簡要了解通風系統

通風系統：

一、通風的意義：使室內的污染物濃度達到有關的標準。

二、污染物的主要來源：

在以人為主的室內環境中，污染物主要包括：

1.人新陳代謝中產生的二氧化碳、皮膚表面的代謝產物；

2.建築材料中揮發出的有害物，如苯類、醛類等有機物質；

3.周圍土壤中存在的氡等放射性物質；

4.室外大氣中存在的灰塵、二氧化硫。

三、通風系統的分類：

依據：空氣的動力源泉。

1)機械通風系統：機械通風機作用使空氣流動，造成房間通風換氣方法，稱為機械通風。由於風機的風量和風壓可根據需要確定，這種通風方法能保證所需要的通風量，控制房間內的氣流方向和速度，並可對進風和排風進行必要的處理，使房間空氣達到所要求的參數。因此，機械通風方法得到了廣泛應用。

2)自然通風系統：自然通風是依靠室內外空氣的溫度差(實際是密度差)造成的熱壓，或者是室外風造成的風壓，使房間內外的空氣進行交換，從而改善室內的空氣環境。自然通風不需要另外設置動力設備，對於有大量餘熱的車間，是一種經濟、有效的通風方法。其缺點是，無法處理進入室內空外空氣，也難於對從室內向室外排出的污濁空氣進行凈化處理；其次，自然通風受室外氣象條件影響、通風效果不穩定。

自然通風

自然通風的作用原理：對於一幢建築或者一間房間，如果它有兩個開口（門或窗等），而且空氣在每個開口的兩側壓力不相同，那麼在壓差的作用下，空氣在每個開口處形成流動。

室外風壓作用下的自然通風：

機械通風系統：

全面通風：

1)原理：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(沖淡)室內空氣中的有害物濃度，同時不斷地把污染空氣排至室外，保證室內空氣環境達到衛生標準。全面通風也稱稀釋通風。

全面通風送風口和排風口的位置：

在設計全面通風系統時應遵守一個基本原則：應將乾淨空氣直接送至工作人員所在地或污染物農度低的地方。

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，應根據下列原則選擇：

進風口應位於排風口上風側；

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；

排風口應設在污染物濃度高的地方；

在整個控制空間內，盡量使室內氣流均勻，減少渦流的存在，從而避免污染物在局部地區積聚。

2.局部通風：

1)原理：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，使局部工作範圍不受有害物的污染，並且造成符合要求的空氣環境。

建築與自然通風的理論機理：

通常意義上的自然通風指的是通過有目的的開口，產生空氣流動。這種流動直接受建築外表面的壓力分佈和不同開口特點的影響。壓力分佈是動力，而各開口的特點則決定了流動阻力。就自然通風而言，建築物內空氣運動主要有兩個原因：風壓以及室內外空氣密度差。這兩種因素可以單獨起作用，也可以共同起作用。

1風壓作用下的自然通風

風的形成是由於大氣中的壓力差。如果風在通道上遇到了障礙物，如樹和建築物，就會產生能量的轉換。動壓力轉變為靜壓力，於是迎風面上產生正壓（約為風速動壓力的0.5-0.8倍），而背風面上產生負壓（約為風速動壓力的0.3—0.4倍）。由於經過建築物而出現的壓力差促使空氣從迎風面的窗縫和其他空隙流入室內，而室內空氣則從背風面孔口排出，就形成了全面換氣的風壓自然通風。某一建築物周圍風壓與該建築的幾何形狀、建築相對於風向的方位、風速和建築周圍的自然地形有關。

2熱壓作用下的自然通風

熱壓是室內外空氣的溫度差引起的，這就是所謂的「煙囪效應」。由於溫度差的存在，室內外密度差產生，沿著建築物牆面的垂直方向出現壓力梯度。如果室內溫度高於室外，建築物的上部將會有較高的壓力，而下部存在較低的壓力。當這些位置存在孔口時，空氣通過較低的開口進入，從上部流出。如果，室內溫度低於室外溫度，氣流方向相反。熱壓的大小取決於兩個開口處的高度差和室內外的空氣密度差。而在實際中，建築師們多採用煙囪、通風塔、天井中庭等形式，為自然通風的利用提供有利的條件，使得建築物能夠具有良好的通風效果。

