工業(yè)建筑中局部通風(fēng)對(duì)有害物控制效果的評(píng)價(jià)方法研究（可編輯）

工業(yè)建筑中局部通風(fēng)對(duì)有害物控制效果的評(píng)價(jià)方法研究西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文工業(yè)建筑中局部通風(fēng)對(duì)有害物控制效果的評(píng)價(jià)方法研究專業(yè)：供熱、供燃?xì)?、通風(fēng)及空調(diào)工程研究生：于群摘要隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，工業(yè)有害物的散發(fā)量日益增加，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重。有害物在危害人類健康的同時(shí)，也嚴(yán)重影響企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量。局部通風(fēng)系統(tǒng)作為響應(yīng)節(jié)能減排號(hào)召的有力手段，是現(xiàn)有工業(yè)通風(fēng)中昀高效的通風(fēng)形式。一直以來，對(duì)室內(nèi)局部通風(fēng)控制效果的評(píng)價(jià)普遍集中在利用局部排風(fēng)罩的捕集內(nèi)工作人員仍然有可能存在嚴(yán)重的健康危害。而現(xiàn)有的評(píng)價(jià)室內(nèi)通風(fēng)的一系列指標(biāo)例如換氣效率和排污效率并不針對(duì)局部通風(fēng)。因此以室內(nèi)局部通風(fēng)系統(tǒng)為評(píng)評(píng)價(jià)有害物的排除效果，還應(yīng)評(píng)價(jià)逃逸的有害物對(duì)室內(nèi)環(huán)境的影價(jià)整個(gè)建筑環(huán)境內(nèi)的通風(fēng)效果。首先，本文對(duì)國內(nèi)外就通風(fēng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了介紹，闡述了各個(gè)指標(biāo)的計(jì)算方法、適用場(chǎng)合以及在評(píng)價(jià)本課題的研究對(duì)象時(shí)存在的問題。提出適用于本文研究對(duì)象的評(píng)價(jià)指標(biāo)??目標(biāo)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)濃度比。其中，目標(biāo)區(qū)指有害物濃度梯度昀大的一個(gè)區(qū)域，區(qū)域外的有害物濃度梯度基本為零。用室內(nèi)平均濃度對(duì)目標(biāo)區(qū)的平均濃度進(jìn)行無量綱化，即得到目標(biāo)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)濃度比。在捕集效率的基礎(chǔ)上運(yùn)用該指標(biāo)，不但能夠評(píng)價(jià)出目標(biāo)區(qū)域的控制效果，連同非目標(biāo)區(qū)域的控制效果也能一并其次，提出兩種對(duì)局部通風(fēng)系統(tǒng)控制有害物的優(yōu)化方法。一是對(duì)工作區(qū)吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)控制室內(nèi)有害物情況下，相同外界條件和各項(xiàng)參數(shù)，不同工人工作位置對(duì)呼吸區(qū)控制效果進(jìn)行分析，二是比較相同外界條件和各項(xiàng)參數(shù)式通風(fēng)系統(tǒng)和側(cè)吸式局部排風(fēng)系統(tǒng)對(duì)有害物的控制效果。其中工人位置包括從工人背對(duì)吹風(fēng)口、工人側(cè)對(duì)吹風(fēng)口還有工人面對(duì)吹風(fēng)口三種情況。得出盡管捕集效率相同，但工人側(cè)對(duì)吹風(fēng)口時(shí)感受到更低的甲醛濃度；由于吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)能夠西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文將有害物控制在一個(gè)更小的目標(biāo)區(qū)內(nèi)，它對(duì)有害物的控制效果比側(cè)吸式局部排風(fēng)系統(tǒng)更好。昀后，分析和評(píng)價(jià)兩種條件下??不同建筑容積和不同散發(fā)量，工作區(qū)吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)有害物的控制效果。