第10章建筑通風系統10.1建筑通風概述

10.2自然通風

10.3局部通風

10.4全面通風

10.5通風系統的設備與構件

10.6有害氣體的凈化與除塵

10.7建筑消防通風

10.8人防建筑通風簡介10.1建筑通風概述建筑和通風的聯系十分緊密。人們有80％以上的時間是在住宅、辦公室、車間、商場等民用或工業建筑物中度過的。從SARS說起：自查燃氣

保持室內通風家居裝修

室內通風很重要10.1建筑通風概述采用科學的通風方法是改善室內空氣品質的有效技術手段。大多數的工業生產過程也是在建筑物或封閉空間中完成的。有害物質通風工程的任務：把污濁的空氣排出室外；對粉塵和有害物質進行必要的凈化和吸收，使之滿足排放標準；同時將新鮮空氣或經過簡單凈化符合衛生要求的空氣送入室內?！纳剖覂鹊目諝馄焚|10.1建筑通風概述建筑通風的分類：按照促使氣流運動的動力不同，分為： 自然通風

機械通風

按照通風系統的作用范圍，分為： 局部通風 全面通風按照氣流的運動方向，分為： 送風 排風按照作用功能劃分為：除塵、凈化、事故通風、消防通風、人防通風等。1.自然通風定義：是利用室外風力所造成的風壓或室內外空氣溫差所形成的熱壓作用使室內外空氣進行交換的通風方法。特點：自然通風不需要額外消耗其他形式的能量，也不需要進行復雜的系統管理，具有節能和環保的優點，因此在建筑通風中被廣泛采用。舉例，利用穿堂風換氣或煙囪效應使得室內被污染的空氣從天窗排出，室外的新鮮空氣進入室內就是典型的自然通風。局限性：但由于風壓和熱壓的形成受室內外氣象條件的限制，因此在有些情況下，完全依靠自然通風不能滿足建筑物內空氣環境的要求。2.機械通風定義：依靠通風機提供的動力來迫使空氣流通進行室內外空氣交換的方式，叫做機械通風。特點：風機的風壓和風量可以根據需要確定，空氣流動的速度和方向也可以方便地控制，因此比自然通風更加可靠；但機械通風系統中，需設置各種空氣處理設備、動力設備，各類風道、控制附件和器材，故初次投資和日常運行圍護管理費用遠大于自然通風系統；另外，各種設備需要占用建筑空間和面積，并需要專門人員管理，通風機還將產生噪聲。3.局部通風與全面通風——機械通風機械通風根據有害物分布的狀況，按照系統作用范圍的大小分為：局部通風和全面通風。局部通風是利用局部的送、排風控制室內局部地區的污染物的傳播或控制局部地區的污染物濃度達到衛生標準要求的通風。局部通風又分為局部排風和局部送風。住宅廚房中利用機械排油煙罩排出烹飪過程中產生的有害物質，避免其向室內擴散，就是利用了局部機械排風的方式。全面通風也稱為稀釋通風，就是利用清潔的空氣稀釋室內空氣中有害物，降低其濃度，同時將污染空氣排出室外，保證室內空氣環境達到衛生標準的要求。可見，全面通風就是對整個房間進行換氣。10.2自然通風10.2.1熱壓作用

10.2.2風壓作用

10.2.3自然通風的設計原則是一種被廣泛采用且經濟有效的通風方式。非常適合在一般的居住建筑、普通辦公樓、工業廠房中使用。實際建筑中的自然通風過程，往往受到風壓和熱壓的共同作用。10.2.1熱壓作用圖10-1熱壓作用

