第五章 通风、空气调节工程及制冷设备

第五章通风、空气调节工程及制冷设备第一节建筑通风一、建筑通风任务和分类1．建筑通风的任务通风:就是把是室内被污染的空气直接或经净化后排至室外，把新鲜空气补充进来，从而保持室内的空气环境符合卫生标准和满足生产工艺的需要2．通风分类通风系统的作用范围不同，可分为全面通风和局部通风两种方式；按通风系统的工作动力不同，可分为自然通风和机械通风两种。全面通风：是对整个车间或房间进行换气，以改变温、湿度和稀释有害物质的浓度，使作业地带的空气环境符合卫生标准的要求。局部通风：仅限于车间的个别地点或局部区域。局部送风的作用，是将新鲜空气或经过处理的空气送到车的局部地区，以改善该局部区域的空气环境；局部排风的作用，是将有害物在产生的地点就地排除，以防止其扩散。局部通风的优点：局部排风既能有效地防止有害物对人体的危害，又能大大减少通风量。下图所示轮碾机的密闭罩就是一个实例。排风罩的形式：分为外部吸气罩和接受罩两种类型外部吸气罩：是借助于机械排风造成负压，将产生的有害物质吸入罩内。槽边吸气罩接受罩（伞形罩）排风罩的实物图局部排风系统的排风罩•净化或除尘：使空气中的粉尘与空气分离的过程称为含尘空气的净化或除尘。•常用的除尘设备：旋风除尘器、湿式除尘器、过滤式除尘器及电除尘器等。•有害气体的净化：消除有害气体对人体及其它方面的危害，叫做有害气体的净化。净化有害气体的设备有各种吸收塔、活性炭吸附器等。•高空排放：在有些情况下，由于受到技术经济条件的限制，不得不将未经净化或净化不完善的废气直接排入高空，通过在大气中的扩散进行稀释，以使降落到地面的有害物质的浓度不超过卫生标准中规定的“居住区大气中有害物质最高容许浓度”，这种处理方法称为有害气体的高空排放。二、自然通风自然通风：是借助于自然压力——“风压”或“热压”促使空气流动的，而机械通风则是依靠风机产生的压力强制空气流动。风压：就是由于室外气流（风力）造成室内外空气交换的一种作用压力。在风压作用下，室外空气通过建筑物迎风面上的门、窗孔口进入室内，室内空气则通过背风面及侧面上的门、窗孔口排出。热压：由于室内外空气的温度不同而形成的重力压差。当室内空气的温度高于室外时，室外空气的密度较大，便从房屋下部的门、窗孔口进入室内，室内空气的密度小则从上部的窗口排出。1.自然通风的方式（1）有组织的自然通风风压作用的自然通风热压作用的自然通风利用风压和热压的自然通风（2）渗透通风渗透通风：在风压、热压以及人为形成的室内正压或负压的作用下，室内外空气通过围护结构的缝隙进入或流出房间的过程叫做渗透通风。缺点：既不能调节换气量，也不能有计划地组织室内气流的方向，因此只能作为一种辅助性的通风措施。自然通风的优缺点：优点：不需要动力设备，因此比较经济，使用管理也比较简单。缺点：其一，由于作用压力较小，故对进风和排风都不能进行任何处理；其二，由于风压和热压均受自然条件的约束，因此换气量难以有效控制，通风效果不够稳定。2．进风窗和避风天窗（1）进风窗进风窗的安装位置：对于单跨车间，进风窗应设在车间外墙上。在集中供暖地区，最好设有上、下两排，下排进风窗供夏季使用，其窗沿距车间地平一般为1.0m左右，以使外部新鲜空气能直接进入工作地点；上部进风窗供冬季使用，窗沿高度不宜低于4.0m，以防止冷空气直接吹到工作地点。（2）避风天窗热压作用的自然通风，天窗都是用来排风的，为了避免当风向朝向天窗时，减少天窗的排风能力，经常要求把天窗做成避风天窗。避风天窗本质就是利用风压的原理进行设计，它不论风向如何，天窗附近总是产生“负”风压。（a)矩形天窗（b)折线形天窗筒形风帽避风风帽：具有一定自然压头（负风压）的排风口。可用于自然局部排风系统的排出口或装于屋顶上作房间全面通风的排风用。两种形式的避风天窗三、机械通风1.局部机械通风局部机械通风包括局部排风和送风。局部机械排风系统1—工艺设备；2—局部排风罩；3—排风柜；4—风道；5—风机；6—排风帽；7—排风处理装置局部机械送风系统2．