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1、第1章全面通风完成School of Resources and Environmental Engineering1第1页，本讲稿共30页第1章 全面通风1.1全面通风1.1.1 全面通风的原则1.1.2全面通风的换气量 1.1.3 全面通风的气流组织1.1.4 诱导通风1.1.5 事故通风第2页，本讲稿共30页1.1.1 全面通风的原则1.1.散发热、湿、有害物质的车间或其他环境，当不能采用局部通风、或散发热、湿、有害物质的车间或其他环境，当不能采用局部通风、或采用局部通风仍达不到卫生要求时，应辅以全面通风或采用全面通风。采用局部通风仍达不到卫生要求时，应辅以全面通风或采用全面通风。2 2
2、、全面通风设计时应尽量采用自然通风方式，当自然通风达不到卫生条、全面通风设计时应尽量采用自然通风方式，当自然通风达不到卫生条件或生产要求时，则应采用机械通风或自然与机械的联合通风。件或生产要求时，则应采用机械通风或自然与机械的联合通风。3 3、设置集中供暖且有排风的生产厂房及辅助建筑物，应考虑补风，当自然补风达、设置集中供暖且有排风的生产厂房及辅助建筑物，应考虑补风，当自然补风达不到要求时，宜设置机械送风系统。不到要求时，宜设置机械送风系统。第3页，本讲稿共30页4、对于冬季全面换气进行空气平衡与热平衡计算时，应充分考虑、对于冬季全面换气进行空气平衡与热平衡计算时，应充分考虑下列各种因素：下列
3、各种因素：1 1）在允许范围内适当提高集中送风的送风温度；）在允许范围内适当提高集中送风的送风温度；2 2）利用已计人热负荷的冷风渗透量；）利用已计人热负荷的冷风渗透量；3 3）利用建筑物的内部非污染空气作为补风；）利用建筑物的内部非污染空气作为补风；4 4）对于允许短时过冷或采用间断排风的车间可不遵循热平衡的计算原则；）对于允许短时过冷或采用间断排风的车间可不遵循热平衡的计算原则；5 5）稀释有害物质的全面通风，应采用冬季供暖室外计算温度；消除余热、余湿的）稀释有害物质的全面通风，应采用冬季供暖室外计算温度；消除余热、余湿的全面通风，可采用冬季通风室外计算温度（其计算温度取值见通风设计手册）
4、；全面通风，可采用冬季通风室外计算温度（其计算温度取值见通风设计手册）；6 6）确定热负荷时，应根据实际情况统计散热量。）确定热负荷时，应根据实际情况统计散热量。第4页，本讲稿共30页1.1.2全面通风的换气量 全面通风换气量是指为了改变空间内的温湿度或稀释有害物的浓度，全面通风换气量是指为了改变空间内的温湿度或稀释有害物的浓度，在合理的气流组织下，将有害物浓度稀释到卫生标准规定的最高容许在合理的气流组织下，将有害物浓度稀释到卫生标准规定的最高容许浓度以下所必须的通风量。单位时间进入室内空气中的有害物（余热、浓度以下所必须的通风量。单位时间进入室内空气中的有害物（余热、水蒸气、有害气体和蒸气，
5、以及粉尘等）数量是确定全面通风量的原水蒸气、有害气体和蒸气，以及粉尘等）数量是确定全面通风量的原始资料。始资料。1.按房间浓度增量计算风量 2.按消除余热或余湿计算风量第5页，本讲稿共30页按房间浓度增量计算风量 全面通风的基本微分方程式:L L-全面通风量全面通风量；C C0 0-送风空气中有害物浓度；送风空气中有害物浓度；M-M-有害物质散发量；有害物质散发量；C-C-在某一时刻室内空气中有害物浓度；在某一时刻室内空气中有害物浓度；V Vt-t-房间体积；房间体积；d-d-某一段无限小的时间间隔某一段无限小的时间间隔；d dc-在在d d 时间内房间里浓度的增量时间内房间里浓度的增量 第6
