5)把(o-i)gh称为热压。如果室内外空气没有温差,就不会形成热压作用下的自然通风。当外墙上只有一个窗孔时,相当于图中窗a和窗b连在一起,此时窗户的上部排风,下部进风。若tito时,余压从进风窗a的负值逐渐增大到排风窗的正值,沿着房间高度呈线性分布,如图10-2所示。其中,在00平面上,余压px0等于零,00平面就被称为中和面。位于中和面上的窗户两侧压力相等,因此没有空气进出。如果将中和面作为基准面,则窗孔a和b的余压pxa和pxb分别为pxa=px0-(o-i)gh1=-(o-i)gh1(10-7)pxb=px0+(o-i)g
8、h2=(o-i)gh2(10-8)式中h1、h2窗孔a和b到中和面的距离(m)。可见,任何一个窗孔的余压与其至中和面的距离成正比。当tito时,中和面以上窗孔余压为正,中和面以下窗孔余压为负。将余压值代入公式qm=L=vA=A,得到通过窗孔a进入室内的空气量和通过窗孔b10.2.1热压作用热压作用10.2自然通风自然通风排出的空气量分别为qm,a=qV,ao=vaAao=aAa(10-9)qm,b=qV,bi=vbAbi=bAb(10-10)式中qm,a、qm,b通过窗孔a和b的空气的质量流量(kg/s);qV,a、qV,b通过窗孔的空气的体积流量(m3/s);Aa、Ab窗孔的面积(m2);v
9、a、vb空气流过窗孔时的流速(m/s);i、o室内、外空气的密度(kg/m3);a、b窗孔的流量系数;h1、h2窗孔a、b距中和面的距离。当满足房间卫生要求所需要的通风量一定时,用上面这两个公式可以求得相应的进、排风窗的面积。10.2.1热压作用热压作用10.2自然通风自然通风室外气流遇到建筑物时会发生绕流,从而在建筑的迎风面形成一个空气滞留区,此处的静压力高于大气压力,处于正压状态。而气流在建筑物的顶部和后侧会产生涡流,其中屋顶上部的涡流区称为回流空腔,建筑物背风面的涡流区称为回旋气流区。这两个区域的静压力都低于大气压力,为负压区,将其统称为空气动力阴影区。很显然,此时位于正压区的开口为进风
10、口,而处于负压区的开口为排风口。建筑物周围的风压分布和大小取决于建筑本身的几何形状、室外风向及风速。当风向一定时,建筑外围护结构上各点的风压为式中pf风压(Pa);K空气动力系数;vo室外空气的流速(m/s);10.2.2风压作用风压作用10.2自然通风自然通风o室外空气的密度(kg/m3)不同形状的建筑在不同风向下,空气动力系数K的分布不同。K值一般是通过模型实验得到的,K值为正,说明该点的风压为正,此处的窗户为进风窗;K值为负,说明该点的风压为负,此处的窗户为排风窗。如图10-3所示,室外风速为vo,没有热压作用时,迎风面窗孔a的风压为pfa,背风面窗孔b的风压为pfb,则pfapfb。若
11、开启窗孔a,关闭窗孔b,室内外空气流动的结果是室内空气压力pi与室外压力pfa相等。此时再开启窗孔b,则室内空气通过窗孔b向室外流动,从而使室内空气压力降低,室外空气再次通过窗孔a进入,直到通过两个窗孔流入和流出的空气量相等,这一过程才达到平衡。实际建筑的自然通风过程往往受到风压和热压的共同作用,如图10-410.2.2风压作用风压作用10.2自然通风自然通风所示。此时外围护结构上窗孔a和窗孔b的内外空气压力值分别为pa=pxa-Kao(10-12)pb=pxb-Kbo=pxa+(o-i)gh-Kbo(10-13)式中Ka、Kb窗孔a和b的空气动力系数。由于室外风速和风向经常变化,并且无法人为
12、加以控制,因此在进行自然通风设计时只需定量计算热压作用下的自然通风量,对于风压造成的自然通风量,根据规范只需定性地加以考虑即可。10.2.2风压作用风压作用10.2自然通风自然通风10.2.2风压作用风压作用10.2自然通风自然通风自然通风在大部分情况下是一种经济有效的通风方式,但由于受到气象条件、建筑平面规划、建筑结构形式、室内工艺设备布置、窗户形式与开窗面积、其他机械通风设备等因素的影响,也是一种难以进行有效控制的通风方式。由于自然通风的原理不外乎“热压”和“风压”这两种基本的作用形式,因此如何利用风压和热压使自然通风能更好地满足建筑内人员和生产工艺对通风的要求,就需要在建筑总体规划、建筑
