5.2 工业建筑环境设计

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1、第第5篇篇 工业建筑设计工业建筑设计第第2章章 工业建筑环境设计工业建筑环境设计1. 基本概念基本概念 为了保证室内空气温度、湿度恒定，将进入室内的为了保证室内空气温度、湿度恒定，将进入室内的新鲜空气加温或降温，及加湿或干燥（降湿），达到规新鲜空气加温或降温，及加湿或干燥（降湿），达到规定要求的过程，称为空气温湿度处理。这种厂房称为恒定要求的过程，称为空气温湿度处理。这种厂房称为恒温恒湿厂房温恒湿厂房 恒温恒湿厂房同时有温湿度基数和精度的要求恒温恒湿厂房同时有温湿度基数和精度的要求 例如：例如：t=23 t=23 0.5 0.5 ，=71%=71%5%5%。 2.1 厂房的热环境厂房的热环境

2、2.1.1 恒温恒湿厂房恒温恒湿厂房2.恒温恒湿厂房对建筑的要求恒温恒湿厂房对建筑的要求（1）合理选择厂房的朝向：为了减少太阳辐射得热，北向布置最好，其次是东北或西北；西向最差；为了防止冬季冷风的影响，厂房纵墙面宜与当地冬季主导风向平行西安的风玫瑰 2.1.1 恒温恒湿厂房恒温恒湿厂房 2. 恒温恒湿厂房对建筑的要求恒温恒湿厂房对建筑的要求 （2）恒温恒湿厂房对建筑围护结构的要求： 对外墙、屋顶的要求： 2.1.1 恒温恒湿厂房恒温恒湿厂房 对外窗、外门的要求：2. 恒温恒湿厂房对建筑的要求恒温恒湿厂房对建筑的要求 （2）恒温恒湿厂房对建筑围护结构的要求：（3）恒温恒湿厂房的布置： 恒温恒湿厂

3、房宜集中布置，可以同层水平集中、分层竖向对齐集中，也可混合集中或布置在地下室2. 恒温恒湿厂房对建筑的要求恒温恒湿厂房对建筑的要求 （4）恒温恒湿厂房体形要求： 恒温恒湿厂房的体形应方整，体形系数要小，尽量减少外墙长度。室内净高应尽可能降低 （5）恒温恒湿厂房的空间利用： 在剖面设计时，还应配合空调系统、风口位置并按充分利用空间的原则来布置管2. 恒温恒湿厂房对建筑的要求恒温恒湿厂房对建筑的要求（6）恒温恒湿厂房选址要求： 恒温恒湿厂房一般还有洁净、防振等各方面的工艺要求，因此在布置厂房时要注意这方面的要求第第2章章 工业建筑环境设计工业建筑环境设计 3. 恒温恒湿厂房中空调机房的布置恒温恒湿

4、厂房中空调机房的布置 （1）空调机房的布置原则 空调机房一般应布置在恒温室的附近，靠近其负荷中心，以减少冷热能量的损失，缩短风管长度，节约投资但由于风机有振动，机房还应远离需要防振、防噪声的恒温车间。有时也可以利用变形缝将两者分开布置（2）空调机房的布置方式 集中式 分散式 2.1.2 厂房的自然通风厂房的自然通风1.基本概念基本概念2. （1）机械通风：依靠通风机的力量为空气流动的动力3. （2）自然通风 ：利用自然力作为空气流动的动力2. 自然通风的基本原理自然通风的基本原理 （1）热压作用 ： 热压大小取决于两个因素，即上下进排风口的中心距离和室内外温度差(2) 风压作用风压计算公式2.