得出建筑容積越大，集中在目標(biāo)區(qū)的有害物濃度越高，相對(duì)非目標(biāo)區(qū)域的有害物濃度越低，局部通風(fēng)的控制效甲醛散發(fā)量的增加，目標(biāo)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化濃度比減小，說明相對(duì)集中在目標(biāo)區(qū)的甲醛量減少，逸散到非目標(biāo)區(qū)的甲醛量增加，充分證明即使捕集效率很物仍然會(huì)造成很大的健康危害。本論文所采用目標(biāo)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)濃度比不但能夠評(píng)價(jià)工作臺(tái)附近區(qū)域的通風(fēng)情況，和評(píng)價(jià)起著一定的指導(dǎo)作用。風(fēng)機(jī)理及其局部環(huán)境控制特性研究(50978214)”和高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金(20096128>0110008)的資助。西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文ResearchforevaluationmethodofharmfulcontrolofWiththerapiddevelopmentofindustrialproductiondistributionsofharmfulsubstancesareincreasing,andsoaretheincreasingproblemsoftheenvironmentalpollution.Theseharmfonlyjeopardizehumanhealth,butalsoseriouslyaffisthepowerfulenergy-savingandreducingthedischarge,andisalsoTheevaluationindexoflocalventilationsystemusuallyusecaptureefficiencyHowever,thethecaptureefficiencyofexhausthoodistheevaluationindexesofcontaminantremovalefficiencyevaluatethetheremovaleffectofharmfulsubstances,andalsotheinfluenceofsituationandinappropriateofstudy?normalizedctheconcentrationsmalltonearzero.NormalizedtargetedzoneistheratioofaverageconcentrationoftargetedzonetoIndooraveragezone,butalsotheuntargetedzooptimizationmethodsofcontrollingharmfulsubstancesofbreathingareainthedifferentworklocationswhenusingworkingarkindsoflocations?woofworkingareapush-pullventilationundertwosituations?differentbuildingbulkeffectismoreprominent.Astheproventhatalthoughthecaptureefficiencyfworkersalsohanormalizedconcentrationinthetargetarea.TheresearchreKeywords:localventilation,controleffect,evaluationFoundationProjectofChProgramofHigherEducation1緒論11.1研究背景11.1.1機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)11.1.2各類局部排風(fēng)罩的比較.22.1捕集效率82.1.2實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法之一?示蹤氣體法92.2.1空氣齡102.2.2換氣次數(shù)和換氣效率112.2.3排污效率122.3其他指標(biāo)132.3.1修正換氣效率132.3.2實(shí)際新風(fēng)換氣次數(shù).142.3.3工作區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化濃度.152.3.4人體暴露指標(biāo)152.4目前存在的問題162.5目標(biāo)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)化濃度比.162.5.1提出的依據(jù).162.5.2定義式172.6本章小結(jié)173數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)與數(shù)學(xué)模型的建立及驗(yàn)證193.1計