1、15.2 工業建筑環境設計工業建筑環境設計 廠房的熱環境廠房的熱環境 廠房的光環境廠房的光環境 廠房的聲環境廠房的聲環境 潔凈廠房設計潔凈廠房設計25.2.1 廠房熱環境廠房熱環境 一一.恒溫恒濕廠房恒溫恒濕廠房為保證室內溫濕度而將進入室內的新鮮空氣為保證室內溫濕度而將進入室內的新鮮空氣加溫降溫、加濕干燥使之達到預定要求的過程，加溫降溫、加濕干燥使之達到預定要求的過程，稱為空氣溫濕度處理，這種廠房稱為恒溫恒濕稱為空氣溫濕度處理，這種廠房稱為恒溫恒濕廠房。廠房。 恒溫恒濕廠房的控制標準包括兩方面：空恒溫恒濕廠房的控制標準包括兩方面：空氣溫度和相對濕度基數，也稱基準度；另一個氣溫度和相對濕度基數，

2、也稱基準度；另一個是空氣溫度和相對濕度的允許波動范圍，也稱是空氣溫度和相對濕度的允許波動范圍，也稱溫、濕度精度。溫、濕度精度。 例如例如t=231 , =71%+5%3 由于廠房對進入其內部空氣的溫濕度處理和空調由于廠房對進入其內部空氣的溫濕度處理和空調機房、風道、送回風口的布置、氣流組織方式都與廠房機房、風道、送回風口的布置、氣流組織方式都與廠房的建筑空間設計有密切的關系，所以對此類建筑有著以的建筑空間設計有密切的關系，所以對此類建筑有著以下要求：下要求： 1.建筑布置。建筑布置。建筑宜采用北向布置；總墻面宜與冬建筑宜采用北向布置；總墻面宜與冬季主導風向平行；限制外窗、外門和門斗的傳熱系數；

3、季主導風向平行；限制外窗、外門和門斗的傳熱系數；宜采用方正體形，較少外墻長度；充分利用空間布置管宜采用方正體形，較少外墻長度；充分利用空間布置管道。道。 2.空調機房的布置空調機房的布置。空調機房一般布置在恒溫室附。空調機房一般布置在恒溫室附近；根據空調面積大小和布置方式來布置空調機房。近；根據空調面積大小和布置方式來布置空調機房。4二二.廠房的自然通風廠房的自然通風廠房通風的方式有兩種：機械通風、自然通風。廠房通風的方式有兩種：機械通風、自然通風。 （一）自然通風的基本原理（一）自然通風的基本原理單層廠房自然通風是利用空氣的熱壓和風壓作用進行的。單層廠房自然通風是利用空氣的熱壓和風壓作用進行

4、的。（1）熱壓作用）熱壓作用 熱壓的大小取決于室內外空氣溫差所導致的空氣容重差和進熱壓的大小取決于室內外空氣溫差所導致的空氣容重差和進出口高度差出口高度差H。如圖示。如圖示熱壓值按下式計算：熱壓值按下式計算：Pg（wn）H （Pa）式中：式中：g9.8m/s2w-室外空氣密度（室外空氣密度（Kg/m3）；）；n-室內空氣密度（室內空氣密度（Kg/m3）；）； H-進出風口中心線間距，（進出風口中心線間距，（m）。）。或或P（wn）H （Kg/m2）熱壓通風原理示意圖n tnw tw5機械通風屋面6（2）風壓作用）風壓作用當風吹向建筑物時，迎風面的空當風吹向建筑物時，迎風面的空氣壓力增加，超過一

5、個大氣壓，氣壓力增加，超過一個大氣壓，形成正壓區；背風面則形成負壓形成正壓區；背風面則形成負壓區。如圖示。區。如圖示。當建筑物上有開口時，氣流從正當建筑物上有開口時，氣流從正壓區流向室內，再流向負壓區，壓區流向室內，再流向負壓區，形成自然通風，是自然通風的主形成自然通風，是自然通風的主要風源。要風源。風壓可按下式計算：風壓可按下式計算：P PKVKV2 2w w/2 /2 （PaPa） V-V-風速，風速，m/sm/s；風壓通風原理示意圖K-K-空氣動力系數。即某點上的壓力與風的動壓之比。可正可空氣動力系數。即某點上的壓力與風的動壓之比。可正可負，其數值在負，其數值在0 01 1之間。之間。7

