第九章 通风工程

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1、第九章 通风工程,第一节 通风系统概述,通风 : 就是把室内被污染的空气直接或净化后排至室外，把新鲜空气补充进来。通风包括从室内排除污浊的空气和向室内补充新鲜的空气两个方面。其中，前者称为“排风”，后者称为“送风”，为实现排风或送风而采用的一系列设备、装置的总体称为通风系统。 空调：是空气调节的简称，是高级通风，是按照人们和生产工艺的要求，对空气的温度、湿度、清洁度、空气速度、噪音气味等进行控制并提供足够的新鲜空气的工程技术。 通风与空调的区别：以控制室内有害物量不超过卫生标准为对象而采取的通风设施，它属于一般通风换气的任务。以消除余热、余湿而维持室内温度、湿度等为对象所采取的通风设施，它属于

2、空气调节工程中的任务。 通风的意义：改善室内的空气环境、满足人体舒适需要、保证产品质量、促进生产发展、防止大气污染。,一、室内空气污染物种类,工业建筑空气污染物有害物： 1、粉尘 定义：因自然力或机械力产生的，能够悬浮于空气中的固体细小微粒。 工业粉尘来源：固体物料的机械粉碎和研磨；粉状物料的混合、筛分、包装及运输；物质的燃烧；物质被加热时产生的蒸汽在空气中的氧化和凝结。如图右图 2、有害蒸气和气体 在化工、造纸、纺织物漂白、金属冶炼、浇铸、电镀、酸洗、喷漆等工业生产过程中常常会产生有害蒸气和气体。如汞蒸汽、铅、苯、二氧化等。体。,对人体危害,有害物侵入人体的途径,大约有95%的工业中毒都是通

3、过呼吸道入侵所致。,民用建筑空气污染物有害物 来源主要有：人、人的活动、建筑物所用的材料（建筑材料、装饰材料、涂料等），设备（复印机、空调设备等）。 主要成分：二氧化碳、一氧化碳、可吸入粒子、病原体、烟卷烟气、氮氧化合物、甲醛（含有各种粘接板材、保温材料中），放射性气体氡（含住砖、石及砌体中）、石棉（含在建筑材料中）、发挥有机化合物和气味等。,空气中有害物含量与相关标准,有害物的含量 定 义：单位体积空气中有害物的含量。 表 示： 体积浓度：单位体积空气中所含有害气体的体积。 单位: mL/m3 ，ppm，10- 4 。 关系:1mL/m3 = 1ppm = 110- 4 。 质量浓度：单位体

4、积空气中所含有害物的质量。 单位：mg/m3 颗粒浓度：单位体积空气中所含各种粒径粉尘的颗粒总数（计数浓度）或所含某一粒径范围内的粉尘颗粒数（粒径计数浓度）。 单位：粒/m3,相关标准： 卫生标准以人为本 (GBZ1-2002) 排放标准保护环境 工业“三废”排放试行标准(GBJ4-1973) 大气污染物综合排放标准(GB16297-1996),通风系统分类,按处理空气方式： 送风、排风 按作用范围不同：局部通风、全部通风 按空气流动动力：自然通风、机械通风,按空气流动动力 1）自然通风： 动力：风压和热压。 优点：节能、经济；无噪声、无污染；舒适度好。 缺点：室外进入空气无法预先处理；室内排

5、出空气无法进行净化处理；换气量一般要受室外气象条件的影响，通风效果不稳定。 应用：余热 2）机械通风 动力：通风机。 优点：各设计参数可以保证，通风效果好；可对送排风进行处理 缺点：一次性投资大，运行费用高。 应用：粉尘、有害气体、蒸气浓度高的车间。,第二节 自然通风,一、自然通风原理 自然通风是借助于室内外空气自然的压力风压和热压作用促使空气流动的。 特点:不需动力, 经济; 但进风不能预处理, 排风不能净化, 污染周围环境; 且通风效果不稳定。,风压作用的自然通风,热压作用的自然通风,风压作用下的自然通风 定义：建筑在风压作用下，具有正值风压的一侧进风，而在负值风压的一侧排风，这就是在风压

