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简要了解通风系统

2018-01-28  xiake172

通风系统:

一、通风的意义:使室内的污染物浓度达到有关的标准。

二、污染物的主要来源:

在以人为主的室内环境中,污染物主要包括:

1.人新陈代谢中产生的二氧化碳、皮肤表面的代谢产物;

2.建筑材料中挥发出的有害物,如苯类、醛类等有机物质;

3.周围土壤中存在的氡等放射性物质;

4.室外大气中存在的灰尘、二氧化硫。

三、通风系统的分类:

依据:空气的动力源泉。

1)机械通风系统:机械通风机作用使空气流动,造成房间通风换气方法,称为机械通风。由于风机的风量和风压可根据需要确定,这种通风方法能保证所需要的通风量,控制房间内的气流方向和速度,并可对进风和排风进行必要的处理,使房间空气达到所要求的参数。因此,机械通风方法得到了广泛应用。

2)自然通风系统:自然通风是依靠室内外空气的温度差(实际是密度差)造成的热压,或者是室外风造成的风压,使房间内外的空气进行交换,从而改善室内的空气环境。自然通风不需要另外设置动力设备,对于有大量余热的车间,是一种经济、有效的通风方法。其缺点是,无法处理进入室内空外空气,也难于对从室内向室外排出的污浊空气进行净化处理;其次,自然通风受室外气象条件影响、通风效果不稳定。

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自然通风

自然通风的作用原理:对于一幢建筑或者一间房间,如果它有两个开口(门或窗等),而且空气在每个开口的两侧压力不相同,那么在压差的作用下,空气在每个开口处形成流动。

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室外风压作用下的自然通风:

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机械通风系统:

全面通风:

1)原理:全面通风是对整个房间进行通风换气。其基本原理是,用清洁空气稀释(冲淡)室内空气中的有害物浓度,同时不断地把污染空气排至室外,保证室内空气环境达到卫生标准。全面通风也称稀释通风。

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全面通风送风口和排风口的位置:

在设计全面通风系统时应遵守一个基本原则:应将干净空气直接送至工作人员所在地或污染物农度低的地方。

常用的送、排风方式有上送上排、下送上排及中间送、上下排等多种形式。具体应用时,应根据下列原则选择:

进风口应位于排风口上风侧;

送风口应接近工作人员所在地点,或者污染物浓度低的地带;

排风口应设在污染物浓度高的地方;

在整个控制空间内,尽量使室内气流均匀,减少涡流的存在,从而避免污染物在局部地区积聚。

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2.局部通风:

1)原理:局部通风分为局部进风和局部排风,其基本原理都是通过控制局部气流,使局部工作范围不受有害物的污染,并且造成符合要求的空气环境。

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建筑与自然通风的理论机理:

通常意义上的自然通风指的是通过有目的的开口,产生空气流动。这种流动直接受建筑外表面的压力分布和不同开口特点的影响。压力分布是动力,而各开口的特点则决定了流动阻力。就自然通风而言,建筑物内空气运动主要有两个原因:风压以及室内外空气密度差。这两种因素可以单独起作用,也可以共同起作用。

1风压作用下的自然通风

风的形成是由于大气中的压力差。如果风在通道上遇到了障碍物,如树和建筑物,就会产生能量的转换。动压力转变为静压力,于是迎风面上产生正压(约为风速动压力的0.5-0.8倍),而背风面上产生负压(约为风速动压力的0.3—0.4倍)。由于经过建筑物而出现的压力差促使空气从迎风面的窗缝和其他空隙流入室内,而室内空气则从背风面孔口排出,就形成了全面换气的风压自然通风。某一建筑物周围风压与该建筑的几何形状、建筑相对于风向的方位、风速和建筑周围的自然地形有关。

2热压作用下的自然通风

热压是室内外空气的温度差引起的,这就是所谓的“烟囱效应”。由于温度差的存在,室内外密度差产生,沿着建筑物墙面的垂直方向出现压力梯度。如果室内温度高于室外,建筑物的上部将会有较高的压力,而下部存在较低的压力。当这些位置存在孔口时,空气通过较低的开口进入,从上部流出。如果,室内温度低于室外温度,气流方向相反。热压的大小取决于两个开口处的高度差和室内外的空气密度差。而在实际中,建筑师们多采用烟囱、通风塔、天井中庭等形式,为自然通风的利用提供有利的条件,使得建筑物能够具有良好的通风效果。

