第第3 3章章 自自 然然 通通 风风3.2 工业厂房自然通风的计算3.2.1 设计性计算的步骤 3.2.2 校核性计算的步骤3.1、自然通风作用原理3.1.1 热压作用下的自然通风 3.1.2 室外风压作用下的自然通风3.1.3 热压与风压联合作用下的自然通风 第第3 3章章 自自 然然 通通 风风3.3 自然通风与建筑设计3.3.1 建筑总平面规划 3.3.2 建筑形式的选择 3.3.3 工艺布置 3.3.4 避风天窗及风帽的设计 3.3.5 生态建筑的自然通风(不作要求) 概念：概念：是指利用建筑物内外空气的密度差引起的热压或室外大是指利用建筑物内外空气的密度差引起的热压或室外大气运动引起的风压来引进室外新鲜空气达到通风换气作用的一气运动引起的风压来引进室外新鲜空气达到通风换气作用的一种通风方式。种通风方式。作用：作用：利用室内外气流交换，降低室温和排除湿气，保证房间利用室内外气流交换，降低室温和排除湿气，保证房间正常气候条件与新鲜洁净的空气；房间有一定空气流动，可加正常气候条件与新鲜洁净的空气；房间有一定空气流动，可加强人体的对流和蒸发散热，改善人们的工作和生活条件。强人体的对流和蒸发散热，改善人们的工作和生活条件。特点特点: :不需动力不需动力, , 经济经济; ; 但进风不能预处理但进风不能预处理, , 排风不能净化排风不能净化, , 污污染周围环境染周围环境; ; 且通风效果不稳定。且通风效果不稳定。自然通风概述自然通风概述 只要建筑开口两侧存在压力差只要建筑开口两侧存在压力差 P P，就会有空气流过开口。，就会有空气流过开口。3.1 3.1 3.1 3.1 自然通风作用原理自然通风作用原理自然通风作用原理自然通风作用原理3.1.1 3.1.1 热压作用下的自然通风热压作用下的自然通风 Pb-Pa=Pb+Pa=gh(w-n) 1 1单层建筑单层建筑单层建筑单层建筑余压余压hbaoo2h1中和面中和面 热压：取决于室内外空气温差所致的空气容重差和进出气口的热压：取决于室内外空气温差所致的空气容重差和进出气口的高度差。高度差。2 2多层建筑多层建筑多层建筑多层建筑 如果是一多层建筑物，仍设室内温如果是一多层建筑物，仍设室内温度高于室外温度，则室外空气从下层度高于室外温度，则室外空气从下层房间的外门窗缝隙或开启的洞口进入房间的外门窗缝隙或开启的洞口进入室内，经内门窗缝隙或开启的洞口进室内，经内门窗缝隙或开启的洞口进入楼内的垂直通道向上流动，最后经入楼内的垂直通道向上流动，最后经上层的内门窗缝隙或开启的洞口和外上层的内门窗缝隙或开启的洞口和外墙的窗、阳台门缝或开启的洞口排至墙的窗、阳台门缝或开启的洞口排至室外。这就形成了多层建筑物在热压室外。这就形成了多层建筑物在热压作用下的自然通风也就是所谓的作用下的自然通风也就是所谓的“烟烟囱效应囱效应”。多多层层建建筑筑的的热热压压引引起起的的自自然然通通风风大中和面大中和面小中和面小中和面H Hh h热压作用模拟的建筑模型热压作用模拟的建筑模型每层有上下两个开口每层有上下两个开口室室室室内内内内空空空空气气气气速速速速度度度度分分分分布布布布室内空气温度分布室内空气温度分布外廊式多层建筑在热压作用下的自然通风外廊式多层建筑在热压作用下的自然通风 如果建筑物内没有如果建筑物内没有“烟囱烟囱”（与室外有联系的竖向通道），（与室外有联系的竖向通道），也就没有相应的也就没有相应的“烟囱效应烟囱效应”。 3.1.2 3.1.2 室外风压作用下的自然通风室外风压作用下的自然通风 在建筑物迎风面，气流在建筑物迎风面，气流受阻，部分动压转化为静压，受阻，部分动压转化为静压，静压值升高，风压为正，称静压值升高，风压为正，称为正压；在建筑物的侧面和为正压；在建筑物的侧面和背面由于产生局部涡流，形背面由于产生局部涡流，形成负压区，静压降低，风压成负压区，静压降低，风压为负，称为负压。为负，称为负压。 风压系数风压系数 往往采用往往采用往往采用往往采用CFDCFDCFDCFD或风洞模型实验的方法求取或风洞模型实验的方法求取或风洞模型实验的方法求取或风洞模型实验的方法求取K K K K值。值。值。值。 由于气流的撞击作用，在迎风面形成一个滞流区，该处的由于气流的撞击作用，在迎风面形成一个滞流区，该处的静压力高于大气压力，处于正压状态。在正压区内气流呈循环静压力高于大气压力，处于正压状态。在正压区内气流呈循环流动，在地面附近气流方向与主导风向相反。