1、1,通風工程,同濟大學 機械工程學院 暖通空調及燃氣研究所 2013年,第二章,通風系統(tǒng)介紹（一,2,本章提綱,風口與風機（課本沒有） 局部通風、全面通風和置換通風 事故通風 建筑防排煙,3,通風系統(tǒng)的功能及組成,功能-改善室內的空氣環(huán)境 排風-把不符合衛(wèi)生要求的空氣排出室外 進風-把新鮮空氣或經(jīng)過凈化的空氣送進室內,通風系統(tǒng),通風路徑,通風動力源,風管,風口,氣流組織,風機,熱壓,風壓,凈化設備,4,第一節(jié)風口和風機,5,風口,一)評價指標 射程Tv： Vx=0.5m/s 或 Vx=0.25m/s 處的距離。 與噴射風速有關。 噪聲：與噴射風速有關。 阻力：阻力系數(shù)一般為常數(shù) 風量：有額定風

2、量范圍，出口風速范圍,6,風口,7,風口種類,百頁風口 散流器 條縫風口 旋流風口 投射風口 格柵風口 孔板風口 回風口：金屬網(wǎng)格、柵、百葉 其他：座椅風口、置換風口,8,1、百頁風口(Blades)： 適用 側送，有導向功能 頂送，送風速度低，送風均勻度不好 類型 單層：百葉調角度，一般空調 雙層：兩層百葉調角度，高精度空調 三層：對開葉片調風量，兩層百葉調角度，高精度空調,風口種類,9,雙層(三層)百頁風口,10,風口種類,2、吊頂散流器 Ceiling diffusers 適用 吊頂送風 特點 適宜用在層高較低且面積較大區(qū)域，可進行均勻布置 類型 盤式（圓形）：平送 直片式（方形）向下送

3、或平送,11,貼附型盤式散流器,風口種類,12,種類：方型散流器(貼附型,13,貼附型圓形散流器 (平送,14,直片型散流器(平送或向下送,15,風口種類,3、條縫風口(Linear slot outlets)： 條縫散流器(linear slot diffusers) 送風速度高，送風均勻度好 條縫格柵風口(Linear Bar Grille)：一般空調 適用：內區(qū)吊頂，周邊吊頂，窗臺，地板，上側送,16,條縫型散流器,17,條縫格柵風口吊頂送風,18,風口類型 4. 旋流風口 水平旋流送風，誘導比高，氣流溫度和風速可迅速下降 使用場合與散流器接近 要求高于一定層高,19,風口類型,可調式旋

4、流風口 適用于層高很大的公用建筑空調 可調式導流葉片可送出橫向、斜向或垂直方向的旋轉氣流,20,風口類型,采用旋流風口，氣流迅速擴散,5. 地板送風風口,21,地板送風的不同方式,22,香港匯豐銀行的地板送風,23,香港匯豐銀行的地板送風,24,東京大林組本部的地板送風,25,東京大林組本部的地板送風口,26,風口種類 5. 投射噴口,用于自由射流，高大空間集中送風 根據(jù)工作區(qū)長度與落差來選取噴口,27,風口種類,6、格柵風口(Grille)： 垂直送風，側送，上送，空調工程回風口,28,風口種類,7、孔板： 通常采用下回風 溫度場和速度場均勻 送風量大(20150次/小時)，運行費高 要求吊

5、頂空間作送風靜壓箱 適用于高精度空調或凈化空調,29,座椅送風的不同形式,30,上海歌劇院的座椅腿送風,31,大坂中央體育館：椅背送風,32,風機,離心風機,軸流風機,貫流風機,33,例題 2012,關于通風機風壓的說法，正確的應是下列哪項 A 離心風機的全壓與靜壓數(shù)值相同 B 軸流風機的全壓與靜壓數(shù)值相同 C 軸流風機的全壓小于靜壓 D 離心風機的全壓大于靜壓,34,風機參數(shù),風機風量L（m3/h）、風壓p（Pa）、電機功率N 風機的有效功率Ny、軸功率Nz，配用電機功率N,35,例2012,某建筑全面通風系統(tǒng)，計算總風量10000m3/h，計算總壓力損失300Pa，當?shù)卮髿鈮?atm，假設

