3章(污染控制的通风空调技术)

室内污染控制与洁净技术自然通风控制技术3.1机械通风控制技术3.2通风控制室内污染物的效果分析3.3换气效率与通风效率对室内空气质量的影响3.4特殊建筑（空间）环境中空气污染控制技术3.5第三章室内空气污染控制的通风空调技术3.5室内污染控制与洁净技术概述：室内空气污染物可以用通风空调的方式加以控制，使污染物在室内的浓度低于卫生要求的标准。通风空调的任务就是要向室内提供冷量或热量，稀释并除去室内的污染物，以保证室内具有适宜舒适的条件和良好的空气品质。1.通风在控制室内空气污染物的工作中的作用：①对工业建筑，主要是要消除室内的余热余湿、粉尘、有害气体（汽）体。②对于民用建筑，主要是消除室内厨房的油烟和室内的余热余湿以及新装修的建筑内有害微元。③对商业建筑以及高层建筑还有防火排烟等方面的问题，需要用通风方法解决。第三章室内空气污染控制的通风空调技术室内污染控制与洁净技术2.空调的作用：空调有舒适性空调和工艺性空调之分。①舒适性空调主要的控制目标是室内的温度、湿度、洁净度和室内空气流动的速度。②工艺性空调，不仅要控制上述的“四度”，此外，对工业污染物也有严格的控制（取决于工艺过程中的要求）。③工艺性空调的系统结构与设计方法上都有较大的不同。对室内压力梯度的控制有极其严格的控制要求。空调系统在设计上与通风系统有较大的不同，其空气处理过程也相应的复杂一些。第三章室内空气污染控制的通风空调技术室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术自然通风依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差造成的热压使空气流动，以达到提供给室内新鲜空气和稀释室内气味和污染物,除去余热和余湿的目的。其特点是：简单易行,节约能源,有利于环境保护。3.1.1热压、风压作用下的自然通风自然通风按工作原理可以分为:①热压作用下的自然通风(图3-1)②风压作用下的自然通风(图3-2)③热压风压共同作用下的自然通风(图3-3)图3-1热压作用下的自然通风图3-2风压作用下的自然通风室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术风压、热压值ΔP作用在建筑物的窗孔或门洞上就会使空气产生流动，流过窗孔或门洞的阻力等于ΔP：ΔP=ξ（υ2/2）ρ(3.1)上式可以改写为：式中：ΔP—窗孔两侧的压力差，Pa；—空气流过窗孔时的流速，m/s；ρ—空气的密度,kg/m3；ξ—窗孔的局部阻力系—窗孔的流量系数，，值的大小与窗孔的构造有关，一般小于1。通过窗孔的空气量：PPv2212PLvFFPFLG2v室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术1.热压作用下的自然通风：热压作用下的自然通风是由于室内外存在温差和进排气口高度差造成的。从图3.1可见，只要室内温度tn大于室外温度tw,室外空气柱压力Pa大于室内空气柱压力Pa′，同时开启窗孔a、b,空气将从窗孔a流入，从窗孔b流出,直到窗孔a的进风量等于窗孔b的排风量时达到平衡。因此，影响热压通风的主要因素是:窗孔位置、两窗孔的高度差h和室内外的空气密度差(ρw-ρn)。热压值的大小：为了便于计算，给出余压定义：室内某一点的压力和室外同标高未受建筑或其它物体扰动的空气压力的差值称为该点的余压。当仅有热压作用时，由于窗孔外的空气未受室外风扰动的影响，故此时窗孔内外的压差即为该窗孔的余压，余压为正，则该窗孔排风；余压为负，该窗孔进风。余压沿车间高度的变化，如图3.4所示。图3.4余压沿车间高度的变化ΔP=gh(ρw-ρn)室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术从窗孔a进风到窗孔b出风，其压力值从负压到正压，那么其间必然存在一个压力为零的面，该面称为中和面。如果以中和面作为基准面，则窗孔a的余压为：ghghPPawawxoxa)()(11窗孔b的余压为：ghghPPawawxoxb)()(22xoPxoP1h2h式中：—中和面上的余压，=0；、—窗孔a、b至中和面的距离。由式（3.6）可见，某一窗孔余压的绝对值与中和面至该窗孔的距离有关，中和面以上窗孔余压为正，中和面以下窗孔余压为负。