6、页，本讲稿共30页 不稳定状态下的全面通风量计算式：稳定状态下的全面通风换气量计算式：第7页，本讲稿共30页按消除余热或余湿计算风量 如果室内产生热量或水蒸汽，为了消除余热或余湿所需的全由通风且可按下式计算。如果室内产生热量或水蒸汽，为了消除余热或余湿所需的全由通风且可按下式计算。消除余热：消除余湿：第8页，本讲稿共30页1.1.3 全面通风的气流组织 全面通风效果不仅取决于通风量的大小，还与通风气流组织的优劣有关。气流组织的任务就是选定全面通风效果不仅取决于通风量的大小，还与通风气流组织的优劣有关。气流组织的任务就是选定适当的送回风方式，合理地布置送、排适当的送回风方式，合理地布置送、排(回
7、回)风口，并合理地分配风量和选定风口的型号、规风口，并合理地分配风量和选定风口的型号、规格，从而组织通风气流在服务区域格，从而组织通风气流在服务区域(房间或空间房间或空间)内合理流动与分布，达到以最小通风量内合理流动与分布，达到以最小通风量获取最佳通风效果之目的。图获取最佳通风效果之目的。图1-21-2是某车间的全面通风实例，采用图是某车间的全面通风实例，采用图1-2(a)1-2(a)所示的通所示的通风方式，工人和工件都处在涡流区内。工人可能中毒昏倒。如改用图风方式，工人和工件都处在涡流区内。工人可能中毒昏倒。如改用图1-2(b)1-2(b)所示的通风方所示的通风方式，室外空气气流经工作区，再
8、出排风口排出，通风效果可大为改善式，室外空气气流经工作区，再出排风口排出，通风效果可大为改善。第9页，本讲稿共30页进行全面通风气流组织设计时，通常应注意的原则：1 1）送风口应尽量靠近操作地点，送入通风房间的清洁空气，要先经过操作）送风口应尽量靠近操作地点，送入通风房间的清洁空气，要先经过操作地点，再经污染区域排至室外。地点，再经污染区域排至室外。2 2）排风口尽量靠近有害物源或有害物浓度高的区域，把有害物迅速从室内排出。）排风口尽量靠近有害物源或有害物浓度高的区域，把有害物迅速从室内排出。3 3）在整个通风房间内，尽量使送风气流均匀分布，减少涡流，避免有害物）在整个通风房间内，尽量使送风气
9、流均匀分布，减少涡流，避免有害物在局部区域的积聚。在局部区域的积聚。第10页，本讲稿共30页 根据采暖通风空气调节设计规范（GB50019-2003），机械送风系统的送风方式要符合以下要求：1 1）放散热或同时放散热、湿和有害气体的工业建筑，当采用上）放散热或同时放散热、湿和有害气体的工业建筑，当采用上部或上下部同时全面排风时，宜送至作业地带；部或上下部同时全面排风时，宜送至作业地带；2 2）放散粉尘或密度比空气大的气体和蒸汽，而不同时放散热的工业建筑，）放散粉尘或密度比空气大的气体和蒸汽，而不同时放散热的工业建筑，当从下部地区排风时，宜送至上部区域；当从下部地区排风时，宜送至上部区域；3 3
10、）当固定工作地点靠近有害物质放散源，且不可能安装有效的局部排风）当固定工作地点靠近有害物质放散源，且不可能安装有效的局部排风装置时，应直接向工作地点送风。装置时，应直接向工作地点送风。第11页，本讲稿共30页 当采用全面排风消除余热、余湿或其他有害物质时，应分别从建筑物内温度最高、含湿量或有害物质浓度最大的区域排风。全面排风量的分配应符合下列要求：1 1）当放散气体的密度比室内空气轻，或虽比室内空气重但建）当放散气体的密度比室内空气轻，或虽比室内空气重但建筑内放散的显热全年均能形成稳定的上升气流时，宜从房间筑内放散的显热全年均能形成稳定的上升气流时，宜从房间上部区域排出；上部区域排出；2 2）
11、当放散气体的密度比空气重，建筑内放散的显热不足以形成）当放散气体的密度比空气重，建筑内放散的显热不足以形成稳定的上升气流而沉积在下部区域时，宜从下部区域排出总稳定的上升气流而沉积在下部区域时，宜从下部区域排出总排风量的排风量的2 23 3，上部区域排出总排风量的，上部区域排出总排风量的1 13 3，且不应小于每小，且不应小于每小时时1 1次换气；次换气；3 3）当人员活动区有害气体与空气混合后的浓度未超过卫生标准，）当人员活动区有害气体与空气混合后的浓度未超过卫生标准，且混合后气体的相对密度与空气密度接近时，可只设上部或下且混合后气体的相对密度与空气密度接近时，可只设上部或下部区域排风。部区域
