随着我国经济的快速发展及工业化进程的不断推进,工业生产过程中产生的烟尘污染物,地下车库产生的汽车尾气,对人们的生命健康造成了严重影响,区域污染物快速有效排除至关重要。建筑通风领域普遍认为送风对整体气流组织有决定性作用,已发展出多种衡量通风系统性能及送风有效性的量化指标,但对排风系统的评价往往沿用整体通风性能的指标,难以对排风系统的影响范围及可及性进行定量分析。鉴于此,本课题采用理论推导、实验测试、数值模拟和实例验证相结合的方法,研究了建筑排风系统的性能,提出了排风系统有效作用范围及速率的逆向计算方法,发展了表征其客观性能边界的指标及控制策略,并在其基础上提出基于排风性能的通风系统设计方法,为人民生产、生活过程中的健康和安全提供保障。首先,本文提出了“有效排风区”和“逃逸空气龄”指标,以衡量排风系统的有效控制区域和排污速率,并基于伴随方程理论推导了排风口有效作用范围及逃逸空气龄方程,建立了求解排风口性能指标的基本数学模型。其次,在大连某机械加工厂进行了排风罩排风性能的实验,对比捕集效率、逃逸空气龄、有效排风区等数据,验证了计算方法的合理性与可靠性。逃逸空气龄和有效排风区的提出首次为精确衡量排风口的排污速率和覆盖范围提供了精确的定量指标。然后,在准确模拟有效排风区和捕集效率的基础上,进一步开展了横向风速、排风量及排风罩安装高度对排风性能影响的的研究。结果表明,在本算例中横向风速在0-0.2m/s时,捕集效率为100%,有效排风区也达到最大;随着横向风速和排风罩安装高度的增大,工作台处有效排风区和捕集效率都呈现出变小的趋势;增加排风量有助于增大有效排风区和捕集效率,但当风量达到3000m~3/h继续增大风量对两者的增大效果不再显著。最后,本文针对排风性能要求较高的焊接厂房和地下车库通风系统,结合建筑实际通风设施,进行了基于有效排风区的系统优化,并提出了针对不同通风系统的设计方法和控制策略。焊接厂房采用置换通风时对污染物的控制效果要优于全面稀释通风,应控制室内背景风处于0.3m/s以下,避免污染物横向扩散,排风口应根据送风方向及焊接点的位置设置,尽可能避免排风口间有效作用范围的重叠;对于地下车库采用的射流诱导通风系统,排风口应根据气流主导风向及污染物聚集区布置,尽量使排风口覆盖污染物浓度高的地方,避免风口均布造成能源浪费,建议在射流诱导末端增加排风口的数量,减少沿程排风口布置。