CN203022194U - 用于热带季风地区厂房的自然通风器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于热带季风地区厂房的自然通风器，包括框架体，其特征在于：在框架体的顶部设有盖板，至少在框架体的上部一侧设有采光窗、在支架的中部一侧设有通风口和百页式通风窗，该百页式通风窗由窗框和若干下倾式百叶片构成；在通风口的顶端设有第一挡板，在百页式通风窗外边缘处设有第二挡板；由第一挡板、百页式通风窗和第二挡板构成迂回式通风通道，即第一挡板与百页式通风窗连接构成迂回式通风通道的第一段，第二挡板与百页式通风窗连接构成迂回式通风通道的第二段。本实用新型充分利用自然通风改善了室内热环境，太阳辐射的作用加强了热压通风的效果，具有自然通风效果较好和节能效果显著的特点。

Description

用于热带季风地区厂房的自然通风器

技术领域

本实用新型涉及一种自然通风器，具体涉及一种用于热带季风地区厂房的自然通风器。属于厂房通风设备技术领域。

背景技术

热带季风地区夏天闷热,如果厂房散热条件差,会影响员工的工作效率,产品品质下降，为了提高员工的工作效率，需要改善工业厂房内的工作环境，达到通风效果和采光要求，并且为了预防发生火灾等事故威胁到厂房的安全，通常都在厂房上设有通风器。现有通风器按名称来分有：顺坡通风器，屋面通风器，采光通风器，无动力通风器，屋脊通风器，自然通风器，屋顶通风器，条形风机，高容量通风器等。最常用的通风器是自然通风器，自然通风器一般是由底座、骨架、防雨板、排水系统等组成，但是现有技术的通风器由于结构不合理，通常会出现漏水、飘雨现象，并且通风效果不佳，维修不方便，因此，不能满足热带季风地区的现代新型建筑设计要求。为了提高热带季风地区厂房的洁净度、和舒适度，有必在研制出一种用于热带季风地区厂房的自然通风器。

实用新型内容

实用新型目的是为了克服现有技术的通风器结构不合理、出现漏水、飘雨和通风效果不佳的缺陷，提供一种用于热带季风地区厂房的自然通风器，该用于热带季风地区厂房的自然通风器具有结构简单、防止漏水、飘雨和通风效果好的特点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：

用于热带季风地区厂房的自然通风器，包括框架体，其结构特点在于：在框架体的顶部设有盖板，至少在框架体的上部一侧设有采光窗、在支架的中部一侧设有通风口，在通风口的下方向外延伸出百页式通风窗，该百页式通风窗为横向设置、由窗框和若干下倾式百叶片构成；在所述通风口的顶端设有第一挡板，该第一挡板呈外倾斜状并与百页式通风窗的中部连接，在百页式通风窗外边缘处设有第二挡板，该第二挡板呈外倾斜状并与厂房的层面连接；由第一挡板、百页式通风窗和第二挡板构成迂回式通风通道，即第一挡板与百页式通风窗连接构成迂回式通风通道的第一段，第二挡板与百页式通风窗连接构成迂回式通风通道的第二段。

本实用新型还可以通过以下技术方案实现：

本实用新型的进一步方案：第一挡板、百页式通风窗和第二挡板构成迂回式通风通道中，在第一挡板和第二挡板的外围为正压状态，在第一挡板和第二挡板的内侧区域即通风器开口区域为负压状态，形成自然通风结构。

本实用新型的进一步方案：在框架体的上部两侧各设有一采光窗、在支架的中部两侧各设有一通风口，在框架体的两侧各形成一在通风口的下方向外延伸出百页式通风窗，即在框架体的两侧各形成一迂回式通风通道、形成对称式迂回式通风通道结构。

