自然通風基礎培訓

1、 13.2 3.2 工業(yè)廠房自然通風的計算工業(yè)廠房自然通風的計算3.2.1 設計性計算的步驟 3.2.2 校核性計算的步驟3.1 3.1 自然通風作用原理自然通風作用原理3.1.1 熱壓作用下的自然通風 3.1.2 室外風壓作用下的自然通風3.1.3 熱壓與風壓聯(lián)合作用下的自然通風 第第3章章 自自 然然 通通 風風 23.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計3.3.1 建筑總平面規(guī)劃 3.3.2 建筑形式的選擇 3.3.3 工藝布置 3.3.4 避風天窗及風帽的設計 3.3.5 生態(tài)建筑的自然通風(不作要求) 第第3章章 自自 然然 通通 風風 3熟練掌握熟練掌握：熱壓、風壓作用下的及熱

2、壓與：熱壓、風壓作用下的及熱壓與風壓共同作用下的自然通風原理。風壓共同作用下的自然通風原理。 掌握：掌握：工業(yè)廠房自然通風的設計性計計算工業(yè)廠房自然通風的設計性計計算和校核性計算。和校核性計算。 理解理解：自然通風與建筑設計。：自然通風與建筑設計。 第第3章章 自自 然然 通通 風風 4自然通風定義什么是自然通風? 利用自然的手段(風壓、熱壓等)將室外空氣不經過空調處理就引入室內以達到維持室內空氣舒適性的方法目的 帶走熱濕量（保持室內熱舒適性） 帶入新風 (保持室內空氣品質）第第3章章 自自 然然 通通 風風 5 優(yōu)點 無能耗 建筑能耗占總能耗30 空氣品質好 機械通風空調：“病態(tài)建筑” 缺點

3、 難控制 有時風量不足 解決辦法：自然通風和機械通風相結合，機械輔助自然通風 自然通風的特點第第3章章 自自 然然 通通 風風 6P2P22P2PFPFqm221則令 只要建筑開口兩側存在壓力差只要建筑開口兩側存在壓力差 P P，就會有空氣流過開口。，就會有空氣流過開口。3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 7建筑不同高度（高差h）上有窗孔a、b設：tntw,則：wn由水靜力學公式得：ghPPwabghPPnabb窗內外的作用壓差（規(guī)定以室內向室外流動為正）nwanwaabbbghPghPPPPPnwabghPPP即熱壓熱壓的定義：由室內外空氣溫差在不同高度通風口間造成的空氣流動作用

4、壓頭3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理3.1.1 熱壓作用下的自然通風熱壓作用下的自然通風 8注意：注意：熱壓和余壓的區(qū)別熱壓和余壓的區(qū)別 熱壓熱壓兩窗孔之間的壓差，兩窗孔之間的壓差， PPb b- P- Pa a 在僅有熱壓作用時，窗孔內外的壓差即等于該水平在僅有熱壓作用時，窗孔內外的壓差即等于該水平面的余壓面的余壓 PPa a= =P Pxaxa， PPb b=P=Pxbxb定義：用 Px 表示 室內某一點的壓力與室外同標高未受干擾的空氣壓力的差值2.2.余壓余壓3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 9nwabbbghPPPP可知僅有熱壓作用時，可知僅有熱壓作用時，窗

5、孔內外的壓差（即余壓）窗孔內外的壓差（即余壓）是隨高度是隨高度 h h 成線性增加的成線性增加的室內向室外流動為正室內向室外流動為正由于由于a 窗進風，所以窗進風，所以 P Pxaxa 0 0 0在某一高度上，有在某一高度上，有 P Pxhxh = 0= 03.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 10nwnwoaaanwnwobbbghghPPPPghghPPPP11223.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理WAAAAmPFq2nBBBBmPFq2nAAwBBbaFFPPhh2221 11 如果是一多層建筑物，仍設如果是一多層建筑物，仍設室內溫度高于室外溫度，則室室內溫度高于室

6、外溫度，則室外空氣從下層房間的外門窗縫外空氣從下層房間的外門窗縫隙或開啟的洞口進入室內，經隙或開啟的洞口進入室內，經內門窗縫隙或開啟的洞口進入內門窗縫隙或開啟的洞口進入樓內的垂直通道向上流動，最樓內的垂直通道向上流動，最后經上層的內門窗縫隙或開啟后經上層的內門窗縫隙或開啟的洞口和外墻的窗、陽臺門縫的洞口和外墻的窗、陽臺門縫或開啟的洞口排至室外。這就或開啟的洞口排至室外。這就形成了多層建筑物在熱壓作用形成了多層建筑物在熱壓作用下的自然通風也就是所謂的下的自然通風也就是所謂的“煙囪效應煙囪效應”。3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 12多層建筑的熱壓引起的自然通風多層建筑的熱壓引起的自

