[工程科技]第二章 工业与民用建筑通风

气流组织

全面通风的效果不仅取决于通风量的大小， 而且取决与气流组织。 气流组织：合理布置送、排风口位置，分 配风量以及选用风口形式，以便用最小的 通风量达到最佳的通风效果。

气流组织方式
下进上回 上送上回 上送下回 中间送上下回

送风口与回风口

送风口：孔口，百叶送风口散流器

第2章 工业与民用建筑通风
第一讲
很多时候室内的空气不能满足我们的要求， 如温度过高，污染物浓度较大等等，我们 应该怎么办？ 最常用的方法：通风。


通风的任务：以通风换气的方法改善室内空气环 境。

把局部地点或整个房间内的污浊空气排放至室外，
把新鲜空气送入室内，前者为排风，后者为送风。

按通风动力不同，通风系统可分为自然通风和机
风量平衡
G G G G zj jj zp jp
式中 G
jj
——机械进风量（kg/s）；
G zj ——自然进风量（kg/s）；
G jp ——机械排风量（kg/s）；
G zp ——自然排风量（kg/s）。
G jj G jp正压，无组织排风 G jj G jp压差为 0 G jj G jp负压，无组织进风
【例3.1】 某车间内同时散发苯和甲醇，散发量分别为60mg/s、 50 mg/s，求所需的全面通风量。 （解） 查相关资料得车间内最高允许浓度为苯=40 Kg/m3， y 甲醇 p 2 =50 mg/m3。送风中采用的是新鲜空气，其中不含有 这两种有机溶剂蒸汽，故 y s 1 y s2 0 取安全系数k=6。则 苯 甲醇
表 室内负压引起的危害 负压（pa ） 2.45~4.9 2.45~12.25 4.9~12.25 7.35~12.25 风速（m/s） 2~2.9 2~45 2.9~4.5 3.5~6.4 危害 使操作者有吹风感 自然通风的抽力下降 燃烧炉出现逆火 轴流式排风扇排风能 力下降
12.25~49
12.25~61.25
机械送风系统室外进风口的布置：
选择空气洁净的地方 进风口应低于排风口，并设置在排风口上风处 进风口底部应高出地面2m，在设有绿化带时，不 宜低于1m

机械送风系统的送风方式 （1）放散热或同时放散热、湿和有害气体的房间，当采 用上部或下部同时全面排风时，送风宜送至工作地带。 （2）放散粉尘或密度比空气大的蒸汽和气体、而不同时 放散热的车间及辅助建筑物，当从下部地带排风时，宜 送至上部地带。 （3）当固定工作地点靠近有害物质放散源，且不可能安 装有效的局部排风装置时，应直接向工作地点送风。

2.4 置换通风


置换通风是一种新的通风方 式。 与传统的混合通风方式相比 较，可使室内工作区得到较 高的空气品质、较高的热舒 适性并具有较高的通风效率。 以低速在房间下部送风，气 流以类似层流的活塞流的状 态缓慢向上移动，到达一定 高度受热源和顶板的影响， 发生紊流现象，产生紊流区。
置换通风的流态
械通风；按通风方式可划分为全面通风、局部通 风、置换通风等等。
1 局部通风
可分为局部进风和局部排风。 局部排风系统：局部排风罩，风管，净化 设备，风机，烟囱。 局部送风系统：系统式和分散式。 （图）

2 全面通风
也成为稀释通风，用清洁空气稀释室内空气 中有害物浓度，同时不断将污染空气排至室 外，使室内空气中有害物浓度不超过卫生标 准规定的最高允许浓度。 全面通风的效果与通风量和气流组织有关。 （图）
zp
G jj G zj G jp G zp
Q Q
d
s
1 . 353 kg /m w
3
3 根据空气温度，可分别查得空气密度为： 1 . 197 kg / m n
3 1 . 185 kg / m zp
把有关参数带入上述方程，最后解得
G 5 . 32 kg /s jj
回风口：孔口
全面通风气流组织设计的最基本原则