在一般情况下，流动，在地面附近气流方向与主导风向相反。在一般情况下，风向与该平面的夹角大于风向与该平面的夹角大于3030时，会形成正压区。时，会形成正压区。 室外气流发生建筑绕流时，在建筑物的顶部和后侧形成弯曲室外气流发生建筑绕流时，在建筑物的顶部和后侧形成弯曲循环气流。屋顶上部的涡流区称为回流空腔，建筑物背风面的涡循环气流。屋顶上部的涡流区称为回流空腔，建筑物背风面的涡流区称为回旋气流区。这两个区域的静压力均低于大气压力，形流区称为回旋气流区。这两个区域的静压力均低于大气压力，形成负压区，我们把它们统称为空气动力阴影区。成负压区，我们把它们统称为空气动力阴影区。建建筑筑物物在在风风力力作作用用下下的的压压力力分分布布a a）平屋顶建筑（立剖面）平屋顶建筑（立剖面）b b）倾角）倾角3030坡屋顶建筑（立剖面）坡屋顶建筑（立剖面）c c）倾角）倾角4545坡屋顶建筑（立剖面）坡屋顶建筑（立剖面）d d）建筑平面图）建筑平面图 hbKbxbPawtwrrtnnxaPKaw3.1.3 3.1.3 热压与风压联合作用下的自然通风热压与风压联合作用下的自然通风 热压与风压热压与风压究竟谁起主导作用呢？究竟谁起主导作用呢？GBJ 19-87GBJ 19-87采暖通风与空气调节设计规范采暖通风与空气调节设计规范规定：在实际工程规定：在实际工程设计计算时仅考虑热压的作用，风压一般不予考虑。设计计算时仅考虑热压的作用，风压一般不予考虑。自然通风设计性计算通常按下列步骤进行：自然通风设计性计算通常按下列步骤进行：1. 1. 计算全面换气量及排风温度计算全面换气量及排风温度l 排除车间余热量所需的全面换气量排除车间余热量所需的全面换气量l 车间上部排风温度的确定方法有几种，目前常用的有温车间上部排风温度的确定方法有几种，目前常用的有温度梯度法和有效热量法。度梯度法和有效热量法。3.2工业厂房自然通风的计算工业厂房自然通风的计算3.2.1 3.2.1 设计性计算的步骤设计性计算的步骤 2. 2. 确定窗孔的位置，分配各窗孔的进、排风量确定窗孔的位置，分配各窗孔的进、排风量3. 3. 确定各窗孔内外压差和窗孔面积确定各窗孔内外压差和窗孔面积点击这里查看点击这里查看 1. 1. 温度梯度法：对于散热较为均匀，散热量不大的车间，室温度梯度法：对于散热较为均匀，散热量不大的车间，室内空气温度沿高度方向的分布规律大致是一直线关系。内空气温度沿高度方向的分布规律大致是一直线关系。 2. 2. 有效热量法（有效热量法（m m值法）：热射流，在上升过程中不断卷入周值法）：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。如果车间总余热量称为有效余热量。如果车间总余热量为量为Q Q，则有效余热量即为，则有效余热量即为mQmQ，m m值称值称为有效热量系数。为有效热量系数。3.2.2 3.2.2 校核性计算的步骤校核性计算的步骤 当进行校核性计算时，可按已知的进、排风窗孔面积估算当进行校核性计算时，可按已知的进、排风窗孔面积估算出中和面的位置。出中和面的位置。3.3.1 3.3.1 建筑总平面规划建筑总平面规划（1 1）建筑群的布局可从平面和空间两个方面考虑。一般建筑）建筑群的布局可从平面和空间两个方面考虑。一般建筑群的平面布局可分为：群的平面布局可分为：行列式、错列式、斜列式及周边式行列式、错列式、斜列式及周边式等，等，从通风的角度来看，错列式和斜列式较行列式和周边式好。从通风的角度来看，错列式和斜列式较行列式和周边式好。（2 2）为了保证建筑的自然通风效果，建筑主要进风面一般应）为了保证建筑的自然通风效果，建筑主要进风面一般应与夏季主导风向成与夏季主导风向成60609090角，不宜小于角，不宜小于4545，同时应避免大，同时应避免大面积外墙和玻璃窗受到西晒。面积外墙和玻璃窗受到西晒。（3 3）室外风吹过建筑物时，迎风面的正压区和背风面的负压）室外风吹过建筑物时，迎风面的正压区和背风面的负压区都会延伸一定的距离，在这个距离内，如果有其他较低矮的区都会延伸一定的距离，在这个距离内，如果有其他较低矮的建筑物存在，就会受高大建筑所形成的正压区或负压区的影响。建筑物存在，就会受高大建筑所形成的正压区或负压区的影响。为了保证较低矮的建筑物能正常进风和排风，各建筑之间有关为了保证较低矮的建筑物能正常进风和排风，各建筑之间有关的尺寸应保持适当的比例。