下的自然通風空氣靜壓首先關閉上部窗孔b，開啟下部窗孔a，若窗孔a兩側存在壓差，則會產生空氣的流動。空氣流動的結果使得窗孔a兩側的壓差逐漸減小，直到a窗內外壓強相等，即pai=pao此時，空氣流動停止，根據流體靜力學原理，窗b內外的空氣靜壓強pbi和pbo分別為：窗b內外的壓差為：若，則室內、外空氣密度有：所以如果開啟窗b后，空氣會從內向外流出。隨著空氣向外流動，室內靜壓逐漸降低，使得，室外空氣會通過窗a進入。當通過窗a進入室內的空氣量與窗b排出的空氣量相等時，這一過程達到穩定，形成了穩定的自然通風。熱壓如果室內外空氣沒有溫差就不會形成熱壓作用下的自然通風。在工程設計中，可根據熱壓的定義進一步推導出當滿足房間衛生要求所需要的通風量一定時，相應的進、排風窗的面積。10.2.2風壓作用圖10-3風壓作用下的自然通風室外風速為，沒有熱壓作用時，迎風面窗孔a的風壓為pfa，背風面窗孔b的風壓為pfb，則pfa

>pfb若開啟窗孔a，關閉窗孔b，室內外空氣流動的結果是室內空氣壓力pi與室外壓力pfa相等。此時再開啟窗孔b，則室內空氣通過窗孔b向室外流動，叢而使室內空氣壓力降低，室外空氣再次通過窗孔a進入，直到通過兩個窗孔流入和流出的空氣量相等，這一過程才達到平衡。室外氣流遇到建筑物時會發生繞流，從而在建筑的迎風面形成一個空氣滯留區，此處的靜壓力高于大氣壓力，處于正壓狀態。而氣流在建筑物的頂部和后側會產生渦流，這兩個區域的靜壓力都低于大氣壓力，為負壓區，我們將其統稱為空氣動力陰影區。顯然，此時位于正壓區的開口為進風口，而處于負壓區的開口為排風口。10.2.2風壓作用圖10-4風壓和熱壓共同

作用下的自然通風實際建筑的自然通風過程往往受風壓和熱壓的共同作用。由于室外風速和風向經常變化，并且無法人為加以控制，因此在進行自然通風設計時只需定量計算熱壓作用下的自然通風量，對于風壓造成的自然通風量，根據規范只需定性地加以考慮即可。10.2.3自然通風的設計原則自然通風在大部分情況下是一種經濟有效的通風方式。氣象條件建筑平面規劃建筑結構形式室內工藝設備布置窗戶形式開窗面積其他機械通風設備等如何利用風壓和熱壓使自然通風能更好地滿足建筑內人員和生產工藝對通風的要求，就需要在建筑總體規劃、建筑形式設計、工藝布局以及通風設備的選擇和布置方面遵循一些基本的原則。10.2.3自然通風的設計原則1）在確定總圖的方位時，為避免大面積外墻和玻璃窗受到西曬，應當盡量將建筑縱軸布置成東西向，炎熱地區的建筑尤其應以避免西曬為主。2）采用自然通風的建筑，其主要進風面一般應與夏季主導風向成60～90°角，不宜小于45°。3）為避免受到高大建筑周圍正壓區或負壓區的影響，采用自然通風的低矮建筑應當與高大建筑保持足夠的距離，尤其是在有自然通風進、排風口的風向。4）建筑物的高度對自然通風有很大的影響。5）如果建筑物迎風面和背風面的外墻開孔面積占外墻總面積的1/4以上，應當盡量使得室外氣流能橫貫整個房間，形成所謂的“穿堂風”。6）當穿堂風作為熱車間的主要降溫措施時，應將主要熱源布置在夏季主導風向的下風側。7）對于多層車間，在工藝條件允許下熱源應盡量設在上層，下層用于進風。這樣，熱空氣不經過工作區直接排出，工作區的溫升較小，可以較好地改善工作區的勞動條件。10.2.3自然通風的設計原則利用天窗排風的生產廠房，符合下列情況之一者應采用避風天窗。炎熱地區，室內散熱量大于23W/m2時；其他地區，室內散熱量大于35W/m2時；不允許氣流倒灌時。避風天窗：定義：為避免風的作用使天窗發生倒灌，可以在天窗上增設擋風板，保證排風天窗在任何風向下都處于負壓區，有利于排風，這種天窗稱為避風天窗。種類：矩形避風天窗——采光面積大，當熱源集中布置在車間中部時，熱氣流能夠迅速排除，但是建筑結構復雜，造價高。圖10-6縱向下沉式天窗種類：下沉式天窗——把部分屋面下移，利用屋架本身的高度形成天窗。下沉式天窗比矩形天窗降低廠房高度2～5m，比較經濟，但清灰、排水比較困難。圖10-7曲(折)線形天窗種類：曲（折）線形天窗——是一種新型的輕型天窗，其擋風板是按曲（折）線制作的，因此阻力比較小，排風能力大，具有構造簡單、質量輕、施工方便、造價低等優點。選擇：在選擇排風天窗時，要綜合考慮天窗的避風性能、單位面積天窗的造價等。反映天窗排風能力大小的主要參數是局部阻力系數，此值越小，說明排風能力越大。10.3局部通風10.3.1局部送風：向建筑內局部地點送入滿足衛生要求的新鮮空氣，以改善這一地點的空氣環境。當保持整個房間空氣質量良好所需成本較高或沒有必要時，如在體積很大、工藝過程對室內空氣環境沒有特殊要求的工業廠房中僅有個別工作人員，且工作人員的活動范圍比較小時，采用局部送風來滿足人員工作范圍內的空氣環境要求是比較經濟的。系統式：在一些大型的車間里，尤其是有大量余熱的高溫車間，如鑄造車間澆注工段，采用全面通風已經無法保證室內所有地方都達到適宜的程度。在這種情況下，可以向局部工作地點送風。造成對工作人員溫度、濕度、清潔度合適的局部空氣環境，這種通風方式叫局部送風。直接向人體送風的方法又叫崗位吹風或空氣淋浴。分散式：使用軸流風機或噴霧風扇，采用室內再循環空氣。圖10-9系統式局部送風系統示意圖10.3.2局部排風局部排風罩一、系統組成：

