Asuinrakennusten ilmanvaihto. Huoneen ilma- ja säteilyjärjestelmä Huoneen lämmönvaihdon yleinen kaavio
Rakennuksen lämpöolosuhteet
Yleinen kaava lämmönvaihto huoneessa
Huoneen lämpöympäristö määräytyy useiden tekijöiden yhteisvaikutuksesta: lämpötila, huoneilman liikkuvuus ja kosteus, suihkuvirtojen esiintyminen, ilman parametrien jakautuminen huoneen pohjapiirroksen ja korkeuden mukaan sekä ympäröivien pintojen säteilynä niiden lämpötilasta, geometriasta ja säteilyominaisuuksista riippuen.
Mikroilmaston muodostumisen, sen dynamiikan ja siihen vaikuttamisen menetelmien tutkimiseksi sinun on tiedettävä huoneen lämmönvaihdon lait.
Lämmönvaihdon tyypit huoneessa: konvektiivinen - tapahtuu ilman ja aitojen ja lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmien pintojen välillä, säteilevä - yksittäisten pintojen välillä. Ei-isotermisten ilmasuihkujen turbulenttisen sekoittumisen seurauksena huoneen päätilavuuden ilman kanssa tapahtuu "suihkun" lämmönvaihtoa. Sisäpinnat ulkoiset aidat siirtävät lämpöä pääasiassa ulkoilmaan lämmönjohtavuuden kautta rakenteiden paksuuden kautta.
Huoneen minkä tahansa pinnan i lämpötasapaino voidaan esittää energian säilymisen lain perusteella yhtälöllä:
missä Radiant Li, konvektiivinen Ki, johtava Ti, lämmönsiirron komponentit pinnalla.
Huoneilman kosteus
Aitojen läpi tapahtuvaa kosteuden siirtoa laskettaessa on tarpeen tietää huoneen ilman kosteustila, joka määräytyy kosteuden vapautumisen ja ilmanvaihdon perusteella. Asuintilojen kosteuden lähteitä ovat kotitalousprosessit (ruoanlaitto, lattioiden pesu jne.), in julkiset rakennukset- ihmiset niissä teollisuusrakennukset- teknologiset prosessit.
Ilman kosteusmäärä määräytyy sen kosteuspitoisuudella d, g kosteutta 1 kg kuivaa osaa kohti kosteaa ilmaa. Lisäksi sen kosteustilalle on tunnusomaista vesihöyryn elastisuus tai osapaine e, Pa tai vesihöyryn suhteellinen kosteus φ, %,
E on suurin kimmoisuus tietyssä lämpötilassa.
Ilmalla on tietty kosteudenpidätyskyky.
Mitä kuivempi ilma on, sitä vahvemmin se sitoo vesihöyryä. Vesihöyryn paine e heijastaa ilman kosteuden vapaata energiaa ja kasvaa arvosta 0 (kuiva ilma) maksimielastisuuteen E, joka vastaa täydellistä ilman kyllästymistä.
Kosteuden diffuusio tapahtuu ilmassa paikoista, joissa vesihöyryn elastisuus on suurempi, paikkoihin, joissa on vähemmän joustavuutta.
η ilma = ∆d /∆е.
Ilman täydellisen kyllästymisen elastisuus E, Pa, riippuu lämpötilasta t us ja kasvaa sen noustessa. E:n arvo määritetään:
Jos haluat tietää lämpötilan t us, jota tietty E:n arvo vastaa, voit määrittää:
Rakennuksen ilmastointi
Rakennuksen ilmanvaihto on yhdistelmä tekijöitä ja ilmiöitä, jotka määräävät yleinen prosessi ilmanvaihto sen kaikkien tilojen ja ulkoilman välillä, mukaan lukien ilman liikkuminen sisätiloissa, ilman liikkuminen aitojen, aukkojen, kanavien ja ilmakanavien läpi sekä ilman virtaus rakennuksen ympärillä.