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬基本理論193.2數(shù)學(xué)模型的建立和求解203.2.2數(shù)學(xué)模型的數(shù)值解法243.3數(shù)值模擬的驗(yàn)證273.4本章小結(jié)314局部通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)有害物控制的優(yōu)化方法32模擬.364.2局部排風(fēng)形式對(duì)有害物控制效果分析454.3本章小結(jié)505.2.2局部通風(fēng)效果評(píng)價(jià).565.3本章小結(jié)576結(jié)論59致謝.60參考文獻(xiàn).61III西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，工業(yè)有害物的散發(fā)量日益增加，環(huán)境污染問題越來越嚴(yán)重。嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞給經(jīng)濟(jì)社會(huì)帶來了嚴(yán)重的負(fù)面影響。工業(yè)生產(chǎn)中伴隨著數(shù)以億噸計(jì)的有害物排放，倘若這些有害物不會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，還會(huì)對(duì)人民身體健康產(chǎn)生極大危害。對(duì)一些特殊的危害人類健康的同時(shí)，也嚴(yán)重影響企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量，使生產(chǎn)無以為繼。在上述前提下，通風(fēng)工程針對(duì)居住建筑和生產(chǎn)車間的空氣條件，一方面對(duì)改善室內(nèi)空氣品質(zhì)、保護(hù)人民健康、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率起著重大作用；另一方面在許多工業(yè)部門起著保證生產(chǎn)正常進(jìn)行，提高產(chǎn)品質(zhì)量的作用。我國"十二五"規(guī)劃綱要對(duì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的部署中提出，要營(yíng)造生態(tài)宜居的綠色家園。主要包括積極應(yīng)對(duì)氣候變化，著重推進(jìn)節(jié)能減排，推動(dòng)綠色低碳發(fā)展，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型城市。在這樣節(jié)能減排的營(yíng)造良好室內(nèi)環(huán)境的同時(shí)，盡可能地降低能源消耗并且保護(hù)大氣環(huán)境已經(jīng)成為當(dāng)[2]今通風(fēng)行業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)。1.1.1機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械通風(fēng)是借助風(fēng)機(jī)所提供的風(fēng)壓、風(fēng)量而使空氣流動(dòng)的方法。它一方面可以通過管道和送、排風(fēng)口系統(tǒng)有效地將室外新鮮空氣或經(jīng)過處理的空氣送到建筑物的任何工作地點(diǎn)，另一方面還可以將建筑物內(nèi)受到污染的空氣及時(shí)排到室外，或者送到凈化裝置處理合格后再予排放。通風(fēng)方法按通風(fēng)系統(tǒng)作用范圍可以分為局部通風(fēng)和全面通風(fēng)。比起全面通風(fēng)，局部通風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)在于能夠確保通風(fēng)量，并且能夠控制氣流運(yùn)動(dòng)的方向和氣流速度，也能夠按所對(duì)進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)進(jìn)行處理。對(duì)于高大工業(yè)廠房，全面通風(fēng)勢(shì)必存在通風(fēng)量大、耗電更大。而局部通風(fēng)憑借其風(fēng)量小，效果好的特點(diǎn)，成為防止工業(yè)有害物污染室內(nèi)空氣和改善作業(yè)環(huán)境的昀有效的通風(fēng)方法。局部通風(fēng)分為局部送風(fēng)和局部排風(fēng)兩大類，它們都是利用局部氣流使局部工1西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文作地點(diǎn)不受有害物的污染，造成良好的室內(nèi)環(huán)境。對(duì)于面積很大，操作人員較少的生產(chǎn)車間，使用全面通風(fēng)的方式改善整個(gè)車間的空氣環(huán)境，既增加了通風(fēng)難度又會(huì)造成很大的能源浪費(fèi)。