7、然通風大中和面大中和面小中和面小中和面H Hh h3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 13熱壓作用模擬的建筑模型熱壓作用模擬的建筑模型每層有上下兩個開口每層有上下兩個開口3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 14 15室內空氣溫度分布室內空氣溫度分布 16外廊式多層建筑在熱壓作用下的自然通風外廊式多層建筑在熱壓作用下的自然通風 如果建筑物內沒有如果建筑物內沒有“煙囪煙囪”（與室外有聯(lián)系的豎向通（與室外有聯(lián)系的豎向通道），也就沒有相應的道），也就沒有相應的“煙囪效應煙囪效應”。 3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 17 在建筑物迎風面，氣流在建筑物迎風面，氣流受

8、阻，部分動壓轉化為靜壓，受阻，部分動壓轉化為靜壓，靜壓值升高，風壓為正，稱靜壓值升高，風壓為正，稱為正壓；在建筑物的側面和為正壓；在建筑物的側面和背面由于產生局部渦流，形背面由于產生局部渦流，形成負壓區(qū)，靜壓降低，風壓成負壓區(qū)，靜壓降低，風壓為負，稱為負壓。為負，稱為負壓。wwfKP 22 風壓系數風壓系數3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理3.1.2 風壓作用下的自然通風風壓作用下的自然通風 18 19 由于氣流的撞擊作用，在迎風面形成一個滯流區(qū)，該由于氣流的撞擊作用，在迎風面形成一個滯流區(qū)，該處的靜壓力高于大氣壓力，處于正壓狀態(tài)。在正壓區(qū)內氣處的靜壓力高于大氣壓力，處于正壓狀態(tài)。

9、在正壓區(qū)內氣流呈循環(huán)流動，在地面附近氣流方向與主導風向相反。在流呈循環(huán)流動，在地面附近氣流方向與主導風向相反。在一般情況下，風向與該平面的夾角一般情況下，風向與該平面的夾角大于大于3030時，會形成時，會形成正正壓壓區(qū)。區(qū)。 室外氣流發(fā)生建筑繞流時，在建筑物的頂部和后側形室外氣流發(fā)生建筑繞流時，在建筑物的頂部和后側形成彎曲循環(huán)氣流。屋頂上部的渦流區(qū)稱為回流空腔，建筑成彎曲循環(huán)氣流。屋頂上部的渦流區(qū)稱為回流空腔，建筑物背風面的渦流區(qū)稱為回旋氣流區(qū)。這兩個區(qū)域的靜壓力物背風面的渦流區(qū)稱為回旋氣流區(qū)。這兩個區(qū)域的靜壓力均低于大氣壓力，形成均低于大氣壓力，形成負壓區(qū)負壓區(qū)，我們把它們統(tǒng)稱為，我們把它們

10、統(tǒng)稱為空氣動空氣動力陰影區(qū)。力陰影區(qū)。3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 20建建筑筑物物在在風風力力作作用用下下的的壓壓力力分分布布a a）平屋頂建筑（立剖面）平屋頂建筑（立剖面）b b）傾角）傾角3030坡屋頂建筑（立剖面）坡屋頂建筑（立剖面）c c）傾角）傾角4545坡屋頂建筑（立剖面）坡屋頂建筑（立剖面）d d）建筑平面圖）建筑平面圖3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 213.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理熱壓作用下的自然通風熱壓作用下的自然通風 22室外風壓作用下的自然通風室外風壓作用下的自然通風3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 23

11、wwbnwxawwbxbbKhgPKPP 2)(222 wwaxaaKPP 22 hbKbxbPawtwtnnxaPKaw3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理3.1.3 熱壓與風壓聯(lián)合作用下的自然通風熱壓與風壓聯(lián)合作用下的自然通風 窗孔內外的壓差窗孔內外的壓差fxPPP 2424 風壓和熱壓共同作用，有時互相加強，有時相互抵消風壓和熱壓共同作用，有時互相加強，有時相互抵消 兩者相互作用下的通風機理還待研究，目前將兩者的兩者相互作用下的通風機理還待研究，目前將兩者的相互作用簡單考慮為線性疊加相互作用簡單考慮為線性疊加 一般來說建筑進深小的部位多利用風壓直接通風，進一般來說建筑進深小的部

