第七章自然通风的设计计算 ppt课件
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第七章自然通风的设计计算
b窗内外的作用压差（规定以室内向室外流动为正）
Pb Pb Pb Pa Pa ghw n Pa gh w n (7 5)
P Pb Pa ghw n (7 6) ——即热压
热压的定义：由室内外空气温差在不同高度通风口
12
二、几种典型的自然通风形式
▪热压自然通风
Costozza别墅由6 座别墅组成，建 立在山坡上，通 过热压拔风原理 ，利用地下洞穴 作为天热冷源， 获得很好的制冷 效果
13
二、几种典型的自然通风形式
▪热压通风
在室内热压的作用下热空气上升，洞穴中12度的风通过 的地板上的通气孔进入室内
14
二、几种典型的自然一、CFD基本介绍
▪ CFD在暖通空调中的应用
3、室外微气候分析
30.4 30.4 30.6 30.4
7
一、基本概念
▪自然通风的基本形式
风压作用自然通风
热压作用自然通风
风压、热压联合作用自然通风
room
room
room room
shaft
room room
8
依靠屋顶风机进行的自然进风机械排风
一、基本概念
▪自然通风的基本形式
9
一、基本概念
▪ 自然通风的存在的问题
▪ 湿度控制 ▪ 噪声控制 (开窗时减少10dB相当于关窗时减少30dB) ▪ 空气质量 ▪ 空调负荷 ▪ 安全性 ▪ 下雨
自然通风
机械通风
空调
OSAKA 市 立 体 育 馆 空调、机械通风与自然通风的运行情况24
OSAKA 市 立 体 育 馆 座椅送风
25
三、建筑通风的应用
▪合理的建筑布局
第七章自然通风的设计计算 ppt课件
• ρp=1.2*293/(293+tp)
52
例2007
•某车间侧窗进风温度tw=31℃，车间工作区 温度tn=35℃，散热有效系数m=0.4，侧窗进 风口面积Fj=50m2，天窗排风口面积Fp=36m2 ，天窗和侧窗流量系数μp=μj=0.6，高度h为 10m，该车间自然通风量为多少？ •ρ=1.2*293/(293+t)
▪超高层建筑的自然通风
经过模拟分析，将每12 层作为一个单元分隔， 利用热压进行自然通风 ，各个单元通过透明玻 璃相分隔，以避免风压 和热压过强产生紊流
22
▪机械辅助自然通风 OSAKA 市 立 体 育 馆
23
OSAKA 市 立 体 育 馆
24
OSAKA 市 立 体 育 馆 自然通风的通道
25
▪热压和风压结合通风
英国蒙特福德大学机械馆
机械馆一般为矩形平面，进深大，双面走廊，两侧为 实验室和办公室，人工产热多，一般需要采用大规模 空调系统
17
二、几种典型的自然通风形式
▪充分利用烟囱效应进行通风
诺丁汉国内税务中心
建筑呈院落式布局，周边风速较小，不能很好满足风
压通风的需求，考虑加强热压通风
18
文化中心10个棚屋组成最高28m造型是经过多次cfd模拟分析和风洞实验后确定的12二几种典型的自然通风形式针对不同风速从微风到飓风调节百叶开合及方向控制室内流动13二几种典型的自然通风形式热压自然通风costozza别墅由座别墅组成建立在山坡上通过热压拔风原理利用地下洞穴作为天热冷源获得很好的制冷效果14二几种典型的自然通风形式热压通风在室内热压的作用下热空气上升洞穴中1215二几种典型的自然通风形式热压和风压结合通风英国蒙特福德大学机械馆机械馆一般为矩形平面进深大双面走廊两侧为实验室和办公室人工产热多一般需要采用大规模空调系统16二几种典型的自然通风形式充分利用烟囱效应进行通风诺丁汉国内税务中心建筑呈院落式布局周边风速较小不能很好满足风压通风的需求考虑加强热压通风17二几种典型的自然通风形式热压和风压结合通风办公室实验室报告厅大厅位于分支部分的办公室实验室进深小采用风压通风位于中央部分的报告厅大厅采用烟囱效应进行热压通风18二几种典型的自然通风形式充分利用烟囱效应进行通风采用顶帽可以升降的圆柱形玻璃通风塔作为建筑的入口和楼梯间最大吸收太阳能量提高塔内温度加强烟囱效应
52
例2007
•某车间侧窗进风温度tw=31℃，车间工作区 温度tn=35℃，散热有效系数m=0.4，侧窗进 风口面积Fj=50m2，天窗排风口面积Fp=36m2 ，天窗和侧窗流量系数μp=μj=0.6，高度h为 10m，该车间自然通风量为多少？ •ρ=1.2*293/(293+t)
▪超高层建筑的自然通风
经过模拟分析，将每12 层作为一个单元分隔， 利用热压进行自然通风 ，各个单元通过透明玻 璃相分隔，以避免风压 和热压过强产生紊流
22