3风压和热压共同作用下的自然通风

在实际建筑中的自然通风是风压和热压共同作用的结果,只是各自的作用有强有弱。由于风压受到天气、室外风向、建筑物形状、周围环境等因素的影响,风压与热压共同作用时并不是简单的线性叠加。因此建筑师要充分考虑各种因素,使风压和热压作用相互补充,密切配合使用,实现建筑物的有效自然通风。

4机械辅助式自然通风

在一些大型建筑中,由于通风路径较长,流动阻力较大单纯依靠自然风压与热压往往不足以实现自然通风。而对于空气污染和噪声污染比较严重的城市,直接的自然通风还会将室外污浊的空气和噪声带入室内,不利于人体健康。在这种情况下,常常采用一种机械辅助式的自然通风系统。该系统有一套完整的空气循环通道,辅以符合生态思想的空气处理手段(如土壤预冷、预热、深井水换热等),并借助一定的机械方式加速室内通风。

通风系统的设备与构件:

自然通风系统一般不需要设置设备,机械通风的主要设备有风机、风管或风道、风阀、风口和除尘设备等。

一、风机:

1.风机在管路中的作用:输送空气。

2.风机的基本结构:叶轮、电机、外壳。

3.风机的种类:

1)离心风机;2)轴流风机;3)混流风机。

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1)离心风机:用于低压或高压送风系统,特别是低噪音和高风压的系统。叶轮的叶片型式有流线型、后弯叶型、前弯叶型和径向型四种。

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舒适性空调中的风机:一般都使用离心风机。

四种叶轮设计构成了风机的四种基本形式:

(1)后向型风机的叶片:直线型后倾叶片、曲线型叶片或翼型叶片。直线后倾型:直的单层金属叶片。

曲线后向型:弯曲的金属叶片。

翼型设计:双层的金属叶片,提高空气流经叶轮的效率。它主要用于运行投资的节省可高于初投资的情况。

(2)第四种类型是前向曲线型,它的叶片是弯曲的单层金属叶片。

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前向曲线型叶轮与后向曲线型叶轮:

(1)前向曲线型叶轮

大量小型、轻质叶片构成,风机的其他部分也是轻材料。这些都比翼型叶轮要轻。特点:根据设计情况,前向型风机可以以比相同直径的后向型风机低的转速输送更多的空气。任何类型的后向型风机输送相同风量时,前向型可以以后向型一半的速度运行。因此前向曲线型风机噪声更低,再考虑到它低价的特点,使它成为低中压运行中的最佳选择。

(2)后向曲线型叶轮:风机在大容量、大压差情况下,比前向曲线型风机效率更高,所以在许多中压运行的情况下,多使用后向曲线型风机。

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轴流风机:

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轴流风机的构造如图所示。叶轮由轮毅和铆在其上的叶片组成,叶片与轮毅平面安装成—定的角度。叶片的型式有机翼型扭曲叶片或直叶片;等厚板型扭曲叶片或直叶片等。

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占地面积小、便于维修、风压较低、风量较大,多用于阻力较小的大风量系统。

3)混流风机:集中了离心风机的高压和轴流的大风量的特点。

4)常见的建筑用风机:高温消防排烟风机:高温消防排烟风机在正常情况下可用于日常的通风换气。遭遇火险时,抽排室内高温烟气,增强室内空气流通。具有耐高温的特点。适用于高层建筑、烘箱、车库、隧道、地铁、地下商场等场合的通风换气和消防排烟。

斜流风机:该系列风机分为单速和双速两种。具有结构紧凑、体积小、维修方便等优点。可以根据不同的使用场合,采用改变安装角度、改变叶片数、改变转速、改变机号等方法达到多方面的使用要求。

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屋顶、侧壁排风机:有普通离心式屋顶风机和低噪声离心式屋顶风机,适用于厂房、仓库、高层建筑、实验室、影剧院、宾馆、医院等场合的局部换气。

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空调通风风机:离心空调风机具有性能适用范围大、噪声低、重量轻、安装方便、运行可靠的优点。可以与各空调厂的组合空调机组配套。

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风管:

1.形式:圆形和矩形;

2.材料:砖和混凝土;薄钢板;玻璃纤维板;铝板;聚氯乙烯板;软管材料。

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三、局部构件

1.风管支架:

1)作用:防震、承重;

