建筑设备安装与识图-通风与排烟系统了解

一、建筑通风

（一）建筑通风的任务和意义

空气污染物的主要来源有人新陈代谢中产生的二氧化碳、皮肤表面的代谢产物；建筑材料中挥发出的有害物，如苯类、醛类等有机物质；周围土壤中存在的氡等放射性物质；室外大气中存在的灰尘、二氧化硫；生产车间里，伴随着生产过程散发出大量的热、湿、各种工业粉尘和有害气体。由于这些污染物的存在，即使在装修精良的现代化办公楼，工作人员们也容易患上病态建筑物综合征（SBS），因此，建筑物需要有良好的通风设计。

建筑通风的主要任务是把室内被污染的空气直接或经过净化后排至室外，把室外新鲜空气或经过净化的空气补充进来，以保持室内的空气环境符合卫生标准和满足生产工艺的要求，前者称为排风，后者称为送风。

（二）建筑通风系统的组成

如图5.1所示，通风系统主要由空气处理系统（包括空气的过滤、除尘等）、风机动力系统、空气输送风道系统及各种控制的阀门、风口、风帽等组成。

图5.1 通风系统组成示意图

3—排风机；4—总排风管；5—除尘器；6—集尘箱；7—送风井；8—百叶窗；送风室；10—送风机；11—风道；12—支管；13—送风口

（三）建筑通风的分类

通风系统按迫使空气流动的动力来划分，可分为自然通风、机械通风。

1.自然通风

自然通风主要是依靠自然风压和热压来迫使空气进行流动，从而改变室内空气环境。如图5.2所示，可以利用风压达到良好的自然通风效果。在建筑设计时，住宅最好占据住宅楼前后通透的两个朝向，尽可能在炎热的夏季吹穿堂风。

如图5.3所示，当室内存在热源时，室内空气将被加热，密度降低，并且向上浮动，在建筑上部设排风口，可将污浊的热空气从室内排出，而室外新鲜的冷空气则从建筑底部被吸入。在建筑设计中，在建筑物内部楼梯间、中庭、排风井等顶部设置可以控制的开口，将建筑各层的热空气排出，达到自然通风的目的。建筑室内外温差越大，下部进风口与上部排风的高差越大，热压越大，这就是我们常说的“烟囱效应”。

在建筑进深较小的部位多利用风压通风，而进深较大的部位则多利用热压来达到通风效果。通常对于布局复杂的建筑物，风压和热压共同作用（图5.4）才能起到良好的通风效果。风压和热压相互影响，在工业厂房设计时，为充分利用热压，我们会设计挡风板或下沉式天窗（图5.5）。

图5.2 风压作用自然通风

图5.3 热压作用自然通风

图5.4 热压和风压作用下的自然通风

图5.5 下沉式天窗

2.机械通风

机械通风主要利用风机动力使空气流动。按照作用范围，机械通风可分为全面通风和局部通风两种。全面通风即为稀释通风，对整个房间进行通风换气，以稀释室内有害气体，消除余热、余温，使室内空气中有害物质浓度不超过卫生标准规定的最高允许浓度。全面通风包括全面送风、全面排风、全面排送风、全面送局部排风混合法等，根据实际情况采用不同方法。

图5.6所示是全面机械送风、自然排风示意图，该种方式导致送风的房间为正压，可以保证室内的空气质量，但室内空气容易向邻室扩散，如果相邻房间室内卫生条件要求较高，则不应采用。

图5.7所示是全面机械排风、自然进风示意图，该方式由于室内是负压，可以防止室内空气中的有害物向邻室扩散。

图5.8所示是全面机械送、排风示意图，室外空气经过处理由送风机送入室内，污染后的空气经过排风机直接排到室外，该系统可自行调节送风量和排风量，使房间保持一定的压力。

