通風系統(tǒng)同濟李崢嶸教學內(nèi)容

1、通風系統(tǒng)同濟李崢嶸1. 自然通風的作用原理自然通風的作用原理 對于一幢建筑或者一間房間，如果它有兩個開對于一幢建筑或者一間房間，如果它有兩個開口（門或窗等），而且空氣在每個開口的兩側(cè)壓力口（門或窗等），而且空氣在每個開口的兩側(cè)壓力不相同，那么在壓差的作用下，空氣在每個開口處不相同，那么在壓差的作用下，空氣在每個開口處形成流動形成流動四、自然通風四、自然通風2. 室內(nèi)、外溫差作用下的自然通風室內(nèi)、外溫差作用下的自然通風原理：原理：如圖所示，在建筑外圍護結(jié)構(gòu)的不同高度處有兩如圖所示，在建筑外圍護結(jié)構(gòu)的不同高度處有兩個開口個開口a與與b，它們的高差為，它們的高差為 。假設(shè)室內(nèi)溫度。假設(shè)室內(nèi)溫度為為

2、，密度為，密度為 ，室外溫度為，室外溫度為 ，密度為，密度為 ，且有且有 即即 。同時，將開口外側(cè)靜壓。同時，將開口外側(cè)靜壓記為記為 與與 ，開口內(nèi)側(cè)靜壓記為，開口內(nèi)側(cè)靜壓記為 與與 。則開口則開口a內(nèi)外壓力差為：內(nèi)外壓力差為：ohntn wtw nwtt nw awPbwPanPbnPaanawPPP 開口開口b內(nèi)外壓力差為：內(nèi)外壓力差為：bbnbwPPP 且有且有 時，空氣由開口時，空氣由開口 a ( b ) 流出，流出，反之則流入。反之則流入。 0abPP現(xiàn)假設(shè)現(xiàn)假設(shè) ，則，則0aP 0bannawwawnwnPPghPghPghgh 式中，式中， 為重力加速度，為重力加速度， 。g2m

3、 s可見，空氣將由開口可見，空氣將由開口b流出。如果流出。如果 和和 保持不變，則保持不變，則隨著空氣的流出，室內(nèi)靜壓逐漸降低，隨著空氣的流出，室內(nèi)靜壓逐漸降低， 將由等于零將由等于零變?yōu)樾∮诹悖諝鈱⒂砷_口變?yōu)樾∮诹?，空氣將由開口a流入，直至開口流入，直至開口a的進風量的進風量等于開口等于開口b的排風量時，室內(nèi)靜壓才保持穩(wěn)定，且有：的排風量時，室內(nèi)靜壓才保持穩(wěn)定，且有：ntwtaP bawnPPgh 3. 室外風壓作用下的自然通風室外風壓作用下的自然通風4. 利用自然通風的方式利用自然通風的方式5. 有效利用自然通風的建筑措施有效利用自然通風的建筑措施管管 道道 式式6. 天窗的做法天窗的做

4、法縱向下沉式天窗縱向下沉式天窗 橫向下沉式天窗橫向下沉式天窗矩形避風天窗矩形避風天窗 天井式天窗天井式天窗五、常見的通風系統(tǒng)類型五、常見的通風系統(tǒng)類型1. 全面通風全面通風2. 局部通風局部通風3. 置換通風置換通風1. 全面通風全面通風 全面通風是對整個房間進行通風換氣。其全面通風是對整個房間進行通風換氣。其基本原理是，用清潔空氣稀釋基本原理是，用清潔空氣稀釋(沖淡沖淡)室內(nèi)室內(nèi) 空氣空氣中的有害物濃度，同時不斷地把污染空氣排至中的有害物濃度，同時不斷地把污染空氣排至室外，保證室內(nèi)空氣環(huán)境達到衛(wèi)生標準。全面室外，保證室內(nèi)空氣環(huán)境達到衛(wèi)生標準。全面通風也稱稀釋通風通風也稱稀釋通風 1) 原理：