13、形式设计、工艺布局以及通风设备的选择和布置方面遵循一些基本的原则。在确定总图的方位时,为避免大面积外墙和玻璃窗受到西晒,应当尽量将建筑纵轴布置成东西向,炎热地区的建筑尤其应以避免西晒为主。采用自然通风的建筑,其主要进风面一般应与夏季主导风向成6090角,不宜小于45。10.2.3自然通风的设计原则自然通风的设计原则10.2自然通风自然通风为避免受到高大建筑周围正压区或负压区的影响,采用自然通风的低矮建筑应当与高大建筑保持足够的距离,尤其是在有自然通风进、排风口的方向。建筑物的高度对自然通风有很大的影响。室外风速随高度的增加而增大,而建筑门窗两侧的风压差与风速的平方成正比。另外,热压与建筑物的高
14、度也成正比。因此,自然通风的风压及热压作用都随着建筑物高度的增加而增强。这对高层建筑物的室内通风是有利的。如果建筑物迎风面和背风面的外墙开孔面积占外墙总面积1/4以上,应当尽量使得室外气流能横贯整个房间,形成所谓的“穿堂风”。在我国南方,冷、热加工车间和一般的民用建筑都广泛采用穿堂风。当穿堂风作为热车间的主要降温措施时,应将主要热源布置在夏季主导风向的下风侧。10.2.3自然通风的设计原则自然通风的设计原则10.2自然通风自然通风对于多层车间,在工艺条件允许的情况下,热源应尽量安设在上层,下层用于进风。室外新鲜空气由下部直接进入工作区,从上部排风。这样,热空气可不经过工作区而直接排出,工作区的
15、温升较小,可以较好地改善工作区的劳动条件。自然通风进风窗的高度应能够根据其使用的季节来确定。夏季使用的进风窗下边缘距离室内地面的高度一般为0.31.2m,以便于室外新鲜空气直接进入工作区;冬季使用的进风窗下边缘一般距离室内地面4m以上,以便于室外气流到达工作区前能和室内空气充分混合,以免冷风直接吹向工作人员。为了增大进风面积,以自然通风为主的热车间应尽量采用单跨厂房。在多跨厂房中应将冷、热跨间隔布置,尽量避免热跨相邻。以热压为主进行自然通风的厂房,应将散热设备尽量布置在天窗下方;10.2.3自然通风的设计原则自然通风的设计原则10.2自然通风自然通风高温热源应尽量布置在厂房外面,夏季主导风向的
16、下风侧。布置在室内的热源,应采取有效的隔热降温措施,并应靠近生产厂房的外墙一侧布置。利用天窗排风的生产厂房,符合下列情况之一者应采用避风天窗:炎热地区,室内散热量大于23W/m2时;其他地区,室内散热量大于35W/m2时;不允许气流倒灌时。为了避免风的作用使天窗发生倒灌,可以在天窗上增设挡风板,保证排风天窗在任何风向下都处于负压区,以利于排风,这种天窗称为避风天窗。常用的避风天窗有以下几种:10.2.3自然通风的设计原则自然通风的设计原则10.2自然通风自然通风(1)矩形天窗这种天窗采光面积大,当热源集中布置在车间中部时,热气流能够迅速排除,但是建筑结构复杂,造价高,如图10-5所示。(2)下
17、沉式天窗下沉式天窗是把部分屋面下移,利用屋架本身的高度形成天窗,又可分为纵向下沉式、横向下沉式和天井式三种。下沉式天窗比矩形天窗降低厂房高度25m,比较经济,但清灰、排水比较困难,如图10-6所示。(3)曲(折)线形天窗曲(折)线形天窗是一种新型的轻型天窗,其挡风板是按曲(折)线制作的,因此阻力比较小,排风能力大,具有构造简单、重量轻、施工方便、造价低等优点,如图10-7所示.在选择排风天窗时,要综合考虑天窗的避风性能、单位面积天窗的造价等。反映天窗排风能力大小的主要参数是局部阻力系数,值越小,10.2.3自然通风的设计原则自然通风的设计原则10.2自然通风自然通风10.2.3自然通风的设计原