本实用新型的进一步方案：框架体设置在厂房屋脊最高点开口处；百页式通风窗设置在框架体的1/3高度处。

本实用新型的进一步方案：框架体呈H型钢架，在H型钢架1/3高度处的两侧设有至少两根悬挑梁，若干百叶片设置在悬挑梁之间构成气流通道，在H型钢架顶部设有两侧突出的横梁，盖板设置横梁上，在H型钢架上部两侧设有凸台，采光窗设置在凸台与横梁之间的边缘。

本实用新型的进一步方案：盖板呈坡度状，所述坡度可以为3%。

本实用新型的进一步方案：第一挡板和第二挡板的倾斜度可以在45°～90°之间

本实用新型的进一步方案：第一挡板的倾斜度可以为64.08°，第二挡板的倾斜度可以为65°。

本实用新型的进一步方案：房盖、第一挡板、第二挡板和盖板可以由彩钢夹心板构成。

本实用新型的进一步方案：长房屋顶屋脊最高点开口处宽度为2500mm。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型具有由第一挡板、百页式通风窗和第二挡板构成迂回式通风通道，既能保证室内外的热压和风压的正常流通，通过热压和风压进行自然换气，第一挡板、百页式通风窗和第二挡板具有排水和挡雨的作用，因此，具有自然通风换气、环保节能、防止漏水及飘雨的突出的有益效果。

2、本实用新型由于设置在厂房屋顶屋脊最高点，开口处便于热气流的疏导，设置的采光窗增加了厂房内光线的照射面积，提高了采光效果，因此，有利于保持风道和厂房、车间内空气干燥，改善工人工作环境，提高工作效率。

3、本实用新型结构自然通风效果较好，充分利用自然通风改善了室内热环境，太阳辐射的作用加强了热压通风的效果，节能效果非常显著。

附图说明

图1为本实用新型的一个具体实施例的局部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

具体实施例1：

如图1所示，本实施例包括框架体1，在框架体1的顶部设有盖板2，在框架体1的上部两侧各设有一采光窗3、在支架1的中部两侧各设有一通风口，在通风口的下方向外延伸出百页式通风窗4-1，该百页式通风窗4-1为横向设置、由窗框和若干下倾式百叶片构成；在所述通风口的顶端设有第一挡板5，该第一挡板5呈外倾斜状并与百页式通风窗4-1的中部连接，在百页式通风窗4-1外边缘处设有第二挡板7，该第二挡板7呈外倾斜状并与厂房的层面连接；由第一挡板5、百页式通风窗4-1和第二挡板7构成迂回式通风通道4，即第一挡板5与百页式通风窗4-1连接构成迂回式通风通道4的第一段，第二挡板7与百页式通风窗4-1连接构成迂回式通风通道4的第二段。

本实施例中，

第一挡板5、百页式通风窗4-1和第二挡板7构成迂回式通风通道4中，在第一挡板5和第二挡板7的外围为正压状态，在第一挡板5和第二挡板7的内侧区域即通风器开口区域为负压状态，形成自然通风结构。

在框架体1的上部两侧各设有一采光窗3、在支架1的中部两侧各设有一通风口，在框架体1的两侧各形成一在通风口的下方向外延伸出百页式通风窗4-1，即在框架体1的两侧各形成一迂回式通风通道4、形成对称式迂回式通风通道结构。

框架体1设置在厂房屋脊最高点开口处；百页式通风窗4-1设置在框架体1的1/3高度处。框架体1呈H型钢架，在H型钢架1/3高度处的两侧设有至少两根悬挑梁8，若干百叶片4-1设置在悬挑梁8之间构成气流通道4，在H型钢架顶部设有两侧突出的横梁9，盖板2设置横梁9上，在H型钢架上部两侧设有凸台10，采光窗3设置在凸台10与横梁9之间的边缘处。盖板2呈坡度状，所述坡度为3%。第一挡板5的倾斜度为64.08°，第二挡板7的倾斜度为65°。房盖6、第一挡板5、第二挡板7和盖板2由彩钢夹心板构成。长房屋顶屋脊最高点开口处宽度为2500mm。