的尺寸应保持适当的比例。3.3自然通风与建筑设计自然通风与建筑设计3.3.2 3.3.2 建筑形式的选择建筑形式的选择1.1.建筑高度对自然通风的影响建筑高度对自然通风的影响2.2.穿堂风穿堂风3.3.多层车间多层车间4.4.热车间热车间 1.1.建筑高度对自然通风的影响建筑高度对自然通风的影响建筑高度对自然通风的影响建筑高度对自然通风的影响l 自然通风的风压作用和热压作用都随着建筑物的高度的增加自然通风的风压作用和热压作用都随着建筑物的高度的增加而增强。而增强。l 这对高层建筑物的室内通风是有利的。这对高层建筑物的室内通风是有利的。l 但是，高层建筑能把城市上空的高速风引向地面，产生但是，高层建筑能把城市上空的高速风引向地面，产生“楼楼房风房风”的危害，这对周边地区自然通风的稳定性和控制是不利的。的危害，这对周边地区自然通风的稳定性和控制是不利的。 如果迎风面和背风面的外墙开孔面积占外墙总面积如果迎风面和背风面的外墙开孔面积占外墙总面积1/41/4以上，以上，且建筑内部阻挡较少时，室外气流横贯整个车间，形成所谓的且建筑内部阻挡较少时，室外气流横贯整个车间，形成所谓的“穿堂风穿堂风”。 应用穿堂风时，应将主要热源布置在夏季主导风向的下风侧应用穿堂风时，应将主要热源布置在夏季主导风向的下风侧2.2.穿堂风穿堂风穿堂风穿堂风3.3.多层车间多层车间多层车间多层车间 多层车间，在工艺条件允许下热源尽量安设在上层，下层多层车间，在工艺条件允许下热源尽量安设在上层，下层用于进风。用于进风。4.4.热车间热车间热车间热车间 u 为了增大进风面积，以自然通风为主的热车间应尽量采用单为了增大进风面积，以自然通风为主的热车间应尽量采用单跨厂房。跨厂房。u 在多跨厂房中应将冷、热跨间隔布置，尽量避免热跨相邻。在多跨厂房中应将冷、热跨间隔布置，尽量避免热跨相邻。 点击这里查看点击这里查看点击这里查看点击这里查看 某铝电解车间，为了降低某铝电解车间，为了降低工作区温度，冲淡有害物浓度，工作区温度，冲淡有害物浓度，厂房采用双层结构。车间的主厂房采用双层结构。车间的主要放热设备电解槽布置在二层，要放热设备电解槽布置在二层，电解槽两侧的地板上，设置四电解槽两侧的地板上，设置四排连续的进风格子板。室外新排连续的进风格子板。室外新鲜空气由侧窗和地板的送风格鲜空气由侧窗和地板的送风格子板直接进入工作区。这种双子板直接进入工作区。这种双层建筑自然通风量大，工作区层建筑自然通风量大，工作区温升小，能较好的改善车间中温升小，能较好的改善车间中部的劳动条件。部的劳动条件。 冷冷热热跨跨间间隔隔布布置置时时气气流流运运动动示示意意图图均均为为热热跨跨的的多多跨跨厂厂房房气气流流运运动动示示意意图图3.3.3 3.3.3 工艺布置工艺布置 以热压为主进行自然通风的厂房，应尽量将散热设备布置在以热压为主进行自然通风的厂房，应尽量将散热设备布置在天窗下方。天窗下方。 散热量大的热源应尽量布置在厂房外面，夏季主导风向的下散热量大的热源应尽量布置在厂房外面，夏季主导风向的下风侧。布置在室内的热源，应采取有效的隔热措施。风侧。布置在室内的热源，应采取有效的隔热措施。 当热源靠近生产厂房一侧的外墙布置，而且外墙与热源间无当热源靠近生产厂房一侧的外墙布置，而且外墙与热源间无工作点时，热源应尽量布置在该侧外墙的两个进风口之间。工作点时，热源应尽量布置在该侧外墙的两个进风口之间。 热车间的热源布置热车间的热源布置3.3.4 3.3.4 避风天窗及风帽的设计避风天窗及风帽的设计定义：定义：为了不发生倒灌，可以在天窗上增设挡风板，或者采取其为了不发生倒灌，可以在天窗上增设挡风板，或者采取其它措施，保证天窗排风口在任何风向下都处于负压区，这种天窗它措施，保证天窗排风口在任何风向下都处于负压区，这种天窗称为避风天窗。称为避风天窗。类型：类型：1 1、避风天窗、避风天窗: : 目前常用的避风天窗有以下几种形式目前常用的避风天窗有以下几种形式: : 矩形天窗矩形天窗 下沉式天窗下沉式天窗 曲（折）线型天窗曲（折）线型天窗2 2、避风风帽、避风风帽: : 在普通风帽的外围增设一周挡风圈。风帽的作用在普通风帽的外围增设一周挡风圈。风帽的作用在于使排风口处和风道内产生负压，防止室外倒灌和防止雨水或在于使排风口处和风道内产生负压，防止室外倒灌和防止雨水或污物进入风道或室内。污物进入风道或室内。