5、原理：全面機械送風系統(tǒng)全面機械送風系統(tǒng)全面機械排風系統(tǒng)全面機械排風系統(tǒng)2) 全面通風送風口和排風口的位置全面通風送風口和排風口的位置 在設(shè)計全面通風系統(tǒng)時應遵守一個基本原則：在設(shè)計全面通風系統(tǒng)時應遵守一個基本原則：應將干凈空氣直接送至工作人員所在地或污染物農(nóng)應將干凈空氣直接送至工作人員所在地或污染物農(nóng)度低的地方。度低的地方。 常用的送、排風方式有上送上排、下送上排及常用的送、排風方式有上送上排、下送上排及中間送、上下排等多種形式。具體應用時，應根據(jù)中間送、上下排等多種形式。具體應用時，應根據(jù)下列原則選擇：下列原則選擇：v 進風口應位于排風口上風側(cè)進風口應位于排風口上風側(cè)v 送風口應接近工作人員

6、所在地點，或者污染物送風口應接近工作人員所在地點，或者污染物 濃度低的地帶濃度低的地帶v 排風口應設(shè)在污染物濃度高的地方排風口應設(shè)在污染物濃度高的地方v 在整個控制空間內(nèi)，盡量使室內(nèi)氣流均勻，減在整個控制空間內(nèi)，盡量使室內(nèi)氣流均勻，減 少渦流的存在，從而避免污染物在局部地區(qū)積少渦流的存在，從而避免污染物在局部地區(qū)積聚聚3) 全面通風送風量的計算全面通風送風量的計算 如圖所示的空間，若該空間中污染物的發(fā)生量如圖所示的空間，若該空間中污染物的發(fā)生量為為 ，通風量為，通風量為 ，空間容積為，空間容積為 。 通風開始時室內(nèi)污染物濃度為通風開始時室內(nèi)污染物濃度為 ，送，送風氣流中污染物濃度為風氣流中污染

7、物濃度為 ，則通風后室內(nèi)，則通風后室內(nèi)污染物濃度污染物濃度 是時間是時間 的函數(shù)的函數(shù) 。 x kg s 3L ms 3V m 31ykg m 30ykg myt y t現(xiàn)假設(shè)：現(xiàn)假設(shè)：(3) 送入室內(nèi)的空氣一進入室內(nèi)立刻與室內(nèi)空氣充分混送入室內(nèi)的空氣一進入室內(nèi)立刻與室內(nèi)空氣充分混 合，而且送風量等于排風量，室內(nèi)、外空氣溫度相合，而且送風量等于排風量，室內(nèi)、外空氣溫度相 同。同。01,x L yy(1) 均為常數(shù)；均為常數(shù)；x(2) 均勻散發(fā)到整個空間均勻散發(fā)到整個空間;當當 時，有時，有t 02xy tyykg sL可求得全面通風的通風量為可求得全面通風的通風量為 320 xLmsyy 但因

8、室內(nèi)污染物不可能均勻散發(fā)，送風也不可能與室內(nèi)但因室內(nèi)污染物不可能均勻散發(fā)，送風也不可能與室內(nèi)空氣充分混合，所以，實際所需的全面通風量要比上式空氣充分混合，所以，實際所需的全面通風量要比上式 的計算結(jié)果大得多，因此，實際的通風量計算式要引入的計算結(jié)果大得多，因此，實際的通風量計算式要引入安全系數(shù)安全系數(shù) ，即，即k 320kxLmsyy 2. 局部通風局部通風1) 原理：原理： 局部通風分為局部進風和局部排風，其基本局部通風分為局部進風和局部排風，其基本原理都是通過控制局部氣流，使局部工作原理都是通過控制局部氣流，使局部工作 范圍范圍不受有害物的污染，并且造成符合要求的空氣環(huán)不受有害物的污染，并

9、且造成符合要求的空氣環(huán)境境 。局部排風系統(tǒng)局部排風系統(tǒng)局部送風系統(tǒng)局部送風系統(tǒng)密閉罩密閉罩排風罩排風罩2) 局部通風送風量的計算局部通風送風量的計算個案分析個案分析3. 置換通風置換通風1) 原理：原理： 冷空氣下沉、熱空氣上升的原則冷空氣下沉、熱空氣上升的原則2) 置換通風送風口和排風口的位置置換通風送風口和排風口的位置: 送風口在下，排風口在上送風口在下，排風口在上3) 置換通風送風量的計算置換通風送風量的計算下面是一種較為直接的經(jīng)驗公式：下面是一種較為直接的經(jīng)驗公式： 1 35 31 3232sLBz 式中式中 所求送風量所求送風量, L3mspgEBc 重力加速度；重力加速度； ；熱源