12、位多利用風壓直接通風，進深大的部位利用熱壓通風深大的部位利用熱壓通風風壓熱壓同時作用時的孔口內外壓差風壓熱壓同時作用時的孔口內外壓差3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 25熱壓與風壓熱壓與風壓究竟誰起主導作用呢？究竟誰起主導作用呢？ 采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范規(guī)定：在實際工程設規(guī)定：在實際工程設計計算時僅考慮熱壓的作用，風壓一般不予考慮。計計算時僅考慮熱壓的作用，風壓一般不予考慮。3.13.1 自然通風作用原理自然通風作用原理 26)(jpttcQG自然通風設計性計算通常按下列步驟進行：自然通風設計性計算通常按下列步驟進行：1. 1. 計算全面換氣量及排風

13、溫度計算全面換氣量及排風溫度 排除車間余熱量所需的全面換氣量排除車間余熱量所需的全面換氣量 車間上部排風溫度的確定方法有幾種，目前常用車間上部排風溫度的確定方法有幾種，目前常用的有溫度梯度法和有效熱量法。的有溫度梯度法和有效熱量法。2. 2. 確定窗孔的位置，分配各窗孔的進、排風量確定窗孔的位置，分配各窗孔的進、排風量3. 3. 確定各窗孔內外壓差和窗孔面積確定各窗孔內外壓差和窗孔面積3.23.2 工業(yè)廠房自然通風的計算工業(yè)廠房自然通風的計算3.2.1 設計性計算的步驟設計性計算的步驟 27)2( httnp1. 1. 溫度梯度法溫度梯度法：對于散熱較為均勻，散熱量不大的車間，：對于散熱較為均

14、勻，散熱量不大的車間，室內空氣溫度沿高度方向的分布規(guī)律大致是一直線關系。室內空氣溫度沿高度方向的分布規(guī)律大致是一直線關系。3.23.2 工業(yè)廠房自然通風的計算工業(yè)廠房自然通風的計算車間排風溫度計算車間排風溫度計算t tw、t tn是已知的，但是已知的，但t tp未知未知求解方法：求解方法： 283.23.2 工業(yè)廠房自然通風的計算工業(yè)廠房自然通風的計算 2. 2. 有效熱量法有效熱量法（m m值值法）：有效熱量系數法）：有效熱量系數m 的的定義：室內總余熱量中直定義：室內總余熱量中直接進入工作區(qū)的熱量比例接進入工作區(qū)的熱量比例QQmmQmQm有效熱量有效熱量 29QmQ（1-m）Qtwtntp

15、從全室的熱平衡分析：wpttCQG從工作區(qū)熱平衡分析：從工作區(qū)熱平衡分析：wnttCmQG兩式聯(lián)立，有：兩式聯(lián)立，有：mttttwnwp室內平均溫度：室內平均溫度：3.23.2 工業(yè)廠房自然通風的計算工業(yè)廠房自然通風的計算2pnnpttt 302 2 ）確定窗孔位置確定窗孔位置可以先假設中和面位置h2h1wnpwaawaaaaghFPFG122pnpwbbpbbbbghFPFG222定性分析：GGGba簡化計算，若：ba則有：wpbahhFF122離中和面越遠，余壓越大，同樣離中和面越遠，余壓越大，同樣的通風量要求的窗孔面積越小的通風量要求的窗孔面積越小中和面位置要適當中和面位置要適當）確定窗

16、孔面積）確定窗孔面積3.23.2 工業(yè)廠房自然通風的計算工業(yè)廠房自然通風的計算wpbahhFF12 31 當進行校核性計算時，可按已知的進、排風窗孔面當進行校核性計算時，可按已知的進、排風窗孔面積估算出中和面的位置。積估算出中和面的位置。 根據估算出的中和面位置，確定進風窗的進風量與根據估算出的中和面位置，確定進風窗的進風量與排風窗的排風量是否與房間所需要的全面換氣量相等。排風窗的排風量是否與房間所需要的全面換氣量相等。3.23.2 工業(yè)廠房自然通風的計算工業(yè)廠房自然通風的計算3.2.2 校核性計算的步驟校核性計算的步驟 32（1 1）建筑群的布局可從平面和空間兩個方面考慮。建）建筑群的布局可