6、(二二)自然通風設計一般原理自然通風設計一般原理 1.建筑朝向選擇建筑朝向選擇。一般廠房南北朝向較為合理；。一般廠房南北朝向較為合理；限制廠房寬度并使其長軸垂直于夏季主導風。限制廠房寬度并使其長軸垂直于夏季主導風。 2.建筑群布置建筑群布置。除了合理布置建筑朝向，還應該。除了合理布置建筑朝向，還應該把整個建筑群布置好，才能組織好室內通風。把整個建筑群布置好，才能組織好室內通風。 3.廠房開口與自然通風廠房開口與自然通風。通常，取進出風口相等。通常，取進出風口相等為宜，如無法相等，以進風口小些為佳。為宜，如無法相等，以進風口小些為佳。 4.導風設計。中軸旋轉窗扇、水平挑檐、擋風板、導風設計。中軸

7、旋轉窗扇、水平挑檐、擋風板、百頁板、外遮陽板及綠化都能擋風、導風，可有百頁板、外遮陽板及綠化都能擋風、導風，可有效的組織室內通風。效的組織室內通風。（三）冷加工車間的自然通風（三）冷加工車間的自然通風 夏季冷加工車間的熱壓主要有：人體散熱、設備夏季冷加工車間的熱壓主要有：人體散熱、設備散熱、圍護結構向室內散熱等。散熱、圍護結構向室內散熱等。 通風以風壓作用自然通風為主。通風以風壓作用自然通風為主。8（四）熱加工車間的通風（四）熱加工車間的通風 組織自然通風以熱壓作用為主。組織自然通風以熱壓作用為主。 1、進排氣口的布置、進排氣口的布置 為更好地利用熱壓作用組織自然通風，根據熱壓為更好地利用熱壓

8、作用組織自然通風，根據熱壓作用原理，設計中應盡量加大進、排氣口中心距離。作用原理，設計中應盡量加大進、排氣口中心距離。 在南方炎熱地區，可將作為進風口的低側窗窗臺在南方炎熱地區，可將作為進風口的低側窗窗臺高度降低到高度降低到0.51m；而在北方寒冷地區，低側窗可分；而在北方寒冷地區，低側窗可分為上下兩排，冬季上排窗開啟，下排窗關閉，避免冷為上下兩排，冬季上排窗開啟，下排窗關閉，避免冷風直吹人體，夏季則將下排窗開啟，上排窗關閉。風直吹人體，夏季則將下排窗開啟，上排窗關閉。北方地區熱車間剖面示意圖9 為了提高熱加工車間的通風能力和便于窗扇啟閉，低側為了提高熱加工車間的通風能力和便于窗扇啟閉，低側窗

9、宜采用平開窗或立旋窗，尤其以立旋窗為最佳。因為它窗宜采用平開窗或立旋窗，尤其以立旋窗為最佳。因為它的開啟角度可隨風向來調節，能得到最大的通風量。的開啟角度可隨風向來調節，能得到最大的通風量。 排風口的位置應盡可能高一些，一般設在柱頂處。當設有排風口的位置應盡可能高一些，一般設在柱頂處。當設有天窗時，天窗位置一般在屋脊處。另外，天窗宜設在散發熱量天窗時，天窗位置一般在屋脊處。另外，天窗宜設在散發熱量較大的設備上方。這樣，可縮短通風距離，較快地排除熱空氣較大的設備上方。這樣，可縮短通風距離，較快地排除熱空氣。外墻中間部分的側窗，一般不按進、排風口設計，以免影響。外墻中間部分的側窗，一般不按進、排風