18、则自然通风的设计原则10.2自然通风自然通风排风能力越大。几种常用天窗的值见表10-1。10.2.3自然通风的设计原则自然通风的设计原则10.2自然通风自然通风当局部自然通风系统和设有排风天窗的全面自然通风系统中使用排风风帽时,为了避免倒灌,常常使用避风风帽。避风风帽是在普通风帽外围设一周挡风圈,因此其避风原理与避风天窗的原理相同。避风风帽的构造如图 10-8 所示。10.2.3自然通风的设计原则自然通风的设计原则10.3局部通风局部通风局部通风系统分为局部排风和局部送风两类。局部排风是在污染源附近设置排风设备,将污染物质就近、及时地收集起来排出,同时向室内补充新鲜空气。这种通风方式能够避免污
19、染物在更大的空间扩散,用较小的风量实现对污染物的有效控制。局部排风方式适用于建筑内各污染源位置相对比较集中的场合,如住宅厨房的油烟污染、化学实验室的操作台等。局部送风则是向建筑内局部地点送入满足卫生要求的新鲜空气,以改善这一地点的空气环境。当保持整个房间空气质量良好、所需成本较高或没有必要时,如在体积很大、工艺过程对室内空气环境没有特殊要求的工业厂房中仅有个别工作人员,且工作人员的活动范围比较小时,采用局部送风来满足人员工作范围内的空气环境要求是比较经济的。10.3局部通风局部通风局部送风系统有系统式和分散式两种。图10-9所示是铸造车间浇注工段系统式局部送风系统示意图。空气经过集中处理后,通
20、过风机、管道及送风口组成的系统送至工作区的局部地点。系统式送风根据需要可以对空气进行冷却、加热、净化等处理。常用的送风口有固定式、旋转式(见图10-10)。当操作人员活动范围较大时,可采用设有活动导流叶片的旋转式喷头,喷头与风管之间的连接为可旋转的活动连接,能够调整气流方向。安装在热车间内的局部送风喷口,送出的气流应从人体的前侧上方倾斜地吹到头、颈和胸部,使人体对辐射热最为敏感的部位处在送风气流的包围之中,同时不允许有污染气流吹向人体。分散式局部送风一般使用轴流风扇或喷雾风扇,采用室内再循环空气。轴流风扇适用于辐射强度小、温度不超过35的房间,它的作用是加大工作地点的风速,以帮助人体散热。在环
21、境温度较高时,人体的散热10.3.1局部送风局部送风10.3局部通风局部通风主要是依靠汗液的蒸发,汗液蒸发的速度随风速的增大而加快。在确定风扇的风量和位置时,要控制送出的气流到达工作地点时的速度,一般轻作业时为24m/s,中作业时为35m/s,重作业时为57m/s。当房间内产生大量粉尘时,不宜使用风扇。喷雾风扇的结构如图10-11所示,其工作原理是在风扇的送风气流中加入细小的水滴,利用水雾在工作地点的人体或物体表面蒸发来吸收热量,达到降温的效果。这种方法适用于空气相对湿度较低、房间中热辐射强度较大的情况。使用喷雾风扇时,水滴的直径最好控制在60m以下,气流到达工作地点的速度应控制在35m/s。
22、10.3.1局部送风局部送风10.3局部通风局部通风10.3.1局部送风局部送风10.3局部通风局部通风10.3.1局部送风局部送风10.3局部通风局部通风局部排风系统的组成包括:局部排风罩、风管、除尘或净化设备、风机和排烟烟囱等。局部排风罩的作用是捕集有害物,它的性能对局部排风系统的技术、经济效果有着直接的影响。排风罩的形式和形状要根据污染源的特点和散发污染物质的规律来设计。排风罩的安装不应当影响生产操作过程,同时尽量靠近有害物源,以保证以最小的风量有效、迅速地排除工作地点产生的有害物。另外,排风气流的方向应当从工作人员一侧流向有害物,避免有害物浓度高的气流流经工作人员。局部排风罩按照作用原
23、理有以下几种类型。1.密闭式排风罩如图10-12所示,密闭式排风罩是将工艺设备连同其散发的有害污染物密闭起来,使之与室内空气彻底隔离开,通过排风在罩内形成负压,10.3.2局部排风局部排风10.3局部通风局部通风1.密闭式排风罩防止有害物逸出。密闭罩的特点是不受室内气流的干扰,同其他类型的排风罩相比所需排风量最小,排风效果最好。但是检修和人员操作不便,需要在排风罩上设监视孔才能看到里面的工作过程。2.柜式排风罩(通风柜)如图10-13所示,柜式排风罩实际上是密闭罩的特殊形式,即在密闭罩的一侧设有开敞面,以方便工艺操作和观察工作过程。开敞面和排风口的位置要根据工艺操作需要、污染物的密度及温度来布
