第八章工业与民用建筑的通风.docx

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第八章工业与民用建筑的通风

引言：

一、污染物（粉尘、有害气体和蒸汽）对生产的影响。

1、对工业生产的影响

粉尘如煤粉、铝粉和谷物粉尘在一定条件下会发生爆炸；

有害气体或蒸气也会对工业生产造成很大危害。

如二氧化硫、三氧化硫、氟化氢、硫化氢和氯化氢等气体遇到水蒸汽会对金属材料、油漆涂层形成腐蚀。

2、有害气体对农作物的危害

对农作物危害较大的有害气体有：

二氧化硫、氟化氢、二氧化氮和臭氧。

危害表现在：

高浓度有害气体影响下，产生急性危害，使植物表面产生伤斑或直接使叶片枯萎脱落；

低浓度有害气体长期影响下，产生慢性危害，使植物叶片褪绿；

低浓度有害气体影响下产生所谓看不见的危害，即植物外表不出现症状，但生理机能受影响，造成产量下降，品质变坏。

二、污染物对大气的污染

工业有害物对大气、水源和土壤等自然环境的污染已成公害，全世界每年排入大气中的毒气、烟尘达6.7亿吨。

20年代未到60年代末期，国外的八大公害事件有五件是大气污染所致。

如英1952.12连续五天（伦敦）有雾，两个星期死亡4000人……。

中国本溪市被称为“卫星找不到的城市”；兰州的污染问题；

国外的大气污染可分为煤烟，二氧化硫，光化学烟雾三代污染。

有些国家，如美国、日本，基本上解决了第一代污染，而开始把重点转向第二、三代污染的治理。

而中国仍处于第一代煤烟控制阶段上，从能源结构看，煤占70%。

81年对76个城市测试北方城市。

大气颗粒物浓度0.37-2.77mg/m3，平均0.93mg/m3，

降尘量10.8-46.5T/km2月，平均18.8T/km2月

按此推算到2000年：

烟尘排放量可达4474万吨，大气中颗粒浓度可达1.5.mg/m?

中国环境污染现状

由过去单纯的工业污染型便为工业与民用复合型的污染模式，且逐步向山区农村扩散。

第一节工业与民用建筑中的污染物

一、污染物的一般概念

按物态划分：

气体、蒸汽、固体粒子和液态粒子。

气体污染物－其状态满足理想状态方程式;

蒸汽污染物－接近凝结状态、不满足理想状态方程式的气态物质;