3風壓和熱壓共同作用下的自然通風

在實際建築中的自然通風是風壓和熱壓共同作用的結果，只是各自的作用有強有弱。由於風壓受到天氣、室外風向、建築物形狀、周圍環境等因素的影響，風壓與熱壓共同作用時並不是簡單的線性疊加。因此建築師要充分考慮各種因素，使風壓和熱壓作用相互補充，密切配合使用，實現建築物的有效自然通風。

4機械輔助式自然通風

在一些大型建築中，由於通風路徑較長，流動阻力較大單純依靠自然風壓與熱壓往往不足以實現自然通風。而對於空氣污染和雜訊污染比較嚴重的城市，直接的自然通風還會將室外污濁的空氣和雜訊帶入室內，不利於人體健康。在這種情況下，常常採用一種機械輔助式的自然通風系統。該系統有一套完整的空氣循環通道，輔以符合生態思想的空氣處理手段（如土壤預冷、預熱、深井水換熱等），並藉助一定的機械方式加速室內通風。

通風系統的設備與構件：

自然通風系統一般不需要設置設備，機械通風的主要設備有風機、風管或風道、風閥、風口和除塵設備等。

一、風機：

1.風機在管路中的作用：輸送空氣。

2.風機的基本結構：葉輪、電機、外殼。

3.風機的種類：

1)離心風機；2)軸流風機；3)混流風機。

1)離心風機：用於低壓或高壓送風系統，特別是低噪音和高風壓的系統。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。

舒適性空調中的風機：一般都使用離心風機。

四種葉輪設計構成了風機的四種基本形式：

(1)後向型風機的葉片：直線型后傾葉片、曲線型葉片或翼型葉片。直線后傾型：直的單層金屬葉片。

曲線後向型：彎曲的金屬葉片。

翼型設計：雙層的金屬葉片，提高空氣流經葉輪的效率。它主要用於運行投資的節省可高於初投資的情況。

(2)第四種類型是前向曲線型，它的葉片是彎曲的單層金屬葉片。

前向曲線型葉輪與後向曲線型葉輪：

(1)前向曲線型葉輪

大量小型、輕質葉片構成，風機的其他部分也是輕材料。這些都比翼型葉輪要輕。特點：根據設計情況，前向型風機可以以比相同直徑的後向型風機低的轉速輸送更多的空氣。任何類型的後向型風機輸送相同風量時，前向型可以以後向型一半的速度運行。因此前向曲線型風機雜訊更低，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。

(2)後向曲線型葉輪：風機在大容量、大壓差情況下，比前向曲線型風機效率更高，所以在許多中壓運行的情況下，多使用後向曲線型風機。

軸流風機：

軸流風機的構造如圖所示。葉輪由輪毅和鉚在其上的葉片組成，葉片與輪毅平面安裝成—定的角度。葉片的型式有機翼型扭曲葉片或直葉片；等厚板型扭曲葉片或直葉片等。

佔地面積小、便於維修、風壓較低、風量較大，多用於阻力較小的大風量系統。

3)混流風機：集中了離心風機的高壓和軸流的大風量的特點。

4)常見的建築用風機：高溫消防排煙風機：高溫消防排煙風機在正常情況下可用於日常的通風換氣。遭遇火險時，抽排室內高溫煙氣，增強室內空氣流通。具有耐高溫的特點。適用於高層建築、烘箱、車庫、隧道、地鐵、地下商場等場合的通風換氣和消防排煙。

斜流風機：該系列風機分為單速和雙速兩種。具有結構緊湊、體積小、維修方便等優點。可以根據不同的使用場合，採用改變安裝角度、改變葉片數、改變轉速、改變機號等方法達到多方面的使用要求。