Ilmanvaihto rakennuksessa tapahtuu luonnonvoimien ja keinotekoisten ilmanliikkeen stimulaattoreiden vaikutuksesta. Ulkoilma pääsee tiloihin aitojen vuotojen tai tuloilmanvaihtojärjestelmien kanavien kautta. Rakennuksen sisällä ilma voi virrata huoneiden välillä ovien kautta ja vuotaa sisään sisäiset rakenteet. Sisäilma poistuu rakennuksen ulkopuolisista tiloista ulkoaitojen vuotojen kautta ja läpi tuuletuskanavat pakojärjestelmät.
Ilman liikettä rakennuksessa aiheuttavat luonnonvoimat ovat gravitaatio ja tuulenpaine.
Suunniteltu paine-ero:
Ensimmäinen osa on gravitaatiopaine, toinen osa tuulenpaine.
jossa H on rakennuksen korkeus maanpinnasta reunuksen yläosaan.
Max keskinopeuksista tammikuun vertailupisteen mukaan.
C n, C p - aerodynaamiset kertoimet rakennusaidan suoja- ja tuulenpuoleisilta pinnoilta.
K i -kerroin tuulen nopeuden paineen muutokset huomioon ottaen.
Lämpötila ja ilman tiheys rakennuksen sisällä ja ulkopuolella eivät yleensä ole samat, mikä johtaa erilaiseen gravitaatiopaineeseen aitojen sivuilla. Tuulen vaikutuksesta rakennuksen tuulenpuoleiselle puolelle muodostuu supistumaa ja aitojen pinnoille syntyy ylimääräistä staattista painetta. Tuulen puolelle muodostuu tyhjiö ja staattinen paine pienenee. Näin ollen tuulenpaineella ulkopuolella rakennus eroaa sisäpaineesta. Ilmajärjestelmä liittyy rakennuksen lämpötilaan. Ulkoilman tunkeutuminen johtaa lisälämmönkulutukseen sen lämmittämiseen. Kostean sisäilman suodatus kostuttaa ja heikentää koteloiden lämmöneristysominaisuuksia. Imeytys- ja suodatusvyöhykkeen sijainti ja koko rakennuksessa riippuu geometriasta, suunnitteluominaisuuksia, rakennuksen ilmanvaihtotila sekä rakennusalue, vuodenaika ja ilmastoparametrit.
Suodatetun ilman ja aidan välillä tapahtuu lämmönvaihtoa, jonka intensiteetti riippuu suodatuksen sijainnista rakenteessa (ryhmä, paneeliliitos, ikkunat, ilmaraot). Siten on tarpeen laskea rakennuksen ilmatila: määrittää ilman tunkeutumisen ja suodattumisen voimakkuus ja ratkaista lämmönsiirtoongelma yksittäisiä osia aidat, joissa on ilmanläpäisevyys.
Infiltraatio on ilman pääsyä huoneeseen.
Suodatus on ilman poistamista huoneesta.
Rakennustermofysiikan aihe
Rakennuksen lämpöfysiikka on tiede, joka tutkii sisäympäristön lämpö-, ilma- ja kosteusolosuhteiden ongelmia ja rakennusten sisärakenteita mihin tahansa tarkoitukseen ja käsittelee mikroilmaston luomista tiloihin käyttämällä ilmastointijärjestelmiä (lämmitys, jäähdytys ja ilmanvaihto). ottamalla huomioon ulkoisen ilmaston vaikutukset aitojen kautta.
Ymmärtää mikroilmaston muodostumista ja määrittää mahdollisia tapoja Vaikutus siihen, on tarpeen tuntea huoneen säteily-, konvektiiv- ja suihkulämmönsiirron lait, huonepintojen yleisen lämmönsiirron yhtälöt ja ilman lämmönsiirron yhtälöt. Perustuu ihmisten ja ihmisten väliseen lämmönvaihtoon ympäristöön huoneen lämpömukavuuden olosuhteet muodostuvat.
Päävastus huoneen lämpöhäviölle saadaan aidausmateriaalien lämpösuojausominaisuuksista, joten aidan läpi tapahtuvan lämmönsiirtoprosessin lait ovat tärkeimpiä tilan lämmitysjärjestelmää laskettaessa. Aidan kosteustila on yksi tärkeimmistä lämmönsiirtoa laskettaessa, koska kastelu johtaa huomattavaan lämmön laskuun suojaavia ominaisuuksia ja rakenteen kestävyys.
