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1、第第2 2章章 全全 面面 通通 风风 2.1 全面通风换气量的计算全面通风换气量的计算 2.1.1 2.1.1 全面通风的基本微分方程式全面通风的基本微分方程式2.1.2 2.1.2 全面通风量的确定全面通风量的确定 2.1.3 2.1.3 有害物散发量的计算有害物散发量的计算 2.1.4 2.1.4 气流组织气流组织2.1.5 2.1.5 空气平衡和热平衡空气平衡和热平衡 2.2 置换通风置换通风2.2.1 2.2.1 置换通风的发展历史置换通风的发展历史2.2.2 2.2.2 置换通风的原理及特点置换通风的原理及特点 2.2.3 2.2.3 评价通风效果的指标评价通风效果的指标2.3 事
2、故通风事故通风定定 义：义：对整个房间进行通风换气。对整个房间进行通风换气。分分 类：类：按对有害物控制机理按对有害物控制机理 第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风类类 型型 原原 理理 特特 点点 稀释通风稀释通风 用新鲜空气把整个车间内的有害物浓度用新鲜空气把整个车间内的有害物浓度稀释稀释到最高允许浓度以下。到最高允许浓度以下。通风量大，控制效果差通风量大，控制效果差 单向流通风单向流通风 通过通过有组织有组织的气流运动，控制有害物的的气流运动，控制有害物的扩散和转移。扩散和转移。通风量小，控制效果好通风量小，控制效果好 均匀流通风均匀流通风 利用送风气流构成的利用送
3、风气流构成的均匀流均匀流把室内污染把室内污染空气全部压出和置换。空气全部压出和置换。能有效排除室内污染空气能有效排除室内污染空气置换通风置换通风 通过把较低风速的新鲜空气送入人员工通过把较低风速的新鲜空气送入人员工作区，利用作区，利用挤压挤压原理把污染空气挤压到原理把污染空气挤压到上部空间排走的通风方法。上部空间排走的通风方法。节能，通风效果好节能，通风效果好 第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风2.1 全面通风换气量的计算全面通风换气量的计算 全面通风换气量：全面通风换气量：指车间内连续、均匀地散发有害物，在合理的气指车间内连续、均匀地散发有害物，在合理的气 流组织下，
4、将有害物浓度稀释到流组织下，将有害物浓度稀释到卫生标准卫生标准规定的规定的最高允许浓最高允许浓 度度以下所必需的通风量。以下所必需的通风量。推导推导推导推导qv y0 d+x d-qv y d=Vf dy微分方程微分方程积分方程积分方程2.1.1 全面通风的基本微分方程式全面通风的基本微分方程式第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风当通风量一定时，任意时刻的有害物浓度当通风量一定时，任意时刻的有害物浓度y2稳定状态下稳定状态下不稳定状态下不稳定状态下考虑到室内有害物分布及通风气流的不均匀性，加安全系数考虑到室内有害物分布及通风气流的不均匀性，加安全系数第第第第 2 2章章章
5、章 全面通风全面通风全面通风全面通风一般通风房间：一般通风房间：k=3-10生产车间：生产车间：k6精心设计的小型实验室：精心设计的小型实验室：k=1消除余湿：消除余湿：消除余热：消除余热：第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风消除有害物：消除有害物：方法方法1 当已知有害物散发量当已知有害物散发量计算原则计算原则方法方法2 当有害物散发量无法确定时当有害物散发量无法确定时qv=n Vf （m3/h）n换气次数，换气次数，(次次/h)Vf房间体积（房间体积（m3）2.1.2 全面通风量的确定全面通风量的确定第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风2.1.4
6、 全面通风的气流组织全面通风的气流组织2.1.3 有害物散发量的计算有害物散发量的计算参考文献参考文献参考文献参考文献气流组织：气流组织：合理布置送风、排合理布置送风、排风口风口的位置，合理分配的位置，合理分配风量风量，选用，选用 相应的风口形式，以便使用最小的通风量达到最佳的相应的风口形式，以便使用最小的通风量达到最佳的 通风效果。通风效果。主要形式：主要形式：上送下排上送下排 下送上排下送上排 中送上下排中送上下排第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风*气流组织原则：气流组织原则：1.1.能避免把害物吹向作业人员操作区；能避免把害物吹向作业人员操作区；2.2.能有效地从