10、口設計，以免影響下部進風口的進氣量和氣流速度，但應按采光窗設計。為了開下部進風口的進氣量和氣流速度，但應按采光窗設計。為了開關方便，中側窗常采用固定窗或中懸窗，很少采用上懸窗。關方便，中側窗常采用固定窗或中懸窗，很少采用上懸窗。10單層廠房常用側窗開啟方式排風口布置112 2、通風天窗的類型、通風天窗的類型 無論是多跨或單跨熱車間，僅靠高低側窗通風往往不能滿無論是多跨或單跨熱車間，僅靠高低側窗通風往往不能滿足車間的生產要求，一般都在屋頂上設置天足車間的生產要求，一般都在屋頂上設置天窗。以通風為主的窗。以通風為主的天窗稱為通風天窗。通風天窗的類型主要有矩形通風天窗和下天窗稱為通風天窗。通風天窗的

11、類型主要有矩形通風天窗和下沉式通風天窗兩種。沉式通風天窗兩種。 （1 1）矩形通風天窗矩形通風天窗 除了風速為零的情況以外，熱車間的自然通風是在風壓和除了風速為零的情況以外，熱車間的自然通風是在風壓和熱壓的共同作用下進行的。其空氣流動出現三種狀態：熱壓的共同作用下進行的。其空氣流動出現三種狀態： 當風壓小于熱壓時，不僅背風面排風口可以排氣，迎風面排當風壓小于熱壓時，不僅背風面排風口可以排氣，迎風面排風口也能排氣。但由于迎風面風壓的影響，使風口也能排氣。但由于迎風面風壓的影響，使排風口排氣量減排風口排氣量減小。小。 當風壓等于熱壓時，迎風面排風口不能排氣，但背風面排當風壓等于熱壓時，迎風面排風口

12、不能排氣，但背風面排風口照樣能排氣。風口照樣能排氣。 當風壓大于熱壓時，迎風面的排風口不但不能排氣，反而當風壓大于熱壓時，迎風面的排風口不但不能排氣，反而出現風倒灌的現象，阻礙室內空氣的熱壓排風。出現風倒灌的現象，阻礙室內空氣的熱壓排風。12側窗矩形天窗13風壓和熱壓共同作用下的三種氣流狀況示意圖14擋風板b Lh 最有效的解決辦法，是在迎風面距離排風口一定距離的地最有效的解決辦法，是在迎風面距離排風口一定距離的地方設置擋風板。由于風可以從各個方向吹來，因此，短形天窗方設置擋風板。由于風可以從各個方向吹來，因此，短形天窗的兩側，均應設置擋風板，無論風從何處吹來，均可使然風口的兩側，均應設置擋風

13、板，無論風從何處吹來，均可使然風口始終處于負壓始終處于負壓區。區。 根據實驗：根據實驗：L/h0.62.5較為合較為合適。適。常用：天窗挑檐較短時常用：天窗挑檐較短時L/h1.11.5 天窗挑檐較長時天窗挑檐較長時L/h0.91.25矩形通風天窗15喉口寬度喉口寬度b b與窗高與窗高h h的關系：的關系：b6m hb6m h b6m h（0.40.40.50.5）b b可不設擋風板的幾種情況：（可不設擋風板的幾種情況：（1 1）邊跨滿足表）邊跨滿足表5.2.1.35.2.1.3的條的條件件P P356356 ；（；（2 2）兩相鄰天窗間距）兩相鄰天窗間距L L5h5h；（；（3 3）高低跨處低

14、跨）高低跨處低跨；（；（4 4）女兒墻代替。）女兒墻代替。（2）下沉式天窗）下沉式天窗 矩形天窗增加屋面荷載，利用屋架上、下弦高差將部分屋矩形天窗增加屋面荷載，利用屋架上、下弦高差將部分屋面板布置在下弦上，則形成下沉式天窗。面板布置在下弦上，則形成下沉式天窗。不設擋風板的情況16井式通風天窗縱向下沉式通風天窗橫向下沉式通風天窗17某倉庫通風屋脊183、合理布置熱源和其它措施、合理布置熱源和其它措施 合理布置熱源對廠房通風降溫起著重要作用，合理布置熱源對廠房通風降溫起著重要作用，是保證廠房內部良好衛生條件的重要措施之一。是保證廠房內部良好衛生條件的重要措施之一。 （1）利用穿堂風的車間，熱源布置