将新鲜空气送到作业地带或操作人员经常停留的 工作地点；避免有害物吹向工作区；有效地从有 害源附近或有害物浓度最大的部位排走污染空气。 具体设计情况 参照设计规范。

在进行气流组织设计时，应按照以下原则进行设计： 清洁空气必须先经过人的呼吸区 车间内污染空气必须及时排出 车间内气流分布均匀,尽量避免漩涡
k x1 6 60 L1 m3/s=9 m3/s y p 1 y s1 40 0
kx2 6 50 3/s=6 m3/s L2 m y p 2 y s 2 50 0
由于苯和甲醇都属于麻醉气体，其危害相同，全面通风量为各自 所需之和，即
3 L L1 L 9 6 15 (m /s) 2
4.5~9
6.4~10
大门难以启闭
局部排风扇系统能力 下降
热平衡
通风房间的空气热平衡，是指为保持通风房间内温度不变， 必须使室内的总得热量等于总失热量。即
Q Q
d
s
（3.24）
式中
Q Q
d
s
——总得热量（kw）； ——总失热量（kw）。
室内的总得热量包括：生产设备、产品、采暖散热设备、人 体、送风、太阳辐射等等的散热量。 室内的总失热量包括：围护结构、冷材料、排风、水分蒸发 等等吸收的热量。
t
jj
33.75
℃
Q jj
cp G ( t t ) 245 . 8 kW jj jj w
注意事项
室内的温度和压力的稳定，依赖于热平衡和空气平衡。在实 际生产中，通风形式比较复杂，通风系统的平衡问题非常复杂， 是一个动态平衡过程，室内温度、送风温度、送风量等各种因素 都会影响这个平衡。如果上述条件发生变化，可以按照下列方法 进行相应的调整： 1.如冬季根据平衡求得送风温度低于规范的规定，可直接将 送风温度提高至规定的数值； 2.如冬季根据平衡求得送风温度高于规范的规定，应将送风 温度降低至规定的数值，相应提高机械进风量； 3.如夏季根据平衡求得送风温度高于规范的规定，可直接降 低送风温度进行送风，使室内温度有所降低。
在满足室内卫生条件的前提下，进行车间 通风系统设计时，为节省能量，可采取以下措 施： 1.减少排风量 2.机械进风系统在冬季应采用较高的送风温 度 3.空气再循环使用 4.采用既有送风又有排风的局部通风装置 5.设置热回收装置
全面通风系统
2.3 事故通风
散发大量有害气体或可能发生爆炸，应设 事故排风。 事故排风风量应按实际情况确定，如无计 算资料时，安8次换气次数确定。 排风口设在有害气体或爆炸气体物质散发 量可能最大的地点。 事故排风机应设在室外。

消除余热
Q G (kg / s) c (tp t0)
W G (k g / s) dp d0

消除余湿
换气次数：通风量与通风房间的体积的比值。(次/h)
需要注意的是，当通风房间同时存在多种有害物时， 如其危害不同，一般情况下，应分别计算，然后取其中 的最大值作为房间的全面换气量。 但是，当房间内同时散发数种危害相同的有害物时， 如各种溶剂（苯及其同系物、醇、醋酸酯类）的蒸气， 或数种刺激性气体（三氧化硫、二氧化硫、氯化氢、氟 化氢、氮氧化合物）时，由于这些有害物对人体的危害 在性质上是相同的，在计算全面通风量时，应把它们看 成是一种有害物质，房间所需的全面换气量应当是分别 消除每一种有害气体危害所需的全面换气量之和。