▪机械辅助自然通风 OSAKA 市 立 体 育 馆
23
OSAKA 市 立 体 育 馆
24
OSAKA 市 立 体 育 馆 自然通风的通道
25
▪热压和风压结合通风
英国蒙特福德大学机械馆
机械馆一般为矩形平面，进深大，双面走廊，两侧为 实验室和办公室，人工产热多，一般需要采用大规模 空调系统
17
二、几种典型的自然通风形式
▪充分利用烟囱效应进行通风
诺丁汉国内税务中心
建筑呈院落式布局，周边风速较小，不能很好满足风
压通风的需求，考虑加强热压通风
18
文化中心10个棚屋组成最高28m造型是经过多次cfd模拟分析和风洞实验后确定的12二几种典型的自然通风形式针对不同风速从微风到飓风调节百叶开合及方向控制室内流动13二几种典型的自然通风形式热压自然通风costozza别墅由座别墅组成建立在山坡上通过热压拔风原理利用地下洞穴作为天热冷源获得很好的制冷效果14二几种典型的自然通风形式热压通风在室内热压的作用下热空气上升洞穴中1215二几种典型的自然通风形式热压和风压结合通风英国蒙特福德大学机械馆机械馆一般为矩形平面进深大双面走廊两侧为实验室和办公室人工产热多一般需要采用大规模空调系统16二几种典型的自然通风形式充分利用烟囱效应进行通风诺丁汉国内税务中心建筑呈院落式布局周边风速较小不能很好满足风压通风的需求考虑加强热压通风17二几种典型的自然通风形式热压和风压结合通风办公室实验室报告厅大厅位于分支部分的办公室实验室进深小采用风压通风位于中央部分的报告厅大厅采用烟囱效应进行热压通风18二几种典型的自然通风形式充分利用烟囱效应进行通风采用顶帽可以升降的圆柱形玻璃通风塔作为建筑的入口和楼梯间最大吸收太阳能量提高塔内温度加强烟囱效应
采区通风ppt课件
(2) 采用上行风时，工作面运输平巷中的运输设备位于 新鲜风流中，安全性较好。
(3) 工作面发生火灾时，采用上行风在起火地点发生瓦 斯爆炸的可能性比下行风要小些。
(4) 除浅矿井的夏季之外，采用上行风时，采区进风流 和回风流之间产生的自然风压和机械风压的作用方向相同， 对通风有利。
上行风的主要缺点是： (1) 上行风流方向与运煤方向相反，易引起煤尘飞扬，
E型
与U型通风方式相比，可使上部工作面气温降低。但 采空区的空气流动相应发生了变化，迫使采空区的瓦斯 较集中地从上部回采工作面的上隅角涌出，使该处时常 处于瓦斯超限状态，故仅适用于低瓦斯矿井。
Z型
通风方式是U型通风方式的改进，为前进式Z型，其 进风巷随回采工作曲推进而形成，回风平平巷则为沿空 留下的或预留的巷道，其优点为：
采区和开采容易自燃煤层的采区，必须设置至少1条专用 回风巷；低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置 的采区，必须设置1条专用回风巷。
4、采、掘工作面应实行独立通风。 5、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面
不得采用下行通风。 6、掘进工作面和采煤工作面的进风和回风，都不得经过采
空区或冒顶区。 7、井下机电硐室必须设在进风风流中。个别井下硐室，经
(3) 除浅矿井的夏季之外，采区进风流和回风流之间 产生的自然风压和机械风压的作用方向相反，降低了矿井 通风能力，而且一旦主要通风机停止运转，工作面的下行 风流就有停风或反风(或逆转)的可能。
7.3 采区风量计算
采区所需总风量是采区内各用风地点所需风量之和， 并乘以适当系数。
Qm Qpi Qei QBi QOi • Km
优缺点比较
采用输送机上山进风，轨道上山回风的通风系统，容易 引起煤尘飞扬，使进风流的煤尘浓度增大；煤炭在运输过 程中所涌出的瓦斯，可使进风流的瓦斯浓度增高，影响工 作面的安全卫生条件，输送机设备所散发的热量，使进风 流温度升高。 采用轨道上山进风、输送机上山回风的通风系统，虽能 避免上述的缺点，但输送机设备处于回风流中，轨道上山 的上部和中部甩车场都要安装风门，风门数目较多。
(3) 工作面发生火灾时，采用上行风在起火地点发生瓦 斯爆炸的可能性比下行风要小些。
(4) 除浅矿井的夏季之外，采用上行风时，采区进风流 和回风流之间产生的自然风压和机械风压的作用方向相同， 对通风有利。
上行风的主要缺点是： (1) 上行风流方向与运煤方向相反，易引起煤尘飞扬，
E型
与U型通风方式相比，可使上部工作面气温降低。但 采空区的空气流动相应发生了变化，迫使采空区的瓦斯 较集中地从上部回采工作面的上隅角涌出，使该处时常 处于瓦斯超限状态，故仅适用于低瓦斯矿井。
Z型