15、在下風側；）利用穿堂風的車間，熱源布置在下風側； （2）以熱壓為主的自然通風，熱源布置在天窗）以熱壓為主的自然通風，熱源布置在天窗喉口的下面（下沉式天窗時，熱源應與下沉底板喉口的下面（下沉式天窗時，熱源應與下沉底板錯開布置。）；錯開布置。）； （3）對生產時散發大量熱和煙塵的熱源，應在）對生產時散發大量熱和煙塵的熱源，應在設備上方設置排煙罩。設備上方設置排煙罩。 （4）多跨冷熱并聯的廠房，工藝允許下將冷熱）多跨冷熱并聯的廠房，工藝允許下將冷熱跨間隔布置，并設吊墻，距地面跨間隔布置，并設吊墻，距地面3m左右。左右。 （5）在廠房進風側不建或少建毗連式廠房。）在廠房進風側不建或少建毗連式廠房。19

16、設備上部設排煙罩1、排煙罩；2、工業爐冷熱跨間隔布置1、輕質吊墻；2、工業爐205.2.2 廠房的光環境廠房的光環境二、天然采光二、天然采光單層廠房，白天應主要依靠天然采光。設計內容：單層廠房，白天應主要依靠天然采光。設計內容：確定采光口面積確定采光口面積選擇窗的形式選擇窗的形式進行窗的布置進行窗的布置（一）天然采光的基本要求（一）天然采光的基本要求1、滿足采光系數最低值的要求、滿足采光系數最低值的要求照度：單位被照面上接受的光通量的多少，（照度：單位被照面上接受的光通量的多少，（lx）。）。 室內工作面上某點的照度與同一時刻室外全云天時照度的室內工作面上某點的照度與同一時刻室外全云天時照度的

17、百分比，稱為室內某點的采光系數百分比，稱為室內某點的采光系數C。即：。即： CEn/Ew100 C-室內某點的采光系數（）； En-室內某點的照度（lx）；Ew-同一時刻的室外全云天時的照度（lx）21采光系數值的確定 我國頒發的我國頒發的工業企業采光設計標準工業企業采光設計標準(GB50033(GB50033一一91)91)中要中要求采光設計的光源以全陰天天空的擴散光作為標準。根據我國求采光設計的光源以全陰天天空的擴散光作為標準。根據我國光氣候特征和視覺試驗，以及對實際情況的調查等，將我國工光氣候特征和視覺試驗，以及對實際情況的調查等，將我國工業生產的視覺工作分為業生產的視覺工作分為V V級

18、，提出了各級視覺工作要求的室內級，提出了各級視覺工作要求的室內天然光照度最低值，并規定出各級采光系數最低值。在采光設天然光照度最低值，并規定出各級采光系數最低值。在采光設計中，生產車間工作面上的采光系數最低值不應低于所規定的計中，生產車間工作面上的采光系數最低值不應低于所規定的數值，以保證車間內良好的視覺條件。數值，以保證車間內良好的視覺條件。 工作面一般取距地面工作面一般取距地面1m1m高的水平面。在橫剖面上進行驗算高的水平面。在橫剖面上進行驗算，連接各點采光系數值則形成采光曲線，采光曲線反映，連接各點采光系數值則形成采光曲線，采光曲線反映該剖面該剖面的采光情況。的采光情況。22生產車間工作

19、面上的采光系數最低值生產車間工作面上的采光系數最低值生產車間和工作場所的采光等級舉例生產車間和工作場所的采光等級舉例23（二）采光面積的確定（估算及驗算）（二）采光面積的確定（估算及驗算） 采光計算的方法很多，采光計算的方法很多，工業企業采光設計標準工業企業采光設計標準中介紹的圖表計算方法是我國目前最為簡便的方法。中介紹的圖表計算方法是我國目前最為簡便的方法。在初步設計階段可采用窗地面積比（即窗洞面積與在初步設計階段可采用窗地面積比（即窗洞面積與地板面積的比值是否符合要求）的方法進行估算或地板面積的比值是否符合要求）的方法進行估算或驗算。驗算。窗窗 地地 面面 積積 比比 24（三）采光方式與