作用：捕集有害物的裝置，它的性能對局部排風系統的技術、經濟效果有著直接的影響。1.密閉式排風罩

2.柜式排風罩(通風柜)

3.外部吸氣式排風罩

4.吹吸式排風罩

5.接受式排風罩1.密閉式排風罩圖10-12密閉式排風罩與室內空氣徹底隔離特點：不受室內氣流的干擾所需排風量最小排風效果最好不便于檢修和人員操作需設監視孔2.柜式排風罩(通風柜)圖10-13柜式排風罩特點：方便工藝操作和觀察工作過程開敞面和排風口的位置要根據工藝操作需要、污染物的密度及溫度來布置。開敞面3.外部吸氣式排風罩圖10-14外部吸氣式排風罩生產設備不能封閉特點：所需的風量較大4.吹吸式排風罩如圖10-15所示，當工藝操作過程不允許將污染源封閉起來，或污染源直徑較大，單靠吸氣氣流控制有害物所需風速過大時，采用吹吸式排風罩是一種非常有效的方法。吹吸式排風罩是將吹氣氣流和吸氣氣流結合起來，以吹風口噴出的射流作為動力將污染源散發出的有害氣體吹向設在另一側的吸風口排出，以保證工作區的衛生條件。圖10-15吹吸式排風罩5.接受式排風罩圖10-16接受式排風罩車間高溫熱源的氣流特點：污染物以一定方向排出或散發時，應將排風罩置于污染氣流運動的前方。砂輪磨削過程10.4全面通風10.4.1有害物的來源