局部机械排风示意图4风机1排风罩5风帽1排风罩2风管有害气体室外大气3净化设备如图，在风机4的动力作用下，排风罩（或排风口）1将室内污染空气吸入，经管道2送入净化设备3，经净化处理达到规定的排放标准后，通过风帽5排到室外大气中2．全面机械通风•机械通风的优缺点：•优点：1）不受到自然条件的限制，可以通过管道把空气送到室内指定的地点，也可以从任意地点按要求的吸风速度排除被污染的空气，适当地组织室内气流的方向；2）根据需要可以对进风或排风进行各种处理；3）便于调节通风量和稳定通风效果。•缺点：1）风机运转时消耗电能；2）风机和风道等设备要占用一定的建筑面积和空间，因而工程设备费和维护费较大，安装和管理都较为复杂。如图所示通过机械排风造成一定的负压，可防止有害物向卫生条件较好的邻室扩散。下图是对进风进行过滤和加热处理的全面机械送风系统示意图。通常将各种处理设备集中设在一个称为进风室的专用房间里。全面机械送风系统1—百页窗；2—保温阀；3—过滤器；4—空气加热器；5—旁通阀；6—启动阀；7—风机；8—风道；9—送风口；10—调节阀机械送风系统实物图四、通风系统的主要设备和构件1．室内送、排风口室内送风口是送风系统中的风道末端装置，由送风道输送来的空气，通过送风口以适当的速度分配到各个指定的送风地点。两种最简单的送风口（a）风管侧送风口；（b）插板式送、吸风口百叶式送风口百叶式风口，可以在风管上、风管末端或墙上安装。其中双层百叶式风口不但可以调节出口气流速度，而且可以调节气流的角度。（a）单层百叶送风口；（b）双层百叶送风口排风口则要根据有害物的分布规律设在室内浓度最大的地方。具体作法如下：（1）排除余热和余湿时，采取下送上排的气流组织方式，即将新鲜空气送到车间下部的工作地带，吸收余热和余湿后流向车间上部，由设在上部的排风口排出。（2）利用全面通风排除有害气体时，排风口的位置应根据下述不同的情况来确定（3）对于用局部排风排除粉尘和有害气体而又没有大量余热的车间，用以补偿局部排风的机械送风系统，宜将新鲜空气送至上部地带。2．风道（1）不同类型的风道送风系统的风道（室内）通风系统的风道（室外）类别管道材料干管支管工业建筑机械通风薄钢板6～142～8工业辅助及民用建筑砖、混凝土等4～122～6风道中的空气流速(m/s)（2）风道的布置风道布置原则：在居住和公共建筑中，垂直的砖风道最好砌筑在墙内，但为避免结露和影响自然通风的作用压力，一般不允许设在外墙中而应设在间壁墙里。相邻两个排风或进风竖风道的间距不能小于1/2砖，排风与进风竖风道的间距应不小于1砖。1）如果墙壁较薄，可在墙外设置贴附风道。贴附风道2）如果排风的湿度正常，用40mm厚的双层矿渣石膏板水平风道风道在室内的布置与梁、顶、墙的关系风道的实际工程图风道的保温风道的防腐3．室外进、排风装置进风口安装原则：1）机械送风系统和管道式自然送风系统的室外进风装置，应设在室外空气比较洁净的地点，在水平和竖直方向上都要尽量远离和避开污染源。2）进风口的底部距室外地平不宜小于2m，进口处应设置用木板或薄钢板制作的百叶窗。（a）风道贴附于建筑物的外墙上（b）风道离开建筑物而独立的构筑物设在地下室的通风小室1—进风装置；2—保温阀；3—过滤器；4—空气加热器；5—风机；6—电动机；7—旁通阀；8—帆布接头机械送风系统的进风室常设在地下室或底层，在工业厂房里为减少占地面积也可设在平台上。如图所示：管道式自然通风系统通过屋顶向室外排风。排风口也应高出屋面0.5m以上，若附近设有进风装置，则应比进风口至少高出2m。机械排风系统一般也从屋顶排风，以减轻对附近环境的污染。为保证排风效果，往往在排风口上加设一个风帽。当从屋顶排风不便时，也可以从墙上排出。4．风机风机是输送气体的机械。在通风和空调工程中，常用的风机有离心式和轴流式两种类型。（1）离心风机离心风机（图5-22）是由叶轮、机壳和集流器（吸气口）三个主要部分组成。离心风机的工作原理与离心水泵相同，主要借助于叶轮旋转时产生的离心力而使气体获得压能和动能。