12、排风。第12页，本讲稿共30页1.1.4 诱导通风 诱导通风是利用装设在风管内的诱导诱导通风是利用装设在风管内的诱导器喷出的高速气流，将系统内的空气卷吸器喷出的高速气流，将系统内的空气卷吸出来并使之流动。它是机械通风的一种特出来并使之流动。它是机械通风的一种特殊形式，是不采用大风道断面进行机械通殊形式，是不采用大风道断面进行机械通风的一种新型通风方式。该系统的原理是风的一种新型通风方式。该系统的原理是动量守恒定律和高速喷流的动力学扰动特动量守恒定律和高速喷流的动力学扰动特性，由送风机、高速喷射导流风机和排风性，由送风机、高速喷射导流风机和排风机组成机组成。第13页，本讲稿共30页诱导式通风系统
13、的特点：1）降低层高、减少土建投资；2）气流组织好，换气质量高；3）节省能源、降低运行成本；4）安装简捷、调节方便；5）可提高自控水平，便于管理；6）速度高时噪声大。第14页，本讲稿共30页1.1.5 事故通风 用于排除或稀释生产房间内发生事故时突然散发的大量有害物质、有爆用于排除或稀释生产房间内发生事故时突然散发的大量有害物质、有爆炸危险的气体或蒸气的通风方式称为事故通风。炸危险的气体或蒸气的通风方式称为事故通风。事故排风所必须的换气量应由事故排风系统和经常使用的排风系统共同事故排风所必须的换气量应由事故排风系统和经常使用的排风系统共同保证。保证。事故通风的风机可以是离心式或轴流式的，当排放
14、有燃烧、爆事故通风的风机可以是离心式或轴流式的，当排放有燃烧、爆炸危险气体的风机应选用防爆型风机。事故排风的吸风口必须炸危险气体的风机应选用防爆型风机。事故排风的吸风口必须设在有害物质可能释放的地点，事故排风开关，应同时装设在设在有害物质可能释放的地点，事故排风开关，应同时装设在室内和室外便于操作的位置。室内和室外便于操作的位置。第15页，本讲稿共30页1.2 全面通风的热气平衡 通风除尘过程中必须有排风和送风过程。实际上，排风或除尘系指排除悬浮于空气中的粉尘，所以排尘过程就是排风过程。当把含有粉尘的空气排出时，即使是不送风，周围空气也会自动来补充，以保持房间内的空气平衡。1.2.1 空气质量
15、平衡1.2.2 空气热平衡第16页，本讲稿共30页1.2.1 空气质量平衡空气质量平衡的数学表达式为：Gzj+Gjj=Gzp+Gjp Gzj自然进风量（kgs）；Gjj机械进风量（kgs）；Gzp自然排风量（k gs）；Gjp机械排风量（kgs）。如果在车间内不组织自然通风，当机械通风量与排风量相等，即：Gjj=Gjp 则室内压力等于室外大气压力，即空内外压力差为零。如果机械进风量大于机械排风量，即 GjjGjp 第17页，本讲稿共30页1.2.2 空气热平衡 任何房间内的空气是具有一定热量的。通风车间在排出有害物空气时，任何房间内的空气是具有一定热量的。通风车间在排出有害物空气时，随着气体的
16、排出，室内的热量也必然被带走；即车间内失去一定热量，随着气体的排出，室内的热量也必然被带走；即车间内失去一定热量，使室内温度降低，特别是在北方的冬季，由于通风系统的运行，将使室使室内温度降低，特别是在北方的冬季，由于通风系统的运行，将使室内温度严重降低，甚至达到零下，工人无法操作。为此，在排风的同时，内温度严重降低，甚至达到零下，工人无法操作。为此，在排风的同时，要向车间补充热量，即向车间送进加热后的空气，以维持车间内生产所要向车间补充热量，即向车间送进加热后的空气，以维持车间内生产所需要的温度，保持室内的热量平衡，即车间内的总失热量与总得热量保需要的温度，保持室内的热量平衡，即车间内的总失热
17、量与总得热量保持相等持相等 式中式中 Qg车间的总得热量（车间的总得热量（kJkJh h）；）；Q1车间的总失热量（车间的总失热量（kJkJh h）。）。第18页，本讲稿共30页 在工业厂房内热量的得失情况是很复杂的，这里归结为三种情况：车间内设备（包括高温炉、采暖等设备，吸热材料与设备等)散热与吸热，机械通风（排与送）的失热与得热、自然通风（通过门窗及缝隙放入、散出）热量的得失等，所以热量的平衡方程式为：第19页，本讲稿共30页式中 Qg1因生产设备散热所得热量（kJh）；Qg2因送风带进热量（kJh）Qg3自然进风带入热量（kJh）；Q11因设备（材料）吸热所失热量（kJh）；Q12因强迫