10、能量，熱源能量， ；空氣定壓比熱，空氣定壓比熱， ；空氣的溫度膨脹系數(shù)，空氣的溫度膨脹系數(shù)， ；空氣密度，空氣密度， ；熱對流卷吸系數(shù)，熱對流卷吸系數(shù)， ；分界面高度，分界面高度， 。 g E pc sz2m sW J kgC 3mC 3kg m31 mm第二節(jié)第二節(jié) 通風系統(tǒng)的設(shè)備與構(gòu)件通風系統(tǒng)的設(shè)備與構(gòu)件一、風機一、風機1. 風機在管路中的作用：風機在管路中的作用：輸送空氣輸送空氣2. 風機的基本結(jié)構(gòu)：風機的基本結(jié)構(gòu)：葉輪、電機、外殼葉輪、電機、外殼3. 風機的種類風機的種類1) 離心風機離心風機2) 軸流風機軸流風機3) 混流風機混流風機1) 離心風機離心風機 用于低壓或高壓送風系統(tǒng)，特

11、別是低噪音和高用于低壓或高壓送風系統(tǒng)，特別是低噪音和高風壓的系統(tǒng)。葉輪的葉片型式有流線型、后彎葉型、風壓的系統(tǒng)。葉輪的葉片型式有流線型、后彎葉型、前彎葉型和徑向型四種前彎葉型和徑向型四種 離心風機構(gòu)造示意圖離心風機構(gòu)造示意圖舒適性空調(diào)中的風機舒適性空調(diào)中的風機一般都使用離心風機。一般都使用離心風機。四種葉輪設(shè)計構(gòu)成了風機的四種基本形式：四種葉輪設(shè)計構(gòu)成了風機的四種基本形式：(1) 后向型風機的葉片：直線型后傾葉片、曲線型葉片或后向型風機的葉片：直線型后傾葉片、曲線型葉片或 翼型葉片。翼型葉片。 直線后傾型：直的單層金屬葉片。直線后傾型：直的單層金屬葉片。 曲線后向型：彎曲的金屬葉片。曲線后向型

12、：彎曲的金屬葉片。 翼型設(shè)計：雙層的金屬葉片，提高空氣流經(jīng)葉輪的效翼型設(shè)計：雙層的金屬葉片，提高空氣流經(jīng)葉輪的效 率。它主要用于運行投資的節(jié)省可高于初率。它主要用于運行投資的節(jié)省可高于初 投資的情況。投資的情況。(2) 第四種類型是前向曲線型，它的葉片是彎曲的單層第四種類型是前向曲線型，它的葉片是彎曲的單層 金屬葉片。金屬葉片。四種形式葉輪四種形式葉輪后向型-直線前向曲線型葉輪與后向曲線型葉輪前向曲線型葉輪與后向曲線型葉輪(1) 前向曲線型葉輪前向曲線型葉輪 大量小型、輕質(zhì)葉片構(gòu)成，風機的其他部分也是大量小型、輕質(zhì)葉片構(gòu)成，風機的其他部分也是輕材料。這些都比翼型葉輪要輕。特點：根據(jù)設(shè)計情輕材料

13、。這些都比翼型葉輪要輕。特點：根據(jù)設(shè)計情況，前向型風機可以以比相同直徑的后向型風機低的況，前向型風機可以以比相同直徑的后向型風機低的轉(zhuǎn)速輸送更多的空氣。任何類型的后向型風機輸送相轉(zhuǎn)速輸送更多的空氣。任何類型的后向型風機輸送相同風量時，前向型可以以后向型一半的速度運行。因同風量時，前向型可以以后向型一半的速度運行。因此前向曲線型風機噪聲更低，再考慮到它低價的特點，此前向曲線型風機噪聲更低，再考慮到它低價的特點，使它成為低中壓運行中的最佳選擇。使它成為低中壓運行中的最佳選擇。(2) 后向曲線型葉輪后向曲線型葉輪風機在大容量、大壓差情況下，比前向曲線型風機風機在大容量、大壓差情況下，比前向曲線型風機