6、作用下的自然通风。,自然通风的影响因素,1、开口位置对室内空气流动的影响,2、开口高低对室内空气流动的影响,3、水平遮阳对室内气流组织的影响,4、不同窗户形式对室内气流的影响,热压作用下的自然通风 定义：室内外空气温度差存在而产生，此时由于室内外的空气的密度不相同，室内外空气的压力是不相同的。这种因空气密度不同所产生的压力差就称之为“热压”。热压作用产生的通风效应又称为“烟囱效应”。,二、自然通风设计计算,（1） 计算全面通风量。消除余热的全面通风量按下式计算：,Q车间总余热量,kj/s； c空气的比热容，c=1.01kj/(kg) 车间的排风温度，； 车间的进风温度，。,（）,车间的排风温度

7、有两种方法： 1）温度梯度法,排风天窗中心距地面高度，m； 工作区温度，即指工作地点所在地面上2m以内的温度，； 沿车间高度方向的温度梯度，/m。 在排风温度相同的情况下，有效热量系数愈大，进入作业地带的有效余热量越大。,2)有效热量系数法,由热源占地面积和车间地板面积比值确定系数，见表9-2； 由热源高度确定系数，见表9-3； 由热源的辐射散热量和总热量比值确定系数，见表9-4.,表9-2车间内工作地点的夏季空气温度 单位,表9-3 系 数,表 9-4 系 数,排风窗孔,窗孔a、b的流量，kg/s； 窗孔a、b的流量系数； 室外空气的密度，kg/m3； 排风温度下的空气密度，kg/m3； 室

8、内平均温度下的空气密度，kg/m3； 中和面至窗孔a、b的距离，m。,（2）确定窗孔的位置，分配各窗孔的进、排风量。 （3）确定窗孔的面积。 进风窗孔,1、建筑平面规划 （1）建筑群的布局可从平面和空间两个方面考虑。一般建筑群的平面布局可分为：行列式、错列式、斜列式及周边式等，从通风的角度来看，错列式和斜列式较行列式和周边式好。 （2）为了保证建筑的自然通风效果，建筑主要进风面一般应与夏季主导风向成6090角，不宜小于45，同时应避免大面积外墙和玻璃窗受到西晒。 （3）室外风吹过建筑物时，迎风面的正压区和背风面的负压区都会延伸一定的距离，在这个距离内，如果有其他较低矮的建筑物存在，就会受高大建

9、筑所形成的正压区或负压区的影响。为了保证较低矮的建筑物能正常进风和排风，各建筑之间有关的尺寸应保持适当的比例。,三、自然通风与建筑设计,2、建筑形式的选择 1.建筑高度对自然通风的影响 2.穿堂风 3.多层车间 4.热车间 1.建筑高度对自然通风的影响： 自然通风的风压作用和热压作用都随着建筑物的高度的增加而增强。这对高层建筑物的室内通风是有利的。但是，高层建筑能把城市上空的高速风引向地面，产生“楼房风”的危害，这对周边地区自然通风的稳定性和控制是不利的。,.,2、穿堂风 如果迎风面和背风面的外墙开孔面积占外墙总面积1/4以上，且建筑内部阻挡较少时，室外气流横贯整个车间，形成所谓的“穿堂风”。

10、 应用穿堂风时，应将主要热源布置在夏季主导风向的下风侧。,3、多层车间 多层车间，在工艺条件允许下热源尽量安设在上层，下层用于进风。 某铝电解车间，为了降低工作区温度，冲淡有害物浓度，厂房采用双层结构。车间的主要放热设备电解槽布置在二层，电解槽两侧的地板上，设置四排连续的进风格子板。室外新鲜空气由侧窗和地板的送风格子板直接进入工作区。这种双层建筑自然通风量大，工作区温升小，能较好的改善车间中部的劳动条件。,4、热车间 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。,3、工艺布置 以热压为主进行自然通风的厂房，应尽量将散热设备布

11、置在天窗下方。 散热量大的热源应尽量布置在厂房外面，夏季主导风向的下风侧。布置在室内的热源，应采取有效的隔热措施。 当热源靠近生产厂房一侧的外墙布置，而且外墙与热源间无工作点时，热源应尽量布置在该侧外墙的两个进风口之间。,热车间的热源布置,第三节 机械通风,机械通风是依靠风机提供的动力使空气流动。机械通风可划分为局部通风和全面通风两种。 全面通风是对整个房间进行通风换气，用送入室内的新鲜空气把房间里的有害物质浓度稀释到国家卫生标准的允许浓度以下。 局部通风是采用局部气流，使人员工作的地点不受有害物质的污染，以造成良好的局部工作环境。,全面通风,全面机械排风 （自然送风）,全面机械送风（自然排风

