6.2 自然通风

6.2.1 本条是关于自然通风的一般规定。
    有资料表明，无组织排放对环境污染的贡献大于有组织排放，这是因为有组织排放的废气都经过了高效的净化处理。
6.2.2 本条是关于放散极毒物质的厂房不得采用自然通风的规定，为强制性条文。
    自然通风将引起极毒物质的扩散。现行国家标准《职业性接触毒物危害程度分级》GB Z230将毒物危害程度分为极度危害、高度危害、中度危害、轻度危害、轻微危害5级，本条中极毒物质是指会放散于空气中产生极度危害的物质。根据上述分级标准，我国常见的极度危害物质及行业见表1。

表1 常见极度危害物质及行业

6.2.3 本条规定了自然通风的设计计算。
    放散热量的厂房自然通风设计仅考虑热压作用，主要是因为热压比较稳定、可靠，而风压变化较大，即使在同一天内也不稳定。有些地区在炎热的日子里往往风速较低，所以在设计时不计入风压，而把它作为实际使用中的安全因素。热车间自然通风的计算方法见本规范附录H。不同天窗，不同风向角，室外风对天窗排风能力影响各不相同。室外风不完全是有利的因素。由于有不利因素的存在，在自然通风设计时，应考虑风压因素。在主导风向上有连续贯通开口的厂房，其自然通风除了按照规范根据热压作用计算外，可应用CFD模拟预测风压的影响，避免因风压导致有害物侵入人员活动区域。
6.2.4 本条规定了厂房朝向要求。
    在高温厂房的自然通风设计中主要考虑热压作用。某些地区室外通风计算温度较高，因为室温的限制，热压作用就会有所减小。为此，在确定该地区高温厂房的朝向时，应考虑利用夏季最多风向来增加自然通风的风压作用或对厂房形成穿堂风。因而要求厂房的迎风面与最多风向成60°～90°。非高温厂房宜考虑其他季节的最多风向，以充分利用自然通风。
6.2.5 本条规定了自然通风进、排风口或窗扇的选择。
    为了提高自然通风的效果，应采用流量系数较大的进、排风口或窗扇，如在工程设计中常采用的性能较好的门、洞、平开窗、上悬窗、中悬窗及隔板或垂直转动窗、板等。
    供自然通风用的进、排风口或窗扇，一般随季节的变换要进行调节。对于不便于人员开关或需要经常调节的进、排风口或窗扇，应考虑设置机械开关装置，否则自然通风效果将不能达到设计要求。总之，设计或选用的机械开关装置应便于维护管理并能防止锈蚀失灵，且有足够的构件强度。
6.2.6 本条规定了进风口的位置。
    夏季由于室内外形成的热压小，为保证足够的进风量，消除余热、提高通风效率，应使室外新鲜空气直接进入人员活动区。自然进风口的位置应尽可能低。参考国内外一些相关资料，可将夏季自然通风进风口的下缘距室内地坪的上限定为1.2m。冬季为防止冷空气吹向人员活动区，进风口下缘不宜低于4m，冷空气经上部侧窗进入，当其下降至工作地点时，已经过了一段混合加热过程，这样就不致使工作区过冷。如进风口下缘低于4m，则应采取防止冷风吹向人员活动区的措施。
6.2.7 本条规定了进风口与热源的相互位置。
    本条规定是从防止室外新鲜空气流经散热设备被加热和污染考虑的。
6.2.8 本条规定了设置避风天窗或屋顶通风器的条件。
    我国幅员辽阔，气候复杂，相关避风天窗的设置条件，南北方应区别对待。设置避风天窗与否，取决于当地气象条件(特别是夏季通风室外计算温度的高低)、车间散热量的大小、工艺和室内卫生条件要求以及建筑结构形式等因素。从所调查的部分热车间来看，设置避风天窗和散热量之间的关系大致为：南方炎热地区，车间散热量超过23W/m³；其他地区，车间散热量超过35W/m³，用于自然排风的天窗均采用避风天窗，因此作了如条文中的相关规定。
    屋顶通风器按照结构形式分为流线型屋顶通风器、薄型屋顶通风器两种。流线型通风器适用于电力、钢铁、冶金、化工、造船、机械、机车等工业厂房，薄型通风器特别适用于风力较大的沿江、沿海的工业厂房。屋面通风排烟型通风器适用于烟尘量、热量较大或有排烟要求的大跨度高大厂房。流线型屋顶通风器、薄型屋顶通风器又分为电动开启式及常开式。屋顶通风器主要原理是利用室内外温差所造成的热压及外界风力作用所造成的风压来实现进风和排风，从而满足生产车间内换气要求的一种通风装置，无运行能耗。流线型屋顶通风器通风效率高，骨架采用结构方管焊接而成，强度高；它不占用车间的生产面积，通风效果比普通天窗(或称气楼)提高30％，流量系数提高到0.84，无倒灌现象，最大能承受1000Pa的风载及50kg/㎡的雪载荷。薄型通风器整体高度低，仅高于屋顶接口546mm，因而结构风荷载小，重量轻，建筑造价较低，采用三重防雨雪槽结构，以保证通风通道干燥，最大能承受1200Pa的风载荷及50kg/㎡的雪载荷。
    通风器选型计算方法：
    (1) 计算车间需要的总换气量：
    车间总换气量Q＝车间容积×换气次数
    (2) 计算通风器的每米通风量：
    通风量计算公式：