24、置。3.外部吸气式排风罩如图10-14所示,外部吸气式排风罩是在生产设备不能封闭时,在有害物产生地点上部或近旁借助于风机在排风罩吸入口处造成的负压作用,将有害物吸入排风系统。这种排风罩与上面两种排风罩相比,所需的风量较大。10.3.2局部排风局部排风10.3局部通风局部通风4.吹吸式排风罩如图10-15所示,当工艺操作过程不允许将污染源封闭起来,或污染源直径较大,单靠吸气气流控制有害物所需风速过大时,采用吹吸式排风罩是一种非常有效的方法。吹吸式排风罩是将吹气气流和吸气气流结合起来,以吹风口喷出的射流作为动力将污染源散发出的有害气体吹向设在另一侧的吸风口排出,以保证工作区的卫生条件。5.接受式排
25、风罩如图10-16所示,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,排风可以采用接受式排风罩。此时排风罩只起到接收污染气流的作用,因此设计时应将排风罩置于污染气流运动的前方,比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,对于砂轮磨削过程中抛甩出的粉尘,应将排风罩口迎向粉尘被甩出的方向。为了保护大气环境,局部排风罩收集到的污染空气如果达不到排放标准的要求,需要先进行净化。有害物净化的基本原理在后面的章节中具体讲解。10.3.2局部排风局部排风10.3局部通风局部通风10.3.2局部排风局部排风10.3局部通风局部通风10.3.2局部排风局部排风10.3局部通风局部通风10.
26、3.2局部排风局部排风10.4全面通风全面通风民用建筑空气中主要有害物来自生活燃料燃烧过程释放的SO2、CO、CO2、可吸入颗粒物等;室内装饰及家具散发的甲醛、苯等有机挥发性气体;天然石材散发的放射性气体氡;人体在呼吸过程中排出的CO2和新陈代谢过程释放的气味;室内建筑设备因为疏于管理或运行不良而散发的细菌、微生物、灰尘和臭味;人们在日常生活中因为过度使用化学物质而散发的有机性气体以及烹饪过程所产生的油烟等。我国居民生活用能包括煤炭、天然气、城市煤气、液化石油气以及燃用新型甲醇和碳五燃料等。燃煤产生SO2、CO、CO2、氮氧化物、可吸入颗粒物等。煤炭所造成的一氧化碳和二氧化硫室内污染是最严重的
27、,其中二氧化硫是其他燃料的数倍到上百倍不等。即使是在夏季,采用煤炭为燃料的厨房内,二氧化硫也严重超标,由煤炭燃烧不完全所造成的居住建筑中一氧化碳中毒事件更是屡见不鲜。与煤炭相比,10.4.1有害物的来源有害物的来源10.4全面通风全面通风天然气、煤气和液化石油气等气体燃料燃烧所产生的可吸入颗粒物、二氧化硫以及一氧化碳会大大降低,但由于其燃烧温度较高,氮氧化物的排放量会增大。在燃烧不充分或通风条件不良的情况下,厨房一氧化碳的浓度也会超标。烹饪油烟污染也是造成室内空气污染的重要污染源。烹饪油烟是油脂加热后氧化分解的产物,有220多种成分。油烟中主要的有害物质是多环芳烃化合物(PAHs),而有关毒理
28、学研究显示其中的代表物质苯并芘(BaP)具有致癌性。由于我国传统烹饪方式以煎、炒、炸等为主,因此烹饪油烟造成的室内空气污染问题就更为突出。建筑及装修材料是室内空气中的氨、甲醛、苯、甲苯和二甲苯等挥发性有机化合物和氡等污染物质的主要来源。这些材料包括人造板、内墙涂料、木器涂料、地毯、壁纸、胶粘剂、家具、地板革、混凝土10.4.1有害物的来源有害物的来源10.4全面通风全面通风外加剂等。由于设计、施工管理及使用不当等原因,使得有些室内供水系统或通风空调设备中会滋生各种细菌,例如会滋生导致类似肺炎或其他呼吸系统疾病的军团菌等。这些细菌常常与藻类等其他微生物共生于冷却塔、生活热水系统或潮湿的空气处理机
29、组内,一旦它们进入到室内,就很容易随气流在建筑物内部传播。建筑物内部生活污水及废水中携带的大量悬浮物、有机物发酵后会产生可燃、有毒及刺激性气体或病毒和病菌,尤其像医院这样病患者集中的场所,如果建筑物内部由于排水管系中的有害气体未及时排除等原因导致管道中压力增大,或由于施工、使用等原因使得排水不畅、管道中压力波动过大,都会使室内用水器具上用于防止有害气体溢出的水封等设施失去作用,使有害物质溢出,污染室内空气。10.4.1有害物的来源有害物的来源10.4全面通风全面通风另外,研究结果表明,杀虫剂、空气清新剂、衣物干洗剂等日用化学品正在成为室内空气污染源之一。容易造成室内空气污染的日用化学品主要包括
