通排風(fēng)系統(tǒng)是建筑環(huán)境控制的重要組成部分,其設(shè)計(jì)質(zhì)量直接關(guān)系到室內(nèi)空氣品質(zhì)、人員健康及系統(tǒng)運(yùn)行能耗。在
通排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中,排風(fēng)量、補(bǔ)風(fēng)量與管道阻力計(jì)算構(gòu)成三大核心要素,三者相互關(guān)聯(lián)、彼此制約,是系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能的關(guān)鍵所在。
排風(fēng)量是通排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要參數(shù)。排風(fēng)量確定的核心依據(jù)在于空間內(nèi)污染物產(chǎn)生速率及濃度限值要求。設(shè)計(jì)人員需根據(jù)空間使用性質(zhì)、污染源特性及人員密度等因素,合理確定排除有害物質(zhì)所需的最小通風(fēng)量。排風(fēng)量不足會(huì)導(dǎo)致污染物積聚,無法保障室內(nèi)環(huán)境達(dá)標(biāo);排風(fēng)量過大則會(huì)造成設(shè)備選型冗余及運(yùn)行能耗攀升。對(duì)于不同類型的有害物質(zhì),排風(fēng)量確定方法存在差異:以排除余熱余濕為主時(shí),需依據(jù)熱濕平衡計(jì)算;以稀釋氣態(tài)污染物為主時(shí),則需遵循稀釋通風(fēng)原理;而對(duì)于以排除粉塵或煙塵為主的場景,宜采用控制風(fēng)速法確定捕集風(fēng)量。合理確定排風(fēng)量,是通排風(fēng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效能與成本平衡的起點(diǎn)。

補(bǔ)風(fēng)量與排風(fēng)量形成動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系。通排風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中,排風(fēng)作用會(huì)使室內(nèi)形成負(fù)壓,若缺乏有效的補(bǔ)風(fēng)措施,負(fù)壓持續(xù)增大會(huì)導(dǎo)致排風(fēng)機(jī)效率下降、鄰近區(qū)域空氣倒灌、建筑門窗開啟困難等問題。補(bǔ)風(fēng)設(shè)計(jì)的基本要求是補(bǔ)風(fēng)量應(yīng)與排風(fēng)量保持匹配,通常按照排風(fēng)量的一定比例確定,以保證室內(nèi)壓力維持在合理區(qū)間。對(duì)于一般民用建筑,宜維持微正壓或微負(fù)壓狀態(tài),具體需根據(jù)功能需求確定。補(bǔ)風(fēng)來源可包括機(jī)械補(bǔ)風(fēng)與自然補(bǔ)風(fēng)兩種形式,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮利用相鄰區(qū)域空氣進(jìn)行滲透平衡,若排風(fēng)量較大或?qū)κ覂?nèi)壓力有嚴(yán)格要求,則應(yīng)設(shè)置獨(dú)立的機(jī)械補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)。補(bǔ)風(fēng)空氣需經(jīng)過必要的過濾及熱濕處理,避免未經(jīng)處理的室外空氣直接進(jìn)入室內(nèi),造成溫濕度失控或空氣品質(zhì)下降。
管道阻力計(jì)算是系統(tǒng)水力平衡與風(fēng)機(jī)選型的依據(jù)。通風(fēng)管道內(nèi)流動(dòng)阻力由沿程阻力與局部阻力兩部分組成。沿程阻力取決于管道長度、管徑、內(nèi)壁粗糙度及氣流速度,其本質(zhì)是空氣與管壁摩擦產(chǎn)生的能量損耗。局部阻力則由彎頭、三通、變徑管、風(fēng)口及各類閥門等管件引起,氣流通過這些部件時(shí)流線發(fā)生急劇變化,產(chǎn)生渦流與能量耗散。阻力計(jì)算的任務(wù)是在給定風(fēng)量條件下,通過合理選擇管徑及優(yōu)化管路走向,使系統(tǒng)總阻力處于經(jīng)濟(jì)合理的范圍內(nèi)。設(shè)計(jì)中需對(duì)最不利環(huán)路進(jìn)行阻力計(jì)算,以確定風(fēng)機(jī)所需提供的全壓值。同時(shí),各并聯(lián)支路之間的阻力應(yīng)通過調(diào)整管徑或設(shè)置調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)平衡,避免出現(xiàn)某些支路風(fēng)量遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值而其他支路風(fēng)量不足的現(xiàn)象。
這三個(gè)核心要素之間存在著內(nèi)在的耦合關(guān)系。排風(fēng)量決定了系統(tǒng)的規(guī)模等級(jí),是阻力計(jì)算的起點(diǎn);管道阻力計(jì)算結(jié)果反過來影響風(fēng)機(jī)選型及運(yùn)行參數(shù);補(bǔ)風(fēng)量的確定必須與排風(fēng)量協(xié)調(diào),補(bǔ)風(fēng)引入點(diǎn)的位置與方式也會(huì)改變管道系統(tǒng)的阻力分布。優(yōu)秀的通排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),需將這三者納入統(tǒng)一的分析框架中進(jìn)行迭代優(yōu)化,而非割裂處理。