10.4.2全面通風量的計算10.4.1有害物的來源民用建筑空氣中主要有害物來自生活燃料燃燒過程釋放的SO2、CO、CO2、可吸入顆粒物等；室內裝飾及家具散發的甲醛、苯等有機揮發性氣體；天然石材散發的放射性氣體氡；人體在呼吸過程中排出的CO2和新陳代謝過程釋放的體味；室內建筑設備因為疏于管理或運行不良而散發的細菌、微生物、灰塵和臭味；人們在日常生活中因為過度使用化學物質而散發的有機性氣體以及烹飪過程所產生的油煙等。10.4.2全面通風量的計算不論是在工業建筑還是在民用建筑中，全面通風都具有稀釋室內空氣中的有害物、消除室內余熱和余濕的作用。因此在設計全面通風系統時，通風量要根據系統在不同建筑物內所承擔的主要任務來確定。1、消除室內余熱的通風量室內余熱量2、消除室內余濕的通風量室內余濕量3、為稀釋有害氣體所需的通風量室內有害物散發量當不能準確得到室內有害物散發量X時，全面通風量可以根據類似房間的實測資料和經驗數據，按房間的換氣次數確定。當不能準確得到室內有害物散發量X時，全面通風量可以根據類似房間的實測資料和經驗數據，按房間的換氣次數確定。實際的建筑物中往往不是僅存在一種污染物質，而且污染源在產生污染物質的同時還伴有余熱、余濕的釋放，此時確定全面通風量應遵循以下原則：1）當室內有多種有機溶劑的蒸汽或是有刺激性氣味氣體（如三氧化硫、二氧化硫、氟化氫及其鹽類）同時存在時，全面通風量應按各類氣體分別稀釋至容許值時所需要的換氣量之和計算。2）對于室內要求同時消除余熱、余濕及有害物的情況，全面通風量應按其所需的最大換氣量計算。10.5通風系統的設備與構件10.5.1通風機

10.5.2風管

10.5.3室外進、排風口10.5.1通風機通風系統中最常用的是：離心風機

葉輪

軸流風機離心風機的主要部件：機殼、葉輪、機軸、吸氣口、排氣口；軸承、底座等部件。10.5.1通風機工作原理當電動機轉動時，風機的葉輪隨著轉動。葉輪在旋轉時產生離心力將空氣從葉輪中甩出，空氣從葉輪中甩出后匯集在機殼中，由于速度慢，壓力高，空氣便從通風機出口排出流入管道。當葉輪中的空氣被排出后，就形成了負壓，吸氣口外面的空氣在大氣壓作用下又被壓入葉輪中。因此，葉輪不斷旋轉，空氣也就在通風機的作用下，在管道中不斷流動。1)風量(L)：風機在單位時間內輸送的空氣量，又稱送風量或流量。

風機的風量一般用實驗方法測得。風量的大小與通風機的尺寸和轉速成正比。在管道系統中，風量可以通過閘門或改變通風機的轉速來調節。

2)全壓(或風壓P)：通風機的出口氣流全壓與進口氣流全壓之差稱為風機的風壓。

風機所產生的風壓與風機的葉輪直徑、轉速、空氣密度及葉片形式有關。風機的風壓與轉速的平方成正比，適當提高轉速就能增大風壓。在管道系統中，風壓也可用調節閘門來改變。3)軸功率(N)：電動機施加在風機軸上的功率，單位為kW。

4)有效功率(Nx)：空氣通過風機后實際獲得的功率，單位為kW。

5)效率(η)：風機的有效功率與軸功率的比值，其計算公式為:

6)轉速(n)：風機葉輪每分鐘的旋轉數(r/min)。小型風機的轉速一般較高，往往與電動機直接相連。大型風機的轉速較低，一般用皮帶傳動與電動機相連。10.5.1通風機主要性能參數10.5.1通風機主要性能參數

6)通風機的性能曲線通風機的性能曲線一般有H—Q曲線，N—Q曲線，η—Q曲線三種，這三種曲線常畫在同一圖上，統稱為風機的特性曲線。根據特性曲線，已知Q米3/時，H毫米水柱，N千瓦，η（%）中的任何一值即可求得其它各值。10.5.1通風機主要性能參數有的風機樣本中不列出特性曲線，而只列出選擇風機的數字表格，性能表中每一種轉速按流量、風壓等分為八個性能點。表中所列出各性能點的最高效率，均在風機最高效率的0.8～0.9范圍內。轉速序號全壓風量電動機400012345678320310305290285250215190425048205275587063006800730077607.510.5.1通風機與離心風機相比，軸流風機的特點：風壓較小，單級式軸流風機的風壓一般低于300Pa；可以在低壓下輸送大流量的空氣，噪聲較大；風機自身體積小，占地小，常用于無需設置風管或風管阻力較小的通風系統。