14、效率更高，所以在許多中壓運行的情況下，多使用效率更高，所以在許多中壓運行的情況下，多使用后向曲線型風機。后向曲線型風機。前向曲線葉型：前向曲線葉型：v 輕型構(gòu)造輕型構(gòu)造v 低速低速, 大容積大容積v 低壓低壓翼型：翼型：v 高壓高壓v 高效率高效率v 重型構(gòu)造重型構(gòu)造兩種典型的風機葉輪兩種典型的風機葉輪2) 軸流風機軸流風機v 軸流風機的構(gòu)造如圖所示。葉輪由輪毅和鉚在其軸流風機的構(gòu)造如圖所示。葉輪由輪毅和鉚在其上的葉片組成，葉片與輪毅平面安上的葉片組成，葉片與輪毅平面安 裝成裝成定的角度。定的角度。葉片的型式有機翼型扭曲葉片或直葉片；等葉片的型式有機翼型扭曲葉片或直葉片；等 厚板型厚板型扭曲葉

15、片或直葉片等。扭曲葉片或直葉片等。v 占地面積小、便于維修、風壓較低、風量較大，占地面積小、便于維修、風壓較低、風量較大，多用于阻力較小的大風量系統(tǒng)。多用于阻力較小的大風量系統(tǒng)。軸流風機構(gòu)造示意圖軸流風機構(gòu)造示意圖3) 混流風機混流風機v 集中了離心風機的高壓和軸流的大風量的特點。集中了離心風機的高壓和軸流的大風量的特點。4) 常見的建筑用風機常見的建筑用風機v 高溫消防排煙風機：高高溫消防排煙風機：高溫消防排煙風機在正常情況溫消防排煙風機在正常情況下可用于日常的通風換氣。下可用于日常的通風換氣。遭遇火險時，抽排室內(nèi)高溫遭遇火險時，抽排室內(nèi)高溫煙氣，增強室內(nèi)空氣流通。煙氣，增強室內(nèi)空氣流通。具

16、有耐高溫的特點。適用于具有耐高溫的特點。適用于高層建筑、烘箱、車庫、隧高層建筑、烘箱、車庫、隧道、地鐵、地下商場等場合道、地鐵、地下商場等場合的通風換氣和消防排煙。的通風換氣和消防排煙。v 斜流風機：該系列風機分為單速和雙速兩種。具有結(jié)斜流風機：該系列風機分為單速和雙速兩種。具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、維修方便等優(yōu)點?？梢愿鶕?jù)不同的使構(gòu)緊湊、體積小、維修方便等優(yōu)點。可以根據(jù)不同的使用場合，采用改變安裝角度、改變?nèi)~片數(shù)、改變轉(zhuǎn)速、用場合，采用改變安裝角度、改變?nèi)~片數(shù)、改變轉(zhuǎn)速、改變機號等方法達到多方面的使用要求。改變機號等方法達到多方面的使用要求。v 軸流風機軸流風機v 屋頂、側(cè)壁排風機：有普通離心式

17、屋頂風機和低屋頂、側(cè)壁排風機：有普通離心式屋頂風機和低噪聲離心式屋頂風機，適用于廠房、倉庫、高層建筑、噪聲離心式屋頂風機，適用于廠房、倉庫、高層建筑、實驗室、影劇院、賓館、醫(yī)院等場合的局部換氣。實驗室、影劇院、賓館、醫(yī)院等場合的局部換氣。v 空調(diào)通風風機：離心空調(diào)風機具有性能適用范圍大、空調(diào)通風風機：離心空調(diào)風機具有性能適用范圍大、噪聲低、重量輕、安裝方便、運行可靠的優(yōu)點?？梢栽肼暤?、重量輕、安裝方便、運行可靠的優(yōu)點?？梢耘c各空調(diào)廠的組合空調(diào)機組配套。與各空調(diào)廠的組合空調(diào)機組配套。v 排煙柜式風機排煙柜式風機4. 風機的性能參數(shù)與特性曲線風機的性能參數(shù)與特性曲線1) 風機的性能參數(shù)風機的性能參