通风方式是U型通风方式的改进，为前进式Z型，其 进风巷随回采工作曲推进而形成，回风平平巷则为沿空 留下的或预留的巷道，其优点为：
采区和开采容易自燃煤层的采区，必须设置至少1条专用 回风巷；低瓦斯矿井开采煤层群和分层开采采用联合布置 的采区，必须设置1条专用回风巷。
4、采、掘工作面应实行独立通风。 5、有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出危险的采煤工作面
不得采用下行通风。 6、掘进工作面和采煤工作面的进风和回风，都不得经过采
空区或冒顶区。 7、井下机电硐室必须设在进风风流中。个别井下硐室，经
(3) 除浅矿井的夏季之外，采区进风流和回风流之间 产生的自然风压和机械风压的作用方向相反，降低了矿井 通风能力，而且一旦主要通风机停止运转，工作面的下行 风流就有停风或反风(或逆转)的可能。
7.3 采区风量计算
采区所需总风量是采区内各用风地点所需风量之和， 并乘以适当系数。
Qm Qpi Qei QBi QOi • Km
优缺点比较
采用输送机上山进风，轨道上山回风的通风系统，容易 引起煤尘飞扬，使进风流的煤尘浓度增大；煤炭在运输过 程中所涌出的瓦斯，可使进风流的瓦斯浓度增高，影响工 作面的安全卫生条件，输送机设备所散发的热量，使进风 流温度升高。 采用轨道上山进风、输送机上山回风的通风系统，虽能 避免上述的缺点，但输送机设备处于回风流中，轨道上山 的上部和中部甩车场都要安装风门，风门数目较多。
全面通风设计规范ppt课件
局部通风方式
侧吸罩、伞形罩（厨房的抽油烟罩）、槽边排 风、通风柜（化验室通风柜）
ppt课件
4
通风设计基本概念
全面通风 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。 全面通风方式 自然通风、机械通风、自然与机械联合通风
通风设计基本概念
依据动力来源分类 自然通风 自然通风是依靠室内外空气的温度差产 生的密度差造成的热压，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。
ppt课件
1
通风设计基本概念
优点：不需要另外设置动力设备，对于 有大量余热的场所，是一种经济、有效 的通风方法。 缺点：无法处理进入室内的室外空气， 也难于对从室内向室外排出的污浊空气 进行净化处理；自然通风受室外气象条 件影响、通风效果不稳定。
ppt课件
23
通风系统设计
通风设备 离心风机 占地面积大、风压范围大，用于低压或高压送 风系统，特别是低噪音和高风压的系统。 轴流风机 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。 混流风机 集中了离心风机的高压和轴流的大风量的特点。
ppt课件
24
通风系统设计
通风设备 屋顶风机 直接安装在屋顶，适用于上部排风场所。 高温消防排烟风机 用于高温排烟系统，能保证在280℃高温下运 行30min。
ξp－排风口局部阻力系数
ppt课件
16
通风设计计算
伞形排风罩计算
排风量计算
L－排风量m3/h
L 3600 v0F
F－罩口面积m2
v0－罩口平均风速 m/s
侧吸罩、伞形罩（厨房的抽油烟罩）、槽边排 风、通风柜（化验室通风柜）
ppt课件
4
通风设计基本概念
全面通风 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。 全面通风方式 自然通风、机械通风、自然与机械联合通风
通风设计基本概念
依据动力来源分类 自然通风 自然通风是依靠室内外空气的温度差产 生的密度差造成的热压，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。
ppt课件
1
通风设计基本概念
优点：不需要另外设置动力设备，对于 有大量余热的场所，是一种经济、有效 的通风方法。 缺点：无法处理进入室内的室外空气， 也难于对从室内向室外排出的污浊空气 进行净化处理；自然通风受室外气象条 件影响、通风效果不稳定。
ppt课件
23
通风系统设计
通风设备 离心风机 占地面积大、风压范围大，用于低压或高压送 风系统，特别是低噪音和高风压的系统。 轴流风机 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。 混流风机 集中了离心风机的高压和轴流的大风量的特点。
ppt课件
24
通风系统设计
通风设备 屋顶风机 直接安装在屋顶，适用于上部排风场所。 高温消防排烟风机 用于高温排烟系统，能保证在280℃高温下运 行30min。