离心风机的构造示意图1—叶轮；2—机轴；3—叶片；4—吸气口；5—出口；6—机壳；7—轮毂；8—扩压环（2）轴流风机轴流风机是借助叶轮的推力作用促使气流流动的，气流的方向与机轴相平行。轴流风机的构造简图1—圆筒形机壳；2—叶轮；3—进口；4—电动机长轴式轴流风机五、事故通风当生产设备产生偶然事故或故障时，会突然散发大量有害气体或有爆炸性气体的车间，应设置事故排风，以备急需时使用。事故排风排风量的确定：当有害气体的最高允许浓度不大于5mg/m3时，换气次数不应小于下列数值：（1）车间高度在6m及6m以下者8次/h；（2）车间高度在6m以上者5次/h。当最高允许浓度等于或低于5mg/m3时，上述的换气次数应乘以1.5。事故排风装置的安装：1）事故排风必须设在有害物质放散的地点：2）风机开关，应分别装在室内、外便于操作的位置。3）事故排风的吸风口，应设在有害气体或爆炸危险物质散放量可能最大的地点。4）事故排风的排风口，不应布置在人员经常停留或经常通行的地点。事故排风的排风口，应高于20m范围内最高建筑物的屋面3m以上，当其与机械送风系统进风的水平距离小于20m时，尚应高于进风口6m以上。六、高层民用建筑防排烟1．概述1）火灾发生时，物质燃烧所生成的气体、水蒸汽及固体微粒等称为燃烧产物。其中能被人所看到的部分叫烟。但是实际上可见气体也与之混合在一起，所以通常把燃烧产物中可见和不可见部分的混合物统称“烟气”。2）火灾时产生的烟气的主要成分为一氧化碳，人在这种气体的窒息作用下，死亡率很高，约达50%～70%。另外烟气遮挡人的视线，使人们在疏散时难以辨别方向。3）尤其是高层建筑，因其自身的“烟囱效应”，使烟上升速率极快，如不及时排除，很快会垂直扩散到各处。因此，当发生火灾后，应立即使防排烟系统投入工作，将烟气迅速排出，并防止烟气窜入防烟楼梯、消防电梯及非火灾区内。2．高层民用建筑需设置防烟、排烟的部位（1）防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和合用前室和封闭的避难层。（2）一类建筑和建筑高度超过32m的二类建筑的下列走道或房间；1）长度超过20m的内走道；2）面积超过100m2，且经常有人停留或可燃物较多的房间；3）高层建筑的中庭和经常有人停留或可燃物较多的地下室。3．防排烟方式（1）自然排烟自然排烟适用范围：根据高层民用建筑设计防火规范规定。除建筑高度超过50m的一类公共建筑和建筑高度超过100m的居住建筑外，靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室，宜采用自然排烟方式。自然排烟是利用火灾时室内热气流的浮力或室外风力的作用，与室外相邻的阳台、凹廊窗户或专用排烟口将室内烟气排出。1）利用建筑物的阳台、凹廊进行排烟，如图c所示2）靠外墙的防烟楼梯前间、消防电梯前室或合用前室直接对外开启的窗进行排烟，如图a、b所示。3）设竖井排烟对于无窗房间、内走道或外墙无法开窗的前室可设排烟竖井进行排烟，如图所示。(2）机械防烟机械防烟：利用风机产生的气流和压力差来控制烟气流动方向的防烟技术。机械防烟的适用范围：在高层建筑的垂直疏散通道，如防烟楼梯间、前室、合用前室及封闭的避难层等部位，进行机械送风和加压，使上述部位室内空气压力值处于相对正压，阻止烟气进入，以便人们进行安全疏散和扑救。机械防烟的优点：这种防烟设施系统简单、安全，近年来在高层建筑的防排烟设计中得到了广泛的应用。(3)机械排烟机械排烟是使用排烟机强制排烟机械排烟系统的组成：烟壁（活动式或固定式挡烟壁）、排烟口（或带有排烟阀的排烟口）、防火排烟阀、排烟管道、排烟风机和排烟出口等部件组成，如图所示。机械排烟系统的组成1）走道和房间的机械排烟高层建筑层数多，建筑的高度高的特点，为保证排烟系统的可靠性。走道的排烟一般设计成竖向排烟系统。即在建筑物内靠近走道的适当位置设置竖向排烟管道，每层靠近顶棚的位置设置排烟口如图示。房间排烟系统宜按防烟分区设置。当需要排烟的房间较多时且竖向布置有困难，可将几个房间组成一个