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車間空氣溫度升高時,體積膨脹,密度減小。由於車間外空氣溫度低,密度較大,而造成車間內外空氣重力差,即熱壓。而形成車間外空氣從下部門窗向內流入,使車間內熱空氣從上部天窗排出,此現象即自然通風。室內外溫差愈大,熱壓愈大,自然通風效果愈好.

中文名稱:自然通風
英文名稱:natural draft;natural ventilation
定義1:依靠氣流密度不同形成的自生通風壓頭克服煙、風道阻力的通風方式。 所屬學科: 電力(一級學科) ;鍋爐(二級學科)
定義2:利用自然風壓對礦井或井巷進行通風的方法。 所屬學科: 煤炭科技(一級學科) ;煤礦安全(二級學科) ;礦山通風(三級學科)

利用自然風壓、空氣溫差、密度差等對室內;礦井或井巷進行通風的方式。   

由於空氣溫度的差異導致空氣的密度產生差異,在地球重力的作用下,高溫空氣向上運動,低溫空氣向下運動.

1 自然通風 -簡介

工業通風按其動力來源分為自然通風和機械通風。自然通風依靠室內外空氣溫度差所形成的熱壓和室外風力所形成的風壓而使空氣流動;機械通風則依靠通風機所形成的通風系統內外壓力差而使空氣沿一定方向流動。 

從通風作用範圍來說,工業通風可分為局部通風操作的局部地區,其目的是改善工人操作區的條件;於工人操作崗位不固定的場所和改善整個車間環境。 

從通風方式來說,工業通風又可分為排風和送風兩類。排風是指用通風的方法將有害物質或濕、熱空氣排出車間,遠離操作工人;而送風則是將車間外清潔空氣送入車間,直接作用於操作工人或改善整個車間空氣環境。   

為控制車間內的粉塵、有害氣體或蒸氣,主要採用局部排風的方式。為改善車周內微小氣候可採用局部或全面送風,也可採用局部排風的方式,具體選擇需根據熱源的大小和分佈情況、生產特徵和室外氣象條件等因素而定, 

2 自然通風 -一、自然通風

 

(一)自然通風的基本原理。  

1.熱壓     車間空氣溫度升高時,體積膨脹,密度減小。由於車間外空氣溫度低,密度較大,而造成車間內外空氣重力差,即熱壓。而形成車間外空氣從下部門窗向內流入,使車間內熱空氣從上部天窗排出,此現象即自然通風。室內外溫差愈大,熱壓愈大,自然通風效果愈好. 
熱壓自然通風換氣雖的大小,除取決於室內外溫差外,尚取決於進、排風口之間的距離。 

    P=h(p外一p內)    、 

式中:P為熱壓(Pa);h為進、排風口之間的中心距離(m):p外,p內為室外、內空氣的密度(kg/m3)。 

2.風壓      室外氣流與建築物相遇時,將發生繞流,經過一段距離后,氣流才恢復平行流動,由於建築物的阻擋,建築物四周室外氣流的壓力分佈將發生變化,迎風面氣流受阻,動壓降低,靜壓增高,側面和背風面由於產生局部渦流,靜壓降低。和遠處未受干擾的氣流相比,這種靜壓的升高或降低統稱為風壓。靜壓升高,風壓為正,稱為正壓,靜壓下降,風壓為負,稱為負壓。 

某一建築物周圍風壓的分佈與該建築物的幾何形狀和室外風向有關.風向一定時,建築物外圍結構上某一點的風壓可用下式表示: 

    P=KV2ρ/2 

式中:P為風壓(Pa);K為空氣動力係數,迎風面為正值,背風面為負值;V為風速(m/s);ρ為室外空氣密度(kg/m3)。 

從上式可看出,風壓的大小與風速的平方成正比,廠房的迎風面為正壓,背風面為負壓,故空氣從廠房迎成面的門窗進入而從背風面的門窗流出形成自然通風。  

實際上,熱壓和風壓是同時起作用的。一般說,熱壓作用的變化較小,風壓作用的變化較大;為了保證自然通風的效果,在實際設計與評價時,除根據熱壓外,在廠房布置上還應考慮風壓的影響.  