7、污染源附近或有害物浓度最大的区域排出污染空气；能有效地从污染源附近或有害物浓度最大的区域排出污染空气；3.3.能确保在整个房间内进风气流均匀分布能确保在整个房间内进风气流均匀分布,尽量减少涡流区。尽量减少涡流区。4.4.采用机械通风时，当房间要求采用机械通风时，当房间要求清洁清洁时，时，q q m,jjm,jjq m,jp 正正压压 当房内有当房内有有害物有害物时，时，q q m,jjm,jjq m,jp 负负压压 q q m,jjm,jj=80%-90%=80%-90%q m,jp 图片图片问题问题:密度较大的有害气体或蒸气一定沉积在车间底部。密度较大的有害气体或蒸气一定沉积在车间底部。第第
8、第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风2.1.5 空气平衡和热平衡空气平衡和热平衡空气平衡（风平衡）空气平衡（风平衡）:单位时间内进入室内的空气质量总是和同一时单位时间内进入室内的空气质量总是和同一时 间内从此房间内排走的空气质量相等，即通风房间的间内从此房间内排走的空气质量相等，即通风房间的空气质量空气质量 总要总要保持平衡保持平衡。公公 式：式：qm,zj+qm,jj=qm,zp+qm,jp注意：质量平衡注意：质量平衡qm,j=qm,p第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风热平衡热平衡:房间的总的热量等于总失热量，即通风房间的房间的总的热量等于总失热量，
9、即通风房间的热量热量总要总要保保 持平衡持平衡。公公 式：式：Qh+Cqv,ptpp=Qf+Cqv,jjjjtjj+Cqv,zjwtw+Cqv,hxn(ts-tn)Qd=Qs推推 导导注注 意意设计原则设计原则定定 义：义：是通过把较低风速的新鲜空气送入人员工作区，利用挤压是通过把较低风速的新鲜空气送入人员工作区，利用挤压 的原理把污染空气挤到上部空间排走的通风方法的原理把污染空气挤到上部空间排走的通风方法。第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风2.2 置换通风置换通风2.2.1 发展历史发展历史起源于起源于2020世纪世纪7070年代末的北欧；年代末的北欧；8080年代北
10、欧学者年代北欧学者P.V.NielsenP.V.Nielsen,M.undit.ElisabethM.undit.Elisabeth将置换通风上升到工程技将置换通风上升到工程技术和学术高度，建立实验室对空气质量和热舒适性进行研究；术和学术高度，建立实验室对空气质量和热舒适性进行研究；9090年代，日本：高大空间的各种场馆建筑年代，日本：高大空间的各种场馆建筑 美国：办公楼建筑；美国：办公楼建筑；2001.10-2001.10-2002.82002.8，欧盟供热和空调协会出版第一本，欧盟供热和空调协会出版第一本非工业领域置换通风非工业领域置换通风指南；指南；现今，北欧现今，北欧 50%50%的工
11、业通风，的工业通风，25%25%的办公通风都采用。的办公通风都采用。我国本世纪初开始研究，以同济大学和东华大学的研究为代表。我国本世纪初开始研究，以同济大学和东华大学的研究为代表。第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风国内研究中需注意的问题国内研究中需注意的问题国内研究中需注意的问题国内研究中需注意的问题1 1 1 1）湿度分布及控制）湿度分布及控制）湿度分布及控制）湿度分布及控制2 2 2 2）多污染源研究）多污染源研究）多污染源研究）多污染源研究3 3 3 3）有效控制分界层高）有效控制分界层高）有效控制分界层高）有效控制分界层高4 4 4 4）冷热源研究）冷热源研究）
12、冷热源研究）冷热源研究第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风2.2.2 置换通风的原理及特点置换通风的原理及特点原原 理理特特 点点:*自然对流自然对流 *温度、速度与有害物浓度的分布温度、速度与有害物浓度的分布 *热分离层热分离层t ts s=t=tn n-(2-4)-(2-4)v vs s=0.25m/s=0.25m/st t0.1-1.10.1-1.13 3 单向流区单向流区混合区混合区第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风与传统的混合通风的区别与传统的混合通风的区别与传统的混合通风的区别与传统的混合通风的区别两种通风方式的原理两种通风方式的原理
