通风与空调系统基础知识

7 通风与空调系统基础知识
7.1 通风系统的分类、组成及原理
2 机械通风
依靠通风机提供的动力来迫使空气流通来进行室内 外空气交换的方式叫做机械通风。
与自然通风相比，机械通风具有以下优点：送入车间或工作房 间内的空气可以经过加热或冷却，加湿或减湿的处理；从车间排除 的空气，可以进行净化除尘，保证工厂附近的空气不被污染；按能 够满足卫生和生产上所要求造成房间内人为的气象条件；可以将吸 入的新鲜空气按照需要送到车间或工作房间内各个地点，同时也可 以将室内污浊的空气和有害气体从产生地点直接排除到室外去；通 风量在一年四季中都可以保持平衡，不受外界气候的影响，必要时， 根据车间或工作房间内生产与工作情况，还可以任意调节换气量。

7.1 通风系统的分类、组成及原理
图7-1 热压作用下的自然通风
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
图7-3 局部机械排风系统
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
图7-4 局部送风系统
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
图7-5 全面机械排风系统
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
建筑中压力分布规律究竟谁起主导作用呢？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 起了主导作用；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。 风压作用下的自然通风与风向有着密切的关系。由 于风向的转变，原来的正压区可能变为负压区，而原来 的负压区可能变为正压区。风向是不受人的意志所能控 制的，并且大部分城市的平均风速较低。因此，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 的作用原理来设计有组织的自然通风。
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
② 局部送风系统
在一些大型的车间中，尤其是有大量余热的高温车 间，采用全面通风已经无法保证室内所有地方都达到适 宜的程度。在这种情况下，可以向局部工作地点送风， 造成对工作人员温度、湿度、清洁度合适的局部空气环 境，这种通风方式叫做局部送风。直接向人体送风的方 法又叫岗位吹风或空气淋浴。 图7-4为车间局部送风示意图，是将室外新风以一定 风速直接送到工人的操作岗位，使局部地区空气品质和 热环境得到改善。
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② 全面送风
当不希望邻室或室外空气渗入室内，而又希望送入 的空气是经过简单过滤、加热处理的情况下，多用如图 7-6所示的全面机械送风系统来冲淡室内有害物，这时室 内处于正压，室内空气通过门窗排到室外。
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
（1） 局部通风
利用局部的送、排风控制室内局部地区的污染物的 传播或控制局部地区的污染物浓度达到卫生标准要求的 通风叫做局部通风。局部通风又分为局部排风和局部送 风。
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。 图7-3为一局部机械排风系统示意图。系统由排风罩、 通风机、空气净化设备、风管和排风帽组成。
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
局部排风系统的划分应遵循如下原则：
a 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。
b 不同污染物相混可产生燃烧、爆炸或生成新的 有毒污染物时，不应合为一个系统，应各自成独立系统。 c 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。 d 排除高温、高湿气体时，应单独设置系统，并 有防止结露和有排除凝结水的措施。
图7-6 全面机械送风系统
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7.2 民用建筑防、排烟系统的分 类、组成及原理
7.2.1 建筑火灾烟气的特性
1 烟气的毒害性
烟气中的CO、HCN、NH3等都是有毒性的气体；另 外，大量的CO2气体及燃烧后消耗了空气中大量氧气， 引起人体缺氧而窒息。烟粒子被人体的肺部吸入后，也 会造成危害。空气中含氧量≤6％，或CO2浓度≥20％，或 CO浓度≥1.3％时，都会在短时间内致人死亡。有些气体 有剧毒，少量即可致死，如光气COCl2浓度≥50×10-6时， 在短时间内就能致人死亡。
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7.2 民用建筑防、排烟系统的分类、 组成及原理
2 烟气的高温危害
火灾时物质燃烧产生大量热量，使烟气温度迅速升 高。火灾初起(5～20min)烟气温度可达250℃；随后由于 空气不足，温度有所下降；当窗户爆裂，燃烧加剧，短 时间内温度可达500℃。燃烧的高温使火灾蔓延，使金属 材料强度降低，导致结构倒塌，人员伤亡。高温还会使 人昏厥、烧伤。
热压与风压共同作用下的自然通风可以简单地认为 它们是效果叠加的。设有一建筑，室内温度高于室外温 度。当只有热压作用时，室内空气流动如图7-1所示。 当 热压和风压共同作用时，在下层迎风侧进风量增加了， 下层的背风侧进风量减少了，甚至可能出现排风；上层 的迎风侧排风量减少了，甚至可能出现进风，上层的背 风侧排风量加大了；在中和面附近迎风面进风、背风面 排风。
建筑中的通风系统可能只完成其中的一项或几项任 务。其中利用通风除去室内余热和余湿的功能是有限的， 它受室外空气状态的限制。