ξp－排风口局部阻力系数
ppt课件
16
通风设计计算
伞形排风罩计算
排风量计算
L－排风量m3/h
L 3600 v0F
F－罩口面积m2
v0－罩口平均风速 m/s
自然通风系统
m1——根据热源占地面积和地板面积之比值，按图7-12确定。 m2——根据热源高度，按表7-2（1）确定。 m3——根据热源的辐射散热量和总散热量之比值，按表7-2（2）确 定。
例7-1 某车间如图7-13所示，车间总余热量Q=582kJ/s，m=0.4。
F1 15m2 ,F3 15m2 1 3 0.6，2 0.4 空气动力系数K1=0.6，K2=0.4，K3=-0.3。室外风速vW=4m/s，室外空气温度 tw 26C ， 要求 室内工作区温度 tn tw 5C ， 1.0, 计算天窗面积 F2 。
Px0 ——中和面上的余压。 h1 h2 ——窗孔a、b至中和面的距离。
某一窗孔余压的绝对值与中和面至窗孔的距离有关。 中和面以下，余压为负， 中和面以上，余压为正。
三. 室外风压作用下的自然通风
迎风面：正压区 屋顶：回流空腔 背风面：回旋气流区
空气动力阴影区
风压：
和远处未受扰动的气流相比，由于风的作用在建筑物表面
1. 计算全面换气量 工作区温度
tn tw 5C 26 5 31C
上部排风温度
tp
tw
tn
tw m
26
31 26 0.4
38.5C
车间的平均温度
tnp
1 2
tn
tP
1 2
31
38.5
34.8C
全面换气量
G Q c tp tw
582
1.0138.5
26
46 .1k g
/
s
消除车间余热所需的全面进风量：
L
Q
c tp tw w
消除工作区余热所需的全面通风量：
L'
mQ
ctn tw w
例7-1 某车间如图7-13所示，车间总余热量Q=582kJ/s，m=0.4。
F1 15m2 ,F3 15m2 1 3 0.6，2 0.4 空气动力系数K1=0.6，K2=0.4，K3=-0.3。室外风速vW=4m/s，室外空气温度 tw 26C ， 要求 室内工作区温度 tn tw 5C ， 1.0, 计算天窗面积 F2 。
Px0 ——中和面上的余压。 h1 h2 ——窗孔a、b至中和面的距离。
某一窗孔余压的绝对值与中和面至窗孔的距离有关。 中和面以下，余压为负， 中和面以上，余压为正。
三. 室外风压作用下的自然通风
迎风面：正压区 屋顶：回流空腔 背风面：回旋气流区
空气动力阴影区
风压：
和远处未受扰动的气流相比，由于风的作用在建筑物表面
1. 计算全面换气量 工作区温度
tn tw 5C 26 5 31C
上部排风温度
tp
tw
tn
tw m
26
31 26 0.4
38.5C
车间的平均温度
tnp
1 2
tn
tP
1 2
31
38.5
34.8C
全面换气量
G Q c tp tw
582
1.0138.5
26
46 .1k g
/
s
消除车间余热所需的全面进风量：
L
Q
c tp tw w
消除工作区余热所需的全面通风量：
L'
mQ
ctn tw w
自然通风原理课件
其它符号意义同前。
有了各窗孔的压差就可以利用式（7.3）和（7.4）求风量。
3.中和面的位置
中和面的位置直接影响进排风口内外压差的大小，影响进排
风量的大小。根据空气平衡，在没有机械通风时，车间的自
然进风等于自然排风，即：
根据式（7.4）得：
Gzj Gzp
7.1 自然通风的作用原理
Gzj j F1 2 | p j | w
5、天窗排风温度
天窗排风温度和很多因素有关，如热源位置、热源散热
量、工艺设备布置情况等，它们直接影响厂房内的温度分布
和空气流动，情况复杂，目前尚无统一的解法。一般采用下
列两种方法进行计算。
7.1 自然通风的作用原理
（1）温度梯度法计算排风温度 t p
当厂房高度小于15m，室内散热量比较均匀，且不大于
7.2 自然通风的计算
2.已知条件和设计目的 （1）已知条件
车间内余热量Q、工作区设计温度 t n 、室外空气温度 t w、车
间内热源的几何尺寸、分布情况。 （2）设计目的 确定各窗孔的位置和面积、计算自然通风量、确定运行管理 方法。 3.设计计算步骤 ①计算消除余热所需的全面通风量，用下式计算
G Q c(t p tw )
（7.16）
7.2 自然通风的计算
式中 Q ——车间余热量，kW；
c ——空气定压比热，kJ/(kg·℃)；
t p ——车间排气温度，℃；
t w ——室外空气温度，℃。
②确定窗孔位置及中和面位置； ③查取物性参数，如空气密度、空气比热、窗孔流量系数等； ④计算各窗孔的内外压差，用式（7.7）和式（7.8）计算； ⑤分配各窗孔的进、排风量，计算各窗孔的面积。