因此只需要向個(gè)別的局部工作地點(diǎn)送創(chuàng)造良好的空氣環(huán)境，就可以達(dá)到安全舒適的要求。而一般的工個(gè)或多個(gè)局部地點(diǎn)產(chǎn)生有害物，僅存在局部送風(fēng)無法滿足安全要部排風(fēng)系統(tǒng)對(duì)有害物進(jìn)行排除，從根本上減少工人的暴露危害。所以局部排風(fēng)系統(tǒng)在局部通風(fēng)系統(tǒng)中占有很重要的一部分，對(duì)有害物的排除也研究的是局部排風(fēng)局部排風(fēng)罩是局部排風(fēng)系統(tǒng)的重要組成部分，其性能對(duì)局部排風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果有很大影響。按照工作原理不同，局部排風(fēng)罩可分為以(1)密閉罩；(2)柜式排風(fēng)罩(通風(fēng)柜);(3)外部吸氣罩(包括上吸式、側(cè)吸式、下吸式及槽邊排風(fēng)罩等);(4)接受式排風(fēng)罩；(5)吹吸式排風(fēng)罩。隨著工業(yè)勞作復(fù)雜程度的增加，工作區(qū)操作設(shè)備擺設(shè)方式的多樣化，傳統(tǒng)的局部排風(fēng)系統(tǒng)有了演化和改善，從而出現(xiàn)不少適應(yīng)工作區(qū)實(shí)際情況的局部排風(fēng)形式。此外，環(huán)境友好概念的提出，令工人工作環(huán)境和工作過程的舒適性受到越來越多的重視，這也需要妥善的局部排風(fēng)系統(tǒng)來應(yīng)對(duì)。因此，進(jìn)行排風(fēng)罩需綜合考慮系統(tǒng)能耗、控制效果等各方面因素。針對(duì)不同的工業(yè)場(chǎng)合以及有害物特性，可以設(shè)計(jì)選擇合適的局部排風(fēng)罩種類工作原理適用場(chǎng)合特點(diǎn)將有害物密閉，通風(fēng)不影響操作而大量散發(fā)較少風(fēng)量就能得到良好的捕密閉罩機(jī)抽吸罩內(nèi)有害物有害物的場(chǎng)合集效果依靠罩口的抽吸力在形式多樣，包括上吸式、側(cè)吸外部吸氣罩控制點(diǎn)處形成一定的式下吸式、以及槽邊排風(fēng)罩，吸入風(fēng)速應(yīng)用范圍廣排除熱設(shè)備上部的熱射接受由生產(chǎn)過程本身流以及冷設(shè)備運(yùn)動(dòng)部件罩外氣流的運(yùn)動(dòng)是生產(chǎn)過程接受式排風(fēng)罩產(chǎn)生或誘導(dǎo)的有害氣產(chǎn)生的夾帶粉狀物料的產(chǎn)生的，與罩子無關(guān)流氣流吹風(fēng)口的風(fēng)將有害物吸氣量較其他排風(fēng)罩小，能抵吹吸式排風(fēng)罩槽寬較大或工作區(qū)較大吹向?qū)?cè)的吸氣口制橫向干擾氣流2西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文除了以上基本的排風(fēng)罩口形式，還存在一些新的局部通風(fēng)形式，例如射流下的吸氣流裝置。它利用吹出的射流將控制區(qū)域與其他區(qū)域分隔開的吸風(fēng)氣流來捕集有害物。它的特點(diǎn)除了能像吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)那樣利用小的風(fēng)量就能進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制，還能夠阻止外界氣流對(duì)捕集過程的干擾。1.1.3工業(yè)有害氣體的來源和危害在噴漆、造紙、化工、紡織物漂白、澆鑄、電鍍、酸洗、金屬冶煉等過程中均會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體和蒸汽。表1.2幾種常見工業(yè)有害氣體和蒸汽對(duì)人體健康的危害污染物種類來源對(duì)人體的危害汞蒸氣汞礦石的冶煉及汞的生產(chǎn)3西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文污染物種類來源對(duì)人體的危害甲烷煤礦開采過程中產(chǎn)生濃度高會(huì)使人窒息，易產(chǎn)生爆炸鉛損害消化道、造血器官和神經(jīng)系統(tǒng)HS礦井內(nèi)有機(jī)物腐爛所產(chǎn)生2苯焦?fàn)t煤氣、化工危及血液和造血器官設(shè)備2含硫金屬礦物的燃燒、漂白、強(qiáng)烈腐蝕作用，2紙漿和制酸等生產(chǎn)過程使鼻、咽喉、支氣管發(fā)炎NO燃燒、化工、電鍍急性哮喘、肺氣腫和肺瘤X對(duì)污染物的控制通風(fēng)形式，成為我們面臨的嚴(yán)肅課題。對(duì)室內(nèi)局部通風(fēng)效果的評(píng)價(jià)一直以來普遍集中在對(duì)局部排風(fēng)罩價(jià)。