18、排风排出热量（kJh）；Q13因自然排风散失热量（kJh）。第20页，本讲稿共30页第1章 全面通风1.3 置换通风1.3.1 置换通风的基本概念1.3.2 置换通风的原理1.3.3 置换通风房间室内温度、速度与浓度的分布1.3.4 置换通风的应用前景分析第21页，本讲稿共30页1.3.1 置换通风的基本概念 置换式通风通常指的是利用下送上回的送风方式实现通风的一种新气流组织形式，它是将新鲜空气直接送入工作区，并在地板上形成一层较薄的空气湖。所谓空气湖就是由较凉的新鲜空气扩散而成的，因室内的热源(人员及设备)产生向上的对流气流，新鲜空气随其向房间上部流动而形成室内空气运动的主导气流。置换通风的
19、流态如图1-4所示。第22页，本讲稿共30页1.3.2 置换通风的原理 置换通风是利用空气密度差而在室内由下而上新的通风气流，新鲜空气以极低的流速从置换送风口流出，送风温度通常比室内设计温度低24，送风的密度大于室内空气的密度，在重力作用下送风下沉到地面并蔓延到全室，地板上形成一薄薄的冷空气层（即空气湖），空气湖中的新鲜空气受热源上升气流的卷吸作用、后面的新风的推动作用及排风口的抽吸作用而缓慢上升，形成类似活塞流的向上单向流动，因此室内热而污浊的空气被后续的新鲜空气抬升到房间顶部并被设置在上部的排风口所排出。第23页，本讲稿共30页 在混合通风方式下，混合空气和污染物会遍及整个房间（如图1-5
20、a），在舒适性通风中，大多数污染物质是温暖的，因此污染物在浮升力的作用下会上升；当地板平面供给低速空气，在天花板平面排走温暖、污染空气的置换通风方式下，整个空间的污染物浓度比混合通风方式下的浓度低。室内空间的空气品质会比传统的混合通风方式好。如图(1-5b)（假设两种通风方式的空气流量、污染率、房间尺寸相等。）第24页，本讲稿共30页1.3.3 置换通风房间室内温度、速度与浓度的分布 由于热源引起的上升气流使热气流浮向房间的顶部，因此房间在垂直方向上形成温度梯度，即置换通风房间底部温度低而上部温度高，如图1-6（a）中曲线D所示。第25页，本讲稿共30页 图1-6（a）中曲线M表示混合通风时的
21、温度曲线。混合通风出口温度较低，出口空气与周围空气充分混合后温度迅速提高并在垂直方向上保持几乎相等的温度即温度梯度极小。图1-6（b）中的曲线D表示置换通风室内速度分布。可见置换通风出口风速约为0.25ms而在1.1m处的风速仅为0.08ms，而且在距地板0.5m以上的高度方向其风速均低于0.08ms。混合通风的速度分布如曲线M所示。图1-6（c）中的曲线D表示置换通风室内浓度分布。图中呈现浓度梯度的趋势与温度分布相似。即上部浓度高，下低部浓度低，在1.1m以下的活动区其浓度远低于上部的浓度。当通风量相同时，混合通风室内浓度分布如曲线M所示。第26页，本讲稿共30页1.3.4 置换通风的应用前
22、景分析 置换通风的应用是随着置换通风的概念被广泛接受置换通风的应用是随着置换通风的概念被广泛接受和置换通风末端产品的大量开发、生产、应用而推广和置换通风末端产品的大量开发、生产、应用而推广开来的。置换通风在我国的广泛应用与以下两个方面开来的。置换通风在我国的广泛应用与以下两个方面有很大关系，一是与置换通风末端产品的发展和新产有很大关系，一是与置换通风末端产品的发展和新产品的开发有关，二是与人们对它的深入了解，特别是品的开发有关，二是与人们对它的深入了解，特别是设计人员和业主的深入了解有关设计人员和业主的深入了解有关。1.置换通风末端产品及应用现状 2.新一代置换通风末端装置的研究第27页，本讲