gh
pj
自然通风的设计计算
▪热压和风压结合通风
英国蒙特福德大学机械馆
机械馆一般为矩形平面，进深大，双面走廊，两侧为 实验室和办公室，人工产热多，一般需要采用大规模 空调系统
15
二、几种典型的自然通风形式
▪充分利用烟囱效应进行通风
诺丁汉国内税务中心
建筑呈院落式布局，周边风速较小，不能很好满足风
压通风的需求，考虑加强热压通风
16
二、几种典型的自然通风形式
▪热压和风压结合通风
办公室、实验室
位于分支部分的办公室、 实验室进深小，采用风压 通风
报告厅、大厅
位于中央部分的报告厅、
大厅采用“烟囱效应”进
行热压通风
17
二、几种典型的自然通风形式
▪充分利用烟囱效应进行通风
采用顶帽可以升降的圆柱形玻璃通风塔，作为建筑的入口和
楼梯间，最大吸收太阳能量，提高塔内温度，加强烟囱效应
52
一、CFD基本介绍
▪ 建筑通风中的CFD
▪建筑周边的空气流动及温度分布 ▪建筑表面的风压系数 ▪建筑内部空间的空气流动及温度分布
53 Wind (S-W)
54
一、CFD基本介绍
▪ 为何采用CFD模拟
CFD模拟： ▪ 周期短，成本低， 资料完备
▪ 技术性强，不确定
模型实验： ▪ 可靠，直观 ▪ 周期长，价格昂贵
5
一、基本概念
▪自然通风的舒适性
Hot
Warm Sl. warm Neutral
PMV Observed mean thermal sensation
Sl. cool
26
27
28
29
30
31
32
Operative temperature (oC)
英国蒙特福德大学机械馆
机械馆一般为矩形平面，进深大，双面走廊，两侧为 实验室和办公室，人工产热多，一般需要采用大规模 空调系统
15
二、几种典型的自然通风形式
▪充分利用烟囱效应进行通风
诺丁汉国内税务中心
建筑呈院落式布局，周边风速较小，不能很好满足风
压通风的需求，考虑加强热压通风
16
二、几种典型的自然通风形式
▪热压和风压结合通风
办公室、实验室
位于分支部分的办公室、 实验室进深小，采用风压 通风
报告厅、大厅
位于中央部分的报告厅、
大厅采用“烟囱效应”进
行热压通风
17
二、几种典型的自然通风形式
▪充分利用烟囱效应进行通风
采用顶帽可以升降的圆柱形玻璃通风塔，作为建筑的入口和
楼梯间，最大吸收太阳能量，提高塔内温度，加强烟囱效应
52
一、CFD基本介绍
▪ 建筑通风中的CFD
▪建筑周边的空气流动及温度分布 ▪建筑表面的风压系数 ▪建筑内部空间的空气流动及温度分布
53 Wind (S-W)
54
一、CFD基本介绍
▪ 为何采用CFD模拟
CFD模拟： ▪ 周期短，成本低， 资料完备
▪ 技术性强，不确定
模型实验： ▪ 可靠，直观 ▪ 周期长，价格昂贵
5
一、基本概念
▪自然通风的舒适性
Hot
Warm Sl. warm Neutral
PMV Observed mean thermal sensation
Sl. cool
26
27
28
29
30
31
32
Operative temperature (oC)
通风系统分类与原理ppt课件
风机装配，水平安装，以热水为热源的热空气幕。
项目1 通风系统原理与送风量确定
◆空气幕的送风形式 （1）上送式空气幕
学习情境1
送风速度控制在 4～6m/s范围之内。
项目1 通风系统原理与送风量确定
学习情境1
（2）单侧空气幕
1、适用于宽度小于4m的门 洞和车辆通过门洞时间较短的工 业厂房。
2、缺点是： 1）需占用一定的建筑面积； 2）为了不阻挡气流，侧送式 空气幕的大门严禁向内开启； 3）挡风效率不及下送式空气 幕。
注：防止室内有害物污染空气的最有效方法是采用局部通风。 根据通风系统动力不同分为机械通风和自然通风。
2.通风系统原理
☺局部通风 局部通风（Local Ventilation）是指为了改善室内局部空间的空气环境，
向该空间送入或从该空间排出空气的通风方式。 局部通风系统分为局部送风和局部排风两类。
项目1 通风系统原理与送风量确定
项目1 通风系统原理与送风量确定
学习情境1
建筑环境由热湿环境、室内空气品质、室内光环境和声环境所组成。通 风与空气调节是控制建筑热湿环境和室内空气品质的技术，同时也包含对 系统本身所产生噪声的控制。
一、通风系统分类与原理
通风：是指为改善生产和生活条件，采用自然或机械的方法，对某一空 间进行换气，以造成安全、卫生等适宜空气环境技术。
3、下面送风易扬起衣裙，不 受欢迎，故目前已较少使用.