6、空氣溫度20，若選用風系統(tǒng)全壓效率0.65，機械效率0.98，在選擇通風機時，風機的配用電機容量應該為？（風機風量按計算風量附加5%，風壓按計算阻力附加10%） 電機容量安全系數(shù)K=1.3（N：12kW,第二節(jié)局部通風、全面通風和置換通風,37,本節(jié)提綱,局部通風 全面通風 置換通風 不同氣流分布房間的溫度場特點 風量平衡與熱平衡 不同氣流分布預測方法的特點比較,38,一、局部通風,定義： 利用局部氣流在局部工作區(qū)造成不受有害物污染的空氣環(huán)境,39,一）局部排風,排風罩：捕集有害物 凈化設備：凈化空氣，達到排放指標 風管：空氣通道、連接設備 風機：提供動力,40,二）局部送風,送風口：進行氣流

7、組織 空氣處理設備：對空氣進行熱濕處理 風管：輸送空氣 風機：提供動力,41,工位送風背景送風 工位送風僅負責工位空間，保證熱舒適和空氣質量 背景送風負責大環(huán)境，環(huán)境溫度可以偏高，可以全回風 負荷特點 室內平均溫度高，與下送上排有相似之處 有可能減少新風負荷,二）局部送風,42,混合通風,工位送風,43,三）局部通風的特點及適用情況,特點 通風效果：好（作用靠近有害物源或工作區(qū)） 經(jīng)濟性：好（風量小、設備小，初投資及運行費用?。?適用情況 局部排風：主要用于控制塵、氣 局部送風：用于控制熱、濕，供應新鮮空氣,44,二、全面通風,又稱稀釋通風、混合通風 原理：向室內提供清潔空氣，并從室內排走污染

8、空氣，通過稀釋使室內空氣達到衛(wèi)生標準。 通風效果既與通風量有關，又與通風氣流的組織有關,45,二、全面通風,適用范圍 無法采用局部通風、排風罩口不便布置、有害物散發(fā)點多、散發(fā)點不固定（常規(guī)的辦公室、受工藝限制的廠房） 采用局部通風系統(tǒng)后仍達不到衛(wèi)生標準,46,二、全面通風,全面通風量的確定 氣流組織 上送風 中送風 下送風 全面通風的平衡問題,47,一）全面通風量的確定,假設 房間體積 Vfm3 有害物的散發(fā)量x g/s 全面通風量Lm3 /s 送風中的有害物濃度y0g/ m3 室內某時刻有害物濃度y g/ m3,L*y0*d + x*d L*y*d = Vf *dy,48,全面通風的基本微分

9、方程式,積分整理得： L/Vf=ln(Ly1-x-Ly0)/(Ly2-x-Ly0) (Ly1-x-Ly0)/(Ly2-x-Ly0)=e L/ Vf 式中y、x、L、等都可以作為變量,49,分析,1、若有害物散發(fā)量x不變，在規(guī)定時間t內，要使得房間有害物濃度從y1變化到y(tǒng)2，所需通風量L 2、若x、L均不變(穩(wěn)定狀態(tài)下的全面通風量) L=x/(y2-y0) 實際應用 L=K x/(y2-y0) 安全系數(shù)K=310，考慮全面通風時有害物分布不均勻,50,例題 2010,某會議室有105人，每人每小時呼出的CO2為22.6L，設室外空氣中CO2的體積濃度為400ppm，會議室內允許CO2體積濃度為0

10、.1%，用全面通風方式稀釋室內CO2濃度，則能滿足室內允許濃度的最小新風量為,L=x/(y2-y0,51,3、多種有害物同時發(fā)生時 原則: 1)分別計算出單種有害物所需要的通風量 2)同類相加,不同類取大值 有機溶劑蒸汽（苯系物、醇類、醋酸類） 刺激性氣體（S2O3，SO3，氟化氫及其鹽類） 余熱 余濕 排除CO2,分析,52,排除室內余熱余濕的通風量,全面通風量kg/s,室內產(chǎn)生余熱量kJ/s,空氣質量比熱,排、送風溫差,全面通風量kg/s,室內產(chǎn)生余濕量g/s,排、送風含濕量差，g/kg干空氣,消除余熱,消除余濕,53,例題2011,某車間同時散發(fā)苯、乙酸乙酯溶劑蒸汽和余熱，設稀釋苯、乙酸