5、 自然通风的基本原理自然通风的基本原理原理：根据流体力学原理，当风吹向房屋时，在迎风面上形成正压区，建筑物屋顶、两侧及背风面形成负压区 3. 自然通风设计一般原则自然通风设计一般原则（1）建筑朝向的选择 从减少建筑物接受太阳辐射和组织自然通风角度综合来说，厂房南北朝向是最合理的 （2）建筑群的布局 一般建筑群的平面布局有行列式、错列式、斜列式、周边式、自由式五种。行列式和自由式能争取到较好的朝向和自然通风，错列式和斜列式的布局更好 （3）厂房开口与自然通风 为了获得舒适的通风，开口的高度应低一些，使气流才能作用到人身上。高窗和天窗可以使顶部热空气更快散出。室内的平均气流速度只取决于较小的开口尺

6、寸，通常，取进出风口面积相等为宜，进风口小些为佳（4）导风设计 窗扇，中轴旋转窗扇，水平挑檐、档风板、百页板，外遮阳板及绿化均可以挡风、导风，有效地组织室内通风3. 自然通风设计一般原则自然通风设计一般原则 4. 冷加工车间的通风冷加工车间的通风 冷加工车间夏季通风的主要方式 ： 限制厂房宽度并使其长轴垂直夏季主导风向； 在侧墙上开窗，在纵横贯通的通道端部设大门； 室内少设和不设隔墙 ； 当厂房较宽时，应辅设机械通风 ； 未设天窗时，为排出积聚在屋盖下部的热空气， 可设置通风屋脊 5. 热加工车间的通风热加工车间的通风南方地区热车间剖面示意图 （1）进排风口设置 南方地区散热量较大车间 ：墙下

7、部为开敞式，屋顶设通风天窗。为防雨水溅入室内，窗口下沿应高出室内地面6080厘米。因冬季不冷，可不设窗扇，但必须设挡雨板 5. 热加工车间的通风热加工车间的通风 （1）进排风口设置北方地区热车间剖面示意图 1-夏季气流； 2-冬季气流； 3-工业炉 北方地区散热量较大车间 ：由于冬夏季温差较大，进排风口均须设置窗扇。夏季可将进排风口窗扇开启组织通风 5. 热加工车间的通风热加工车间的通风 （2 2）通风天窗的选择 矩形通风天窗：u 设计要点：l常用的L/h值是当天窗挑檐较短时，可用L/h=1.11.5；当天窗的挑檐较长时，可用L/h=0.91.25 l 喉口宽度b与窗高h之间的关系为： b6米

8、，h=（0.40.5）b； b6米，h=（0.30.4）b 5. 热加工车间的通风热加工车间的通风 （2 2）通风天窗的选择 矩形通风天窗： 符合下列条件时，天窗前可不设挡风板：厂房的边跨，满足下表条件时，可不设挡风板。符合下表的情况，低跨天窗靠近跨一侧的排风口可不设挡风板两相邻天窗间距l5h时，两天窗互起挡风板作用，可不设 挡风板。 （2 2）通风天窗的选择 矩形通风天窗：5. 热加工车间的通风热加工车间的通风 通风天窗通风天窗水平口设挡雨片 下沉式通风天窗u优点：它降低了厂房高度45米；减少了风荷载；减少了屋架上集中荷载；可节省钢材和混凝土；抗震性能好；通风稳定；布置灵活，热量排除路线短；

9、采光均匀等 。u缺点 ：屋架上下弦受扭；屋面排水处理复杂；如设窗扇时，构造复杂；屋面板下沉室内会产生压抑感。中井式天窗厂房剖面 边井式天窗厂房剖面 （2 2）通风天窗的选择5. 热加工车间的通风热加工车间的通风 u下沉式通风天窗的分类：井式天窗 ： u下沉式通风天窗的分类：中纵向下沉式天窗厂房剖面 边纵向下沉式天窗厂房剖面 横向下沉式天窗 横向下沉式天窗厂房 纵向下沉式天窗 第第2章章 工业建筑环境设计工业建筑环境设计 1. 基本概念基本概念2. 我国建筑采光设计标准（GB/T50033-2001）规定，在采光设计中，天然采光标准以采光系数为指标3. 采光系数：是室内某一点直接或间接接受天空漫