屋頂、側壁排風機：有普通離心式屋頂風機和低雜訊離心式屋頂風機，適用於廠房、倉庫、高層建築、實驗室、影劇院、賓館、醫院等場合的局部換氣。

空調通風風機：離心空調風機具有性能適用範圍大、雜訊低、重量輕、安裝方便、運行可靠的優點。可以與各空調廠的組合空調機組配套。

風管：

1.形式：圓形和矩形；

2.材料：磚和混凝土；薄鋼板；玻璃纖維板；鋁板；聚氯乙烯板；軟管材料。

三、局部構件

1.風管支架：

1)作用：防震、承重；

2)形式：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。

2.彎頭：直角彎頭和弧彎頭：改變氣流走向。

3.三通：合流三通；分流三通。

4.變徑管：

1)突然擴大和縮小：風量改變。（見下左圖）

2)漸變管：風量改變。（見下右圖）

5.風管閥門：

1)調節風量、打開或關斷風系統：蝶閥、對開多葉調節閥、三通調節閥；

2)防火閥：當火災發生時，切斷氣流通路，防止火勢沿風管蔓延；

3)止回閥：防止風機停止后氣流倒轉。

風管系統設計中的注意事項：

1.風管布置：風管的布置應力求順直，避免複雜的局部構件，彎頭、三通等構件要安排得當，與風管連接要合理，以減少阻力和雜訊。風管上應該設置必要的調節和測量裝置或預留安排測量裝置的介面。調節和測量裝置應設在便於操作和觀察的地點。

2.風管斷面形狀：在相同面積下，圓形管阻力比矩形管小。矩形風管設計時，長短邊比例在3.0以下。

3.風機的進出口布置：風機進出口的連接管對風機能力的發揮有很大影響，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，必須在管路設計中注意這個問題。

1)轉彎或彎頭的風管內邊到風機進口的距離應大於風機進口直徑，以保證氣流均勻進入風機葉輪。當轉彎曲率半徑不夠時，應彎管處加導流葉片，見下圖。

2)當風管變徑進入風機時，要求θ≤45°見下圖，一般以θ≤30°為佳。

3)對雙進風風機應保證B≥1.25D，如下圖所示。

4)在靠近風機出口處的轉彎必須與風機葉輪的轉動方向一致，以使氣流通暢均勻，避免不必要的能量損失。

5)風機出口到轉彎處應有不小於3D（D為風機入口直徑）的直管段，以免造成不必要的靜壓損失。

6)風機的入口和出口處應加軟接頭，以關輕振動的影響；軟接頭材料宜採用人造革或帆布。

4.風口位置：

進風口是通風空調系統採集室外新風的入口，其位置應滿足以下要求：

1)設在室外空氣潔凈的地點。

2)為防止把排風吸回本系統，進風口應該設在排風口的上風側並低於排風口。

3)進風口下面距室外地面一般不要低於2cm，以免吸入地麵灰塵。

4)降溫系統的進風口宜設在背陽的外牆上。

除塵設備

為防止大氣污染，排風系統在將空氣排出大氣前，應根據實際情況進行凈化處理，使粉塵與空氣分離，進行這種處理過程的設備稱為除塵設備。

除塵設備種類很多，主要有擋板式除塵器、旋風式除塵器、袋式除塵器和噴淋塔式除塵器,電除塵器等類型。

防火排煙：

為防止火災的蔓延和危害，在高層建築中，必須進行防火排煙設計，防火的目的是防止火災蔓延和撲滅火災，而排煙的目的則是將火災產生的煙氣及時予以排除，防止煙氣向外擴散，以確保室內人員的順利疏散。