图5.6 全面机械送风、自然排风示意图

1—进风口；2—空气处理设备；3—风机；4—风道；5—送风口

图5.7 全面机械排风、自然进风示意图

图5.8 全面机械送、排风示意图

2—空气加热器；3—风机；4—电动机；5—风道；6—送风口；7—轴流风机

局部通风利用局部气流，使局部工作地点不受有害物的污染，形成良好的空气环境。局部通风系统分为局部送风和局部排风两大类。局部通风一般应用于工矿企业、民用建筑中的厨房排烟系统等。

图5.9所示为局部送风系统，该系统也称为岗位吹风，适用于工作面积很大、工作人员较少的车间，相对全面通风的方式更经济。局部送风可分为系统式和单体式，图5.9所示即为系统式，该方式工人能够呼吸新鲜空气，效果好。单体式一般使用轴流风扇或喷雾风扇，适用于对空气处理要求不高的场所。

图5.10所示为局部排风系统，由排风罩、风管、净化设备和风机组成，是防止工业有害物污染室内空气最有效的方法，这种方式可以将有害物直接收集，风量小、效果好。图5.11、图5.12、图5.13所示为不同类排风罩。

图5.9 局部送风系统（空气淋浴）

图5.10 局部排风

图5.11 密闭式排风罩

图5.12 柜式排风罩

图5.13 外部吸气排风罩

二、建筑防排烟

高层建筑发生火灾时，烟雾是阻碍人们逃生和进行灭火行动、导致人员死亡的主要原因之一。引起烟气流动的因素有扩散、烟囱效应、浮力、热膨胀、风力、通风空调等。防排烟的目的是在建筑物内创造无烟区或者烟气含量极低的疏散通道、安全区。

建筑防排烟系统可分为防烟系统和排烟系统。防烟系统为采用机械加压送风方式或自然通风方式，防止烟气进入疏散通道等区域。排烟系统为采用机械排烟方式或自然排烟方式，将烟气排至建筑物外的系统。

（一）防火分区与防烟分区

为阻止火势的蔓延和烟气传播，我国法规规定建筑物必须划分防火分区和防烟分区。防火分区是指用防火墙、楼板、防火门和防火卷帘等分隔的区域，可以将火灾限制在局部区域内，对烟气也有隔断作用。防烟分区是指采用挡烟垂壁、隔墙、从顶棚下突出不小于50cm的梁（图5.14）等具有一定耐火等级的不燃烧体来划分的防烟、蓄烟空间。防烟分区、防火分区的大小计划分规则参见《高层民用建筑设计防火规范》，图5.15所示为分区示意图。

图5.14 挡烟设计

图5.15 防火、防烟分区示意图

（二）防排烟系统分类

1.加压送风防烟

该系统由加压送风机、风道、送风口以及风机控制装置等组成。该系统的风源必须吸自室外，且不应受到烟气的污染，如图5.16所示。

图5.16 机械加压送风防烟系统

根据楼梯间与前室的不同组合形式以及不同的排烟条件，防烟部位的设置也不相同，将这种组合关系及防烟设施设置部位分别列于表5.1。

表5.1 垂直疏散通道防烟部位设置表

2.自然排烟

自然排烟可以利用建筑的阳台、凹廊或在外墙上设置便于开启的外窗或排烟窗进行无组织的自然排烟（图5.17）。对于不靠外墙的防烟楼梯间前室、消防电梯前室和合用前室或虽靠外墙但不能开窗者，可采用排烟竖井进行自然排烟（图5.18）。