2.1 全面通风量的确定

假设有害物在室内均匀散发，送风气流和室内空 气混合瞬间完成，送排风气流等温。
Vf(m3) L(m3/s) dτ x (g/s) y1(g/m3) dy(g/m3)=y2-y1 dτ L(m3/s)
y0(g/m3)
y(g/m3)
Ly d xd Lyd V 全面通风的基本微分方程式 0 fdy
x V y y f 3 2 1 L ( m /s ) y y y y 2 0 2 0
Kx 3 L (m / s) y 2 y 0
L x L y y exp( ) ( y )[ 1 exp( )]
2 1
V f
L
0
V f
x 3 y y ( g / m ) 2 0 L

通风的任务，局部排风系统（组成及作用 ），了解稀释方程的简化过程，掌握稳定 状态时的通风量计算，气流组织确定原则 ，掌握风量平衡，了解热量平衡，了解事 故通风和置换通风原理。

置换通风适合下列情形： 1).污染物质比环境空气温度高或密度小； 2).供给空气比建筑物环境空气温度低； 3).层高大的房间，例如房间层高大于3m。

浮升力作为驱动力的置换通风在下列情形效率较低：
1).天花板的高度低于2.3m 2).房间空气扰动（湍流）强烈； 3).污染物比环境空气冷或密度大。



风量的分配 （1）有害物和蒸气的密度比空气轻，或虽比室内空气重， 但建筑内散发的显热全年均能形成稳定的上升气流时，宜从 房间上部区域排出。 （2）当散发有害气体和蒸气的密度比空气重，建筑物内散 发的显热不足以形成稳定的上升气流而沉积在下部区域时， 宜从房间上部区域排出总风量的1/3且不小于每小时一次换气 量，从下部区域排出总排风量的2/3。 （3）当人员活动区有害气体与空气混合后的浓度未超过卫 生标准，且混合后气体的相对密度与空气密度接近时，可只 设上部或下部区域排风。 （4）送排风量因建筑物的用途和内部环境的不同而不同。
【例3.2】 已知某车间有送、排风系统，车间内生产设备散 热量为70kw，围护结构的失热量为78 kw，车间上部自然排风 3 3 量为 L ，车间工作区机械排风量为 L 3 . 2 m /s 2 .4 m /s jp zp 3 1 m / s，车间自然排风温度为 t zp 25 ℃ 无组织自然进风为 L zj 车间工作地点温度为 tn 22 ℃， 室外空气温度为 tw 12 ℃ 试计算（1）机械送风量 G jj ，（2）机械送风温度 t jj ，（3）加 热机械送风需要的热量 Q jj 。 解 列空气平衡和热平衡方式
（4）置换通风送风温度不能太低的限制，使得送风量增大，输运空气管路增 大，输运动力增加，不利于经济性。 （5）置换通风的冷源一般考虑中央冷水机组。
（6）从经济性方面考虑，置换通风更适用于大中型空调系统。
（7）在层高大于3m时，置换通风的优点更明显。置换通风不适用于层高小 于2.5m的房间。
本节知识提要
站立人员产生的上升气流
置换通风一些特点：



气流产生热力分层现象，出现两个区域：下部单 向流动区和上部混合区。 室内温度和污染物浓度分层。 室内空气流动速度较低，低动的一重要原因。 送风与室温温差2—4℃。 空气湖（air lake） 全面通风——建筑为本，置换通风——以人为本
( Ly x Ly ) d 1 d 0 V L Ly x Ly 0 0 f y 1
y 2

Ly xLy 1 0 ln V Ly xLy f 2 0
L 1 Vf
L
Ly x Ly L 1 0 1 Ly x Ly V 2 0 f
Ly x Ly L 1 0 exp() Ly x Ly V 2 0 f

通过分析，我们得到如下结论：
（1）置换通风是一种高舒适性的空调系统。 （2）置换通风是一种节能的空调方式。
（3）热力分层的产生，存在垂直方向的温度梯度，需要在人员活动区控制温 度梯度，一般应保持在3℃以内，温差太大则降低了舒适性；同时要保证 一定的送风量，使热力分层“分界高度”大于人员活动区，保证人员处于 清洁区。