20、采光窗的選擇（三）采光方式與采光窗的選擇 單層廠房天然采光方式如圖所示，有側面采光、頂部采光和混合采光等三種。單層廠房天然采光方式(a)、(b)、(e)側面采光；(d)、(f)、(g)、(h)、(i)頂部采光；(c)混合采光251 1、采光方式：、采光方式： （1）側面采光：光線方向性強，均勻度差、衰減幅度大，工作面上近窗點光線強，隨著與窗口距離的增加，采光系數減弱得很快。提高側窗位置，能使遠窗點的采光系數提高、照度增加，近窗點的采光系數降低、照度減少，使廠房采光的均勻度得到提高。 由于側面采光的方向性強，故布置側窗時要避免可能產生的遮擋。如在設有吊車梁的廠房中，吊車梁處則沒有必要開設側窗。因

21、此，廠房側窗一般是分上、下兩段布置，形成高低側窗。這有利于提高遠窗點的照度，同時也有利于提高廠房天然采光的均勻度。側窗窗臺宜高于吊車梁面約600mm。低側窗窗臺高度一般為工作面的高度，同時為便于開關，通常取1000mm左右，根據使用要求，可提高或降低。在設計多跨廠房時，應盡量利用廠房高低差處開設高側窗解決廠房的采光問題。26單側窗位置高低與遠近窗點采光系數和采光均勻度的關系吊車梁遮擋光線與 高低側窗的位置關系27 靠近側窗工作面縱向光線靠近側窗工作面縱向光線均勻性與窗和窗間墻的寬度有均勻性與窗和窗間墻的寬度有關。窗間墻愈寬，光線愈明暗關。窗間墻愈寬，光線愈明暗不均勻，因而窗間墻不宜設得不均勻，

22、因而窗間墻不宜設得太寬，一般宜等于或小于窗寬太寬，一般宜等于或小于窗寬為宜，必要時可不設窗間墻將為宜，必要時可不設窗間墻將窗做成通長的帶形窗。窗做成通長的帶形窗。利用高低差處設置高側窗的廠房剖面高低側窗示意28 （2）頂部采光：頂部采光容易使室內獲得較均勻的光線）頂部采光：頂部采光容易使室內獲得較均勻的光線，采光效率較側窗高。但構造較復雜，造價也較高（圖，采光效率較側窗高。但構造較復雜，造價也較高（圖(d)、(f)、(g)、(h)、(i)）。）。 （3）混合采光：側窗加頂部采光。）混合采光：側窗加頂部采光。2、采光天窗的類型、采光天窗的類型 （1）矩形天窗）矩形天窗特點：優：窗扇朝向南特點：優

23、：窗扇朝向南北向時，室內光線均勻北向時，室內光線均勻，直射光少。污染小，直射光少。污染小，易于防水，可開啟，通易于防水，可開啟，通風。風。缺：增加了廠房的體積缺：增加了廠房的體積及屋頂承重結構的集中及屋頂承重結構的集中荷載，結構復雜，造價荷載，結構復雜，造價高，抗震差。高，抗震差。矩形天窗29（2）M形天窗形天窗特點：優：窗扇朝向南北向特點：優：窗扇朝向南北向時，室內光線均勻，直射光時，室內光線均勻，直射光少。污染小，易于防水，可少。污染小，易于防水，可開啟，通風。開啟，通風。缺：增加了廠房的體積及屋缺：增加了廠房的體積及屋頂承重結構的集中荷載，結頂承重結構的集中荷載，結構復雜，造價高，抗震差

24、。構復雜，造價高，抗震差。（3）鋸齒形天窗）鋸齒形天窗特點：優：窗扇朝向南北向特點：優：窗扇朝向南北向時，室內光線均勻，直射光時，室內光線均勻，直射光少。污染小，易于防水，可少。污染小，易于防水，可開啟，通風。開啟，通風。缺：增加了廠房的體積及屋缺：增加了廠房的體積及屋頂承重結構的集中荷載，結頂承重結構的集中荷載，結構復雜，造價高，抗震差。構復雜，造價高，抗震差。M形天窗 鋸齒形天窗 30（4）橫向下沉式天窗）橫向下沉式天窗特點：優：窗扇朝向南北向特點：優：窗扇朝向南北向時，室內光線均勻，直射光時，室內光線均勻，直射光少。污染小，易于防水，可少。污染小，易于防水，可開啟，通風。開啟，通風。缺：