Aidan ilmankäyttö liittyy läheisesti myös rakennuksen lämpötilaan, sillä ulkoilman tunkeutuminen vaatii lämmön kuluttamista sen lämmittämiseen ja kostean sisäilman poistuminen kostuttaa aidan materiaalia.
Edellä käsiteltyjen asioiden tutkiminen mahdollistaa rakennusten mikroilmaston luomisen ongelmat polttoaine- ja energiaresurssien tehokkaan ja taloudellisen käytön olosuhteissa.
Rakennuksen lämpöolosuhteet
Rakennuksen lämpötila on kaikkien tekijöiden ja prosessien kokonaisuus, jotka määräävät sen tilojen lämpöympäristön.
Kaikkia teknisiä välineitä ja laitteita, jotka tarjoavat määritellyt mikroilmastoolosuhteet rakennuksen tiloissa, kutsutaan mikroilmastojärjestelmäksi (MCS).
Ulko- ja sisälämpötilan eron, auringon säteilyn ja tuulen vaikutuksesta huone menettää lämpöä aidan läpi talvella ja lämpenee kesällä. Gravitaatiovoimat, tuulen ja ilmanvaihdon toiminta luo paine-eroja, jotka johtavat ilman virtaukseen kulkuhuoneiden välillä ja sen suodattumiseen materiaalin huokosten läpi ja aitojen vuotamiseen.
Ilmakehän sade, kosteuden vapautuminen huoneissa, sisä- ja ulkoilman kosteusero johtavat kosteuden vaihtoon huoneessa aitojen kautta, joiden vaikutuksesta materiaalit voidaan kostua ja ulkoseinien ja pinnoitteiden suojaominaisuudet ja kestävyys huonontuvat. .
Huoneen lämpöympäristöä muokkaavia prosesseja on tarkasteltava erottamattomassa yhteydessä toisiinsa, koska niiden keskinäinen vaikutus voi olla erittäin merkittävä.
Kuvaus:
Trendit moderni rakentaminen asuinrakennukset, kuten kerrosten lisääminen, ikkunoiden tiivistäminen, asuntojen pinta-alan kasvattaminen, asettavat vaikeita tehtäviä suunnittelijoille: arkkitehdit ja lämmitys- ja ilmanvaihtoalan asiantuntijat varmistamaan tarvittavan mikroilmaston tiloihin. Ilmatila moderneja rakennuksia, joka määrittää sisäilman vaihtoprosessin keskenään, sisäilman ulkoilman kanssa muodostuu monien tekijöiden vaikutuksesta.
Asuinrakennusten ilmanvaihto
Ottaen huomioon ilma-olosuhteiden vaikutus asuinrakennusten ilmanvaihtojärjestelmän toimintaan
Tekninen järjestelmä minivalmistusasemat juomavesi alhainen tuottavuus
Osaston jokaisessa kerroksessa on kaksi kaksioa ja yksi yksiö ja kolmio. Yksiö ja yksi kaksio ovat yksisuuntaisia. Toisen kaksio ja 3-huoneen ikkunat kahteen päin vastakkaiset puolet. kokonaisalue yksiö 37,8 m2, yksipuolinen kaksio - 51 m2, kaksio kaksio - 60 m2, kolmio - 75,8 m2. Rakennus on varustettu tiheillä ikkunoilla, joiden ilmanläpäisyvastus on 1 m 2 h/kg paine-erolla D P o = 10 Pa. Ilmavirran varmistamiseksi AERECOn syöttöventtiilit asennetaan huoneiden seiniin ja yksiössä keittiöön. Kuvassa Kuvassa 3 on esitetty venttiilin aerodynaamiset ominaisuudet täydellä teholla avoin asento ja 1/3 peitetty.
Asuntojen ulko-ovien oletetaan myös olevan melko tiiviitä: ilman läpäisevestävyydellä 0,7 m 2 h / kg paine-erolla D P o = 10 Pa.