2)形式:风管与支架的连接:固定与不固定。

支架的支撑方式:支架、吊架和托架。

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2.弯头:直角弯头和弧弯头:改变气流走向。

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3.三通:合流三通;分流三通。

4.变径管:

1)突然扩大和缩小:风量改变。(见下左图)

2)渐变管:风量改变。(见下右图)

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5.风管阀门:

1)调节风量、打开或关断风系统:蝶阀、对开多叶调节阀、三通调节阀;

2)防火阀:当火灾发生时,切断气流通路,防止火势沿风管蔓延;

3)止回阀:防止风机停止后气流倒转。

风管系统设计中的注意事项:

1.风管布置:风管的布置应力求顺直,避免复杂的局部构件,弯头、三通等构件要安排得当,与风管连接要合理,以减少阻力和噪声。风管上应该设置必要的调节和测量装置或预留安排测量装置的接口。调节和测量装置应设在便于操作和观察的地点。

2.风管断面形状:在相同面积下,圆形管阻力比矩形管小。矩形风管设计时,长短边比例在3.0以下。

3.风机的进出口布置:风机进出口的连接管对风机能力的发挥有很大影响,因为进、出口处空气的动压很大,连接管做法不当,将引起可观的压头损失,而使风量受到严惩损失,为此,必须在管路设计中注意这个问题。

1)转弯或弯头的风管内边到风机进口的距离应大于风机进口直径,以保证气流均匀进入风机叶轮。当转弯曲率半径不够时,应弯管处加导流叶片,见下图。

2)当风管变径进入风机时,要求θ≤45°见下图,一般以θ≤30°为佳。

3)对双进风风机应保证B≥1.25D,如下图所示。

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4)在靠近风机出口处的转弯必须与风机叶轮的转动方向一致,以使气流通畅均匀,避免不必要的能量损失。

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5)风机出口到转弯处应有不小于3D(D为风机入口直径)的直管段,以免造成不必要的静压损失。

6)风机的入口和出口处应加软接头,以关轻振动的影响;软接头材料宜采用人造革或帆布。

4.风口位置:

进风口是通风空调系统采集室外新风的入口,其位置应满足以下要求:

1)设在室外空气洁净的地点。

2)为防止把排风吸回本系统,进风口应该设在排风口的上风侧并低于排风口。

3)进风口下面距室外地面一般不要低于2cm,以免吸入地面灰尘。

4)降温系统的进风口宜设在背阳的外墙上。

除尘设备

为防止大气污染,排风系统在将空气排出大气前,应根据实际情况进行净化处理,使粉尘与空气分离,进行这种处理过程的设备称为除尘设备。

除尘设备种类很多,主要有挡板式除尘器、旋风式除尘器、袋式除尘器和喷淋塔式除尘器,电除尘器等类型。

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防火排烟:

为防止火灾的蔓延和危害,在高层建筑中,必须进行防火排烟设计,防火的目的是防止火灾蔓延和扑灭火灾,而排烟的目的则是将火灾产生的烟气及时予以排除,防止烟气向外扩散,以确保室内人员的顺利疏散。

在高层建筑的防火排烟设计中,通常将建筑物划分为若干个防火、防烟分区,各分区间以防火墙及防火门进行分隔,防止火势和烟气从某一分区内向另一分区扩散。

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烟气的扩散机理:所谓烟气,是指物质在不完全燃烧时产生的固体及液体粒子在空气中的浮游状态。

烟气的流动扩散,主要受到风压和热压等因素的影响。

风压是指风吹到建筑物的外表面时,由于空气流动受阻,速度减小,部分动能转变为静压时产生的压力。在迎风面,室外压力大于室内压力,空气从室外向室内渗透。

火灾发生时,如果窗户处于建筑物的迎风面,风压作用会使烟气迅速地扩散到整个失火楼层,甚至把它吹到其他的楼层中去。

热压或烟囱效应是由室内外空气的密度差和空气柱高度产生的作用力所造成。热压作用随着室内外温差和竖井高度的增加而增大。

火灾发生时,高层建筑物内温度远远高于室外温度,加上高层建筑竖井高度较大的影响,热压明显增大,烟气将沿着建筑物的竖井向上扩散,而且失火楼层越低,烟囱效应越明显。

由此可知,当建筑物的下部或迎风面房间发生火灾时,由于风压和热压的作用,火灾造成的危害性要比建筑物的上部或背风面房间失火所造成的危害大得多。

此外,火灾时,空调系统风机提供的动力、以及由竖向风道产生的烟囱效应会使烟气和火势沿着风道扩散,迅速蔓延到风道所能达到的地方。

因此高层建筑的防排烟,需采用自然排烟、机械防烟、机械排烟等各种形式,阻止烟气在建筑物内部疏散通道中的扩散蔓延,确保安全。

此外,建筑物的通风空调系统应采取防火、防烟措施。

建筑防火排烟的形式:

1.自然排烟

自然排烟是利用风压和热压作动力的排烟方式。具有结构简单、节省能源、运行可靠性高等优点。

在高层建筑中,具有靠外墙的防烟楼梯间及其前室、消防电梯间前室和合用前室的建筑宜采用自然排烟方式,排烟口的位置应设在建筑物常年主导风向的背风侧。

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2.机械防烟

机械防烟是采取机械加压送风方式,以风机所产生的气体流动和压力差控制烟气的流动方向的防烟技术。

在火灾发生时,风机气流所造成的压力差阻止烟气进入建筑物的安全疏散通道内,从而保证人员疏散和消防扑救的需要。

没有散开的阳台、凹廊或不同朝向的可开启外窗的防烟楼梯间及其前室、消防电梯前室和两者合用前室,应设置机械防烟设施。

避难层为全封闭式避难层时,应设加压送风设施。

3.机械排烟:机械排烟是采取机械排风方式,以风机所产生的气体流动和压力差,利用排烟管道将烟气排出或稀释烟气的浓度。

机械排烟方式适用于不具备自然排烟条件或较难进行自然排烟的内走道、房间、中庭及地下室。

严格按照机械排烟的要求来进行设计建造。(如排烟口的设置,排烟风机的选择及风道材料的选择等)

机械排烟系统的控制程序,可分为不设消防控制室和设消防控制室的两种,其排烟控制程序如下图:

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4.通风和空调系统的防火

火灾发生后,应尽量控制火情向其他防火分区蔓延。因此,在通风空调系统的通风管道中需设置防火阀,并有一定的防火措施。

防火阀应设置在:穿越防火分区的隔墙处;穿越机房及重要房间或有火灾危险性房间的隔墙和楼板处;与垂直风道相连的水平风道交接处;穿越变形缝的两侧。防火阀的动作温度为70℃。

通风空调管道工程中所用的管道、保温材料、消声材料和胶粘剂等应采用不燃材料或难燃材料制作。

防火、防排烟设备及部件:

主要有:防火阀、排烟阀及排烟风机等。

1.防火阀

防火阀的控制方式有热敏元件控制、感烟感温器控制及复合控制等。

采用易熔环时,火灾时易熔环熔断脱落,实现阀门在弹簧力或自重力作用下关闭。

采用热敏电阻、热电偶、双金属等时,通过传感器及电子元器件控制驱动微型电动机工作将阀门关闭。

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控制执行机构的电磁铁、电动机动作,或控制气动执行机构,实现阀门在弹簧力作用下的关闭或电动机转动使阀门关闭。

防火阀的阀门关闭驱动方式有重力式、弹簧力驱动式(或称电磁式)、电机驱动式及气动驱动式等四种。

常用的防火阀有重力式防火阀,弹簧式防火阀,弹簧式防火调节阀,防火风口,气动式防火阀,电动防火阀,电子自控防烟防火阀。

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2.排烟阀:安装在排烟系统中,平时呈关闭状态,发生火灾时,通过控制中心信号来控制执行机构的工作,实现阀门在弹簧力或电动机转矩作用下的开启。

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设有温感器装置的排烟阀,在火灾温度达到动作温度时动作,阀门在弹簧力作用下关闭,阻止火灾沿排风管道蔓延。

排烟阀可分为:按控制方式,电磁式和电动式两种;按结构型式可分为装饰型排烟阀、翻板型排烟阀、排烟防火阀;按外形可分为矩形和圆形两种。

3.防排烟通风机

防排烟通风机可采用通用风机,也可采用防火排烟专用风机。

烟温较低时可长时间运转,烟温较高时可连续运转一定时间,通常有两档以上的转速;常用的防火排烟专用风机有HTF系列、ZWF系列、W-X型等类型。

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本文来源于互联网,暖通南社整理编辑。

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