自然通风的计算

6．4．1 自然通风量G与L的确定

一般根据车间总余热量来确定通风量，所以首先要计算出车间的总余热量Qy，然后再确定车间排风温度tp与室外进风温度tj，室外进风温度在夏季与冬季均以该地区的室外通风温度进行设计。 根据设计规范规定，夏季的通风温度是采用每年最热月下午2点钟的月平均温度的历年平均值；冬季通风温度是采用历年一月份平均温度的平均值。而车间排风温度tp是根据车间具体情况确定，在以上情况都确定后，即可用下式求得通风量G（kg／s）：

式中 Qy——车间余热量，k J／s；

C——空气定压比热，C＝1．01（k J／kg·C）。

如果进风温度tj即室外通风计算温度tw，此时室外空气的密度亦为ρw，则在求体积通风流量L（m3／s）时，可由下式计算：

但有许多实际研究工作者常从具体情况进行细致分析，认为各种车间的热源散发情况不一致，有的热量部分直接由天窗排出，有的热量部分散发在厂房上方仍循环返回至人的工作区，有的热量则直接进入工作区，我们把进入工作区的那部分热量称为有效余热量m Qy，m称为有效热量系数。另外工作区的温度tn与车间排风温度tp亦不相同，为了保证工作区的温度tn符合人体要求，故通风量应以工作区为标准进行计算，则其体积通风量L′（m3／s）可由下式计算：

因为自然通风量在同一条件下是相等的，即L＝L′。所以

m值一般是由实验求得，例如在试验中测定，在其他条件均相同的情况下，热源按图6．3（a）布置，m＝0．44；热源按图6．3（b）布置，m＝0．81。

图6．3 热源布置对m值的影响

6．4．2 确定进风窗面积与排风窗面积

由于室内外存在压差即余压Δp而形成自然通风，但因为室内温度不是一个定值，它是根据热空气轻则浮升于室内上部空间，冷空气重则沉降在室内下部空间，因此室内整个空间形成温度梯度。室内空气的温度随高度的升高而增加。如果热空气从上部排出，则排出温度tp大于室内工作地区温度tn，因而室内空气的密度或重度不相等，通常用室内空气的平均密度ρnp或平均重度γnp来对室外空气计算室内外的压差Δp，即Δp＝（ρw-ρnp）g H（Pa），或Δp＝（γw-γnp）H（mm H2O）。

另外，由进风窗进入的为室外空气，因此根据压差求流速v时，应采用室外空气的密度ρw，而排风窗排出的为室内上部热空气，因此根据压差求流速v时，应采用室内上部空气的密度ρp，根据这些原则，即可求出进、排风窗的面积。

（1）进风窗面积

（2）排风窗面积

将式（6．8）和式（6．9）两式相比，因为μa＝μb，（ρw-ρnp）虽有相当差值，但在相除时可以相消，由于G也是相等的，所以相除后得：

但比值≈1，故通常用下式表示：

即进风窗与排风窗的面积比是和它们中心线距离中和面的高度成反比。 而具体在求H与H2值时，单从上式是不能求得的。但进风窗与排风窗中心距H是已知的，而H＝H1＋H2。将该关系式代入面积比式中，即可求出H1与H2值：

当Fa＝Fb时，则H1＝H2＝。

室内外压差值由于高度不同时，余压有正有负，则在室内一定可以找到某高度处与室外压力相等的地方，称为中和面，亦叫0面，压力为p0。

如果中和面高度低，即H1小，H2大，则表示进风窗面积Fa大而排风窗面积Fb小。

如果中和面高度高，即H1大，H2小，则表示进风窗面积Fa小而排风窗面积Fb大。

一般由于天窗造价比一般窗户造价高，故设计时通常把中和面定得低些，即为把天窗排气窗设计得小些。