因?yàn)椴都什坏窃u(píng)價(jià)排風(fēng)罩捕集效果的昀有意義的特性之一，它也是對(duì)其進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的昀主要的指標(biāo)。它被定義為單位時(shí)間內(nèi)排風(fēng)罩捕獲空氣污染物的數(shù)量與單位時(shí)間內(nèi)工藝過程產(chǎn)生的全部污染物的數(shù)量之比，簡(jiǎn)而言之就是有害物捕集量與發(fā)生量之比。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)局部排風(fēng)對(duì)有害物控制效借助該指標(biāo)。1.2.1國外研究現(xiàn)狀為了真正意義上確定局部排風(fēng)罩的捕集效果，很多學(xué)者都對(duì)捕集效率作了實(shí)驗(yàn)1986年，F(xiàn)lynnandEllenbecker將經(jīng)驗(yàn)確定的參數(shù)與流場(chǎng)模型結(jié)合起來，首次建立了帶法蘭的圓形罩子的捕集效率的模型；Jankovic等人通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證得到速4西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文度不是排風(fēng)效率唯一的決定性因素這一結(jié)論；Peng等人給出捕集效率是排風(fēng)量，罩口面積，有害物距罩的距離，干擾氣流速度以及污染源溫度的別測(cè)量出了直徑為100mm的風(fēng)口以及垂直于罩子中心線的捕集Kee-Chiang等人對(duì)全面通風(fēng)工作環(huán)境中局部排風(fēng)罩的捕集效率證實(shí)了全面通風(fēng)的通風(fēng)口要遠(yuǎn)離局部排風(fēng)罩才能達(dá)到好的通風(fēng)此外，國外學(xué)者也運(yùn)用捕集效率這一指標(biāo)，對(duì)不同工況下的局部排風(fēng)的控制效焊接煙塵的控制進(jìn)行了評(píng)價(jià)，得出吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)能有效減少煙塵的個(gè)人暴露量的結(jié)論。2001年，Rota等人利用CFD軟件對(duì)敞口槽吹吸式通風(fēng)捕集效率行模擬分析，通過分析提出相應(yīng)的吹吸式通風(fēng)的設(shè)計(jì)方法。2002年，Marzal等人利用流動(dòng)可視化方法來監(jiān)測(cè)吹風(fēng)口幾何要風(fēng)系統(tǒng)捕集效率的影響，同時(shí)可以監(jiān)測(cè)到?jīng)]有被排風(fēng)系統(tǒng)捕集到的有害物。在他們后期的研究中，他們發(fā)現(xiàn)總效率與吹風(fēng)口流量之間的關(guān)系。也就是總效率曲線是二級(jí)回歸多項(xiàng)式，它由吹風(fēng)口流量決定。吹風(fēng)口流量應(yīng)不超過某個(gè)特定值，否則總效率會(huì)下降。激光多普勒測(cè)速儀(LDV)觀察到了流動(dòng)結(jié)構(gòu)。對(duì)吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)中，不同吹氣流速和吸氣流速下四種模式??彌散模式，過渡模式，覆蓋模式和強(qiáng)吸模式的捕集效率進(jìn)行比較，得出當(dāng)流場(chǎng)為強(qiáng)吸模式流態(tài)時(shí)，捕集效率昀高，即將流場(chǎng)保持在得到昀佳控制效果。2005年方案進(jìn)行了研究，本著達(dá)到90?捕集效率時(shí)，所需要排風(fēng)量昀少的情況為昀佳方案的原則，比較以下四種典型通風(fēng)方式的優(yōu)劣：(1)在鑄造線之間增加下吸式排風(fēng)罩；(2)在墻上設(shè)置增強(qiáng)噴射的排氣裝置；(3)頂棚排風(fēng)罩輔助垂直射流；(4)水平吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)。結(jié)果表明水平吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)有害物的控制效果昀好也昀經(jīng)濟(jì)。2009年，OjimaJ指出盡管吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)在局部排風(fēng)罩方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，但是由于很難對(duì)吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)的特性作定量的評(píng)價(jià)，所以系統(tǒng)需要相當(dāng)費(fèi)力的調(diào)試。其中捕集效率的測(cè)定則是有效的定量分析手段。