图5.17 无组织自然排烟

根据《高层民用建筑设计防火规范》的规定，采用自然排烟方式的部位，应满足下列要求：

（1）防烟楼梯间前室、消防电梯前室可开启外窗面积不应小于2.0m2，合用前室不应小于3.0m2；

（2）靠外墙的防烟楼梯间每五层内可开启外窗总面积之和不应小于2.0m2；

图5.18 竖井排烟

（3）长度不超过60m的内走道可开启外窗面积不应小于走道面积的2％；

（4）需要排烟的房间可开启外窗面积不小于该房间面积的2％；

（5）净空高度小于12m的中庭可开启天窗或高侧窗的面积不应小于该中庭地面积的5％。

（6）防烟楼梯间前室或合用前室；利用敞开的阳台、凹廊或前室内有不同朝向的可开启外窗自然排烟时，该楼梯间可不设防烟设施。

（7）排烟窗宜设置在上方，并应有方便开启的装置。

3.机械排烟

机械排烟系统由挡烟壁（活动式或固定式挡烟壁，或挡烟隔墙、挡烟梁）、排烟口（或带有排烟阀的排烟口）、防火排烟阀门、排烟道、排烟风机和排烟出口组成，如图5.19所示。

图5.19 机械排烟系统

排烟系统的布置应注意以下几点：

（1）排烟气流应与机械加压送风的气流合理组织，并尽量考虑与疏散人流方向相反。

（2）为防止风机超负荷运转，排烟系统竖直方向可分成数个系统，不过不能采用将上层烟气引向下层的风道的布置方式。

（3）每个排烟系统设有排烟口的数量不宜超过30个，以减少漏风量对排烟效果的影响。

（4）独立设置的机械排烟系统可兼做平时通风排气使用。

（5）净空高度超过12m的室内中庭，竖向排烟口应按2～3层设一排烟口或者分段设置。

三、通风与防排烟系统的主要设备

（一）进风窗、避风天窗与风帽

1.进风窗的布置与选择

自然通风进风窗的标高应根据其使用的季节来确定：夏季通常使用房间下部的进风窗，其下缘距室内地坪的高度一般为0.3～1.2m，这样可使室外新鲜空气直接进入工作区；冬季通常使用车间上部的进风窗，其下缘距地面不宜小于4.0m，以防止冷风直接吹向工作区。对于单跨厂房，进风窗应设在外墙上，在集中供暖工地区最好设上、下两排。

2.避风天窗

普通天窗往往在迎风面上发生倒灌现象，为了稳定排风，需要在天窗外加设挡板或采取特殊构造形式的天窗，以使天窗的排风口在任何风向时都处于负压区，这种天窗称为避风天窗（图5.20）。(www.xing528.com)

3.屋顶通风器

在室外风速的作用下，不论风向如何变化，均可利用排气口处造成的负压排气（图5.21）。

4.避风风帽

避风风帽就是在普通风帽的外围增设一周挡风圈（图5.22）。在普通风帽的周围增设一圈挡风圈，挡风圈的作用与避风天窗挡风板的作用相同，当室外气流吹过风帽时，在排风口周围形成负压区来防止室外空气倒灌，负压的抽吸作用可增强房间的通风换气能力。

5.通风屋顶

通风屋顶是在一般的屋顶上架设通风间层而成的。

图5.20 矩形避风天窗

图5.21 屋顶通风器

图5.22 筒形风帽

1—散管；2—支撑；3—伞形罩；4—外筒

（二）通风机

1.通风机分类

风机为通风系统中的空气流动提供动力，其基本结构为叶轮、电动机、外壳。常用的通风机有轴流式、离心式、斜流式及混流式。此外，在特殊场所使用的还有高温通风机、防爆通风机、防腐通风机和耐磨通风机等。

（1）离心式通风机。离心式通风机的构造如图5.23所示，当空气进入风机后，在叶轮旋转产生的离心力作用下，从叶轮离开而进入蜗壳，最后由蜗壳出口送出，此类风机风压高。