12、） 1进风口； 2空气处理设备； 3风机； 4风道； 5送风口,全面通风量的确定,消除余热所需的通风量 消除余湿所需的通风量,有害物所需的通风量,Q室内湿热余热量，W； W室内余湿量，g/s； X室内有害气体的散发量，mg/s； t室内温度 d空气的含湿量； y空气中有害气体的浓度； c空气的定压比热； 空气的密度； k安全系数； p排风； j进风 。,当散入室内有害物数量无法具体计算时，全面通风量可按类似房间换气次数的经验数据进行计算。换气次数，就是通风量与通风房间体积V的比值，换气次数n=L/V（次/h）。各种房间的换气次数，如表8.3,局部送风系统示意图,局部排风系统示意图,全面通风,局

13、部通风,三、气流组织 单向流“强制排风，自然进风”,全面通风的气流组织 全面通风的效果不仅与全面通风量有关，还与通风房间的气流组织有关。,上送下排,四、空气质量平衡和热量平衡,空气平衡的数学表达式为 Gjj+Gzj =Gjp+Gzp 热量平衡表达式为,第四节 通风系统的主要设备及管道,一、排风罩 排风罩是设置在有害物源处，捕集和控制有害物的重要部件。,排风罩分类,1、密闭罩,有害物的放散源全部罩住 只留操作口 从罩外吸入空气 罩内污染空气由上部排风口排出 控制效果最佳 排风量最小 能防止横向气流的干扰 优先采用,整体密闭罩,产尘设备大部或全部密闭，只有传动部分留在罩外。适用于有振动或含尘气流速

14、度高的设备。,2、柜式排风罩,下吸气式(用于冷过程且有害物的密度较大),上吸气式(产热量较大的工艺过程）,上下吸气式(用于发热量不稳定的过程),3、 外部吸气罩,4、接受式罩,5、槽边排风罩,6、吹吸式排风罩,应用,二、除尘器,除尘器总类:,（1）重力沉降室 重力沉降室是通过重力作用使尘粒从气流中沉降分离的除尘装置 气流进入重力沉降室后，流动截面积扩大，流速降低，较重颗粒在重力作用下缓慢向灰斗沉降 层流式和湍流式两种,（2）惯性除尘器 惯性除尘器是使含尘气体与挡板撞击或者急剧改变气流方向，利用惯性力分离并捕集粉尘的除尘设备。,（3）旋风除尘器 旋风除尘器是除尘装置的一类。除沉机理是使含尘气流作

15、旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。,（4）过滤式除尘器 主要依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用。,（5） 湿式除尘器,优点： 可同时除尘和除有害气体 结构简单，造价低 能处理湿度大、温度高的气体 缺点： 能耗大，耗水量大 有废液、泥浆处理问题 在寒冷地区使用需防冻,（6） 静电除尘器,静电除尘器的原理： 在正、负电极之间形成高压电场, 使空气电离, 当含尘气体通过电场时, 粉尘被荷电, 从而使尘粒向集尘极运动并沉积于集尘极上, 使气体得到净化。,三、通风机,风机是输送空气的动力装置。 风机的基本结构：叶轮、电机、外壳 风机的种类：

16、1) 离心风机 2) 轴流风机 3) 混流风机 风机在管路中的作用：输送空气,1) 离心风机,2) 轴流风机,轴流风机构造示意图,四、通风管道系统,1. 形式：圆形和矩形 2. 材料：砖和混凝土、薄钢板、玻璃纤维板、 铝板、聚氯乙烯板、软管材料 3.截面面积确定,进、排风口位置确定,进风口是通风空调系统采集室外新风的入口，其位置应满足以下要求： 1) 设在室外空气洁净的地点。 2) 为防止把排风吸回本系统，进风口应该设在排风 口的上风侧并低于排风口。 3) 进风口下面距室外地面一般不要低于2cm，以免吸 入地面灰尘。 4) 降温系统的进风口宜设在背阳的外墙上。 排风口： 1）立管出口至少应高出屋面0.5m 2）排风口应位于建筑物空气动力阴影区和正压区以上。 3）要求在大气中扩散稀释的通风排气，其排风口上不应设风帽。,第五节 建