所述若干百叶片4-1焊接在两根悬挑梁8之间，在H型钢架顶部设有两侧突出的横梁9，盖板2通过螺丝倾斜设置在横梁9上，盖板2与横梁9之间呈3%的坡度。第一挡板5通过螺丝固定在支撑架11上，第二挡板7通过螺丝固定支撑架11上。

厂房屋顶屋脊最高点开口处的面积采用CFD模拟技术方法计算出。

在支架上部设置采光窗，使采光效果最佳，所述气流通道采用若干百叶片构成，空气可以白叶片之间的空隙进行交换，当室外有风时，厂房内外形成局部气压差，根据气体的扩散原理自动进行空气交换；当室外无风时，依靠室内外稳定的温差，则能形成稳定的热压自然通风换气，保障了气流的正常流通，不需要机械动力驱动，实现了节省能源的目的。通过空气交换使工作环境中的有毒、潮湿、高温空气排出，新鲜空气源源不断补充到厂房内,营造出良好的工作环境，从而提高员工的工作效率，还能够遮挡部分飘雨。

在气流通道与采光窗和房盖之间分别设置的倾斜的第一挡雨板和第二挡雨板，当遇到风雨侵袭时，通过第一挡雨板和第二挡雨板将雨水直接排除，进一步避免漏水及飘雨，从而保持风道的干燥。

具体实施例2：

本实施例的特点是：在框架体1的上部一侧设有一采光窗3、在支架1的中部一侧各有一通风口，在通风口的下方向外延伸出百页式通风窗4-1，该百页式通风窗4-1为横向设置、由窗框和若干下倾式百叶片构成；在所述通风口的顶端设有第一挡板5，该第一挡板5呈外倾斜状并与百页式通风窗4-1的中部连接，在百页式通风窗4-1外边缘处设有第二挡板7，该第二挡板7呈外倾斜状并与厂房的层面连接；由第一挡板5、百页式通风窗4-1和第二挡板7构成迂回式通风通道4，即第一挡板5与百页式通风窗4-1连接构成迂回式通风通道4的第一段，第二挡板7与百页式通风窗4-1连接构成迂回式通风通道4的第二段。

具体实施例3：

本实施例的特点是：所述H型钢架在1/3高度处设有两根、三根或四根以上向外的悬挑梁。其余同具体实施例1或具体实施例2。

下面以以某一制烟工业厂房为例，对本实用新型的设计作进一步说明。

本实例涉及的厂房总面积为18000m2，车间面积为8424m2。

根据CFD模拟技术方法计算出厂房屋顶屋脊最高点开口处的面积为多少？，所述长房屋顶屋脊最高点开口处宽度为2500mm。

根据CFD模拟技术方法，利用自然通风设计原理及理论公式进行厂房的自然通风设计。

1）自然通风设计计算简化条件

由于车间内工艺设备布置，设备散热等情况很复杂，须采用一些假设条件才能进行计算。

（1）整个车间的温度均一致，车间的余热量不随时间变化；

（2）通风过程是稳定的，影响自然通风的因素不随时间变化；

（3）车间内同一水平面上各点的静压相等，静压沿高度方向的变化符合流体静力学规律；

（4）车间内空气流动时不受任何物体的阻挡；

（5）不考虑局部气流的影响，热射流、通风气流到达排风口前已经消散；

2）厂房全面通风换气量设计计算

(1)确定排风温度

车间上部排风温度的确定方法主要有温度梯度法和有效热量法，对于散热量较为均匀，散热量小于116W/m3时的车间，室内空气温度随高度方向的分布规律大致是一直线关系，因此，车间上部的排风温度tp按下式计算：

tp=tn+a(h-2)

式中tn（修改为tn）——工作区温度（℃），即工作地点所在的地面上2m以内的温度；

h——排风通风器中心距地面高度（m）;

a——沿车间高度方向的温度梯度（℃/m）;