30、以下六大类:清洁类用品,例如地毯清洁剂、厨房器具清洁剂、厕所清洁剂等;抛光类用品,例如家具擦光剂、地板擦光剂等;家用气溶胶,例如空气清新剂等;化妆用品,例如各种喷雾发胶以及具有染发、烫发等特殊功能的化妆品;家用农药,例如各种适于家用的杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂等;其他类,如除臭剂、消毒剂等用品。这些化学品的使用虽然提高了人们的生活品质,方便了人们的生活,但其中大量的有机挥发物包括有机氯、萘等,对人的心脏、智力都会产生影响,有些物质如塑料中用作增塑剂的多氯联苯可以诱导肝癌、腺瘤的发展,并通过母体转移给胎儿。基于我国室内空气污染的现状,为了提高人们对室内空气环境重要性10.4.1有害物的来源有害物的来
31、源10.4全面通风全面通风的认识,并为改善室内空气品质提供依据,2002年11月19日国家质量监督检验检疫总局、国家环保总局和卫生部联合制定了GB/T 188832002室内空气质量标准,这是我国第一部有关室内空气质量的标准。除了粉尘及各种有害气体和蒸汽外,建筑物中人和各种设备所散发的余热和余湿也会造成室内空气温度升高、湿度增大。人所能够适应的温湿度是有一定的范围的,温度过高或过低都会影响人的正常生理机能。调查表明,在夏热冬冷地区,空气温度不超过28时,人们对热环境均表示满意;2830时,约30%的人会感到热,但很少有人感到难以忍受;3034时,84%的人感到热,14.5%的人感到难以忍受;超
32、过34时,100%的人感到热,42%的人感到难以忍受。而室内湿度10.4.1有害物的来源有害物的来源10.4全面通风全面通风过高,会阻碍汗液蒸发,影响散热和皮肤表面温度,从而影响人的舒适感。另外,湿度高还会促进室内环境中细菌和其他微生物的生长繁殖,这些微生物还可通过呼吸系统进入人体,导致人产生呼吸或消化系统的多种疾病。10.4.1有害物的来源有害物的来源10.4全面通风全面通风不论是在工业建筑还是在民用建筑中,全面通风都具有稀释室内空气中的有害物、消除室内余热和余湿的作用。因此在设计全面通风系统时,通风量要根据系统在不同建筑物内所承担的主要任务来确定。1.消除室内余热的通风量为消除室内余热的通
33、风量的计算公式为式中qV,r全面通风量(m3/s);Q室内余热量(kJ/s);c空气的质量比热容,c=1.01kJ/(kgK);tp排风温度(K);进入空气的密度(kg/m3);10.4.2全面通风量的计算全面通风量的计算10.4全面通风全面通风1.消除室内余热的通风量tj进风温度(K)。2.消除室内余湿的通风量当全面通风的目的是消除室内余湿时,通风量的计算公式为式中qV,s消除余湿所需通风量(m3/s);n室内空气的密度(kg/m3);W室内余湿量(g/s);dp排出空气的含湿量g/kg(干空气);dj进入空气的含湿量g/kg(干空气)。3.为稀释有害气体所需的通风量10.4.2全面通风量的
34、计算全面通风量的计算10.4全面通风全面通风3.为稀释有害气体所需的通风量当全面通风的目的是稀释室内空气中的有害物时,通风量的计算公式为式中qV,y全面通风量(m3/s);X室内有害物散发量(mg/s);yn室内空气质量标准中规定的有害物最高容许浓度(mg/m3);ys送风中有害物的最高容许浓度(mg/m3);K安全系数,对于一般房间K=310,对于生产车间K6,对专门设计的小型实验室K=1。10.4.2全面通风量的计算全面通风量的计算10.4全面通风全面通风3.为稀释有害气体所需的通风量当不能准确得到室内有害物散发量X时,式(10-16)无法应用。这时,全面通风量可以根据类似房间的实测资料和