室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术2.风压作用下的自然通风：风压的定义：在自然环境中每一物体的表面承受的静压而被气流所改变时，这一气流就是风压。（一般迎风面静压为正，被风面静压为负）如图3.2所示。当室外气流与建筑物相遇时，建筑物外围结构上某一点的风压值（Pa）可用下式表示：fPwwfvKP22式中：K—空气动力系数，可正可负；wv—室外空气流速，；/msw—室外密度，。3/kgm室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术3.风压、热压同时作用下的自然通风：建筑物受到风、热压同时作用时，外围护结构上各窗孔的内外压差就等于各孔的余压和室外风压之差的线性叠加。由于室外风速和风向是经常变化的，因此风压的作用不是一个可靠的因素，在一般工程设计中（特别是热车间的自然通风的设计计算中）往往只作定性分析而不作定量计算。然而，高层建筑的热负荷计算时需要考虑风压热压同时作用下的自然渗透风的影响。（如图3.3所示）图3.3风压、热压作用下的自然通风室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术3.1.2自然通风量计算及其测量方法1．自然通风的设计计算步骤在工业生产中往往用自然通风的方式消除车间内大量的余热。在对建筑物进行冬季热负荷计算时，也需要考虑自然渗透风的影响。A.计算方法的几点简化：①通风过程是稳定的；②影响自然通风的因素不随时间而变化；③车间的空气温度取平均空气温度。npt2pnnpttt式中：nt—室内工作区温度，℃；pt—上部窗孔的排风温度，℃。室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术B.自然通风设计计算步骤如下：1）计算车间的全面换气量：)(ttcQGjp式中：Q—车间的总余热量，kJ/s；pt—车间上部的排风温度，℃；jt—车间的进风温度，（一般取室外空气温度),=℃;wtjtc—空气比热，kJ/kg℃.2）确定窗孔的位置，分配窗孔的进排风量；3）计算各窗孔的内外压差和窗孔面积；室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术计算时，先假定中和面位置或某一窗孔的余压，然后计算其余各窗孔的余压。应当指出，最初假定的余压值不同，最后计算得出的各窗孔面积分配是不同的。以图3-4为例，在热压作用下，进排风窗孔的面积分别为：进风窗孔:wawawaaaaghGPGF)(221排风窗孔：pnwbpbbbbghGPGF)(222式中：，，，aPbP—窗孔a,b的内外压差，Pa；aGbG—窗孔a,b的流量，；3/kgmab—窗孔a,b的流量系数；w—室外空气的密度，；3/kgm室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术p—上部排风温度下的空气密度，；3/kgmn—室内平均温度下的空气密度，；3/kgm1h2h—中和面至窗孔的距离，m。根据空气量平衡方程式，=aGbG，如果近似认为，，abwp上述的公式可简化为：或2a2b1Fh()Fh1a22b1Fh()Fh可见，进排风窗孔面积之比随中和面位置的变化而变化。中和面向上移，则排风窗孔面积增大，进风窗孔面积减小；中和面向下移，则相反。在热车间都采用上部天窗进行排风，天窗的造价要比侧窗高，因此中和面位置不宜选得太高。室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术2．车间排风温度的计算自然通风的排风温度可按下述三种方法计算：1）对某些特定的车间可按排风温度与夏季通风计算温度差的允许值确定，对大多数车间而言，要保证℃5)(wnttwptt，（）应不超过10-12℃；2）对于厂房高度不大于15m，室内散热源比较均匀，而且散热量不大于1163/mW时，可用温度梯度法计算排风温度：pt)2(hattnp式中：—温度梯度，℃/m，h—排风天窗中心距地面高度，m。