17、從平面和空間兩個方面考慮。建筑群平面布局可分為：筑群平面布局可分為：行列式、錯列式、斜列式及周邊行列式、錯列式、斜列式及周邊式，式，從通風的角度來看，錯列式和斜列式較行列式和周從通風的角度來看，錯列式和斜列式較行列式和周邊式好。邊式好。（2 2）為了保證建筑的自然通風效果，建筑主要進風面）為了保證建筑的自然通風效果，建筑主要進風面一般應與夏季主導風向成一般應與夏季主導風向成60609090角，不宜小于角，不宜小于4545，同時應避免大面積外墻和玻璃窗受到西曬。同時應避免大面積外墻和玻璃窗受到西曬。3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計3.3.1 建筑總平面規(guī)劃建筑總平面規(guī)劃 33（

18、3 3）室外風吹過建筑物時，迎風面的正壓區(qū)和背風）室外風吹過建筑物時，迎風面的正壓區(qū)和背風面的負壓區(qū)都會延伸一定的距離，在這個距離內的低面的負壓區(qū)都會延伸一定的距離，在這個距離內的低矮建筑物會受高大建筑所形成的正壓區(qū)或負壓區(qū)的影矮建筑物會受高大建筑所形成的正壓區(qū)或負壓區(qū)的影響。為了保證較低矮的建筑物能正常進風和排風，各響。為了保證較低矮的建筑物能正常進風和排風，各建筑之間有關的尺寸應保持適當的比例。建筑之間有關的尺寸應保持適當的比例。3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 1.1.建筑高度對自然通風的影響建筑高度對自然通風的影響2.2.穿堂風穿堂風3.3.多層車間多層車間4.4.熱

19、車間熱車間 自然通風的風壓作用和熱壓作用都隨著建筑物的高度自然通風的風壓作用和熱壓作用都隨著建筑物的高度的增加而增強。這對高層建筑物的室內通風是有利的。的增加而增強。這對高層建筑物的室內通風是有利的。但是，高層建筑能把城市上空的高速風引向地面，產生但是，高層建筑能把城市上空的高速風引向地面，產生“樓房風樓房風”的危害，這對周邊地區(qū)自然通風的穩(wěn)定性和控的危害，這對周邊地區(qū)自然通風的穩(wěn)定性和控制是不利的。制是不利的。 3.3.2 建筑形式的選擇建筑形式的選擇3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 如果迎風面和背風面的外墻開孔面積占外墻總面積如果迎風面和背風面的外墻開孔面積占外墻總面積1

20、/41/4以上，且建筑內部阻擋較少時，室外氣流橫貫整個車間，以上，且建筑內部阻擋較少時，室外氣流橫貫整個車間，形成所謂的形成所謂的“穿堂風穿堂風”。 應用穿堂風時，應將主要熱源布置在夏季主導風向的應用穿堂風時，應將主要熱源布置在夏季主導風向的下風側。下風側。3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 37 多層車間，在工藝條件允許下熱源盡量安設在上層，多層車間，在工藝條件允許下熱源盡量安設在上層，下層用于進風。下層用于進風。 為了增大進風面積，以自然通風為主的熱車間應盡量采為了增大進風面積，以自然通風為主的熱車間應盡量采用單跨廠房。用單跨廠房。 在多跨廠房中應將冷、熱跨間隔布置，盡量避

21、免熱跨相在多跨廠房中應將冷、熱跨間隔布置，盡量避免熱跨相鄰。鄰。 3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 38 某鋁電解車間，為了某鋁電解車間，為了降低工作區(qū)溫度，沖淡有降低工作區(qū)溫度，沖淡有害物濃度，廠房采用雙層害物濃度，廠房采用雙層結構。車間的主要放熱設結構。車間的主要放熱設備電解槽布置在二層，電備電解槽布置在二層，電解槽兩側的地板上，設置解槽兩側的地板上，設置四排連續(xù)的進風格子板。四排連續(xù)的進風格子板。室外新鮮空氣由側窗和地室外新鮮空氣由側窗和地板的送風格子板直接進入板的送風格子板直接進入工作區(qū)。這種雙層建筑自工作區(qū)。這種雙層建筑自然通風量大，工作區(qū)溫升然通風量大，工作區(qū)溫升