他還指出，其他條件相同，如果存在橫向氣流的干擾，捕集效率會(huì)減少到39.3-78.5%,當(dāng)橫向氣流不存在，捕集效率能夠達(dá)到95.1-97.9%。5西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀針對(duì)不同的罩口形式，我國學(xué)者對(duì)捕集效率的影響因素進(jìn)行了長(zhǎng)期而深遠(yuǎn)的探索。對(duì)局部排風(fēng)罩捕集效率的研究是從彭泰瑤、邵強(qiáng)開始的。早在1988年，他們就對(duì)矩形排風(fēng)罩的捕集效率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，研究結(jié)論至今仍然廣為應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)就越高；在某一距離點(diǎn)上，罩口平均風(fēng)速越大捕集效率越高。此外，排氣罩口應(yīng)盡量對(duì)著發(fā)生源散發(fā)污染的方向，這樣才能達(dá)到更高的捕集效率。2005年，馬震?用煙氣流動(dòng)可視化方法和激光多普勒測(cè)速儀(LDV)觀察到吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)中不同吹氣流速和吸氣流速下四種模式??彌散覆蓋模式和強(qiáng)吸模式，并對(duì)捕集效率進(jìn)行比較，得出要想得到好的控制效果，至少保證流場(chǎng)在覆蓋模式流態(tài)。此外，他也證明了吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，較弱的送風(fēng)速度就能夠滿足對(duì)有害物的控制。件不足的情況下，學(xué)者們更傾向于利用模擬手段對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行分析，這不僅省時(shí)還能得到大量數(shù)據(jù)。2008年，郭建忠、鮑金鈴利用fluent軟件，對(duì)上吸罩物理參數(shù)(罩子高度、擋板寬度、排風(fēng)量)與捕集效率之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。得出結(jié)論：為降低呼吸帶空氣中有害物濃度，可以通過降低罩子安裝高度來提高呼吸帶的平均風(fēng)速；安裝高度和風(fēng)量一定時(shí)，如果要排出同樣數(shù)量的污染物，有擋板比無擋板所需的風(fēng)量更少；當(dāng)系統(tǒng)風(fēng)量一定，不加擋板的上吸罩，捕集效率與控制距離(無因次)之間呈三次多項(xiàng)式的數(shù)量關(guān)系。2009年，王怡、任改霞針對(duì)高溫塵源條件下，風(fēng)量和排風(fēng)罩尺寸與捕集效率的關(guān)系進(jìn)行了研究，并得出結(jié)論：風(fēng)量增大到某一值時(shí)，捕集效率的升高不明顯，所以不能一味的增大送風(fēng)量，建議風(fēng)量的設(shè)計(jì)值應(yīng)處于風(fēng)量經(jīng)濟(jì)區(qū)；風(fēng)量一定時(shí)，通過增加擋板加大排風(fēng)罩高度，能夠提高捕集效率。1.2.3捕集效率存在的問題通過文獻(xiàn)調(diào)研了解到，對(duì)于捕集效率的研究結(jié)果充分證明它對(duì)于評(píng)價(jià)局部排風(fēng)系統(tǒng)性能的重要意義。然而我們知道，存在這樣一種情況，盡管捕集效率很高，但室內(nèi)工作人員仍然有可能存在嚴(yán)重的健康危害。那么人員長(zhǎng)期處在這樣的工作環(huán)境中，不但影響工作效率，更重要的是嚴(yán)重威脅工人健康。6西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文通過分析可以知道，捕集效率僅僅反映了排風(fēng)罩的控制效果，而我們往往需要知道整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的通風(fēng)情況，此時(shí)如果單一的用捕集效率上述原因說明捕集效率不能夠作為評(píng)價(jià)建筑環(huán)境內(nèi)局部通風(fēng)控制效果的唯一指標(biāo)。因此本研究的任務(wù)是在考慮捕集效率的前提下，探究其他能夠全面評(píng)價(jià)局部通風(fēng)系統(tǒng)的指標(biāo)，從而完善對(duì)建筑環(huán)境內(nèi)的局部通風(fēng)對(duì)有害物控制效果的評(píng)價(jià)。1.3本課題研究的主要內(nèi)容和意義本研究以工業(yè)廠房為主要研究對(duì)象，以計(jì)算流體力學(xué)和傳熱學(xué)為理論基礎(chǔ)，以實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬為手段，分析了現(xiàn)有室內(nèi)各種評(píng)價(jià)局部通法，在前人基礎(chǔ)上提出了更加適合本文研究對(duì)象的評(píng)價(jià)指標(biāo)。