第3章-通风

第3章通风建筑通风的任务和分类自然通风机械通风局部排风的净化和除尘主要内容香港淘大花园，400多人感染，死亡40多人，建筑设计通风缺陷是主要杀手之一，2米宽的内天井，厨房、卫生间进排风相互干挠“一家抄辣椒，全楼打喷嚏”。给SARS病毒交叉感染机会。通风系统概述排除建筑物内的各种空气污染物(排风)和向建筑物补充新鲜空气（进风）；防暑降温；一旦发生火灾，及时排除火灾场所所产生的有毒烟气，向紧急疏散通道正压送风。3-1建筑通风的任务和分类建筑通风的任务通风系统分类按建筑物按范围按动力工业建筑通风民用建筑通风全面通风局部通风机械通风自然通风3-1建筑通风的任务和分类建筑通风的分类局部排风：在集中产生有害物的局部地点,设置捕集装置,将有害物排走,以控制有害物向室内扩散。这是防毒、排尘最有效的通风方法。局部送风：向局部工作地点送风,使局部地带造成良好的空气环境，主要用于局部降温。分散式借助轴流风扇或喷雾风扇,直接将室内空气吹向作业地带进行循环通风。系统式通风系统将室外空气送至工作地点。点击这里查看点击这里查看点击这里查看局部通风局部排风系统的组成分散式局部送风系统—喷雾风扇送风系统式局部送风系统的组成3.2自然通风什么是自然通风?利用自然的手段(风压、热压等)将室外空气不经过空调处理就引入室内以达到维持室内空气舒适性的方法。目的带走热湿量（保持室内热舒适性）带入新风(保持室内空气品质）优点无能耗空气品质好机械通风空调：“病态建筑”缺点难控制解决办法：进一步研究中有时风量不足解决办法：自然通风和机械通风相结合，机械辅助自然通风自然通风的特点22vpPa式中Δp—窗孔两侧的压力差，Pa；v—空气流过窗孔时的流速，m/s；ρ—通过窗孔空气的密度，kg/m3；ζ—窗孔的局部阻力系数。如果建筑物外墙上的窗孔两侧存在压差Δp，空气就会流过该窗孔，如图所示，空气流过窗孔时的局部阻力就等于Δp。自然通风的作用原理1、风压作用下的自然通风的形成当气流绕流建筑物时，由于建筑物迎风面的阻挡，动压降低，形成正压；在气流断面II-II上，气流产生绕流，风速增大，形成负压；在建筑物背风面的某一范围内，由于气流形成漩涡，静压降低，形成负压，所以该处的空气压力也小于大气压力。在气流断面III-III上，气流重新恢复到断面I-I处的状态。返回3.2.1室外风压作用下的自然通风和远处未受干扰的气流相比，由于气流的作用，在建筑物表面所形成的空气静压的变化称为风压。由于建筑物迎风面的空气压力超过大气压力，背风面的空气压力小于大气压力，建筑物外部的空气便会从迎风面外墙上的孔口进入室内，而室内的空气则会从背风面外墙上的孔口排出。这样，就形成了风压作用下的自然通风。3.2.1室外风压作用下的自然通风气流在建筑物的顶部和后侧形成弯曲循环气流。屋顶上部的涡流区称为回流空腔，建筑物背风面的涡流区称为回旋气流区。这两个区域的静压低于大气压力，形成负压区。则把风压为负的区域称为空气动力阴影区。空气动力阴影区覆盖着建筑物下风向各表面(如屋顶、两侧外墙和背风面外墙)，并延伸一定距离，直至尾流。2、建筑物四周气流分布污染区排气口滞流区风流流线屋面高度风速v风流断面v2不受建筑物影响的风流风向迎风面涡流回旋气流区BHHkHk=0.3A0.51.5A0.5图7-5　建筑物周围的气流流型3.2.1室外风压作用下的自然通风建筑物在风力作用下的压力分布a）平屋顶建筑（立剖面）b）倾角30°坡屋顶建筑（立剖面）c）倾角45°坡屋顶建筑（立剖面）d）建筑平面图假设建筑物只在迎风的正压测进风，当室外空气进入建筑物后，建筑物内的压力水平就升高，最后与迎风侧的压力一致。而如果在正压侧和负压侧都有门窗，就能形成贯通室内的空气流，这种自然通风模式称为穿堂风。3.2.1室外风压作用下的自然通风如图所示有一厂房，在外墙的不同高度上开有窗孔a和b，其高差为h。其余物理参数如图，由于tn＞tw，所以ρn＜ρw。如果先将窗孔b关闭，仅开启窗孔a。