项目1 通风系统原理与送风量确定
学习情境1
◆热空气幕的选用原则（暖通老规范）：
项目1 通风系统原理与送风量确定
学习情境1
◆热空气幕的选用原则（暖通老规范）：
项目1 通风系统原理与送风量确定
学习情境1
◆热空气幕的选用原则（暖通新规范）： 5.8.1 对严寒、寒冷地区公共建筑经常开启的外门，当不 设门斗和前室时，宜设置热空气幕。 5.8.2 公共建筑空气幕送风方式宜采用由上向下送风。 5.8.3 热空气幕的送风温度应根据计算确定。对于公共建 筑的外门，不宜高于 50℃；对高大的外门，不应高于 70℃。 5.8.4 热空气幕的出口风速应通过计算确定。对于公共建 筑的外门，不宜大于 6m/s；对于高大的外门，不宜大于 25m/s。
项目1 通风系统原理与送风量确定
◆空气幕的送风形式 （1）上送式空气幕
学习情境1
送风速度控制在 4～6m/s范围之内。
项目1 通风系统原理与送风量确定
学习情境1
（2）单侧空气幕
1、适用于宽度小于4m的门 洞和车辆通过门洞时间较短的工 业厂房。
2、缺点是： 1）需占用一定的建筑面积； 2）为了不阻挡气流，侧送式 空气幕的大门严禁向内开启； 3）挡风效率不及下送式空气 幕。
注：防止室内有害物污染空气的最有效方法是采用局部通风。 根据通风系统动力不同分为机械通风和自然通风。
2.通风系统原理
☺局部通风 局部通风（Local Ventilation）是指为了改善室内局部空间的空气环境，
向该空间送入或从该空间排出空气的通风方式。 局部通风系统分为局部送风和局部排风两类。
项目1 通风系统原理与送风量确定
项目1 通风系统原理与送风量确定
学习情境1
建筑环境由热湿环境、室内空气品质、室内光环境和声环境所组成。通 风与空气调节是控制建筑热湿环境和室内空气品质的技术，同时也包含对 系统本身所产生噪声的控制。
一、通风系统分类与原理
通风：是指为改善生产和生活条件，采用自然或机械的方法，对某一空 间进行换气，以造成安全、卫生等适宜空气环境技术。
3、下面送风易扬起衣裙，不 受欢迎，故目前已较少使用.