11、乙酯溶劑蒸汽所需的室外新風量分別為200000m3/h，50000m3/h，滿足排除余熱的室外新風量為220000m3/h，問最小新風量取值應是,54,4、若x無法確定，采用換氣次數(shù)法 L=n.Vf 式中: n: 換氣次數(shù) 1/h Vf: 房間體積 m3 *汽車庫排風按換氣次數(shù)法計算，排風量不少于6次/h，當層高3m時，按實際高度計算換氣體積，當層高3m時，按3m高度計算換氣體積,55,二）氣流組織,基本原則 送風口盡可能靠近人員操作區(qū) 排風口盡可能靠近污染源、有害物濃度高的地方 氣流分布均勻、減少渦流、死角 基本形式 上送風 中送風 下送風,56,送風形式 上側送 吊頂散流器送風 側噴口 孔

12、板送風 其他,1. 上送風,57,1） 上側送風,2m,58,1）上側送風,59,1）上側送風：特點,工作區(qū)為回流區(qū) 射流可貼附吊頂以便延長射流距離 風口與吊頂距離 風口射流速度 風口射流出口角度 噪聲限制了射流速度 適用跨度有限，高度不太低的空間，如客房、辦公室、小跨度中庭，以及工業(yè)建筑 常用百頁風口,60,送風溫差6上側送風,61,送風溫差6上側送風,62,送風溫差12上側送風,63,送風溫差12上側送風,滯流區(qū),冷風直吹,64,2) 吊頂送風：散流器,65,2) 吊頂送風：散流器,66,散流器平送流型(t=6，貼附型,67,2)散流器吊頂送風：特點,工作區(qū)為回流區(qū)，回風可下可上 適用于大

13、跨度、低層高空間，如購物中心，大型辦公室，展館等 常用風口：方/圓形散流器(貼附型、非貼附形)、條縫散流器 要求吊頂空間,68,3) 噴口送風,69,3) 噴口送風：特點,通常同側回風，工作區(qū)在回流區(qū) 噴口出流速度高 噪聲大 適用于高大空間，如影劇院、體育場館,70,4)孔板送風,71,4)孔板送風,72,4)孔板送風：特點,通常采用下回風 溫度場和速度場均勻 送風量大(20150次/小時)，運行費高 要求吊頂空間作送風靜壓箱 適用于高精度空調或凈化空調,73,5) 其它形式的上送風口,74,直筒風口向下送流型 (t=6)用于高大演播室，錄音棚，噪聲小,75,直筒風口向下送流型 (t=6,76

14、,6）回風形式搭配,上回（常見）：適于主要熱源在上部，如照明；或回風道不好布置的場合，可利用吊頂。 下回：工作區(qū)在回流區(qū)，衰減好。可利用走廊回風：用于辦公室、居住建筑。 回風口常用格柵/百頁風口,77,上送下回,78,2. 中送,可采用上下回風或下回（不管上部空間）。 適用于高大空間，如高大中庭、高大廠房,79,東京鹿島大廈中庭,中庭,80,3. 下送,形式 地板送吊頂回，地板送地板回 風機盤管下送下回或上回 置換通風下送上回,81,風機盤管下送下回,82,地板送風,83,三、置換通風,84,三、置換通風,由于以低速進入室內的冷氣流其密度大于室內空氣的密度，而在地板附近積聚、蔓延、擴散，形成一

15、個溫度較低、密度較大的“空氣湖”( air lake)。 在后繼送風的推動和室內熱源產(chǎn)生的熱對流氣流的卷吸提升作用下，由下至上流動，形成室內空氣運動的主導氣流，最后在房間頂部排出室外 整個室內氣流分層流動，在垂直方向上形成室內溫度梯度和濃度梯度,85,置換通風（displacement）方式原理：下送風,熱源,86,置換通風,87,其他類型的風口：置換通風風口,88,置換通風,89,1.手段不同 混合通風-是用送風“沖淡”室內有害物的濃度 置換通風-是用送風把室內的有害物“排擠”、“置換” 出去 2.目標不同 混合通風-是要在室內造成一個與排風狀態(tài)相同的空氣環(huán)境 置換通風-是要在室內造成一個與

16、送風狀態(tài)相同的空氣環(huán)境,置換通風與混合通風的比較,90,置換通風與混合通風的比較,91,置換通風與混合通風的比較,混合通風,置換通風,92,置換通風的優(yōu)點,空氣品質：人員停留區(qū)空氣品質好 熱舒適性：低速低紊流度送風，舒適性好 調節(jié)性：部分負荷特性好 節(jié)約能源： 送風風量大，過渡季節(jié)免費供冷時段增加約50%，帶來全年供冷能耗降低約10% 送風溫度高，冷水機組的蒸發(fā)溫度可提高，冷水機組的能耗可降低約3% 僅需考慮人員停留區(qū)負荷，上部區(qū)域負荷可不必考慮，設計計算負荷可減少1040% 置換通風所需的能耗比混合通風減少約2030,93,置換通風的缺點,由于送風溫差小，所要求的風量較大，風機能耗要大，風管