只要窗孔a两侧最初有压差存在，空气就会产生流动，最终导致pa＝pa′。当Δpa＝pa′－pa＝0时，空气流动停止。此时，窗孔b的内外压差Δpb为Δpb＝pb′－pb＝(pa′－ρngh)－(pa－ρwgh)＝(pa′－pa)＋gh(ρw－ρn)＝Δpa＋gh(ρw－ρn)3.2.2热压作用下的自然通风1单层建筑图8.11热压作用下的自然通风twρwPaPapbpbtnρnΔpb＝pb′－pb＝(pa′－ρngh)－(pa－ρwgh)＝(pa′－pa)＋gh(ρw－ρn)＝Δpa＋gh(ρw－ρn)上式表明，当窗孔a内外压差Δpa＝0时，由于ρn＜ρw(即tn＞tw)，作用在窗口b的内外压差Δpb＞0。如果将窗孔b打开，空气会在Δpb的作用下，从室内流向室外，室内静压随着逐渐降低，在窗孔a处将由pa＝pa′变为pa＞pa′，室外空气就由窗孔a流入室内，直到窗孔a的进风量与窗孔b的排风量相等，室内静压才达到稳定。由于窗孔a进风，Δpa＜0；窗孔b排风，Δpb＞0。tntw,下进上排；tntw,上进下排。图8.11热压作用下的自然通风twρwPaPapbpbtnρn3.2.2热压作用下的自然通风热源aawnbbppppgh从上式可看出，进风窗孔和排风窗孔内外侧压差的绝对值之和与窗孔的高度差h和室内外空气的密度差(Δρ＝ρw－ρn)成正比，通常把gh(ρw－ρn)称为热压室内外空气没有温度差，或者窗孔间没有高度差，就不会产生热压作用下的自然通风。当然热压大自然通风量也大。为了增大热压，应当加大进排风窗孔的高度差，其最合理的途径是降低进风窗孔的高度。由上式可得3.2.2热压作用下的自然通风二、余压通常将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。仅在热压作用下，窗孔内外的压差，即为窗孔的余压。若余压为正值时，则窗孔为排风，若余压为负值时，则窗孔口为进风。按余压定义，窗孔b的余压为pb′－pb，窗孔a的余压为pa′－pa。由式(1)得某一窗孔的余压为px′＝Δpa＋gh′(ρw－ρn)＝pxa＋gh′(ρw－ρn)(3)式中px′—某一窗孔的余压；pxa—窗孔a的余压；h′—某窗孔至窗孔a的高度差。返回3.2.2热压作用下的自然通风在热压作用下，余压沿车间高度的增加而增大。由于进风窗孔的余压为负值，排风窗孔的余压为正值，在两窗孔之间必然存在一个余压为零的平面，即0-0面。则把这个余压等于零的平面称为中和面或等压面。位于中和面的窗孔内外没有压差，因而没有空气流动。h1h2中和面00ab图7-3　余压沿车间高度的变化3.2.2热压作用下的自然通风中和面以上窗孔余压为正，中和面以下窗孔余压为负。只有一个窗口能否形成自然通风？3.2.2热压作用下的自然通风2多层建筑•如果是一多层建筑物，仍设室内温度高于室外温度，•则室外空气从下层房间的外门窗缝隙或开启的洞口进入室内，经内门窗缝隙或开启的洞口进入楼内的垂直通道向上流动，最后经上层的内门窗缝隙或开启的洞口和外墙的窗、阳台门缝或开启的洞口排至室外。•这就形成了多层建筑物在热压作用下的自然通风也就是所谓的“烟囱效应”。3.2.2热压作用下的自然通风外廊式多层建筑在热压作用下的自然通风如果建筑物内没有“烟囱”（与室外有联系的竖向通道），也就没有相应的“烟囱效应”。3.2.2热压作用下的自然通风当热压、风压同时作用于某一窗孔时，窗孔的总压差则为热压差和风压差的代数和，即窗孔的余压和室外风压之和。ΔPz=ΔPy+ΔPf(6)窗孔b的内外压差为(7)式中pxa、pxb—分别为窗孔a和b的余压，Pa；Ka、Kb—分别为窗孔a和b的空气动力系数；h—窗孔a和b之间的高差，m。hvwpxbKbpxatnρntwρwKaab图7-7　风压热压同时作用下的自然通风wwbnwxawwbxbFbxbbwwaxaFaxaaKPKPPPPKPPPPhg2)(222223.2.3风压和热压同时作用下的自然通风热压和风压同时作用时，情况是复杂的。