35、经验数据,按房间的换气次数确定。计算公式为qV,y=nV(10-17)式中n房间的换气次数(次/h),按表10-2选用;V房间的容积(m3)。10.4.2全面通风量的计算全面通风量的计算10.4全面通风全面通风3.为稀释有害气体所需的通风量实际的建筑物中往往不是仅存在一种污染物质,而且污染源在产生污染物质的同时还常常伴有余热、余湿的释放,此时全面通风量的确定要遵循以下原则:1)当室内有多种有机溶剂(如苯及其同系物、醇类、醋酸酯类)的蒸气或是有刺激性气味气体(如三氧化硫、二氧化硫、氟化氢及其盐类)同时存在时,全面通风量应按各类气体分别稀释至容许值时所需要的换气量之和计算。除上述有害物质外,对于其
36、他有害气体同时散发于室内空气的情况,其全面通风量只需按换气量最大者计算即可。2)对于室内要求同时消除余热、余湿及有害物的情况,全面通风量应按其所需的最大换气量计算。10.4.2全面通风量的计算全面通风量的计算10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件通风机按照其工作原理、用途及压力可分为多种类型,建筑通风空调工程中常用的风机分类见表10-3。10.5.1通风机通风机10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件10.5.1通风机通风机10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件离心风机和轴流风机是通风系统中最为常用的两种风机,这两种风机都属于叶轮机,其工作原理是通过叶轮的旋转带动空
37、气产生高的动压转换成静压,风机的构造如图10-17和图10-18所示。轴流风机与离心风机的主要性能参数有:1)风量(qV):风机在单位时间内输送的空气量,单位为m3/s或m3/h。2)全压(或风压p):每1m3空气通过风机所获得的动压和静压之和。3)轴功率(P):电动机施加在风机轴上的功率,单位为kW。4)有效功率(Px):空气通过风机后实际获得的功率,单位为kW。5)效率():风机的有效功率与轴功率的比值,其计算公式为6)转速(n):风机叶轮每分钟的旋转数(r/min)。10.5.1通风机通风机10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件10.5.1通风机通风机10.5通风系统的设备与构
38、件通风系统的设备与构件一般要根据被输送气体的成分和性质以及阻力损失大小来选择风机。在确定风机型号时,应当在通风量和风道系统阻力损失计算值的基础上附加安全系数,风量的安全系数一般取1.051.10,风压的安全系数一般取1.101.15。另外,风机在不同风压和风量下工作时,其效率也不同。一般风机设备的生产者会提供不同产品的性能选择表或曲线,用户在选择时应尽可能使风机的正常运行工况处于设备的高效率范围内。与离心风机相比,轴流风机的特点是风压较小,单级式轴流风机的风压一般低于300Pa;可以在低压下输送大流量的空气,噪声较大;风机自身体积小,占地少,常用于无须设置风管或风管阻力较小的通风系统。中、大型
39、的离心风机一般安装在混凝土基础上,轴流风机通常安装在风管中间或墙洞中。有隔声要求时,风机应当安装在弹簧或橡胶减振10.5.1通风机通风机10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件的台座上。图10-19和图10-20所示为轴流风机和离心风机的常见安装方法。10.5.1通风机通风机10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件10.5.2风管风管10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件风管的作用是将通风系统中的各组成部分连接起来,使之构成一个完整的系统。风管中的风速应按照设计规范规定值选用,一般机械通风的干管风速为36m/s,支管风速为34.5m/s;自然进排风道的流速为1.01.