图5.23 离心式通风机

1—叶轮；2—机轴；3—叶轮；4—吸气口；5—出口；6—机壳；7—轮毂；8—扩压环

离心通风机按风机产生的压力划分为以下几种类型：

高压通风机：压力P＞3000Pa，一般用于气体输送系统；

中压通风机：3000Pa＞P＞1000Pa，，一般用于除尘排风系统；

低压通风机：P＜1000Pa，多用于通风及空气调节系统。

（2）轴流式通风机。轴流式通风机的构造如图5.24所示，空气在通过通风机时，其气流运动方向与通风机中心轴始终成平行状态（空气沿轴向流动）。此类通风机直接与通风管相连，占用空间较小，如侧墙上安装的排风扇属于此类。

（3）斜流式通风机。斜流式通风机又名混流式通风机。由于离心式通风机风压大、风量小，轴流式风机风量大、风压小，这两种通风机的应用某些方面都受到限制。斜流式通风机通过改变叶片形状，使气流进入通风机后，既有部分轴流作用，又产生部分离心作用，提供中风压和中等风量。斜流式通风机的性能介于轴流式通风机与离心式通风机之间，安装与轴流式通风机相似，接管方便、占用空间少。

图5.24 轴流式通风机构造示意图

1—机壳；2—叶轮；3—吸风口；4—电动机

国标规定消防排烟通风机（图5.25）应保证在280℃时能连续工作30min。消防排烟通风机若有冷却系统，可以做到通过通风机的烟气≥400℃时连续运转≥2h。在排烟通风机的入口总管上应设置当烟气温度超过280℃时能自动关闭的排烟防火阀，且应与排烟风机连锁，当排烟防火阀关闭时，通风机停止运转。

图5.25 消防排烟通风机

除上述通风机外，还有一些特殊的通风机，如屋顶通风机（图5.26），其叶轮可采用离心式或轴流式，外壳形状多样，可以防止雨水进入，广泛应用于各类高层建筑中。

2.通风机的基本性能参数

（1）风量（L）：指通风机在工作状态下，单位时间内输送的空气量（m3/s或m3/h）；

（2）全压（或风压）：指每立方米空气通过通风机所获得的动压和静压之和（Pa）；

（3）轴功率（N）：指电动机施加在通风机轴上的功率（kW）；

（4）有效功率（Nx）：指空气通过通风机后实际获得的功率（kW）；

（5）效率（η）：通风机的有效功率与轴功率的比值；

（6）转速（n）：通风机叶轮每分钟的旋转数（r/min）。

图5.26 屋顶通风机

3.通风机的选择

根据通风系统的通风量和风道系统的阻力损失，按照通风机产品样本确定型号。由于通风机的磨损和系统不严密处产生的渗风量，应对通风系统计算的风量和风压附加安全系数。

（三）进排风装置和风管

1.室内送、排风口

室内送风口是送风系统中风道的末端装置。室内排风口是排风系统的始端吸入装置，车间内被污染的空气经过排风口进入排风道内。

室内送风口的形式有多种，最简单的形式是在风道上开设孔口送风，根据孔口开设的位置划分，有侧向送风口、下部送风口，如图5.27所示，其中，图（a）所示的送风口无任何调节装置，无法调节送风的流量和方向；图（b）所示的送风口处设置了插板，可以调节送风口截面积的大小，便于调节送风量，但仍不能改变气流的方向。

图5.27 简单送风口

常用的室内送风口还有百叶式送风口，如图5.28所示，对于布置在墙内或暗装的风道，可采用这种送风口，将其安装在风道末端或墙壁上。

图5.28 百叶式送风口

在工业车间中往往需要大量的空气从较高的上部风道向工作区送风，而且为了避免工作地点有“吹风”的感觉，要求送风口附近的风速迅速降低。在这种情况下，常用的室内送风口形式是空气分布器，如图5.29所示。

图5.29 空气分布器

2.室外进、排风装置

（1）室外进风装置。室外进风口是通风和空调系统采集新鲜空气的入口。根据进风室的位置不同，室外进风口可采用竖直风道塔式进风口（图5.30），也可以采用设在建筑物外围结构上的墙壁式或屋顶式进风口（图5.31）。进风口直接设在室外空气较清洁的地点，应低于排风口；进风口的下缘距室外地坪不宜小于2m，当设在绿化地带时，不宜小于1m；应避免进风、排风短路。