10、射光所形成的照度与同一时间不受遮挡的该天空半球在室外水平面上产生的天空漫射光照度之比4. 照度：是水平面上接受到的光线强弱的指标，照度的单位是lx，称作勒克斯2.2 厂房的光环境厂房的光环境2.2.1 天然采光标准天然采光标准2.2.1 天然采光标准天然采光标准 2. 天然采光的质量要求天然采光的质量要求 （2）为避免眩光影响采取的主要措施有： 作业区应减少或避免直射阳光； 工作人员的视觉背景不宜为窗口； 可采用遮阳设施降低窗户亮度或减少天空视域； 窗户内表面或窗户周围的内墙面，宜采用浅色粉刷（1）厂房采光设计应注意： 应避免对生产工作产生遮挡和不利的阴影 采光应均匀照亮整个车间 应采取措施以

11、减小不舒适眩光影响 窗地面积比 ：是指窗洞口面积与室内地面面积之比。如果一般厂房对采光要求不十分精确时，利用窗地面积比可以简单地估算出采光窗口面积 采光窗窗地面积比 2.2.2 采光窗口面积的确定采光窗口面积的确定2.2 厂房的光环境厂房的光环境2.2 厂房的光环境厂房的光环境 1.侧面采光侧面采光 （1）侧面采光分：单侧采光和双侧采光两种 。u 单侧采光：单侧窗采光不均匀， 房间的天然光照度随进深的增 加而迅速降低，采光系数衰减 很快 u 单侧采光的有效进深约为侧窗口上沿至地面高度d的1.52.0倍，即B=1.52.0d。即单侧采光房间的进深一般不超过窗高的1.52倍为宜单侧采光光线衰减示意

12、图单侧采光光线衰减示意图2.2.3 天然采光方式和采光窗的选择天然采光方式和采光窗的选择 （2）侧窗可分为：高侧窗和低侧窗u 高侧窗投光远，光线均匀，能提高远窗点的采光效果。 u 低侧窗投光近，对近窗点光线有利。u 高低侧窗结合布置，不仅是结构构件位置所分隔，而且也充分利用各自窗特点，解决较高、较宽厂房的采光问题。u 侧窗造价便宜，构造简单，施工方便，能减少屋顶承重的集中荷载。 1.侧面采光侧面采光 （3）应注意的问题：u为方便工作（如检修吊车轨等）和不使吊车梁遮挡光线，高侧窗下沿距吊车梁顶面一般取600毫米左右为宜。低侧窗下沿（窗台）一般应略高于工作面的高度（0.8米左右）u窗间墙愈宽，光线

13、愈明暗不均，因而窗间墙不宜设得太宽，一般以等于或小于窗宽为宜。如沿墙工作面上要求光线均匀，可减少窗间墙的宽度或取消窗间墙做成带形窗 高低侧窗示意图高低侧窗示意图 1.侧面采光侧面采光侧窗2.2.3 天然采光方式和采光窗的选择天然采光方式和采光窗的选择 2. 顶部采光顶部采光 顶部采光形式包括矩形天窗、锯齿形天窗、平天窗等 。（1）矩形天窗u优点：当窗扇朝向南北时，室内光线均匀，直射光较少。由于玻璃面是垂直的，受污染程度小，易于防水。窗扇可开启，有一定的通风作用。 u缺点：增加了厂房的体积和屋顶承重结构的集中荷载，屋顶结构复杂，造价高，抗震性能不好。矩形天窗厂房剖面 u为了获得良好的采光效果，合