40、5m/s。制作风管的常用材料有薄钢板、不锈钢板、铝板、塑料板、胶合板、纤维板、玻璃钢等,结构风道可使用混凝土、砖或其他建筑材料砌筑。选择风管材料时要考虑系统所输送的媒介性质及安装风管的空间的条件,输送腐蚀性气体的风管可采用硬塑料板、玻璃钢制作或采用涂刷防腐油漆的钢板;埋地风道通常用混凝土板做底,两边砌砖,用预制钢筋混凝土板做顶;利用建筑空间兼作风道时,多采用混凝土或砖砌风道。风管的断面形状为矩形或圆形。圆形风管的强度大、阻力小、耗材少,常用于高流速、小管径的除尘和高速空调系统。但圆形风管占用10.5.1通风机通风机10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件空间大,不易与建筑配合。因此,多
41、数建筑采用矩形风管。圆形、矩形风管的常用规格见表10-4和表10-5。10.5.1通风机通风机10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件10.5.1通风机通风机10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件在很多情况下,需要对风管进行防腐和保温处理,例如夏季空调送风风管有可能结露,就需要对风管进行保温处理,可采用风管内保温和风管外保温,保温材料主要有聚苯保温板、泡沫橡胶塑料(橡塑)、玻璃纤维棉等,保温厚度应根据计算结果确定。风管的布置应该服从整体布局,并与土建、生产工艺和给排水等各专业互相协调、配合;应使风管少占建筑空间并不得妨碍生产操作;风管布置还应尽量缩短管线、减少分支,避免复杂的
42、局部管件,便于安装、调节和维修;风管之间或风管与其他设备、管件之间合理连接以减少阻力和噪声;风管布置应尽量避免穿越沉降缝、伸缩缝和防火墙等;对于埋地风管应避免与建筑物基础或生产设备底座交叉,并应与其他管线综合考虑;风管在穿越火灾危险性较大房间的隔墙、楼板处以及垂直和水平风道的交接处,均应符合防火设计规范的规定。施工时,多采用先敷设主干风道,再连接支管及风口的施工程序。10.5.1通风机通风机10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件建筑通风的本质是室内外空气的交换。通风系统通过室外进、排风口引入室外新鲜空气并向室外排出来自室内的空气。室外进风口是通风和空调系统采集新鲜空气的入口。室外进风
43、口可采用竖直风道塔式进风口,也可以采用设在建筑物外围结构上的墙壁式或屋顶式进风口,如图10-21、图10-22所示。室外进风口的位置应满足以下要求:设置在室外空气较为洁净的地点,在水平和垂直方向上都应远离污染源;室外进风口下缘距室外地坪的高度不宜小于2m,并需装设百叶窗,以免吸入地面上的粉尘和污物,同时可避免雨、雪的侵入;用于降温的通风系统,其室外进风口宜设在背阴的外墙侧;室外进风口的标高应低于周围的排风口,且宜设在排风口的上风侧,以防吸入排风口排出的污浊空气;当进风口、排风口的水平间距小于20m时,进风口应比排风口至少低6m;屋顶式进风口应高出10.5.3室外进、排风口室外进、排风口10.5
44、通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件10.5.3室外进、排风口室外进、排风口10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件10.5.3室外进、排风口室外进、排风口10.5通风系统的设备与构件通风系统的设备与构件屋面0.51.0m,以免吸进屋面上的积灰或被积雪埋没。室外新鲜空气由进风装置采集后直接送入室内通风房间或送入进风室,根据用户对送风的要求进行预处理。机械送风系统的进风室多设在建筑物的地下层或底层,也可以设在室外进风口内侧的平台上。室外排风口可以设在侧墙或屋面上。当设在屋面上时,排风口应高于屋面1m以上,出口处应设置风帽或百叶风口。机械通风进排风口的流速控制在3.55.0m/s,自然
