建筑环境学(6讲义)(PPT)

自然通风主要依靠室内外风压或者热压的 不同来进行室内外空气交换。如果建筑物 外墙上的窗孔两侧存在压力差△P，就会有
空气流过该窗孔，空气流过窗孔时的阻力 就等于△P。
P v2
2 (6-1)
式中△P——窗孔两侧的压力差， Pa；
v——空气流过窗孔时的流速， m/s；
ρ——空气的密度，kg／m3；
1. 热压作用下的自然通风
假设窗孔外的静压 力分别为Pa、Pb，
窗孔内的静压力分 别为P’a、P’b，室
内外的空气温度和 密度分别为tn、ρn 和tw、ρw。由于tn ＞tw，所以ρn＜ ρw。
图6-1 热压作用下自然 通风
如果我们首先关闭窗孔b，仅开启窗孔a，不管最初 窗孔a两侧的压差如何，由于空气的流动，Pa将会等 于P’a。当窗孔a的内外压差ΔP＝（P’a－Pa）=0时， 空气停止流动。
根据流体静力学原理，这时窗孔b的内外压差
ΔPb=( P’b- Pb)= ( P’a-ghρn)-(Pa-ghρw)
= ( P’a- Pa)+gh(ρw-ρn)
=ΔPa+ gh(ρw-ρn)
(6-5)
式中ΔPa 、ΔPb ——窗孔a和b的内外压差，
ΔP＞0，该窗孔排风，ΔP ＜0，该窗孔进风；
g——重力加速度，m／s2。
Pxa ——窗孔a的余压， Pa；
h’——窗孔a与某窗孔的高差，m。
余压值从过风窗孔a的负值逐渐增大到排风窗孔 b的正值。在O-O平面上，余压等于零，我们把
这个平面称为中和面。位于中和面的窗孔上是 没有空气流动的。
把中和面作为基准面， 窗孔a的余压
Pxa = - h1（ρw-ρn)g 窗孔b的余压
窗孔b和窗孔a同时开启时
由于窗孔a进风，ΔPa＜0；窗孔b 排风，ΔPb＞0。
ΔPb+(-ΔPa）=ΔPb+|ΔPa| =
gh(ρw-ρn)
（6-6）
把gh（ρw-ρn ）称为热压。
如果室内外没有空气温度差或者
窗孔之间没有高差就不会产生热 压作用下的自然通风。
Байду номын сангаас
实际上，如果只有一个窗孔也仍 然会形成自然通风，这时窗孔的 上部排风，下部进风，相当于两 个窗孔紧挨在一起。
建筑环境学(6)(PPT)
合理的气流组织是实现室内热湿环境和保证 空气品质的最终环节。通风空调系统通过送 风口（机械通风）或建筑的开口（自然通风） 将满足要求的空气送人建筑中，形成合理的 气流组织，从而实现所需要的热湿环境和空 气品质。
狭义的气流组织指的是上（下、侧、中）
送上（下、侧、中）回或置换送风、个性化 送风等具体的送回风形式，也称气流组织形 式；
Pxb = h2（ρw-ρn)g 式中 h1、h2——窗孔a、 b至中和面的距离，m。
图6-2 余压沿房间高度的变化
对于多层和高层建筑，在 热压作用下室外冷空气从 下部门窗进入，被室内热 源加热后由内门窗缝隙渗 入走廊或楼梯间，在走廊 和楼梯间形成了上升气流， 最后从上部房间的门窗渗 出到室外。
无论是楼梯间内还是在门
广义的室内气流组织，是指一定的送 风口形式和送风参数所带来的室内气 流分布（Air Distribution)。其中，送 风口的形式包括风口（送风口、回风 口、排风口）的位置、形状、尺寸， 送风参数包括送风的风量、风速的大 小和方向以及风温、湿度、污染物浓 度等。本章所讨论的内容即为这种广 义的气流组织。
ξ——窗孔的局部阻力系数。
上式可改写为
v 2P 2P
m／s
式中μ——窗孔的流量系数，μ=
(6-2) 1，
μ值的大小与窗孔的构造有关，一般小于l。
通过窗孔的空气量
QvFF 2P
m3／s (6-3)
GLF 2P kg／s (6-4)
式中 F——窗孔的面积，m2； L——空气体积换气量，m3／s； G——空气质量换气量，kg／s。
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”。
建筑通风（空调）的方法从实现机理 上分为两种：自然通风和机械通风。
二、自然通风 natural ventilation
自然通风是指利用自然的手段（热压、 风压等）来促使空气流动而进行的通 风换气方式。它最大的特点是不消耗 动力或与机械通风相比消耗很少的动 力，因而其首要优点是节能，并且占 地面积小、投资少，运行费用低，其 次是可以用充足的新鲜空气保证室内 的空气品质。
第一节 通风（空调）的目的与方法
一、通风（空调）的目的
所谓通风，是指把建筑物室内污浊的空气 直接或净化后排至室外，再把新鲜的空气补 充进来，从而保持室内的空气环境符合卫生 标准。空调和通风有类似的作用，没有严格 的区分，但是一般来说，空调还要考虑到控 制房间的热环境，因此送风要经过较为复杂 的处理过程，空调对效果的要求也更为严格。
建筑内部的空调通风条件是决定生活在建 筑内部的人们健康、舒适的重要因素。通 风（或空调）的目的主要有以下几个方面：
(1)保证排除室内污染物；
(2)保证室内人员的热舒适；
(3)满足室内人员对新鲜空气的需 要；
通风（空调）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”或“进 风”。
2 余压的概念
把室内某一点的压力和室外同标高未受扰 动的空气压力的差值称为该点的余压。仅 有热压作用时，窗孔内外的压差即为窗孔 内的余压，该窗孔的余压为正，则窗孔排 风；如该窗孔的余压为负，则窗孔进风。
ΔP’x =Pxa+ gh’(ρw-ρn) （6-7）
式中 ΔP’x ——某窗孔的余压， Pa；
窗处的热压均可认为是沿 高度线性分布的。
图6-3 多层建筑的热压引起 的空气渗透
对于结构比较简单的多层建筑，可以通过以下过程近似求得 第i层通过外门窗渗入的空气总量，即渗入量与渗出量的差：
1/1.5
Lia
(to
ta)lFdi
(oi u1t 1li )Hi
g
m1.5
m3/h
(6-10)
第i层通过外门窗进入到房间的室外空气净渗入量为：
L iaF d i Z hii
(
i
out
)hg i
i
in
1/1.5
m3/h
(6-11)
式中 H——计算位置到大中和面的距离，在中和面下面为正， 在上面为负，m；
h——计算位置到小中和面的距离，在中和面下面为正，在 上面为负，m；