如图2所示：此厂房沿车间高度方向的温度梯度取0.2。

（2）排除车间余热量所需要的全面通风换气量

根据此厂房室内工艺设备提供的散热量Q为460KW，室外通风设计温度t_w为34.7℃，计算得到排风温度t_p为38.2℃，可以得到全面通风换气量：

$G=\frac{Q}{c(t_p-t_w)}=\frac{460}{1.01(38.2-34.7)}=130\mathrm{kg}/s$

公式c是常用系数1.01。

（3）进排风口面积计算与校核

通过孔口的空气体积流量与孔口两侧压力差的平方根成正比，即

$V_1=A_1\sqrt{\frac{2{\mathrm{\Δp}}_1}{{\mathrm{\ζ}}_1{\mathrm{\ρ}}_w}},$ $V_2=A_2\sqrt{\frac{2{\mathrm{\Δp}}_2}{{\mathrm{\ζ}}_2{\mathrm{\ρ}}_n}}$ ①

式中A₁，A₂——分别是进风口和排风口的面积，m²；

V1，V2——分别是通过进风口和排风口的空气体积流量，m3/s；

ζ1，ζ2——分别为进风口和排风口的局部阻力系数；

ρn，ρw——分别是室内外空气的密度，kg/m3；

Δp1，Δp2——分别为进风口和排风口处的内外压差，Pa。

其中孔口处内外压差正比于孔口离中和面的距离和空气内外的密度差，

Δp₁=h₁(ρ_w-ρ_n)g，Δp₂=h₂(ρ_w-ρ_n)g    ②

式中h1，h2——分别是进风口和排风口中心与中和面的高差；进风口和排风口间的高差H=h1+h2。

根据质量守恒定律，进风的质量流量等于排风的质量流量，则有：

$\frac{h_1}{h_2}=\frac{t_w+273}{t_n+273}{\left(\frac{{\mathrm{\μ}}_2{A}_2}{{\mathrm{\μ}}_1{A}_1}\right)}^2$ ③

式中μ1，μ2——分别为进风口和排风口的流量系数分别为 ${\mathrm{\μ}}_1=1/\sqrt{{\mathrm{\ζ}}_1},$ ${\mathrm{\μ}}_2=1/\sqrt{{\mathrm{\ζ}}_2}$

通过式①、②、③即可计算出热压下的自然通风量，其质量流量为：

G₃=ρ_wV₁=ρ_nV₂

计算进排风口流量系数分别μ1，μ2为0.46、0.65，假设中和面高度在h的1/3处，即h1=8m,h2=17m,ρ_w=1.123kg/m3,ρ_n=1.117kg/m3,根据公式①、②、③可以计算得到进排风口面积比例为：1.35:1；压差比例为0.7:1。

热压作用所形成的自然通风量比例接近1:1，满足厂房自然通风设计的精度要求。

所述H型钢架设置在厂房屋顶屋脊最高点开口处，H型钢架高4500mm，宽为2500mm，在H型钢架1/3高度处对称的两侧设有两根悬挑梁8，每侧悬挑梁8伸出长为2000mm，所述气流通道4由设置在两根悬挑梁8之间的若干百叶片4-1构成，H型钢架顶部设有两侧突出的横梁9，每侧横梁9的突出部分长为700mm，盖板2倾斜设置横梁9上，盖板2与横梁8之间有3%的坡度，在H型钢架上部2900mm处对称的两侧设有凸台10，每侧凸台10向外伸出700mm，所以采光窗3设置在凸台10与横梁9之间的边缘，第一挡雨板5通过支撑架11呈64.08°倾斜角度安装在气流通道4与采光窗3之间，第二挡雨板7通过支撑架11呈65°倾斜角度安装在气流通道4与房盖6之间。房盖6、第一挡雨板5、第二挡雨板7和盖板2采用彩钢夹心板。