18、數(shù)風量風量 ：單位時間內(nèi)風機所輸送的氣體的體積，：單位時間內(nèi)風機所輸送的氣體的體積，有效功率有效功率 ：風機在單位時間內(nèi)傳給空氣的能量：風機在單位時間內(nèi)傳給空氣的能量風壓風壓 ：風機產(chǎn)生的總壓頭（全壓），：風機產(chǎn)生的總壓頭（全壓）， ，包括靜，包括靜 壓和動壓壓和動壓L3msPaPNYkWNYLP 軸功率軸功率 ：風機的輸入功率：風機的輸入功率N全壓效率全壓效率 ：風機有效功率與軸功率之比：風機有效功率與軸功率之比 機械傳輸功率機械傳輸功率 ：電機與風機機械傳動的能量損失：電機與風機機械傳動的能量損失i 比轉(zhuǎn)數(shù)比轉(zhuǎn)數(shù) ：表征風機在標準狀態(tài)下：表征風機在標準狀態(tài)下 的流量的流量 、風壓、風壓 和

19、轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn) 速速 之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。ns 101325,50%,20aBPt 3L ms aP P minn r0.50.76sNnLP 同一類型的風機，比轉(zhuǎn)數(shù)必然相同。同一類型的風機，比轉(zhuǎn)數(shù)必然相同。2) 風機的性能曲線風機的性能曲線v 為了全面評定風機的性能，就必須了解在各種為了全面評定風機的性能，就必須了解在各種公況下風機的全壓、功率、效率和風量的關(guān)系。公況下風機的全壓、功率、效率和風量的關(guān)系。v 不同轉(zhuǎn)速下的這些關(guān)系不同轉(zhuǎn)速下的這些關(guān)系 就形成了風機的特性曲線。就形成了風機的特性曲線。 ,PL NLL 風機性能曲線圖風機性能曲線圖5. 風機工作狀態(tài)點的確定風機工作狀態(tài)點的確定1) 管

20、路特性曲線管路特性曲線已知風道的總阻力為已知風道的總阻力為22Hld 22242HlLdd 改用風量表示，以圓風管為例，則有改用風量表示，以圓風管為例，則有2HKL 即管路系統(tǒng)的阻力與風量平方成正比，比例常數(shù)即管路系統(tǒng)的阻力與風量平方成正比，比例常數(shù)反映了管路的特性，它主要取決于管道的幾何尺寸和反映了管路的特性，它主要取決于管道的幾何尺寸和局部阻力，管道越小越長，局部阻力越多，則局部阻力，管道越小越長，局部阻力越多，則 越大。越大。 該式稱為管道特性方程，雖然可以通過計算得到，該式稱為管道特性方程，雖然可以通過計算得到，但是也可以通過實測風量和阻力來得到此方程的曲線，但是也可以通過實測風量和阻

21、力來得到此方程的曲線，在在 坐標中，這是一條通過原點的拋物線。坐標中，這是一條通過原點的拋物線。KKLH 2) 風機工作狀態(tài)點的確定風機工作狀態(tài)點的確定LH 現(xiàn)在把管道特性曲線按現(xiàn)在把管道特性曲線按 坐標劃到風機的特性坐標劃到風機的特性曲線圖上，與風機的曲線圖上，與風機的 曲線相交于曲線相交于 點，該點即為點，該點即為風機的工作點。也就是把該風機的工作點。也就是把該臺風機連接到具有該管道特臺風機連接到具有該管道特性的管路上運行時，風機所性的管路上運行時，風機所產(chǎn)生的風量正好是管內(nèi)的流產(chǎn)生的風量正好是管內(nèi)的流量，此時，風機所產(chǎn)生的風量，此時，風機所產(chǎn)生的風壓正好克服該流量下管道所壓正好克服該流量