22、小，能較好的改善車間中小，能較好的改善車間中部的勞動條件。部的勞動條件。 3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 39冷冷熱熱跨跨間間隔隔布布置置時時氣氣流流運運動動示示意意圖圖 40均均為為熱熱跨跨的的多多跨跨廠廠房房氣氣流流運運動動示示意意圖圖 41 以熱壓為主進行自然通風的廠房，應盡量將散熱設備布以熱壓為主進行自然通風的廠房，應盡量將散熱設備布置在天窗下方。置在天窗下方。 散熱量大的熱源應盡量布置在廠房外面，夏季主導風向散熱量大的熱源應盡量布置在廠房外面，夏季主導風向的下風側。布置在室內的熱源，應采取有效的隔熱措施。的下風側。布置在室內的熱源，應采取有效的隔熱措施。 當熱源靠

23、近生產廠房一側的外墻布置，而且外墻與熱源當熱源靠近生產廠房一側的外墻布置，而且外墻與熱源間無工作點時，熱源應盡量布置在該側外墻的兩個進風口間無工作點時，熱源應盡量布置在該側外墻的兩個進風口之間。之間。熱車間的熱源布置熱車間的熱源布置3.3.3 工藝布置工藝布置3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 42定義：定義：為了不發(fā)生倒灌，可以在天窗上增設擋風板，或者為了不發(fā)生倒灌，可以在天窗上增設擋風板，或者采取其它措施，保證天窗排風口在任何風向下都處于負壓采取其它措施，保證天窗排風口在任何風向下都處于負壓區(qū)，這種天窗稱為避風天窗。區(qū)，這種天窗稱為避風天窗。類型：類型：1 1、避風天窗、避

24、風天窗: : 目前常用的避風天窗有以下幾種形式目前常用的避風天窗有以下幾種形式: : 矩形天窗矩形天窗 下沉式天窗下沉式天窗 曲（折）線型天窗曲（折）線型天窗2 2、避風風帽、避風風帽: : 在普通風帽的外圍增設一周擋風圈。風帽的在普通風帽的外圍增設一周擋風圈。風帽的作用在于使排風口處和風道內產生負壓，防止室外倒灌和作用在于使排風口處和風道內產生負壓，防止室外倒灌和防止雨水或污物進入風道或室內。防止雨水或污物進入風道或室內。3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計3.3.4 避風天窗及風帽的設計避風天窗及風帽的設計 43天窗的做法天窗的做法縱向下沉式天窗縱向下沉式天窗 橫向下沉式天窗

25、橫向下沉式天窗3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 44矩形避風天窗矩形避風天窗3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 45 天井式天窗天井式天窗3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 463.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 47風壓作用自然通風熱壓作用自然通風風壓、熱壓聯(lián)合作用自然通風roomroomroomroomroomroomshaft依靠屋頂風機進行的自然進風機械排風 3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計3.3.5 生態(tài)建筑的自然通風生態(tài)建筑的自然通風 4848風壓自然通風風壓自然通風新卡里多尼亞新卡里多尼亞Tjib

26、aou文化中心全景文化中心全景新卡里多尼亞氣候炎熱，常年多風；文化中心新卡里多尼亞氣候炎熱，常年多風；文化中心10個棚屋組成，最高個棚屋組成，最高28m,造型是經過多次造型是經過多次CFD模擬分析和風洞實驗后確定的模擬分析和風洞實驗后確定的3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 49風壓通風原理風壓通風原理棚屋背面指向主導風向棚屋背面指向主導風向棚屋背面為正壓區(qū)，下棚屋背面為正壓區(qū)，下風處為負壓區(qū)風處為負壓區(qū)壓差產生空氣流動壓差產生空氣流動針對不同風速（從微風針對不同風速（從微風到颶風），調節(jié)百葉開到颶風），調節(jié)百葉開合及方向，控制室內流合及方向，控制室內流動動3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 50熱壓自然通風Costozza別墅由別墅由6座別墅組成，建座別墅組成，建立在山坡上，通立在山坡上，通過熱壓拔風原理，過熱壓拔風原理，利用地下洞穴作利用地下洞穴作為天熱冷源，獲為天熱冷源，獲得很好的制冷效得很好的制冷效果果3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 51熱壓通風熱壓通風在室內熱壓的作用下熱空氣上升，洞穴中在室內熱壓的作用下熱空氣上升，洞穴中12度的風通過度的風通過的地板上的通氣孔進入室內的地板上的通氣孔進入室內3.33.3 自然通風與建筑設計自然通風與建筑設計 52熱壓和風壓結合通風英國蒙特福德大學機械館機械