13、(左：混和通风；左：混和通风；右：置换通风右：置换通风 )两种通风方式的原理两种通风方式的原理 (左：混和通风；左：混和通风；右：置换通风右：置换通风 )第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风两种通风方式的原理两种通风方式的原理 (左：混和通风；左：混和通风；右：置换通风右：置换通风 )第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风项项 目目混合通风混合通风置换通风置换通风目标目标全空间温湿度均匀全空间温湿度均匀工作区舒适性工作区舒适性动力动力流体动力控制流体动力控制浮力控制浮力控制机理机理气流强烈参混气
14、流强烈参混气流扩散浮力提升气流扩散浮力提升措施措施1大温差、高风速大温差、高风速小温差、低风速小温差、低风速措施措施2上送下回上送下回下侧送上回下侧送上回措施措施3风口湍流系数大风口湍流系数大送风湍流小送风湍流小措施措施4风口参混性好风口参混性好风口扩散性好风口扩散性好流态流态回流区为湍流区回流区为湍流区送风区为层流区送风区为层流区分布分布上下均匀上下均匀温度、浓度分层温度、浓度分层效果效果1消除全室负荷消除全室负荷消除工作区负荷消除工作区负荷效果效果2空气品质接近回风空气品质接近回风空气品质接近送风空气品质接近送风两种通风方式的比较两种通风方式的比较两种通风方式的比较两种通风方式的比较换气效
15、率：换气效率：用工作区某点空气被用工作区某点空气被更新更新的有效性作为气流分布的评价指标。的有效性作为气流分布的评价指标。通风效率：通风效率：考察气流分布方式的考察气流分布方式的能量利用能量利用有效性，可用通风效率来表示。有效性，可用通风效率来表示。2.2.3 评价通风效果的指标评价通风效果的指标第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风 传统的混合通风方式以室内的传统的混合通风方式以室内的平均温度平均温度或或平均浓度平均浓度来评价通风效来评价通风效果。卫生学的观点评价通风效果应以接近地面果。卫生学的观点评价通风效果应以接近地面工作区工作区的的空气品质空气品质的优的优劣来衡量。
16、劣来衡量。1100(a)(a)活塞流通风活塞流通风(b)(b)置换通风置换通风150-100第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风2.3 事故通风事故通风定定 义：义：生产设备发生偶然事故或故障时，可突然散发出大量生产设备发生偶然事故或故障时，可突然散发出大量 有害气体或有爆炸性气体进入车间，这是需要尽快把有害有害气体或有爆炸性气体进入车间，这是需要尽快把有害 物排到室外所采用的通风。物排到室外所采用的通风。适适 用：用：事故发生才开启，强制排风。事故发生才开启，强制排风。设计原则：设计原则：1.1.排风口排风口1 1）应布置在有害气体或爆炸性气体散发量最大的区域；）应布置
17、在有害气体或爆炸性气体散发量最大的区域；2 2）当散发气体比空气重时，应主要设在下部。）当散发气体比空气重时，应主要设在下部。第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风设计原则：设计原则：2.2.风机风机1 1）当排除有爆炸性气体时，应用防爆风机；）当排除有爆炸性气体时，应用防爆风机；2 2）事故排风机的开关，应分别设在室内和室外便于开启的地点。）事故排风机的开关，应分别设在室内和室外便于开启的地点。3.3.排风系统排风系统1 1）可不设专门的进风系统来补偿；）可不设专门的进风系统来补偿；2 2）排除空气一般不作处理，必要时应将其排至）排除空气一般不作处理，必要时应将其排至10
18、m10m以上的大气。以上的大气。4.4.排风量排风量1 1）应有事故排风系统和常规排风系统共同保证。）应有事故排风系统和常规排风系统共同保证。2 2）风量按房间换气次数和有害物最高容许浓度确定）风量按房间换气次数和有害物最高容许浓度确定 最高容许浓度最高容许浓度5mg/m5mg/m3 3时：时：h6m n8h6m n8次次/h,h6m/h,h6m者者,换气换气5 5次次/h/h 最高容许浓度最高容许浓度5mg/m5mg/m3 3时时,上述上述n n应乘以应乘以1.51.5。第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风 掌握全面通风通风量的确定；理解气流组织的设计方法；理解理解理解
19、理解置换通风的原理及特点；了解事故通风的使用及原则。推导假设条件：推导假设条件：推导假设条件：推导假设条件：1 1）有害物在室内均匀的散发，室内有害物浓度分布均匀；）有害物在室内均匀的散发，室内有害物浓度分布均匀；）有害物在室内均匀的散发，室内有害物浓度分布均匀；）有害物在室内均匀的散发，室内有害物浓度分布均匀；2 2）送风气流和室内空气混合在瞬间完成；）送风气流和室内空气混合在瞬间完成；）送风气流和室内空气混合在瞬间完成；）送风气流和室内空气混合在瞬间完成；3 3）送、排风气流等温。）送、排风气流等温。）送、排风气流等温。）送、排风气流等温。第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风