23、稿共30页置换通风末端产品及应用现状：置换通风的应用与发展是与置换通风末端装置的发展紧置换通风的应用与发展是与置换通风末端装置的发展紧密相联系的。置换通风目前在我国运用还不十分广泛，究其密相联系的。置换通风目前在我国运用还不十分广泛，究其原因是国内生产置换通风末端的厂家少，产品单一，研发能原因是国内生产置换通风末端的厂家少，产品单一，研发能力不强是一重要原因。设计置换通风的工程可选择的设备少，力不强是一重要原因。设计置换通风的工程可选择的设备少，妨碍了置换通风的广泛使用。目前全球经济一体化进程加快，妨碍了置换通风的广泛使用。目前全球经济一体化进程加快，中国加入世界贸易组织后，关税下降，国内市场
24、进一步开放，中国加入世界贸易组织后，关税下降，国内市场进一步开放，国外的末端产品逐渐进入中国市场，国内的研究开发也在进国外的末端产品逐渐进入中国市场，国内的研究开发也在进一步加强，这就使得置换通风有更广阔的发展空间。一步加强，这就使得置换通风有更广阔的发展空间。第28页，本讲稿共30页新一代置换通风末端装置的研究：新一代末端装置要考虑的技术思路和问题是解决如下两个问新一代末端装置要考虑的技术思路和问题是解决如下两个问题题（1 1）在人员活动区域减少和消除热力分层对人的影响；）在人员活动区域减少和消除热力分层对人的影响；（2 2）减少空气输送量以降低空调机组，风管、风口的初投资，节省通风）减少空
25、气输送量以降低空调机组，风管、风口的初投资，节省通风管道占用的建筑面积，减少空气输送量以减少输运动力，从而减少风管道占用的建筑面积，减少空气输送量以减少输运动力，从而减少风机耗能机耗能 新一代末端装置要考虑的技术思路和问题是解决如下两个新一代末端装置要考虑的技术思路和问题是解决如下两个问题（问题（1 1）在人员活动区域减少和消除热力分层对人的影响；）在人员活动区域减少和消除热力分层对人的影响；（2 2）减少空气输送量以降低空调机组，风管、风口的初投资，）减少空气输送量以降低空调机组，风管、风口的初投资，节省通风管道占用的建筑面积，减少空气输送量以减少输运动节省通风管道占用的建筑面积，减少空气输
26、送量以减少输运动力，从而减少风机耗能力，从而减少风机耗能 第29页，本讲稿共30页本章小结 本章首先阐述了全面通风应遵循的原则，再从按房间浓度增量本章首先阐述了全面通风应遵循的原则，再从按房间浓度增量计算风量和消除余热计算风量和消除余热(余湿余湿)计算风量两方面入手，详细推导出风量计计算风量两方面入手，详细推导出风量计算公式。然而，全面通风效果不仅取决于通风量的大小，还与通风气流算公式。然而，全面通风效果不仅取决于通风量的大小，还与通风气流组织的优劣有关。所以，本章也对送排风方式的选用原则进行了适当的组织的优劣有关。所以，本章也对送排风方式的选用原则进行了适当的介绍。同时也引入了诱导通风和事故
27、通风这两种特殊的通风方式。通风介绍。同时也引入了诱导通风和事故通风这两种特殊的通风方式。通风除尘过程中必定有排风和送风过程，随着空气流动，室内的热量也会被除尘过程中必定有排风和送风过程，随着空气流动，室内的热量也会被带走，所以通风过程中需要保持室内空气质量平本章首先阐述了全面通带走，所以通风过程中需要保持室内空气质量平本章首先阐述了全面通风应遵循的原则，再从按房间浓度增量计算风量和消除余热风应遵循的原则，再从按房间浓度增量计算风量和消除余热(余湿余湿)计算计算风量两方面入手，详细推导出风量计算公式。然而，全面通风风量两方面入手，详细推导出风量计算公式。然而，全面通风效果不仅取决于通风量的大小，还与通风气流组织的优劣有关。效果不仅取决于通风量的大小，还与通风气流组织的优劣有关。所以，本章也对送排风方式的选用原则进行了适当的介绍。同所以，本章也对送排风方式的选用原则进行了适当的介绍。同时也引入了诱导通风和事故通风这两种特殊的通风方式。通风时也引入了诱导通风和事故通风这两种特殊的通风方式。通风除尘过程中必定有排风和送风过程，随着空气流动，室内的热除尘过程中必定有排风和送风过程，随着空气流动，室内的热量也会被带走，所以通风过程中需要保持室内空气质量平量也会被带走，所以通风过程中需要保持室内空气质量平 第30页，本讲稿共30页