圖10-19軸流風機在墻上安裝安裝軸流風機通常安裝在風管中間或墻洞中。圖10-20離心風機在混凝土基礎上安裝大、中型的離心風機一般安裝在混凝土基礎上10.5.2風管作用將通風系統中的各組成部分連接起來，使之構成一個完整的系統。材料鍍鋅薄鋼板風管不銹鋼風管塑料風管玻璃鋼風管纖維制品風管10.5.2風管材料南京地鐵2號線（結構風道）

結構風道可使用混凝土、磚或其他建筑材料砌筑。10.5.2風管材料選擇要考慮：系統所輸送的介質性質；安裝風管的空間的條件。輸送腐蝕性氣體的風管：可采用硬塑料板、玻璃鋼制作或采用涂刷防腐油漆的鋼板。埋地風道：可用混凝土板做底，兩邊砌磚，用預制鋼筋混凝土作頂；利用建筑空間間作風道時，多采用混凝土或磚砌風道。10.5.2風管風管的斷面形狀為矩形或圓形。圓形風管：強度大，阻力小，耗材少，常用于高流速、小管徑的除塵和高速空調系統。但占用空間大，不易與建筑配合。因此，多數建筑采用矩形風管。在很多情況下，還需要對風管進行防腐和保溫處理。10.5.3室外進、排風口圖10-21塔式室外進風裝置進風口——采集新鮮空氣圖10-22墻壁式和屋頂式進風裝置

a)墻壁式b)屋頂式排風口——可設在側墻或屋面上。10.6有害氣體的凈化與除塵10.6.1有害氣體的凈化處理

1.燃燒法

2.吸收法

3.吸附法

4.冷凝法1.燃燒法燃燒過程是一種熱氧化過程，通過氧化反應把廢氣中的烴類成分有效地轉化為二氧化碳和水，其他成分如鹵素或含硫的有機物也可轉化為允許向大氣排放或容易回收的物質。燃燒法廣泛應用于有機溶劑蒸氣和碳氫化合物的凈化處理，也可用于除臭。燃燒法主要有兩種：熱力燃燒和催化燃燒。熱力燃燒是在明火下的火焰燃燒，反應溫度一般在600～800℃。通風排氣中的可燃成分濃度一般比較低，燃燒氧化后釋放的熱量不足以維持燃燒，因此需要依靠輔助燃料，能耗較高。催化燃燒是在催化劑作用下，使化合物在較低的溫度下氧化分解，反應溫度一般在200～400℃，反應過程不產生明火，能耗較低，但催化劑的價格較貴。2.吸收法吸收法是指用適當的液體(吸收劑)與有害氣體(吸收質)接觸，利用氣體在液體中溶解能力的不同，除去其中一種或幾種組分的有害氣體凈化方法。吸收法廣泛應用于無機氣體如硫氧化物、氮氫化物、硫化氫、氯化氫等有害氣體的凈化。它能同時進行除塵，適用于處理氣體量大的場合。與其他凈化方法相比，吸收法的費用較低。吸收法的缺點是還要對排水進行處理，凈化效率難以達到100%。根據氣體與液體是否產生化學反應，吸收法可以分為物理吸收和化學吸收。物理吸收一般沒有明顯的化學反應，可以看作是單純的物理溶解過程，例如用水吸收氨。物理吸收是可逆的，解吸時不改變被吸收氣體的性質?；瘜W吸收的效率較高，特別是處理低濃度氣體時。要使有害氣體濃度達到排放標準要求，一般情況下，簡單的物理吸收是難以滿足要求的，因此常采用化學吸收法。3.吸附法吸附法是利用吸附劑對氣體的吸附能力除去其中某些有害成分的凈化方法。廣泛應用于低濃度有害氣體的凈化，特別是各種有機溶劑蒸汽。吸附法的凈化效率能達到100％。