22、下管道所產(chǎn)生的阻力。產(chǎn)生的阻力。LH O3) 風機的串聯(lián)和并聯(lián)風機的串聯(lián)和并聯(lián)兩臺串聯(lián)風機：兩臺串聯(lián)風機：v 風機流量相同風機流量相同v 壓頭是同一流量下的兩倍壓頭是同一流量下的兩倍v 繪制性能曲線繪制性能曲線兩臺并聯(lián)風機：兩臺并聯(lián)風機：v 壓頭相同壓頭相同v 流量是同一壓頭下的兩倍流量是同一壓頭下的兩倍v 繪制性能曲線繪制性能曲線二、風管二、風管1. 形式：圓形和矩形形式：圓形和矩形2. 材料：材料：v 磚和混凝土磚和混凝土v 薄鋼板薄鋼板v 玻璃纖維板玻璃纖維板v 鋁板鋁板v 聚氯乙烯板聚氯乙烯板v 軟管材料軟管材料三、局部構(gòu)件三、局部構(gòu)件1. 風管支架風管支架1) 作用：防震、承重作用：

23、防震、承重2) 形式：形式：風管與支架的連接：固定與不固定。風管與支架的連接：固定與不固定。支架的支撐方式：支架、吊架和托架。支架的支撐方式：支架、吊架和托架?；顒又У跫芑顒又У跫芄潭ㄖЪ芄潭ㄖЪ芄潭ǖ跫芄潭ǖ跫?. 彎頭彎頭直角彎頭和弧彎頭：改變氣流走向直角彎頭和弧彎頭：改變氣流走向3. 三通三通1) 合流三通合流三通2) 分流三通分流三通4. 變徑管變徑管1) 突然擴大和縮?。猴L量改變。（見左圖）突然擴大和縮?。猴L量改變。（見左圖）2) 漸變管：風量改變。（見右圖）漸變管：風量改變。（見右圖）5. 風管閥門風管閥門1) 調(diào)節(jié)風量、打開或關(guān)斷風系統(tǒng)：調(diào)節(jié)風量、打開或關(guān)斷風系統(tǒng)： 蝶閥、對開多

24、葉調(diào)節(jié)閥、三通調(diào)節(jié)閥蝶閥、對開多葉調(diào)節(jié)閥、三通調(diào)節(jié)閥2) 防火閥：當火災發(fā)生時，切斷氣流通路，防止火防火閥：當火災發(fā)生時，切斷氣流通路，防止火 勢沿風管蔓延勢沿風管蔓延3) 止回閥：防止風機停止后氣流倒轉(zhuǎn)止回閥：防止風機停止后氣流倒轉(zhuǎn)四、風管系統(tǒng)設(shè)計中的注意事項四、風管系統(tǒng)設(shè)計中的注意事項1. 風管布置風管布置 風管的布置應力求順直，避免復雜的局部構(gòu)件，風管的布置應力求順直，避免復雜的局部構(gòu)件，彎頭、三通等構(gòu)件要安排得當，與風管連接要合理，彎頭、三通等構(gòu)件要安排得當，與風管連接要合理，以減少阻力和噪聲。風管上應該設(shè)置必要的調(diào)節(jié)和以減少阻力和噪聲。風管上應該設(shè)置必要的調(diào)節(jié)和測量裝置或預留安排測量

25、裝置的接口。調(diào)節(jié)和測量測量裝置或預留安排測量裝置的接口。調(diào)節(jié)和測量裝置應設(shè)在便于操作和觀察的地點。裝置應設(shè)在便于操作和觀察的地點。2. 風管斷面形狀風管斷面形狀 在相同面積下，圓形管阻力比矩形管小。矩形在相同面積下，圓形管阻力比矩形管小。矩形風管設(shè)計時，長短邊比例在風管設(shè)計時，長短邊比例在3.0以下。以下。3. 風機的進出口布置風機的進出口布置 風機進出口的連接管對風機能力的發(fā)揮有很大影風機進出口的連接管對風機能力的發(fā)揮有很大影響，因為進、出口處空氣的動壓很大，連接管做法不響，因為進、出口處空氣的動壓很大，連接管做法不當，將引起可觀的壓頭損失，而使風量受到嚴懲損失，當，將引起可觀的壓頭損失，而使風量受到嚴懲損失，為此，必須在管路設(shè)計中注意這個問題。為此，必須在管路設(shè)計中注意這個問題。1) 轉(zhuǎn)彎