窗孔a，热压和风压方向一致，有风压的存在可使进风时增加窗孔b，热压和风压方向一致，有风压存在可使排风量增加。窗孔c，热压和风压方向相反，有风压存在可使进风量减少。窗孔d，热压和风压方向相反，有风压存在可使排风量减少；当外面的风压大于此窗孔的余压时，还会形成倒灌。因此，风对自然通风是有影响的，在建筑、通风设计及管理时，应注意风压的影响。热压热压热压热压风压风压风压风压abcd风3.2.3风压和热压同时作用下的自然通风热压与风压究竟谁起主导作用呢？《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736-2012规定：在实际工程设计计算时仅考虑热压的作用，风压一般不予考虑。)(jpttcQG自然通风设计性计算通常按下列步骤进行：1.计算全面换气量及排风温度排除车间余热量所需的全面换气量车间上部排风温度的确定方法有几种，目前常用的有温度梯度法和有效热量法。3.2.4自然通风量的计算设计性计算的步骤2.确定窗孔的位置，分配各窗孔的进、排风量3.确定各窗孔内外压差和窗孔面积校核性计算的步骤当进行校核性计算时，可按已知的进、排风窗孔面积估算出中和面的位置。3.2.4自然通风量的计算自然通风在建筑设计中的使用条件：（1）自然通风节能，但室内空气温度、湿度受室外空气参数影响。（2）自然通风在高大的工业建筑中使用，有利于改善工作区的劳动条件（3）民用建筑采用开启外窗、门进行自然通风：住宅的卧式、起居室、卫生间通风开口面积大于房间面积1/20，厨房开口面积大于房间面积的1/10，并不小于0.6平方米3.2自然通风自然通风与建筑设计自然通风在建筑形状设计中的应用（1）建筑宽度小于10米，可以采用单侧自然通风。建筑宽度小于15米，可以采用双侧自然通风；（2）自然通风的进风口，应位于建筑物的主导风向；（3）进风侧外墙的窗墙比兼顾采光和日射得热因素，取30％～50％；（4）建筑结构为重型或中型时，考虑结构本身的蓄热能力，可结合晚间通风加强自然通风效果。3.2自然通风自然通风与建筑设计自然通风在建筑内部设计中的应用（1）层高大的建筑可以利用内部的热压，改善自然通风（2）建筑内部的分隔，直接影响自然通风的风量和气流组织状况（穿堂风）；（3）利用竖直通道产生的烟囱效应有效组织自然通风（中厅的利用）；（4）利用门窗的开口高度和位置改善自然通风效果；（5）可在屋顶上架设通风空间，带走大部分太阳辐射热，提高屋顶的隔热效果，（温度比实体屋顶内表面低4～6℃）。3.2自然通风自然通风与建筑设计3.2自然通风自然通风与建筑设计自然通风在建筑厂房设计中的应用（1）厂房的总平面布置（2）厂房型式的选择与布置（3）进用排风窗（口）的布置和选择热通道幕墙－－双层结构的新型幕墙外层结构采用点式玻璃幕墙、隐框玻璃幕墙或明框玻璃幕墙，内层结构采用隐框玻璃幕墙、明框玻璃幕墙、铝合金门或铝合金窗。内、外层结构之间形成一种通道，空气从下部进风口进入通道，从上部出风口排出通道，空气在通道流动，导致热能在通道的流动和传递。3.2自然通风自然通风与建筑设计3.2自然通风自然通风与建筑设计3.2自然通风--高层建筑窗际自然通风3.2小结——自然通风建筑物的自然通风由室外风力提供的风压或者由室内外温度差和建筑物高度产生的热压差来实现的。自然通风消耗的仅仅是自然能或室内人为因素造成的附加能。（节能）住宅建筑、产生轻度空气污染物的民用或工业建筑、产生较大热量的工业建筑大都采用自然通风方式来达到通风换气、改善室内空气质量的目的。优点无能耗空气品质好机械通风空调：“病态建筑”缺点难控制解决办法：进一步研究中有时风量不足解决办法：自然通风和机械通风相结合，机械辅助自然通风自然通风的特点通风量难控制，通风效果不稳定。依靠机械的动力（风机的压力）强制性地进行室内外空气交换的通风方式。机械通风按照通风的范围分为全面通风（全面送风、全面排风）局部通风（局部送风、局部排风）