    式中：G——通风量；
              U_p——通风器流量系数，流量系数＝1/阻力系数；
              A_p——通风器的有效通风面积(m²)；
              g——重力加速度，取9.81；
              h_p——中和界高度，一般为檐口高度的1/2；
              r_p——排风温度下的空气密度；
              r_j——进风温度下的空气密度；
              r_pw——室内空气的平均密度，按排风温度和进风温度的平均值采用，即0.5×(r_j＋r_p)。
    (3) 结合厂房工艺布置图确定通风器长度及喉口宽度。
6.2.9 本条规定了可不采用避风型天窗的条件。
    放散有害物质且不允许空气倒灌的车间，如铝电解车间，在电解过程中产生余热、烟气和粉尘(主要是氟化氢及沥青挥发物)等大量有害物质，采用自然通风的目的是排除车间的余热和有害物质。为使上升气流不致产生倒灌而恶化人员活动区的卫生条件，也应装设避风天窗。
    我国南方有少数地区夏季室外平均风速不超过1m/s，风压很小，经试算对比远不致对天窗的排风形成干扰，实测调查的结果也证实了这一点，因此规定夏季室外平均风速小于或等于1m/s的地区，可不设置避风天窗。
6.2.10 本条规定了防止天窗或风帽倒灌，避风天窗或风帽各部分尺寸的要求。
    规定本条的目的是为了避免风吹在较高建筑的侧墙上，因风压作用使天窗或风帽处于正压区，引起倒灌现象。
6.2.11 本条规定了封闭天窗端部的要求及设置横向隔板的条件。
    将挡风板与天窗之间，以及作为避风天窗的多跨厂房相邻天窗之间的端部加以封闭，并沿天窗长度方向每隔一定距离设置横向隔板，其目的是为了保证避风天窗的排风效果，防止形成气流倒灌。
    关于横向隔板的间距，国内各单位采取的数值不尽相同，有的采用40m～50m，有的采用50m～60m。相关单位的试验研究结果表明，当端部挡风板上缘距地坪的高度约13m的情况下，沿天窗长度方向的气流下降至挡风板上缘处的位置距端部约42m，相当于端部高度的3倍～3.5倍。综合各单位的实际经验及研究成果，作了如条文中的相关规定。为了便于清理挡风板与天窗之间的空间，规定在横向隔板或封闭物上应设置检查门。
    挡风板下缘距离屋面留有距离是为了排水、清扫污物等。
6.2.12 本条规定了自然通风进风口与排风天窗的水平距离的要求，为新增条文。
    在夏热冬暖或夏热冬冷地区热加工车间，利用自然通风来冲淡工作区有害物时，车间宽度不宜超过60m。对于多跨车间的自然通风效果，可利用CFD模拟，进行预测。增加车间高度有利于自然通风。
6.2.13 本条规定了设置不带窗扇的避风天窗的条件及要求。
    有些高温车间的天窗(特别是在南方炎热地区)由于全年厂房内的散热量都比较大，无须按季节调节天窗窗扇的开启角度，宜采用不带窗扇的避风天窗，不但能降低造价，还能减小天窗的局部阻力，提高通风效率，但在这种情况下，应采取必要的防雨及防渗漏措施。