25、增加了廠房的體積及屋缺：增加了廠房的體積及屋頂承重結構的集中荷載，結頂承重結構的集中荷載，結構復雜，造價高，抗震差。構復雜，造價高，抗震差。（5）平天窗）平天窗特點：易積灰，采光效率高。特點：易積灰，采光效率高。橫向下沉式天窗 平天窗 (b)313、采光天窗的布置 采光天窗的布置須結合天窗形式、屋蓋結構和構造采光天窗的布置須結合天窗形式、屋蓋結構和構造、廠房朝向、生產要求等因素綜合考慮。概括起來有、廠房朝向、生產要求等因素綜合考慮。概括起來有縱向布置（天窗帶平行于屋脊）、橫向布置（天窗帶縱向布置（天窗帶平行于屋脊）、橫向布置（天窗帶垂直于屋脊）、點式或塊狀布置等幾種形式。垂直于屋脊）、點式或塊

26、狀布置等幾種形式。 縱向布置主要適用于朝向為南北向的廠房，多采縱向布置主要適用于朝向為南北向的廠房，多采用矩形、用矩形、M M形、梯形、鋸齒形等天窗，也可采用平天窗形、梯形、鋸齒形等天窗，也可采用平天窗做成采光帶沿廠房屋脊縱向布置。做成采光帶沿廠房屋脊縱向布置。 橫向布置主要適用于朝向為東西向的廠房，多采用橫向布置主要適用于朝向為東西向的廠房，多采用橫向下沉式天窗，平天窗也可做成橫向布置。橫向下沉式天窗，平天窗也可做成橫向布置。 點式或塊狀布置一般采用平天窗，根據使用要求，點式或塊狀布置一般采用平天窗，根據使用要求，在屋面上靈活地布置采光口，采光均勻性好。在屋面上靈活地布置采光口，采光均勻性好

27、。 32采光天窗形狀及布置采光天窗形狀及布置(a)矩形天窗；矩形天窗；(b)梯梯形天窗；形天窗；(c)M形天窗形天窗；(d)鋸齒形天窗；鋸齒形天窗；(e)橫向下沉式天窗；橫向下沉式天窗；(f)三角形天窗；三角形天窗；(g)平天窗（點狀布置）平天窗（點狀布置）；(h)平天窗（塊狀平天窗（塊狀布置）；布置）；(i)平天窗（平天窗（帶狀橫向布置）；帶狀橫向布置）；(j)平天窗（帶狀縱向布平天窗（帶狀縱向布置）置）33 選擇采光天窗形式及布置方式選擇采光天窗形式及布置方式應結合屋蓋結構形式。如采用屋架應結合屋蓋結構形式。如采用屋架（或屋面梁）上鋪屋面板的屋蓋可（或屋面梁）上鋪屋面板的屋蓋可采用矩形、梯

28、形、采用矩形、梯形、M M形、平天窗等形、平天窗等多種形式的天窗，而采用折板、馬多種形式的天窗，而采用折板、馬鞍形殼板的屋蓋則可利用屋面板上鞍形殼板的屋蓋則可利用屋面板上下布置形成的高差設置橫向天窗（下布置形成的高差設置橫向天窗（圖，采用殼體結構的廠房可利用圖，采用殼體結構的廠房可利用殼殼體邊緣凸起的弧形部分設置天窗（體邊緣凸起的弧形部分設置天窗（圖。圖。 結合屋蓋結構 形式設置天窗殼體屋蓋采光天窗的布置34橫向采光窗355.2.3 廠房的聲環境廠房的聲環境 噪聲是指由頻率和強度都不同的各種聲音雜亂噪聲是指由頻率和強度都不同的各種聲音雜亂的組合而產生的聲音。的組合而產生的聲音。一、噪聲允許標準。一、噪聲允許標準。 我國已頒布的與工業建筑聲環境相關的噪聲控我國已頒布的與工業