14、适的天窗宽度为1/21/3厂房跨度。两天窗的边缘距离L应大于相邻天窗高度和的1.5倍，即L1.5（h1+h2） 天窗宽度与跨度的关系 （1）矩形天窗 矩形天窗（2）锯齿形天窗）锯齿形天窗 u优点：室内光线稳定、均匀，无直射光进入室内，避免产生眩光及不增加空调设备负荷。采光效率高，在满足同样的采光标准的前提下，锯齿形天窗可比矩形天窗节约玻璃面积30%左右。由于玻璃面积少又朝北，因而在炎热地区防止室内过热也有好处。 锯齿形天窗厂房剖面 2. 顶部采光顶部采光 锯齿形天窗 （3）横向天窗）横向天窗横向下沉式天窗 u优点：采光面大，效率高，光线均匀等。u横向下沉式天窗：将一个柱距或几个柱距内的屋面板下

15、沉，支承在屋架下弦上，相邻屋面板仍支于屋架上弦上，利用两部分屋面板位置的高差（即屋架上下弦高差）作采光口，这种天窗称之为横向下沉式天窗。 2. 顶部采光顶部采光 横向采光窗 （4）平天窗）平天窗u优点：采光效率高，采光均匀，它比矩形天窗平均采光系数要大23倍，即在同样采光标准要求的采光面积为矩形天窗的1/31/2，可节约大量的玻璃面积。u缺点：在采暖地区，玻璃面上容易结露；如设双层玻璃，则造价高，构造复杂。在炎热地区，通过平天窗透过大量的太阳辐射热；在直射阳光作用下工作面上眩光严重。此外，平天窗在尘多雨少的地区容易积尘和污染，使采光效果大大降低。2. 顶部采光顶部采光 平天窗积灰尘的采光带 u

16、平天窗采光口可分采光板、采光罩和采光带三种u在实践中还有：三角形天窗：将玻璃面抬高（一般与水面成3045），宽度为36米，须设天窗架 三角形天窗厂房剖面图 （4）平天窗）平天窗 折板屋顶的采光天窗布置壳体结构的采光处理 折板屋顶的采光天窗布置 壳体屋顶采光示意u在实践中还有： 1. 基本概念基本概念 （1） 噪音的定义：u 广义的噪声 ：凡人们不愿听的各种声音都是噪声。u从物理学的角度来看，噪声是指由频率和强度都不同的各种声音杂乱地组合而产生的声音。 （2）噪音的危害：u噪声可以使人听力衰退，严重的可导致噪声性耳聋；u噪声会引起多种疾病；噪声会影响人的正常生活；u噪声使劳动生产率降低等。 2.

17、3 厂房的声环境厂房的声环境2.3.1 噪声允许标准噪声允许标准 第第2章章 工业建筑环境设计工业建筑环境设计 2.噪声允许标准噪声允许标准 我国现已颁布的和工业建筑声环境有关的噪声控制标准有：中华人民共和国环境噪声污染防治法、城市区域环境噪声标准、工业企业噪声控制设计规范工业企业厂界噪声标准 城市区域环境振动标准 但尚无工业企业卫生振动标准 城市区域环境噪声标准城市区域环境噪声标准Leq（dBA） （GB3096-93） 工业建筑室内允许噪声级（工业建筑室内允许噪声级（dBA） （GBJ 87-85） 各类厂界噪声标准各类厂界噪声标准Leq（dBA） （GB3096-93） 2.3 厂房的声

18、环境厂房的声环境 1. 控制噪声源控制噪声源 ：控制噪声源是控制噪声的最有效办法。 2. 接受者防护接受者防护：个人防护是一种经济而又有效的措施。常用的防护用具有耳塞、防声棉、耳罩、头盔等。此外，在车间可使用隔声间对工人进行保护。2.3.2 厂房内噪声的控制厂房内噪声的控制 （4）采取声学控制手段：工业企业主要采用隔声、吸声、隔振与阻尼等噪声控制技术 3. 在噪声传播途径上控制噪声在噪声传播途径上控制噪声 （1）利用闹静分开的方法降低噪声； （2）利用地形和声源的指向性控制噪声； （3）利用绿化降低噪声 ； 隔声降噪设计隔声降噪设计隔声罩：采用隔声罩来控制车间内独立的强噪声源。隔声罩可降低噪声