表1：制烟厂房沿车间高度方向的温度表

实用新型厂房屋顶屋脊最高点开口处的面积采用CFD模拟技术方法，通过采用CFD模拟技术方法可以合理的调整和确定厂房进、排气口位置和面积以及热源等参数，使得自然通风的效果达到最优，同时，运用CFD模拟技术对厂房室内自然通风气流组织进行优化分析，可使自然通风效果达到最优，这对厂房自然通风器的设计有着重要的指导意义。

Claims (10)

1.用于热带季风地区厂房的自然通风器，包括框架体（1），其特征在于：在框架体（1）的顶部设有盖板（2），至少在框架体（1）的上部一侧设有采光窗（3）、在支架（1）的中部一侧设有通风口，在通风口的下方向外延伸出百页式通风窗（4-1），该百页式通风窗（4-1）为横向设置、由窗框和若干下倾式百叶片构成；在所述通风口的顶端设有第一挡板（5），该第一挡板（5）呈外倾斜状并与百页式通风窗（4-1）的中部连接，在百页式通风窗（4-1）外边缘处设有第二挡板（7），该第二挡板（7）呈外倾斜状并与厂房的层面连接；由第一挡板（5）、百页式通风窗（4-1）和第二挡板（7）构成迂回式通风通道（4），即第一挡板（5）与百页式通风窗（4-1）连接构成迂回式通风通道（4）的第一段，第二挡板（7）与百页式通风窗（4-1）连接构成迂回式通风通道（4）的第二段。

2.根据权利要求1所述的用于热带季风地区厂房的自然通风器，其特征在于：第一挡板（5）、百页式通风窗（4-1）和第二挡板（7）构成迂回式通风通道（4）中，在第一挡板（5）和第二挡板（7）的外围为正压状态，在第一挡板（5）和第二挡板（7）的内侧区域即通风器开口区域为负压状态，形成自然通风结构。

3.根据权利要求1或2所述的用于热带季风地区厂房的自然通风器，其特征在于：在框架体（1）的上部两侧各设有一采光窗（3）、在支架（1）的中部两侧各设有一通风口，在框架体（1）的两侧各形成一在通风口的下方向外延伸出百页式通风窗（4-1），即在框架体（1）的两侧各形成一迂回式通风通道（4）、形成对称式迂回式通风通道结构。

4.根据权利要求3所述的用于热带季风地区厂房的自然通风器，其特征在于：所述框架体（1）设置在厂房屋脊最高点开口处；百页式通风窗（4-1）设置在框架体（1）的1/3高度处。

5.根据权利要求1或2所述的用于热带季风地区厂房的自然通风器，其特征在于：框架体（1）呈H型钢架，在H型钢架1/3高度处的两侧设有至少两根悬挑梁（8），若干百叶片（4-1）设置在悬挑梁（8）之间构成气流通道（4），在H型钢架顶部设有两侧突出的横梁（9），盖板（2）设置横梁（9）上，在H型钢架上部两侧设有凸台（10），采光窗（3）设置在凸台（10）与横梁（9）之间的边缘。

6.根据权利要求5所述的用于热带季风地区厂房的自然通风器，其特征在于：所述盖板（2）呈坡度状，所述坡度为3%。

7.根据权利要求1所述的用于热带季风地区厂房的自然通风器，其特征在于：第一挡板(5)和第二挡板(7)的倾斜度在45°～90°之间

8.根据权利要求7所述的用于热带季风地区厂房的自然通风器，其特征在于：第一挡板（5）的倾斜度为64.08°，第二挡板（7）的倾斜度为65°。

9.根据权利要求1所述的用于热带季风地区厂房的自然通风器，其特征在于：房盖（6）、第一挡板（5）、第二挡板（7）和盖板（2）由彩钢夹心板构成。

10.根据权利要求3所述的用于热带季风地区厂房的自然通风器，其特征在于：长房屋顶屋脊最高点开口处宽度为2500mm。

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