（2）室外排风装置。室外排风装置的任务是将室内被污染的空气直接排到大气中去。管道式自然排风系统和机械排风系统的室外排风口通常是由屋面排出（图5.32），也有由侧墙排出的，但排风口应高出屋面。一般地，室外排风口应设在屋面以上1m的位置，出口处应设风帽或百叶风口。

图5.30 塔式室外进风装置

图5.31 墙壁式和屋顶式进风装置

图5.32 屋顶式、墙壁式排风装置

3.风道

风道常采用薄钢板、硬聚氯乙烯塑料板、玻璃钢、胶合板、纤维板和不锈钢板。利用建筑空间兼做风道的有钢筋混凝土、砖、石棉水泥、矿渣石膏板等。需要经常移动的风管则大多用柔性材料制成各种软管，如塑料软管、橡胶管和金属软管。

常用的薄钢板分为普通薄钢板和镀锌薄钢板两种，它们易于工业化制作、安装方便、能承受较高的温度。镀锌钢板具有一定的防腐性能，适于空气湿度较高或室内比较潮湿的场所。玻璃钢、硬聚氯乙烯塑料板适用于有酸性腐蚀作用的通风系统，它们表面光滑，制作简单，因而也广泛应用。砖、混凝土等材料风管易于与建筑结构配合，但阻力大，为减小阻力，通常在风管内壁衬贴吸声材料，以降低噪音。

风道的断面形式为矩形或圆形。圆形风道的强度大、阻力小、耗材少，但占用空间大，不易与建筑配合。对于高流速、小管径的除尘和高速空调系统，或是需要暗装时，可选用圆形风道。矩形风道容易布置，便于加工，低流速、大断面的风道多采用矩形。

风道的布置应在进风口、送风口、排风口、空气处理设备、风机的位置确定之后进行。

建筑风道设计一般与建筑防火设计相匹配，如图5.33所示。

图5.33 建筑风道设计

为使风道内排气通畅、气流有组织流动、不出现“串烟”的现象，一般会采取图5.34所示设计。

4.阀门

通风系统中的阀门主要用于起动风机，关闭风道、风口，调节管道内空气量，平衡阻力等。阀门安装于风机出口的风道上、主干风道上、分支风道上或空气分布器之前等位置。常用的阀门有插板阀、蝶阀。

图5.34 烟道设计

插板阀如图5.35所示，多用于风机出口或主干风道处用做开关，通过拉动手柄来调整插板的位置，即可改变风道的空气流量，其调节效果好，但占用空间大。

蝶阀如图5.36所示，多用于风道分支处或空气分布器前端，转动阀板的角度，即可改变空气流量，其使用较为方便，但严密性较差。

图5.35 插板阀

图5.36 蝶阀

手动多页调节阀如图5.37所示，一般用在空调、通风系统管道中，用来调节支管的风量，也可用新风与回风混合调节。

排烟防火阀如图5.38所示，安装在机械排烟系统的管道上，平时呈常闭状态并满足漏风量要求；火灾或需要排烟时，手动和电动打开，起排烟作用；当排烟管道内烟气温度达到280℃时关闭，并在一定时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求，起隔烟阻火作用的阀门。

图5.37 手动多页调节阀

图5.38 排烟防火阀

防火阀如图5.39所示，安装在通风、空调调节系统的送、回风管道上，平时呈常开状态；火灾时，当管道内烟气温度达到70℃或280℃时关闭，并在一定时间内能满足漏烟量和耐火完整性要求，起隔烟阻火作用的阀门。另外，常见的防火风口由铝合金风口与防火阀组合而成（图5.40）。

图5.39 防火阀

图5.40 防火风口