19、1040dB不等隔声间：隔声间设计降噪量可达到2050dB。隔声间分为封闭式和半封闭式两种，一般多用封闭式结构隔声屏障：隔声屏障是用来遮挡声源和接收点之间直达声的措施2.3.2 厂房内噪声的控制厂房内噪声的控制 吸声降噪设计：吸声降噪设计：在室内屋顶和墙壁内表面贴以吸声材料或吸声结构，在室内空间悬挂一些吸声体或设置吸声屏，机器发出的噪声，碰到吸声材料部分声能会被吸收掉，使反射声减弱，操作人员听到的只是从声源发出的经过最短距离到达的直达声和被减弱的反射声，这时总的噪声级就会降低，这就是吸声降噪设计。 隔振设计：隔振设计：隔振的主要方法是在振源与结构之间装设减振装置。 u设备基础隔振u管道隔振 （

20、4）采取声学控制手段：工业企业主要采用隔声、吸声、隔振与阻尼等噪声控制技术 减振阻尼：减振阻尼：为了有效地抑制金属板振动，需在薄的钢板上贴上或喷涂一层内摩擦阻力大的材料，如沥青、软橡胶或其他高分子涂料配成的阻尼浆，这种措施称之为减振阻尼，简称阻尼u常用阻尼材料：沥青、软橡胶、石棉漆、石棉沥青膏等。 u常用的阻尼结构：自由层阻尼处理；约束层阻尼处理 （4）采取声学控制手段：工业企业主要采用隔声、吸声、隔振与阻尼等噪声控制技术 2.4 洁净厂房设计洁净厂房设计 2.4.1 洁净厂房与洁净度洁净厂房与洁净度 洁净厂房是应用洁净技术实现控制生产环境空气中的含尘、含菌浓度、温度、湿度与压力，以达到所要求

21、的洁净度与其他环境参数。它可分类为： （1）. 工业洁净厂房 （2）. 生物洁净厂房 第第2章章 工业建筑环境设计工业建筑环境设计洁净室及洁净区空气中悬浮粒子洁净度等级空气洁净度等级（N） 大于或等于表中粒径的最大浓度限制（pc/m3) 0.1m 0.2m 0.3 m 0.5m 1m 5m11022100241043100023710235841000023701020352835100000237001020035208322961000002370001020003520083202937352000832002930835200008320002930093520000083200002

22、93000（a） 厂房外立面 （b） 洁净工作服更衣室 （c） 空气吹淋室 （d） 洁净室车间内部 某洁净厂房实例 1.1工业建筑的特点、分类与设计要求工业建筑的特点、分类与设计要求洁净厂房吹淋室近图车间内部监控屏洁净厂房空调管道 1.1工业建筑的特点、分类与设计要求工业建筑的特点、分类与设计要求洁净厂房黄区2.4 洁净厂房设计2.4.2 尘源及防尘措施 为防止工作人员将灰尘带入室内以及防止人员自身产生的尘埃，在洁净室设计中必须注意生活间的布置和人员净化的措施 人身净化程序 第第2章章 工业建筑环境设计工业建筑环境设计2.4 洁净厂房设计 2.4.3 空气净化及气流组织 进入洁净室的空气都需做净化处理，现在广泛采用的是过滤法，其设备为过滤器。新鲜空气一般须经三级过滤; 净化的气流组织一般都采用层流式和乱流式两种组织形式第第2章章 工业建筑环境设计工业建筑环境设计2.4 洁净厂房设计 2.4.4 洁净厂房的建筑布置 选址合适，环境条件好，少扬尘; 建筑分区合理； 有明显的标志和事故照明； 平面布置可采取走廊式和套间式两种第第2章章 工业建筑环境设计工业建筑环境设计洁净室的平面布置 管道布置 洁净厂房动力管线 洁净厂房管道布置