粒子污染物－悬浮于空气中的固体和液体粒子。

二、粒子污染物

1、常见的固体粒子分类：

粉尘（dust）：

粒径dc＝1～100μm，研磨、破碎、风化、崩溃、刮风等；凝结固体烟雾（fume）：

粒径dc＝0.1～1μm，熔化金属形成的气体在空气中的冷却凝结形成的烟雾，铅、锌、铁烟雾；

烟（smoke）：

粒径dc≦0.5μm，木材、纸张、布、油、煤、香烟；

2、常见的液体粒子分类：

霭（mist）：

粒径dc＝1～100μm，液体破碎或蒸汽凝结的微小液滴；雾（fog）：

粒径dc＝5～50μm，产生于水蒸汽凝结；

烟雾（smog）：

烟与雾的混合物。

三、污染物发生量的计量：

1、污染物发生量（或称散发量）：

单位时间内产生的污染物质量（kg/s、g/s、mg/s）或体积（m3/s、L/s）。

2、污染物浓度

（1）意义：

表征空气的污染程度，作为污染物的控制指标；

（2）表示方法及换算：

a）气体或蒸气浓度：

体积浓度（污染物与空气的体积比）：

ppm（106）、ppb（109）或％；

或用单位体积中污染物的体积：

L/m3；

或用单位体积中污染物的质量：

g/m3,mg/m3,μg/m3,μg/L。

换算关系：

1％＝104ppm=107ppb

1L/m3=0.1%=103ppm

t=25℃,P=1atm时，

（ppm）（分子量）／24.45＝mg/m3＝μg/L

（ppm）（分子量）／0.02445＝μg/m3

（ppb）（分子量）／24.45＝μg/m3

b）粒子浓度：

质量浓度：

g/m3,mg/m3,μg/m3。

计数浓度：

粒／m3，粒／L,粒／cm3。

当无粒子的质量、密度、粒径等确切资料时，近似有：

1mg/m3≈210粒／cm3=2.1×105粒／L=2.1×108粒／m3

四、工业建筑中的污染物

工业建筑中的主要污染物是伴随生产工艺产生的，应通过详细了解工艺过程和咨询工艺人员获得。

如：

铸造车间、热处理车间、表面处理车间、焊接车间、油漆车间、机械加工车间、棉纺车间、水泥车间等生产工艺不同，产生的污染物也不同。

详见教材P196-194。

下面仅介绍两种金属蒸气的危害：

汞蒸汽：

在常温下或0℃以下，也会大量蒸发，急性中毒主要表现在消化系统

和肾脏，慢性中毒表现在神经系统，易怒、贫血、记忆力衰退。

铅：

损害消化道、造血器官和神经系统，恶心、胃痛。

五、民用建筑物中的污染物

1、污染物来源：

动物（人、宠物）及其人类的活动（运动、抽烟等）；

建筑材料（建筑材料、装饰材料、涂料等）；

设备（复印机、空调等）；

日用品（清洗剂、杀虫剂等）；

室外空气（花粉、二氧化硫等）。

2、污染物主要种类和危害：

可吸入粒子；

（1）危害性：

引起各种尘肺病，如硅肺、石棉肺和棉费，肺组织纤维化，丧失呼吸功能。

其它毒性强之金属进入人体后（铬、锰、镉、铅、镍等）会引起中毒以致死亡。

（2）危害途径：

呼吸道（主要）、皮肤（次要）、消化道（较少）

粒径愈小，愈易进入人体肺部其化学活性愈大，同时其表面活性也增大，（单位质量的表面积增大），从而加剧了人体生理效应的发生与发展。

粒子表面可以吸收细菌、病毒、微生物，成为媒介物，吸收紫外线影响儿童发育。

<1μm深入到肺部，扩散作用下沉积在肺泡壁；

1～5μm在呼吸道内沉积；

5～30μm以上，尘粒阻留在鼻粘膜内和喉头壁；

100μm以上在空气中自由沉降。

二氧化碳、

燃烧、呼吸、吸烟均能产生CO2；CO2本身无毒，空气中含量的增多会引发人的3

不适、产生中毒症状、直至死亡。

CO2浓度在0.03~0.04%时，感觉正常；

CO2浓度在0.03~0.04%时，呼吸略有增大；

CO2浓度在1~3%时，呼吸加深、急促；

CO2浓度>3%时，感觉不适、头痛；

CO2浓度>5%时，产生中毒症状、精神忧郁；

CO2浓度>10%时，失去知觉、甚至死亡

挥发性有机化合物（VolatileOrganiccompound—VOC）和气味；

来源：

建筑物的围护结构、装饰材料、油漆、地毯、清洁剂、香料、办公设备、烹饪、香烟烟气等。

组成：

已发现VOC有50～300种。

主要为醛类、烷类、酮类等气体。

危害：

VOC气体对人均有害，测试结果表明，许多建筑内单项污染物浓度并不超标，但TVOC（VOC总和）超过规定值，使人感觉不适，甚至死亡。

原因在于：

各种VOC物质对热体的毒性是叠加的。

TVOC<0.2mg/m3，对人无害；

TVOC＝0.2～3mg/m3，对人有刺激或不适；

TVOC＝3～25mg/m3，对人有刺激和引起头痛；

TVOC>25mg/m3，引起头痛，对神经有毒害作用。

一氧化碳；

病原体（细菌、病毒）；

烟卷烟气；

氮氧化物；

甲醛；

放射性气体氡；

石棉；

高温、高湿。

4、高温、高湿（破坏人体正常的热平衡）

大量余热使用常规空调控制温度则耗能太大；

人体正常的热平衡是，吃食物后得热，通过生理活动及劳动向外散热，维持正常体温；随着外界条件（温湿度）的变化，人体温度调节系统则在一定范围内通过调节人体散热来控制人体维持正常体温；若超出人体温度调节系统的能力，便会发生中暑。

