1、第七章 自然通风,作用原理：依靠室外风力造成的风压和室内外空气温度差所造成的热压使室内外的空气进行交换, 从而改善室内的空气环境。,特点：不需动力，经济； 但进风不能预处理，排风不能净化， 污染周围环境； 且通风效果不稳定。,第一节 自然通风的作用原理,作用原理：建筑外墙上开有面积为F的窗孔，并且窗孔两侧存在压力差P，就会有空气流过该窗孔。流过的风速为：,通过窗孔的空气量,由上式可以看出，流经窗孔的空气量与窗孔面积和两侧压力差有关。对于面积一定的窗孔，流经的空气量大小随的增加而增大。,一、热压作用下的自然通风,有一建筑物，在外围结构的不同高度上设有窗孔 a 和 b ，两者的高差为 h 。假设窗
2、孔外的静压力分别为 Pa，Pb，窗孔内的静压力分别为Pa，Pb，室内外的空气温度和密度分别为 tn、n 。和 tw、 w 。由于 tntw，所以 nw 。,如果先将窗孔b关闭，仅开启窗孔a。只要窗孔a两侧最初有压差存在，空气就会产生流动，最终导致papa。当papapa0时，空气流动停止。,此时，窗孔b的内外压差pb为pbpbpb(pangh)(pawgh) (papa)gh(wn)pagh(wn),pbpbpb(pangh)(pawgh) (papa)gh(wn) pagh(wn)上式表明，当窗孔a内外压差pa0时，由于nw(即tntw)，作用在窗口b的内外压差pb0。如果将窗孔b打开，空气
3、会在pb的作用下，从室内流向室外，室内静压随着逐渐降低，在窗孔a处将由papa变为papa，室外空气就由窗孔a流入室内，直到窗孔a的进风量与窗孔b的排风量相等，室内静压才达到稳定。由于窗孔a进风，pa0；窗孔b排风，pb0。,tntw,下进上排；tn Pfb ），窗孔中心平面上室内的压力为Pn，余压为Px。在窗孔 a 、 b 均未开启时，由公式（ 7 一 7 ）可以看出，室内各点的余压均相等，而且均等于零。,如果先开启窗孔 a 、关闭窗孔 b ，不管窗孔 a 的内外压差大小，由于空气的流动，室内的压力会逐渐升高。当室内的余压等于窗口 a 的风压时，空气停止流动。此时室内的余压PxPfa。如果再
4、开启窗孔 b ，由于 PxPfb，空气会由窗孔 b 流出。随着室内空气的流出，室内的余压下降，这时PfaPxPfb。一直到由窗孔a流入的空气量和由窗孔 b 流出的空气量保持相等，室内余压Px保持稳定。,窗孔b的内外压差为,四、风压和热压同时作用下的自然通风,某一建筑物受到风压、热压同时作用时，外围护结构各窗孔的内、外压差就等于风压、热压单独作用时窗孔内外压差之和。也就等于各窗孔的余压和室外风压之差。,窗孔a的内外压差,热压和风压同时作用时，情况是复杂的。窗孔a，热压和风压方向一致，有风压的存在可使进风时增加窗孔b，热压和风压方向一致，有风压存在可使排风量增加。窗孔c，热压和风压方向相反，有风压
5、存在可使进风量减少。窗孔d，热压和风压方向相反，有风压存在可使排风量减少； 当外面的风压大于此窗孔的余压时，还会形成倒灌。,由于室外风的风速和风向是经常变化的，不是一个稳定的因素。为了保证自然通风的设计效果，根据采暖通风和空气调节设计规范的规定，在实际计算时仅考虑热压的作用，风压一般不予考虑。但是必须定性地考虑风压对自然通风的影响。,第二节 自然通风的计算,工业厂房自然通风计算分设计计算和校核计算。设计计算主要是根据已确定的工艺条件和要求的工作区温度，计算必须的全面换气量，确定进、排风窗孔中心位置和所需要开启窗孔的面积。校核计算是在工艺、建筑、窗孔位置和面积已确定的条件下，验算所能达到的最大自
6、然通风量，校核作业地带温度能否满足卫生要求。,一、自然通风的设计计算步骤1、计算车间全面换气量 排除车间余热量所需的全面换气量G(kg/s)，按下式计算,kg/s,式中Q车间总余热量，kJ/s； tp车间上部的排风温度，0C； tj车间的进风温度，tjtw，0C； c空气比热，c1.01kJ/(kg0C)。,2. 确定窗孔的位置，分配各窗孔的进、排风量,3. 确定各窗孔内外压差和窗孔面积,对于仅有热压作用的车间，先假定中和面位置或先假定某一窗孔的余压，然后按公式计算其余各窗孔的余压。在风压和热压同时作用时，同样先假定某一窗孔的余压，然后根据公式计算其余各窗孔的内外压差。计算进排风窗孔所需的面积
7、。,注意：最初假定的余压值不同，最后计算得到的各窗孔面积分配是不一样的。,排风窗孔,计算在热压作用下，进排风窗孔的面积：,进风窗孔,进排风窗孔面积之比是随中和面位置的变化而变化的。可见开始假定的中和面位置不同，最后计算出的进、排风窗孔面积也将有差别。排风天窗的造价比侧窗高，在满足采光要求的前提下，应当尽量减少排风天窗的面积。由此看来，在自然通风计算中，中和面的位置不应选得过高。,根据空气量平衡方程式，GaGb，近似认为，ab，wp。上述公式可简化为,或,根据设计规范的规定，热车间夏季自然通风的排风温度可按下述三种方法计算：根据科研、设计单位多年的研究、实践，对某些特定的车间可按排风温度与夏季通
8、风计算温度差的允许值确定，例如对大多数车间而言，要保证（tntw）=5 ， (tptw）应不超过 1012 。 对于厂房高度不大于15m ，室内散热源比较均匀，而且散热量不大于 116W/m3时，可用温度梯度法计算排风温度 tp。,二、车间排风温度的计算,按有效热量系数m计算,热射流在上升过程中不断卷入周围的空气，热射流温度逐渐下降，当热射流到达屋顶时，其中一部分又沿四周外墙向下回流而返回作业地带或在作业地带上部又重新被热射流卷入。返回作业地带的那部分循环气流，把车间总热量的一部分又带回到作业地带而影响着作业地带的温度，这部分的热量称为有效余热量。,如果车间总余热量为Q，则有效余热量即为mQ，
9、m值称为有效热量系数。,根据整个车间的热平衡，消除车间余热所需要的全面进风量,根据工作区的热平衡，消除工作区的余热所需全面进风量,三、车间m值的确定m值不仅取决于热源的集中程度和热源的布置，同时还取决于建筑物的某些几何因素。在其它条件相同的情况下，热源按图7-11a布置，m0.44，热源按图7-11b布置，m=0.81。,在通常情况下，m值按下式计算：mm1m2m3式中m1根据热源占地面积f与地板面积之比值，按图7-12确定；m2根据热源高度，按表7-2(a)确定；m3与热源的辐射散热量Qf和总散热量Q之比值，按表7-2(b)确定。,表7-2(a)系数m2值,表2m3值,表7-2(b)系数m3值,