一定量的吸附劑所吸附的氣體量是有一定限度的，經過一定時間吸附達到飽和時，要更換吸附劑。飽和的吸附劑再生后可重復使用。常用的吸附劑有活性炭、硅膠、活性氧化鋁等。4.冷凝法有些液體受熱蒸發后產生的有害氣體可以通過冷凝的方法將其從空氣中分離出來，這種凈化方法稱為冷凝法。冷凝法的凈化效率低，只適用于濃度高、冷凝溫度高的有害蒸汽。圖10-24固定式吸附床

a)立式b)臥式1.燃燒法

2.吸收法√

3.吸附法√4.冷凝法通風排氣中有害氣體的凈化圖10-23噴淋塔10.6.2除塵除塵設備：重力沉降室慣性除塵器旋風除塵器過濾式除塵器洗滌式除塵器靜電除塵器10.6.2除塵1.重力除塵利用重力作用使塵粒自然沉降，是重力除塵的基本原理。由于塵粒的沉降速度一般較小，這種方法只適用于粗大的塵粒。2.離心力除塵含塵氣流作圓周運動時，由于慣性離心力的作用，塵粒和氣流會產生相對運動，使塵粒從氣流中分離。離心力除塵是旋風除塵器工作的主要機理。3.慣性碰撞除塵含塵氣流在運動過程中遇到物體的阻擋(如擋板、纖維、水滴等)時，氣流要改變方向進行繞流，細小的塵粒會隨氣流一起流動，粗大的塵粒具有較大的慣性，它會脫離流線，保持自身的慣性運動，這樣塵粒就和物體發生了碰撞。4.接觸阻留細小的塵粒隨氣流一起繞流時，如果流線緊靠物體(纖維或液滴)表面，有些塵粒因與物體發生接觸而被阻留，這種現象稱為接觸阻留。5.擴散除塵小于1μm的微小粒子在氣體分子撞擊下，像氣體分子一樣做布朗運動。如果塵粒在運動過程中和物體表面接觸，就會從氣流中分離，這個機理稱為擴散。6.靜電力除塵如果使懸浮在氣流中的塵粒帶有一定的電荷，就可以通過靜電力使它從氣流中分離出來。7.凝聚除塵凝聚作用不是一種直接的除塵機理，它是通過超聲波、蒸汽凝結、加濕等凝聚作用，可以使微小粒子凝聚增大，然后再用一般的除塵方法去除。圖10-25重力沉降室圖10-26旋風除塵器圖10-27慣性除塵器10M28.tif圖10-29洗滌式除塵器

1—含塵氣體入口2—凈化氣體出口3—擋水板4—溢流箱5—溢流口

6—泥漿斗7—刮板運輸機8—S形通道圖10-30靜電式除塵器10.7建筑消防通風10.7.1概述

10.7.2建筑的防煙與排煙10.7.1概述大型建筑和高層建筑一般具有體積大、功能復雜、遠離地面的人員多、垂直方向通道多等特點，一旦發生火災，煙氣很容易沿走廊、樓梯間、電梯間、管道井等通道擴散，造成火勢的迅速蔓延?；馂臒煔馐嵌喾N物質的混合物，煙氣中的一氧化碳和各種建筑材料燃燒過程中產生的有害氣體，很容易使人體產生缺氧窒息，人處于這種環境中，會產生頭暈、昏迷、呼吸困難，因此煙氣往往是造成火災中人員傷害的主要原因。國內外的研究表明，火災中85%以上的死亡是由于煙氣影響而造成的，其中大約有一半是由一氧化碳中毒引起的，另外一半則是由直接燒傷、爆炸壓力創傷以及吸入其他有毒氣體引起