45、通风的进排风口流速为0.21.0m/s。10.5.3室外进、排风口室外进、排风口10.6有害气体的净化与除尘有害气体的净化与除尘有害气体的净化方法主要有四种:燃烧法、吸收法、吸附法和冷凝法。1.燃烧法燃烧过程是一种热氧化过程,通过氧化反应把废气中的烃类成分有效地转化为二氧化碳和水,其他成分如卤素或含硫的有机物也可转化为允许向大气排放或容易回收的物质。燃烧法广泛应用于有机溶剂蒸气和碳氢化合物的净化处理,也可用于除臭。燃烧法主要有两种:热力燃烧和催化燃烧。热力燃烧是在明火下的火焰燃烧,反应温度一般在600800。通风排气中的可燃成分浓度一般比较低,燃烧氧化后释放的热量不足以维持燃烧,因此需要依靠辅
46、助燃料,能耗较高。催化燃烧是在催化剂作用下,使化合物在较低的温度下氧化分解,反应温度一般在200400,反应过程不产生明火,能耗较低,但催化剂的价格较贵。10.6.1有害气体的净化处理有害气体的净化处理10.6有害气体的净化与除尘有害气体的净化与除尘2.吸收法吸收法是指用适当的液体(吸收剂)与有害气体(吸收质)接触,利用气体在液体中溶解能力的不同,除去其中一种或几种组分的有害气体净化方法。吸收法广泛应用于无机气体如硫氧化物、氮氢化物、硫化氢、氯化氢等有害气体的净化。它能同时进行除尘,适用于处理气体量大的场合。与其他净化方法相比,吸收法的费用较低。吸收法的缺点是还要对排水进行处理,净化效率难以达
47、到100%。根据气体与液体是否产生化学反应,吸收法可以分为物理吸收和化学吸收。物理吸收一般没有明显的化学反应,可以看作是单纯的物理溶解过程,例如用水吸收氨。物理吸收是可逆的,解吸时不改变被吸收气体的性质。10.6.1有害气体的净化处理有害气体的净化处理10.6有害气体的净化与除尘有害气体的净化与除尘2.吸收法化学吸收过程伴随有明显的化学反应,例如用碱吸收二氧化硫,其化学反应式为SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O(10-19)化学吸收的效率要比物理吸收高,特别是处理低浓度气体时。要使有害气体浓度达到排放标准要求,一般情况下,简单的物理吸收是难以满足要求的,因此常采用化学吸收。3.吸附法 吸
48、附法是利用某种松散、多孔的固体物质(吸附剂)对气体的吸附能力除去其中某些有害成分(吸附质)的净化方法。这种方法广泛应用于低浓度有害气体的净化,特别是各种有机溶剂蒸气。吸附法的净化效率能达到100%。一定量的吸附剂所吸附的气体量是有一定限度的,10.6.1有害气体的净化处理有害气体的净化处理10.6有害气体的净化与除尘有害气体的净化与除尘3.吸附法 经过一定时间吸附达到饱和时,要更换吸附剂。饱和的吸附剂经再生(解吸)后可重复使用。常用的吸附剂有活性炭、硅胶、活性氧化铝等。吸附法也分为物理吸附和化学吸附两种。物理吸附是依靠分子间的吸引力(范德华力)将吸附质吸附在吸附剂表面,这一过程是可逆的放热过程
49、。化学吸附常常是对吸附剂进行浸渍处理,使浸渍物质与吸附质在吸附剂表面发生化学反应,例如碱浸渍过的活性炭可以用来吸附二氧化硫。化学吸附过程是不可逆的。4.冷凝法 有些液体受热蒸发后产生的有害气体可以通过冷凝的方法将其从空气中分离出来,这种净化方法称为冷凝法。冷凝法的净化效率低,只适用于浓度高、冷凝温度高的有害蒸气。10.6.1有害气体的净化处理有害气体的净化处理10.6有害气体的净化与除尘有害气体的净化与除尘4.冷凝法 通风排气中有害气体的净化主要采用吸收法和吸附法。图10-23、图10-24所示为常用的吸收设备和吸附设备。10.6.1有害气体的净化处理有害气体的净化处理10.6有害气体的净化与
50、除尘有害气体的净化与除尘目前通风工程中使用的除尘器主要有重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、过滤式除尘器、洗涤式除尘器、静电除尘器等,这些除尘器在除尘过程中主要利用了以下一种或几种除尘方式。1.重力除尘利用重力作用使尘粒自然沉降,是重力除尘的基本原理。由于尘粒的沉降速度一般较小,这种方法只适用于粗大的尘粒。2.离心力除尘含尘气流做圆周运动时,由于惯性离心力的作用,尘粒和气流会产生相对运动,使尘粒从气流中分离。离心力除尘是旋风除尘器工作的主要机理。3.惯性碰撞除尘含尘气流在运动过程中遇到物体的阻挡(如挡板、纤维、水滴等)时,10.6.2除尘除尘10.6有害气体的净化与除尘有害气体的净化与除尘气流