主要工作如下：人基礎(chǔ)上，探索適用于室內(nèi)局部通風(fēng)效果的評(píng)價(jià)方法。2.本課題選取了工業(yè)建筑用高大空間建筑的模型，對(duì)吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)中對(duì)不同位置工人呼吸區(qū)控制效果進(jìn)行分析，此外，比較工作區(qū)吹吸式通風(fēng)系統(tǒng)和側(cè)吸式局部排風(fēng)系統(tǒng)對(duì)有害物控制效果。3.分析和評(píng)價(jià)不同建筑容雖然我國對(duì)局部通風(fēng)技術(shù)研究起步較早，但是對(duì)系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)單一，僅僅憑借捕集效率這一指標(biāo)，無法全面且合理評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)污染物的控制效果。而我國目前一些評(píng)價(jià)指標(biāo)例如通風(fēng)效率、換氣效率等主要以整個(gè)室內(nèi)為研究對(duì)象，它們?cè)谠u(píng)價(jià)工業(yè)建筑局部通風(fēng)效果時(shí)，并不適用。所以提出新的評(píng)價(jià)指標(biāo)乃至評(píng)不同工況選擇恰當(dāng)?shù)木植客L(fēng)方式是具有現(xiàn)實(shí)意義和工程參考價(jià)值的。7西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文2現(xiàn)有評(píng)價(jià)指標(biāo)的分析以及新指標(biāo)的提出局部排風(fēng)系統(tǒng)性能的評(píng)價(jià)指標(biāo)??捕集效率，另一個(gè)是評(píng)價(jià)室內(nèi)通的理論基礎(chǔ)。2.1捕集效率捕集效率對(duì)于局部排風(fēng)的意義重大，它不僅能夠反映局部排風(fēng)罩且它是能夠定量的評(píng)價(jià)出局部排風(fēng)罩控制效果的重要指標(biāo)。從式的優(yōu)選的可靠依據(jù)。捕集效率是單位時(shí)間內(nèi)排氣罩捕獲空氣污染物的數(shù)量與單位時(shí)間內(nèi)工業(yè)過程產(chǎn)生的全部污染物的數(shù)量之比。定義式如下：dbp其中η表示捕集效率，Cs表示污染源處的濃度，C表示排風(fēng)口bpCo表示背景濃度。影響捕集效率的主要因素主要有：①排氣罩與污染源之間的距離某一距離物對(duì)人體的有害程度來定，此時(shí)，盡可能使得排氣罩靠近有害物較小的罩口平均風(fēng)速，從而減少風(fēng)道的空氣流量，降低能源的消②排風(fēng)量但當(dāng)風(fēng)量增大到一定程度時(shí)，捕集效率不再有明顯的變化。所以局部排風(fēng)8西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文③發(fā)生源釋放污染物的方向和它與排氣罩的相對(duì)位置彭泰瑤、邵強(qiáng)等人的實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)排氣罩對(duì)著污染物方向時(shí)的捕集效率高于其他情況的捕集效率。因此在排風(fēng)罩的設(shè)計(jì)中，排風(fēng)罩與發(fā)生源④排風(fēng)口尺寸排風(fēng)口尺寸越大，捕集效率越高，當(dāng)排風(fēng)口尺寸一2.1.2實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法之一?示蹤氣體法針對(duì)氣體，測(cè)定捕集效率通常采用示蹤氣體法。示蹤氣體法是在建筑物內(nèi)或送回風(fēng)中有控制地釋放一定量的示蹤氣體，測(cè)量室內(nèi)或送回風(fēng)中示蹤氣體濃度隨時(shí)間的變化，從而定量分析室內(nèi)空氣的流動(dòng)情況。這種測(cè)量技術(shù)不僅可以應(yīng)用于測(cè)量具有穩(wěn)定流型的氣流組織情況，而且可以研究氣流變化劇型的空氣流動(dòng)，因此在研究建筑物內(nèi)的空氣流動(dòng)中有極其廣泛的應(yīng)用范圍。(1)示蹤氣體的選擇包括可測(cè)性.穩(wěn)定性，無毒性和在大氣中的濃度低。常用的示蹤6儀的種類及實(shí)驗(yàn)中釋放氣體所需費(fèi)用，所以示蹤氣體的選擇非常重要。為降低示蹤氣體的費(fèi)用應(yīng)考慮選擇可測(cè)濃度較低、單位體積價(jià)格較為便宜的示蹤氣體。