在高層建築的防火排煙設計中，通常將建築物劃分為若干個防火、防煙分區，各分區間以防火牆及防火門進行分隔，防止火勢和煙氣從某一分區內向另一分區擴散。

煙氣的擴散機理：所謂煙氣，是指物質在不完全燃燒時產生的固體及液體粒子在空氣中的浮遊狀態。

煙氣的流動擴散，主要受到風壓和熱壓等因素的影響。

風壓是指風吹到建築物的外表面時，由於空氣流動受阻，速度減小，部分動能轉變為靜壓時產生的壓力。在迎風面，室外壓力大於室內壓力，空氣從室外向室內滲透。

火災發生時，如果窗戶處於建築物的迎風面，風壓作用會使煙氣迅速地擴散到整個失火樓層，甚至把它吹到其他的樓層中去。

熱壓或煙囪效應是由室內外空氣的密度差和空氣柱高度產生的作用力所造成。熱壓作用隨著室內外溫差和豎井高度的增加而增大。

火災發生時，高層建築物內溫度遠遠高於室外溫度，加上高層建築豎井高度較大的影響，熱壓明顯增大，煙氣將沿著建築物的豎井向上擴散，而且失火樓層越低，煙囪效應越明顯。

由此可知，當建築物的下部或迎風面房間發生火災時，由於風壓和熱壓的作用，火災造成的危害性要比建築物的上部或背風面房間失火所造成的危害大得多。

此外，火災時，空調系統風機提供的動力、以及由豎向風道產生的煙囪效應會使煙氣和火勢沿著風道擴散，迅速蔓延到風道所能達到的地方。

因此高層建築的防排煙，需採用自然排煙、機械防煙、機械排煙等各種形式，阻止煙氣在建築物內部疏散通道中的擴散蔓延，確保安全。

此外，建築物的通風空調系統應採取防火、防煙措施。

建築防火排煙的形式：

1．自然排煙

自然排煙是利用風壓和熱壓作動力的排煙方式。具有結構簡單、節省能源、運行可靠性高等優點。

在高層建築中，具有靠外牆的防煙樓梯間及其前室、消防電梯間前室和合用前室的建築宜採用自然排煙方式，排煙口的位置應設在建築物常年主導風向的背風側。

2．機械防煙

機械防煙是採取機械加壓送風方式，以風機所產生的氣體流動和壓力差控制煙氣的流動方向的防煙技術。

在火災發生時，風機氣流所造成的壓力差阻止煙氣進入建築物的安全疏散通道內，從而保證人員疏散和消防撲救的需要。

沒有散開的陽台、凹廊或不同朝向的可開啟外窗的防煙樓梯間及其前室、消防電梯前室和兩者合用前室，應設置機械防煙設施。

避難層為全封閉式避難層時，應設加壓送風設施。

3．機械排煙：機械排煙是採取機械排風方式，以風機所產生的氣體流動和壓力差，利用排煙管道將煙氣排出或稀釋煙氣的濃度。

機械排煙方式適用於不具備自然排煙條件或較難進行自然排煙的內走道、房間、中庭及地下室。

嚴格按照機械排煙的要求來進行設計建造。（如排煙口的設置，排煙風機的選擇及風道材料的選擇等）

機械排煙系統的控制程序，可分為不設消防控制室和設消防控制室的兩種，其排煙控制程序如下圖：

4．通風和空調系統的防火

火災發生后，應盡量控制火情向其他防火分區蔓延。因此，在通風空調系統的通風管道中需設置防火閥，並有一定的防火措施。

防火閥應設置在：穿越防火分區的隔牆處；穿越機房及重要房間或有火災危險性房間的隔牆和樓板處；與垂直風道相連的水平風道交接處；穿越變形縫的兩側。防火閥的動作溫度為70℃。

通風空調管道工程中所用的管道、保溫材料、消聲材料和膠粘劑等應採用不燃材料或難燃材料製作。

防火、防排煙設備及部件：

主要有：防火閥、排煙閥及排煙風機等。

1．防火閥

防火閥的控制方式有熱敏元件控制、感煙感溫器控制及複合控制等。

採用易熔環時，火災時易熔環熔斷脫落，實現閥門在彈簧力或自重力作用下關閉。

採用熱敏電阻、熱電偶、雙金屬等時，通過感測器及電子元器件控制驅動微型電動機工作將閥門關閉。

控制執行機構的電磁鐵、電動機動作，或控制氣動執行機構，實現閥門在彈簧力作用下的關閉或電動機轉動使閥門關閉。

防火閥的閥門關閉驅動方式有重力式、彈簧力驅動式（或稱電磁式）、電機驅動式及氣動驅動式等四種。

常用的防火閥有重力式防火閥，彈簧式防火閥，彈簧式防火調節閥，防火風口，氣動式防火閥，電動防火閥，電子自控防煙防火閥。

2．排煙閥：安裝在排煙系統中，平時呈關閉狀態，發生火災時，通過控制中心信號來控制執行機構的工作，實現閥門在彈簧力或電動機轉矩作用下的開啟。

設有溫感器裝置的排煙閥，在火災溫度達到動作溫度時動作，閥門在彈簧力作用下關閉，阻止火災沿排風管道蔓延。

排煙閥可分為：按控制方式，電磁式和電動式兩種；按結構型式可分為裝飾型排煙閥、翻板型排煙閥、排煙防火閥；按外形可分為矩形和圓形兩種。

3．防排煙通風機

防排煙通風機可採用通用風機，也可採用防火排煙專用風機。

煙溫較低時可長時間運轉，煙溫較高時可連續運轉一定時間，通常有兩檔以上的轉速；常用的防火排煙專用風機有HTF系列、ZWF系列、W-X型等類型。

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