20、全面通风得到有害物的量得到有害物的量排出有害物量排出有害物量=有害物的变化量有害物的变化量第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风X(g/s)X(g/s)通风风量通风风量qv (m(m3 3/s)/s)室内有害物最室内有害物最高允许浓度高允许浓度y(g/my(g/m3 3)通风风量通风风量q qv v(m(m3 3/s)/s)送风中有害物送风中有害物浓度浓度y y0 0(g/m(g/m3 3)房间体积房间体积V Vf f车间通风排污模型车间通风排污模型dd时间内：送入量时间内：送入量+散发量散发量-排走量排走量=变化量变化量qv y0 d+x d-qv y d=Vf dy存在
21、多种有害物时风量计算原则存在多种有害物时风量计算原则1)1)分别求出排除每种有害物风量分别求出排除每种有害物风量q qi i2)2)毒性相加作用的有害物：毒性相加作用的有害物：qv=qvi 如苯、醇、醋酸等溶剂类；如苯、醇、醋酸等溶剂类；S S2 2O O3 3、SOSO3 3等刺激性气体等刺激性气体 3)3)毒性无相加作用的有害物：毒性无相加作用的有害物：qv=max qv qm,qm第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风第第第第 2 2章章章章 全面通风全
22、面通风全面通风全面通风问题：问题：密度较大的有害气体或蒸气一定沉积在车间底部。密度较大的有害气体或蒸气一定沉积在车间底部。原因：原因：有害气体或蒸气与空气混合，决定它们在车间内分布的不是其有害气体或蒸气与空气混合，决定它们在车间内分布的不是其 自身的密度，而是自身的密度，而是混合气体的密度混合气体的密度。有害气体浓度变化有害气体浓度变化 空气密度空气密度0.3-0.4g/m3空气温度增加空气温度增加1 空气密度空气密度=4g/m3一般气流组织原则一般气流组织原则当当t有害有害 t空空，或车间内存在上升气流，或车间内存在上升气流，下送上排下送上排 如无热气流，如无热气流，当有害密度当有害密度 空
23、气密度空气密度 中送上下排中送上下排 当有害密度当有害密度空气密度空气密度 下送上排下送上排第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风热交换器热交换器平衡模型平衡模型tstnQQf f通风排风热量通风排风热量CqCqv,pv,pt tp pp p循环风的热量循环风的热量CqCqv,hxv,hxn n(t(ts s-t tn n)机械进风热量机械进风热量CqCqv,jjv,jjjjjjt tjjjj自然进风热量自然进风热量CqCqv,zjv,zjw wt tw w围护结构、材料失热围护结构、材料失热QhQh第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风注注 意意1.1
24、.排风热量的计算排风热量的计算 CqCqv,pv,pt tp pp p 1 1）工作区工作区的排风热量：的排风热量：t tp p =t tn n 2 2）房间房间上部上部区域的排风热量区域的排风热量:t tp p t tn n2.2.t tw w 选取选取 1 1）冬季，对于局部排风及稀释有害气体的全面）冬季，对于局部排风及稀释有害气体的全面 通风，采用冬季通风，采用冬季采暖采暖室外计算温度。室外计算温度。2 2）对于消除余热、余湿及稀释低毒性有害物质）对于消除余热、余湿及稀释低毒性有害物质 的全面通风，采用冬季的全面通风，采用冬季通风通风室外计算温度。室外计算温度。第第第第 2 2章章章章
25、全面通风全面通风全面通风全面通风设计原则设计原则设计原则设计原则1 1）保证通风效果的前提下，尽可能的）保证通风效果的前提下，尽可能的减少排风量减少排风量，从而减少，从而减少 车间的进风量和派热损失；车间的进风量和派热损失；2 2）当经过处理后的排风，其有害物浓度）当经过处理后的排风，其有害物浓度室内最高允许浓度的室内最高允许浓度的 30%30%，可再循环使用；，可再循环使用；3 3）t tjjjj=37-5037-50，以免人员有吹风感；，以免人员有吹风感；4 4）将室外空气）将室外空气直接送风直接送风到局部排风罩或其附近，补充局部排风系统到局部排风罩或其附近，补充局部排风系统 的风量。的风量。第第第第 2 2章章章章 全面通风全面通风全面通风全面通风上部排风通风柜上部排风通风柜