a室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术3）按有效热量系数计算:nwpwttttm式中：m—车间有效热量系数，其值与热源的集中程度和热源布置方式有关，可查阅通风空调设计手册。3.冬季冷风渗透量的计算A.对于六层或六层以下的建筑物：G∑w(nLl)式中:L—根据冬季室外平均风速，朝主导风向的每一米缝隙渗入的空气量m3/h，由表3.2确定—门、窗缝隙计算长度，m；—室外空气的密度，；n—各朝向冷空气渗入量修正值，由表3.3确定。w3/mkgl室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术表3.2每一米门、窗缝隙渗入的空气量L（m3/h）门窗类型风速(m/s)123456.7单层木窗1.02.03.14.35.56.7双层木窗0.71.42.23.03.94.7单层钢窗0.81.72.03.64.65.6双层钢窗0.51.01.02.22.83.6门窗类型2.01.06.28.511.013.4表3.3各地区各朝向冷空气渗入量修正值n地区朝向北东北东东南南西南西西北齐齐哈尔0.900.400.100.150.350.400.701.00哈尔滨0.250.150.150.450.601.000.800.55沈阳1.000.900.450.600.750.650.500.80呼和浩特0.900.450.350.100.200.300.701.00兰州0.751.000.950.500.250.250.350.45银川1.000.800.450.350.300.250.300.65西安0.851.000.700.350.650.750.500.30北京1.000.650.200.150.200.250.250.65室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术B.对于超过六层的多层或高层建筑物可按下式计算：1）风压和热压的综合作用计算：PePcnPf式中：P—室外风压与室内热压之差，Pa；c—风压系数，c=0.7；e—热压系数，对住宅，取e=0.2，对办公楼、旅馆等，取e=0.5；2）风压和热压综合作用下渗入空气量的计算：bPaL1式中：L—每米门、窗缝隙的渗入空气量，；hmm/3—与门窗种类和严密程度有关的常数，单层钢窗取ɑ=4.21,双层钢窗取ɑ=2.60，单层木窗取ɑ=5.00，双层木窗取ɑ=3.56b—常数，取b=1.8。a室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术4.自然通风量的测量方法一：简易法，在通风口多点均布测量风速（用风速仪），取平均值，再乘以风口面积，求得风量。但测量的精度与风口形式有较大的关系。方法二：喷嘴测定法，测量装置如图3.5所示。12345678511910121--送风口2--集气罩3--变径管4--流量测量段5--均流板6--测压孔7--喷嘴固定板8--喷雾9--前室10--后室11--变频风机12--变频器图3-5风口进风量喷嘴测试装置图室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术单个喷嘴的流量计算公式为：nnnPCAQ2式中：nQ—单个喷嘴的空气流量，；sm/3nA—喷嘴的喉部面积，，根据标准喷嘴直径d求取面积；2mP—喷嘴两端的静压差，Pa；n—喷嘴喉部的空气密度，；3/mkgC—喷嘴流出系数。对标准喷嘴（如图3.6所示），空气的流出系数由下式确定：室内污染控制与洁净技术3.1自然通风控制技术式中：Re—喷嘴喉部雷诺数；av—喷嘴喉部速度，；sm/d—喷嘴喉部直径，mm；—空气运动粘滞系数，。sm/2该方法特点：测量精度高，无需标定，测试方便。Re6.134Re006.79986.0C1000Redva室内污染控制与洁净技术3.2机械通风控制技术局部机械通风：1.局部送风2.局部排风全面机械通风：1.全面送风2.全面排风3.2.1局部送、排风控制及其应用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。污染物定点发生的情况在工业厂房中很多,如电镀槽,清理工件的喷砂和喷丸工艺,喷漆工艺,砂轮机,盐浴炉,卒火油槽等。图3.7为一局部机械排风系统的示意图。这系统由排风罩、风机、空气