國外研究中所用的示蹤氣體主要有SF、氟利昂等，這些氣體無毒無害滿足安6全要求，但這類示蹤氣體密度較大，是空氣密度的5倍以上，因此不易與空氣充密度比較大也帶6來另一問題，單位體積價(jià)格相對(duì)較高，可能使得應(yīng)用于測(cè)量研究而釋放示蹤氣體費(fèi)用非常高。另一種常用示蹤氣體是NO和CO,它們沒有以上2度超過25ppm時(shí)會(huì)危害人體健康。CO對(duì)人體無害，但空氣中有一定的含量CO.同時(shí)人的呼吸時(shí)也會(huì)產(chǎn)生.因此濃度可能會(huì)不穩(wěn)定，從而影響測(cè)量結(jié)果。甲烷性質(zhì)當(dāng)體積百分比濃度大于5%小于15%時(shí)，甲烷具有爆炸性。所以較少的被應(yīng)用為示蹤氣體。但甲烷的可測(cè)濃度較低，可以采用比較低的實(shí)驗(yàn)濃度，保證實(shí)驗(yàn)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)任意點(diǎn)的濃度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于可燃濃度，并采取相應(yīng)的措施，就可保證實(shí)驗(yàn)安9西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文(2)實(shí)驗(yàn)方法彭泰瑤、邵強(qiáng)等人于1988年就對(duì)局部排風(fēng)罩的捕集效率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室建立局部排風(fēng)系統(tǒng)，模擬工作現(xiàn)場(chǎng)的污染物發(fā)生源的形式，在控制條件下，通過發(fā)生源模型連續(xù)釋放SF。將SF發(fā)生源置于局部排為此時(shí)排風(fēng)罩能將全部的SF都捕集進(jìn)入風(fēng)道。然后將示蹤氣體發(fā)生源置于距排風(fēng)6罩不同距離處，測(cè)試通過在風(fēng)道內(nèi)采樣，測(cè)得SF的濃度與罩口釋放的濃度的比值，6即為排風(fēng)罩的捕集效率。2.2室內(nèi)通風(fēng)效果的評(píng)價(jià)指標(biāo)2.2.1空氣齡空氣齡的概念昀早于20世紀(jì)80年代由Sandberg提出。根據(jù)定義，空氣齡時(shí)，某點(diǎn)的空氣齡越小，說明該點(diǎn)的空氣越新鮮，空氣品質(zhì)就越好?？諝恺g還反映了房間排除污染物的能力，平均空氣齡小的房間，去除污染物的能力就強(qiáng)。就空氣齡方便理解，評(píng)價(jià)效果直接的優(yōu)點(diǎn)，它有著很廣泛的應(yīng)用?？諝恺g的實(shí)驗(yàn)測(cè)定可以通過三種方式，分別為脈沖法、上升法和下降法。脈沖法測(cè)量空氣齡的方式是在通風(fēng)房間內(nèi)的入口釋放少量示蹤氣體，記錄被測(cè)點(diǎn)濃度變化過程，從而得到頻率分布函數(shù)，空氣齡的計(jì)算式如下：ppfT2-2p?08OOpp?fpOpS0上升法測(cè)量空氣齡的方式是在房間入口處恒定釋放示蹤氣體，記錄被測(cè)點(diǎn)的濃度隨時(shí)間變化的情況，其累積分布函數(shù)和空氣齡的計(jì)算式分別ppp10西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文pp下降法測(cè)量空氣齡的方式是待房間內(nèi)各點(diǎn)的濃度平衡之后，停止示蹤氣體的的加入，測(cè)量被測(cè)點(diǎn)的濃度變化過程，其累積分布函數(shù)和空氣齡的pppS0pp2.2.2換氣次數(shù)和換氣效率nn房間換氣次數(shù)定義為：QV式中，n為房間的換氣次數(shù)(次/h)。換氣次數(shù)可以通過示蹤氣體法測(cè)得。上升法中，根據(jù)質(zhì)量平衡可以得到mCe積V,即可得到換氣次數(shù)和名義時(shí)間常數(shù)。下降法中，均勻混合條件下房間出口濃度與初始濃度具有下列關(guān)系：eTn可以通過測(cè)量出口濃度和初始濃度得到名義時(shí)間常數(shù)和換氣次在理想“活塞流”通風(fēng)條件下，房間的換氣效率昀高。此時(shí)房間平均空氣齡昀小，它和出口處的空氣齡、房間的名義時(shí)間常數(shù)存在以下的關(guān)因此，可以定義活塞流下房間的平均空氣齡與實(shí)際通風(fēng)條件下的比值為換氣效率，它反映了新鮮空氣置換原有空氣的快慢與活塞通風(fēng)下置換快慢的比例，定11西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文義式為：TTpp通過計(jì)算得到名義時(shí)間常數(shù)和房間平均空氣齡之后，根據(jù)式到房間的換氣效率。各點(diǎn)的換氣效率由各點(diǎn)的空氣齡與名義時(shí)間其中房間平均空氣齡的測(cè)量和計(jì)算方法如下：房間平均空氣齡的測(cè)量方法也可以使用示蹤氣體法，以下是三種房間平均空