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
7.1.2 通风系统的分类
通风的主要目的是为了置换室内的空气，改善室内 空气品质，是以建筑物内的污染物为主要控制对象的。 根据换气方法不同可分为排风和送风。排风是在局 部地点或整个房间把不符合卫生标准的污染空气直接或 经过处理后排至室外；送风是把新鲜或经过处理的空气 送入室内。 对于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。
空气分配部分空气分配部分主要包括设置在不同位置的送风口和回风口其作用是合理地组织空调房间的空气流动保证空调房间内工作区一般是2m以下的空间的空气温度和相对湿度均匀一致空气流速不致过大以免对室内的工作人员和生产形成不良的影响
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
此外，如果按照系统作用的范围大小还可分为全面 通风和局部通风两类。通风方法按照空气流动的作用动 力可分为自然通风和机械通风两种。 1．自然通风
自然通风是在自然压差作用下，使室内外空气通过 建筑物围护结构的孔口流动的通风换气。
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
全面通风包括全面送风和全面排风，两者可同时或 单独使用。单独使用时需要与自然送、排风方式相结合。 ① 全面排风 为了使室内产生的有害物尽可能不扩散到其他区域 或邻室去，可以在有害物比较集中产生的区域或房间采 用全面机械排风。图7-5所示就是全面机械排风。 图7-5(a)所示是在墙上装有轴流风机的最简单全面 排风。图7-5(b)所示是室内设有排风口，含尘量大的室内 空气从专设的排气装置排入大气的全面机械排风系统。
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
图7-1 热压作用下的自然通风
B1 通风系统的分类、组成及原理
图7-2 风压作用下的自然通风
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
通风的功能主要有：
(1) 提供人呼吸所需要的氧气；
(2) 稀释室内污染物或气味； (3) 排除室内工艺过程产生的污染物； (4) 除去室内多余的热量(称余热)或湿量(称余湿)； (5) 提供室内燃烧设备燃烧所需的空气。
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（2） 全面通风
全面通风又称稀释通风，原理是向某一房间送入清 洁新鲜空气，稀释室内空气中的污染物的浓度，同时把 含污染物的空气排到室外，从而使室内空气中污染物的 浓度达到卫生标准的要求。
全面通风适用于：有害物产生位置不固定的地方； 面积较大或局部通风装置影响操作；有害物扩散不受限 制的房间或一定的区段内。这就是允许有害物散入室内， 同时引入室外新鲜空气稀释有害物浓度，使其降低到合 乎卫生要求的允许浓度范围内，然后再从室内排出去。
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
但是，机械通风系统中需设置各种空气处理设备、 动力设备（通风机），各类风道、控制附件和器材，故 初次投资和日常运行维护管理费用远大于自然通风系统； 另外，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。 机械通风可根据有害物分布的状况，按照系统作用 范围大小分为局部通风和全面通风两类。局部通风包括 局部送风系统和局部排风系统；全面通风包括全面送风 系统和全面排风系统。
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，这就是在风压作用下的自然通 风。通风强度与正压侧与负压侧的开口面积及风力大小 有关。如图7-2 。
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（3） 热压和风压共同作用下的自然通风
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2
民用建筑防、排烟系统的分类、组成及原理
3
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
7.1.1 通风的任务和意义
创造良好的空气环境条件（如温度、湿度、空气流速、 洁净度等），对保障人们的健康、提高劳动生产率、保证 产品质量是必不可少的。这一任务的完成，就是由通风和 空气调节来实现的。 通风，就是用自然或机械的方法向某一房间或空间送 入室外空气，或由某一房间或空间排出空气的过程。送入 的空气可以是处理的，也可以是不经处理的。换句话说， 通风是利用室外空气（称为新鲜空气或新风）来置换建筑 物内的空气（简称室内空气），以改善室内空气品质。
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
（2） 风压作用下的自然通风
当风吹过建筑物时，在建筑的迎风面一侧压力升高 了，相对于原来大气压力而言，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。
根据压差形成的机理，可以分为热压作用下的自然 通风、风压作用下的自然通风以及热压和风压共同作用 下的自然通风。
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7.1 通风系统的分类、组成及原理
（1） 热压作用下的自然通风
热压是由于室内外空气温度不同而形成的重力压差。 如图7-1所示。这种以室内外温度差引起的压力差为动力 的自然通风，称为热压差作用下的自然通风。 热压作用产生的通风效应又称为“烟囱效应”。 “烟囱效应”的强度与建筑高度和室内外温差有关。一 般情况下，建筑物愈高，室内外温差越大，“烟囱效应” 愈强烈。