(二)全面自然通風的衛生學要求
1.建築形式的選擇     

(1)以自然通風為主的熱車間應盡量採用單跨廠房、單層廠房或開敞式廠房(即外牆開孔面積占外牆總面積的25%以上)。若因工藝要求需用多層或多跨廠房時,則要安排好熱源和進、排風宙等設備的位置。    

(2)進風窗下緣離地高度,一般採用0.3~1.2米,窗扇最好採用阻力小的立式中軸和對開窗,把氣流直接導入工作地點。集中採暖地區,冬季自然通風的進風窗下緣應設在4m以上,以防冷空氣直接流向工作地點。  

 (3)利用天窗排風的生產廠房,符合下列情況之一者,應採用避風天窗:①炎熱地區室內散熱量大於23W/m3時②其他地區,室內散熱量大於35W/m3時③不允許氣流倒灌時。避風天窗可以保證天窗排風口在任何風向下都處於負壓區,使其起到排風作用。  

 目前常用的避風天窗有以下幾種形式。  

 ①矩形天窗:這是最常見的一種。其窗口集中在車間中部,採光面積大,便於熱氣流迅速排除。為保證天窗的排風效果,擋風板應採用最適合的尺寸。另外,檔風板兩端應封閉。當天窗較長時,尚應設橫向隔板,間距不大於50m。在檔風板上應設檢查門,便於檢修。 

②下沉式天窗:其特點是將部分屋面下移,利用屋架本身高度(即上下弦之間空間)形成天窗。這種天窗又可分為縱向下沉式;橫向下沉式和天井式天窗。  

 (4)利用排氣管排風的廣房,為了充分利用熱壓和風壓的作用,其排風管出屋嵴后,應在管口上安裝避風風帽。  

 2.廠房總平面布置  

 (1)廠房的主要進風面與夏季主導風向的角度一般應為60~90o;不宜小於45o。 

(2)當風吹過建築物時,迎風面的正壓區和背風面的負壓區均會延伸一定距離,距離的大小與建築物的形狀和高度有關。在這個距離內如果有較低矮的建築物存在時,就會受到高大建築物所形成的正壓區或負壓區的影響。為了保證較低矮建築物避風天窗或風帽不致倒灌風,高矮建築物間的各部只寸應保持適當的比例。 

3.工藝布置  為了使工人能直接接受室外新鮮空氣,工作地點應儘可能布置在靠外牆一側。熱源應盡量布置在天窗的下部。利用穿堂風時,應將熱源布置在夏季主導風向的下風側,以便熱空氣順利排至室外。  

(三)局部自然通風的衛生學要求
 局部自然通風系統的特點是直接使爐體產生的熱氣流和煙塵,從其發生地點排出而不致彌散於車間。這是較經濟有效的一種辦法。    

局部自然排風系統包括排氣罩;排氣管和避風風帽三部分。 

1.排氣罩形式多樣,可用鐵皮、磚等材料製成。在不影響工人操作的前提下,愈密閉愈好。一般採用傘形罩,其構造簡單;製作方便,但應注意防止橫向氣流的干擾。罩與熱源的距離(h)愈小愈好,最好不大於0.8m.罩下緣裝一條100~300mm寬的垂邊(h1),使罩內熱氣流不易向四周擴散。罩的寬度(B,或直徑)應比爐體(b。)寬(B=b。十2(0.5h))。罩的開角a應等於60o,因在此角度時,排氣罩截面積上各點風速基本相等,否則同一水平上的風速就不均衡(中間風速大,邊緣風速小),從而影響排氣效果。為了提高排氣效果,可以用雙層罩,由於罩中部熱作用大,使夾層內風速大大提高。 

2.排氣管和風帽  排氣管的粗細視需排出的風量而定,而風量則取決於燃料的使用量及其所產生的熱值.排氣管宜直立,盡量減少轉彎,轉彎的弧度要大,不要呈90o。排氣管出屋面后,其頂端應高出屋蠟,出口處應安裝避風風帽,否則會引起風倒灌. 

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