人体散热方式（主要）：

对流、辐射、呼吸、排汗等。

辐射照度为280～560W/m2时，人有明显热感，不能坚持太长时间；

辐射照度为560～1050W/m2时，已无法忍受。

第二节室内空气品质的评价与必需的通风量

一、室内空气品质评价

1、评价指标:

过去:

热环境（温度、湿度、空气流速）；

现在：

卫生、安全、舒适的环境，有诸多因素决定。

涉及到热舒适、质、光线、噪声、环境视觉效果。

2、空气品质:

工业:

以各种污染物的允许浓度标准。

《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79），标准中规定了各种污染物的最高允许浓度。

民用建筑：

污染物种类太多，且有些污染物难以定量和测量，如香烟烟气、人体体味等，所以允许浓度不现实。

沿用CO2浓度作为衡量室内空气品质有路的指标。

其依据是：

民用建筑内人及其活动是主要污染源，其他污染物与CO2相伴而生，控制CO2则在一定程度上控制了污染物，虽然CO2在低浓度下对人无害。

允许浓度小于0.1％。

民用建筑使用CO2评价空气品质存在的问题：

CO2与其他污染物并不存在一成不变的关系；装修、家具及其大量的合成材料构成了现代建筑的污染源；因此，CO2浓度并不是可靠的评价指标。

只控制污染物浓度并不能反映空气品质的真实状况。

ASHRAE62-1989评价体系

1989年美国采暖制冷和空调工程师学会颁布的ASHRAE62-1989标准中提出了合格空气质量的定义：

合格的空气品质应当是空气中没有浓度达到有权威机构确定的有害程度指标的已知污染物，并且在这种环境中人群绝大多数（80％或更多）没有表示不满意。

此定义的前一句是客观评价，后一句为主观评价。

二、新风量

1、新风量的确定原则

用污染物浓度很低的室外空气置换室内含污染物的空气，所需要的通风量应根据稀释室内污染物达到标准规定的浓度原则来确定。

2、以人为主的建筑所需的通风量：

污染源是人

（1）控制指标：

控制CO2浓度。

世界许多国家把CO2浓度控制在0.1％；

世界健康组织（WHO）建议0.25％；

中国《公共场所卫生标准》（GBJ9663~9673—1996和GBJ16153—1996）规定：

3～5星级宾馆的CO2允许浓度为0.07％，其他为0.1％或0.15％。

（2）通风量：

人体CO2发生量计算：

q=4×10-5（M×Ap）

式中：

q――每个人的CO2发生量，L/s；

M――新陈代谢率，W/m2；

Ap――人体表面积，m2；

对于一个标准的中国男人，Ap平均值为1.69m2，其CO2发生量为：

q=6.76×10-5M

利用上述公式，可以计算出不同活动量每人所需的新风量。

各国均根据建筑中房间的用途，制定了每人所需新风量标准。

中国：

《采暖通风与空气调节设计规范》等。

规范中规定：

影剧院、博物馆、体育馆、商店为8m3/h?

人；

办公室、图书馆、会议室、餐厅、舞厅、医院门诊部和病房17m3/h?

人；旅馆客房30m3/h?

人。

（3）室内允许吸烟时，稀释香烟的烟气来确定新风量，一般新风量为10m3/支，也有人认为是20m3/支。

教材P199表8－2。

第三节全面通风与稀释方程

一、全面通风（稀释通风）稀释方程

其原理就是一定量的清洁空气送入房内，稀释污染物到一定浓度，排除等量室内空气1、全面通风（稀释通风）稀释方程

c=c0+.VV

VVVV?

1-exp-τ+ciexp-τ?

VrVr?

式中，QP－污染物的发生量（g/s）；VV－房间的通风量（m3/s）；

c0－清新空气浓度（g/m3）；ci－室内初始浓度（g/m3）；

Vr－房间的体积（m3）；t－时间（s）。

2、稳定状态的稀释方程当τ→∝时

c=c0+

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