项目1 通风系统原理与送风量确定
学习情境1
◆热空气幕的选用原则（暖通老规范）：
项目1 通风系统原理与送风量确定
学习情境1
◆热空气幕的选用原则（暖通老规范）：
项目1 通风系统原理与送风量确定
学习情境1
◆热空气幕的选用原则（暖通新规范）： 5.8.1 对严寒、寒冷地区公共建筑经常开启的外门，当不 设门斗和前室时，宜设置热空气幕。 5.8.2 公共建筑空气幕送风方式宜采用由上向下送风。 5.8.3 热空气幕的送风温度应根据计算确定。对于公共建 筑的外门，不宜高于 50℃；对高大的外门，不应高于 70℃。 5.8.4 热空气幕的出口风速应通过计算确定。对于公共建 筑的外门，不宜大于 6m/s；对于高大的外门，不宜大于 25m/s。
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；冬季顶帽降下以封闭排气口，形成玻璃暖房，节省采暖能
耗
18
二、几种典型的自然通风形式
▪超高层建筑的自然通风
法兰克福商业银行
60层高的塔楼中庭
全球首座生态 型高层塔楼
针对60层高的 塔楼中庭的自 然通风状况进 行计算机模拟 和风洞实验， 防止内部风速 过大，产生无 法忍受的紊流
19
二、几种典型的自然通风形式
• ρp=1.2*293/(293+tp)
50
例2007
•某车间侧窗进风温度tw=31℃，车间工作区 温度tn=35℃，散热有效系数m=0.4，侧窗进 风口面积Fj=50m2，天窗排风口面积Fp=36m2 ，天窗和侧窗流量系数μp=μj=0.6，高度h为 10m，该车间自然通风量为多少？ •ρ=1.2*293/(293+t)
Warm Sl. warm Neutral
PMV Observed mean thermal sensation
Sl. cool
26
27
28
29
30
31
32
Operative temperature (oC)
6
一、基本概念
•中央空调建筑的用户对温度偏差比自然通风建筑敏感 •中央空调建筑用户对温度恒定的要求更高，当温度发生 偏差时就会不满 •自然通风建筑表现出了更广温度范围内的适应力
▪超高层建筑的自然通风
经过模拟分析，将每12 层作为一个单元分隔， 利用热压进行自然通风 ，各个单元通过透明玻 璃相分隔，以避免风压 和热压过强产生紊流
20
▪机械辅助自然通风 OSAKA 市 立 体 育 馆
21
OSAKA 市 立 体 育 馆
22
OSAKA 市 立 体 育 馆 自然通风的通道
23
室内送风速度场和温度场
60
一、CFD基本介绍
▪ CFD在暖通空调中的应用
2、室内IAQ(indoor air quality)评价
清浄
汚染
Room average : 1.7
Max. 12.73
汚染
清浄
10-7 61
一、CFD基本介绍
▪ CFD在暖通空调中的应用
3、室外微气候分析
计算区域平面图
计算区域实景
可知仅有热压作用时，窗孔内外的压差（即余压） 是随高度 h 成线性增加的
室内向室外流动为正 由于 a 窗进风，所以 Pxa < 0 由于 b 窗排风，所以 Pxb > 0 在某一高度上，有 Pxh = 0
中和面定义：余压为零的水平面
中和面以上的窗孔排风，距中和面越远，余压绝对值越大（+） 中和面以下的窗孔进风，距中和面越远，余压值绝对越大（-）
51
第三节 自然通风的CFD设计方法
52
一、CFD基本介绍
▪ 建筑通风中的CFD
▪建筑周边的空气流动及温度分布 ▪建筑表面的风压系数 ▪建筑内部空间的空气流动及温度分布
53 Wind (S-W)
54
一、CFD基本介绍
▪ 为何采用CFD模拟
CFD模拟： ▪ 周期短，成本低， 资料完备
▪ 技术性强，不确定
12
二、几种典型的自然通风形式
▪热压自然通风
Costozza别墅由6 座别墅组成，建 立在山坡上，通 过热压拔风原理 ，利用地下洞穴 作为天热冷源， 获得很好的制冷 效果
13
二、几种典型的自然通风形式
▪热压通风
在室内热压的作用下热空气上升，洞穴中12度的风通过 的地板上的通气孔进入室内
14
二、几种典型的自然通风形式
模型实验： ▪ 可靠，直观 ▪ 周期长，价格昂贵
55
一、CFD基本介绍
▪ CFD: Computational Fluid Dynamics
实物
模型
简化
指导
模拟结果 解数理模 型方程
离散
划分网格
56
一、CFD基本介绍
▪ CFD的发展
▪ 1933年首次出现－－英国人Thom首次数值求解了二维粘性 流体偏微分方程，计算流体力学诞生（CFD： Computational Fluid Dynamics)诞生
▪建筑细部构件通风
檐下风口
通风屋脊
29