17、體積更大； 由于送風速度低，故置換通風口體積均較龐大，需占用室內部分空間； 要求要有采取使送風面風速要盡可能均勻的措施； 室內的物品（家具等）布置受送風面限制； 污染源產(chǎn)生的污染氣流要比空氣密度輕； 由于風管體積較大及置換通風口價格較貴，投資比常規(guī)空調系統(tǒng)增加約510%； 冬季供熱時，形不成置換氣流，供熱效果較差,94,上送風 下送風 置換通風,四、不同氣流分布房間的溫度場特點,95,滯流區(qū),滯流區(qū),滯流區(qū),供暖,供暖,供冷,供冷,上側送風/回風,送吸型散流器送風,96,滯流區(qū),滯流區(qū),供暖,供冷,下送風，下側回風,97,置換通風,滯流區(qū),滯流區(qū),供暖,供冷,兩側下排風,98,五、風量平衡與熱

18、平衡,質平衡（風量平衡） 在任何房間，采用任何通風方式，進、排風的質量流量相等 機械進風=機械排風，室內外零壓差 機械進風機械排風，室內正壓，清潔度要求高 機械進風機械排風，室內負壓，有污染物房間 房間負壓不宜過大,Gzj+Gjj=Gzp+Gjp,99,五、風量平衡與熱平衡,熱平衡 要使室內空氣溫度保持恒定，房間的總得、失熱量應相等,Qh+cLpntn=Qf+cLjjjjtjj+cLzjwtw+cLhxn(ts-tn,圍護結構 材料吸熱,排風失熱,設備放熱,機械進風,自然進風,再循環(huán)風,tn-室內溫度，室內排風溫度 tjj-機械進風溫度 tw-室外空氣計算溫度 ts-再循環(huán)送風溫度,100,例

19、題,設備散熱量Q1，圍護結構失熱Q2，上部天窗自然排風Gzp，局部機械排風量Gjp，自然進風量Gzj，機械送風量Gjj，室內工作區(qū)溫度tn，室外空氣溫度tw，車間溫度梯度t，上部天窗中心高H，機械送風溫度tj 列房間熱平衡和風平衡關聯(lián)式,tw,tn,Q1,Q2,Gjj,tj,Gzp,tp,Gjp,Gzj,H,101,例題,tw,tn,Q1,Q2,Gjj,tj,Gzp,tp,Gjp,Gzj,H,Q3,Gzj+Gjj=Gzp+Gjp,tp=tn+t*(H-2,Q1+cGjjtj+cGzjtw=Q2+cGzptp+cGjptn,Q3=cGjj (tj-tw,另，可求得送風機加熱量,102,例題 20

20、12,某車間設有局部排風系統(tǒng)，局部排風量為0.56kg/s，冬季室內工作區(qū)溫度為15，冬季通風室外計算溫度為-15，采暖室外計算溫度為-25，空氣定壓比熱為1.01kg/kg.，圍護結構耗熱量8.8kw，室內維持負壓，機械進風量為排風量的90%，試求機械進風量和送風溫度,教材 P22 局部排風、稀釋污染氣體全面通風：冬季采暖室外計算溫度 消除余熱、余濕及稀釋低毒性污染物質的全面通風：冬季通風室外計算溫度,103,六、不同氣流分布預測方法的特點比較,半經(jīng)驗射流公式 區(qū)域網(wǎng)絡模型 CFD數(shù)值求解法 模型實驗,104,半經(jīng)驗射流公式,內容和來源 采用射流公式對空調送風口射流的軸心速度和溫度、射流軌跡等進行預測 基于某些標準或理想條件理論分析或試驗 缺陷 不能用于分析復雜空間，應用受制約 只能給出室內的一些集總參數(shù)性的信息 折衷的方法：區(qū)域模型 區(qū)域內集總參數(shù) 區(qū)域間考慮存在熱質交換,105,半經(jīng)驗射流公式,側向送風射流軸心軌跡,射流軸心速度衰減,106,區(qū)域網(wǎng)絡模型,將建筑內的各個部分與室外大氣之間簡化成一個網(wǎng)絡，這種網(wǎng)絡與電網(wǎng)、水網(wǎng)類似，