三、建筑通风的应用
▪竹楼
竹楼架空利于通风
30
三、建筑通风的应用
▪自然通风的局部构件
明治大学自由大楼的 自然通风方式
自然通风窗的结构 31
品川Inter City外窗的自然通风装置
32
松下电器情报中心大厦
高层建筑自然通风布局实3例3
日本钢铁北九州支部大楼
62
一、CFD基本介绍
▪ CFD在暖通空调中的应用
3、室外微气候分析
30.4 30.4 30.6 30.4
30.8
29.8 30 30.8
31.2
30.2
30.8
31
31.4
30.4 30.2
31 31.2
31
模拟结果速度场
模拟结果温度场
63
一、CFD基本介绍
▪ CFD在暖通空调中的应用
4、建筑设备设计和性能分析
34
第二节 自然通风的基本原理
35
一、自然通风的理论机理
▪ 分类
按照机理可分为：扩散、热压和风压 同时存在，相互作用
热热压压作作用用
风风压压作作用用
36
1.热压
建筑不同高度（高差h） 上有窗孔a、b
设：tn>tw,则：ρw>ρn
由水静力学公式得：
Pb Pawgh PbPangh
b窗内外的作用压差（规定以室内向室外流动为正）
48
例2010
• 某厂房利用热压进行自然通风，进风口面 积Fj=30m2，排风口面积Fp=20m2，近排风 口中心的高度差H=13m，设近排风口的流 量系数相同，且近似认为ρw=ρp，则厂房内 部空间中余压值为0的界面与进风口中心的 距离hj为下列哪一项？
49
例2010
• 某厂房利用热压进行自然通风，厂房高度 H=12m，排风天窗中心距地面高度h=10m ，天窗的局部阻力系数ξ=4。已知，厂房内 散热均匀，散热量为100w/m3，厂房工作区 的温度tn=25℃，当天窗的空气平均流速为 v=1.1m/s时，天窗窗口压力损失为多少？
▪ 1974 年首次应用于建筑环境领域－丹麦，P.V. Nilsen ▪ 1986年,Waters利用CFD方法对许多建筑物如前庭、机场候
机厅等的速度分布和温度梯度进行模拟计算，这是大规模 实际工程应用的首次介绍 ▪ 此后，CFD技术在建筑空调通风领域得到广泛应用 ▪ 流体动力学，数值计算，计算机图形学技术的综合
第七章
自然通风的设计计算
2013年 1
课程提纲
• 自然通风的背景知识 • 自然通风的基本原理 • 自然通风的CFD设计方法 • 自然通风的区域网络设计方法
2
第一节 自然通风的背景知识
3
一、基本概念
▪自然通风定义
▪什么是自然通风? 利用自然的手段(风压、热压等)将室外空气不经过
空调处理就引入室内以达到维持室内空气舒适性的方法
二、几种典型的自然通风形式
▪热压和风压结合通风
办公室、实验室
位于分支部分的办公室、 实验室进深小，采用风压 通风
报告厅、大厅
位于中央部分的报告厅、
大厅采用“烟囱效应”进
行热压通风
17
二、几种典型的自然通风形式
▪充分利用烟囱效应进行通风
采用顶帽可以升降的圆柱形玻璃通风塔，作为建筑的入口和
楼梯间，最大吸收太阳能量，提高塔内温度，加强烟囱效应
▪热压和风压结合通风
英国蒙特福德大学机械馆
机械馆一般为矩形平面，进深大，双面走廊，两侧为 实验室和办公室，人工产热多，一般需要采用大规模 空调系统
15
二、几种典型的自然通风形式
▪充分利用烟囱效应进行通风
诺丁汉国内税务中心
建筑呈院落式布局，周边风速较小，不能很好满足风
压通风的需求，考虑加强热压通风
16
冷却塔模型
温度场
64
速度场
一、CFD基本介绍
57
一、CFD基本介绍
▪ 如何验证模拟结果?
▪采用公认的经过验证的计算模型和程序 ▪用经典的实验和实测的数据验证模型 ▪对不同类型的流动均进行验证
模型
58
流线
一、CFD基本介绍
▪ CFD应用广泛
汽车
动力机械
航空航天
船舶
59
一、CFD基本介绍
▪ CFD在暖通空调中的应用
1、室内气流组织评价
大厅模型
P b P b P b P a P a g w n h P a g w n h ( 7 5 )
P P b P a g w h n ( 7 6 ) ——即热压
热压的定义：由室内外空气温差在不同高度通风口
间造成的空气流动作用压头
37
2.余压
自然通风
机械通风
空调
OSAKA 市 立 体 育 馆 空调、机械通风与自然通风的运行情况24
OSAKA 市 立 体 育 馆 座椅送风
25
三、建筑通风的应用
▪合理的建筑布局
梳式布局通风
冷巷
26
三、建筑通风的应用
▪合理的建筑布局
密集布局通风
27
三、建筑通风的应用
▪天井通风
28
三、建筑通风的应用
▪目的 带走热湿量（保持室内热舒适性） 带入新风 (保持室内空气品质）
4
一、基本概念
▪ 自然通风的特点
▪ 优点 无能耗
建筑能耗占总能耗30％