Asuinrakennus on huollettu järjestelmillä luonnollinen ilmanvaihto satelliittien kaksipuolisella liitännällä piippuun ja säädettämättömillä pakoritilillä. Kaikissa asunnoissa (koosta riippumatta) on asennettu samat ilmanvaihtojärjestelmät, koska tarkasteltavana olevassa rakennuksessa, jopa kolmen huoneen huoneistoissa, ilmanvaihto määräytyy ilman sisäänvirtausnopeuden mukaan (3 m 3 / h / m 2 asuintilaa) ), mutta poistonopeudella keittiöstä, kylpyhuoneesta ja wc:stä (yhteensä 110 m 3 / h).
Rakennuksen ilmastointilaskelmat suoritettiin ottaen huomioon seuraavat parametrit:
Ulkoilman lämpötila 5 °C – ilmanvaihtojärjestelmän suunnittelulämpötila;
3,1 °C – lämmityskauden keskilämpötila Moskovassa;
10,2 °C – Moskovan kylmimmän kuukauden keskilämpötila;
28 °C – lämmitysjärjestelmän suunnittelulämpötila tuulen nopeudella 0 m/s;
3,8 m/s – tuulen keskinopeus lämmityskauden aikana;
4,9 m/s – arvioitu tuulen nopeus ikkunoiden tiheyden valinnassa eri suuntiin.
Ulkoinen ilmanpaine
Ulkoilman paine koostuu gravitaatiopaineesta (kaavan (1) ensimmäinen termi) ja tuulenpaineesta (toinen termi).
Tuulenpaine on suurempi korkeissa rakennuksissa, mikä otetaan laskennassa huomioon kertoimella k dyne, joka riippuu alueen avoimuudesta ( avoin tila, matalat tai korkeat rakennukset) ja itse rakennuksen korkeus. Enintään 12-kerroksisissa taloissa on tapana pitää k dyne -korkeusvakioina, ja korkeammissa rakennuksissa k dynen arvon kasvattaminen rakennuksen korkeudella ottaa huomioon tuulen nopeuden kasvun etäisyyden maasta.
Tuulenpuoleisen julkisivun tuulenpaineen arvoon vaikuttavat paitsi tuulen puoleisten myös tuulenpuoleisten julkisivujen aerodynaamiset kertoimet. Tämä tilanne selittyy sillä, että absoluuttinen paine rakennuksen suojan takana olevan ilmaa läpäisevän elementin tasolla, joka on kauimpana maanpinnasta, jonka läpi ilma on mahdollista liikkua (poistoakselin suuaukko suojan takana olevalla julkisivulla) on ehdollinen nollapaine, R konv:
R usl = R atm - r n g N + r n v 2 s z k din /2, (2)
missä сз on rakennuksen suojapuolen puolta vastaava aerodynaaminen kerroin;
H – ylemmän elementin korkeus maanpinnasta, jonka läpi ilma on mahdollista, m.
Kokonaisylipaine, joka muodostuu ulkoilmaan rakennuksen korkeudella h, määräytyy tämän pisteen ulkoilman kokonaispaineen ja ehdollisen kokonaispaineen R cond välisen eron perusteella:
R n = (R atm - r n g h + r n v 2 s z k din /2) - (R atm - r n g N +
R n v 2 s z k dyn /2) = r n g (H - h) + r n v 2 (s - s z) k dyn /2, (3)
missä c on aerodynaaminen kerroin suunnittelujulkisivulla, otettuna .
Paineen painovoimaosa kasvaa sisä- ja ulkoilman lämpötilaeron kasvaessa, josta ilman tiheys riippuu. Asuinrakennuksissa, joissa sisäilman lämpötila on lähes vakio koko lämmitysjakson ajan, gravitaatiopaine kasvaa ulkoilman lämpötilan laskiessa. Ulkoilman gravitaatiopaineen riippuvuus sisäilman tiheydestä selittyy perinteellä liittää sisäinen gravitaatioylipaine (ilmakehän yläpuolella) ulkoiseen paineeseen miinusmerkillä. Tämä ikään kuin kuljettaa rakennuksen ulkopuolella olevan sisäilman kokonaispaineen muuttuvan gravitaatiokomponentin, ja siksi kunkin huoneen kokonaispaine muuttuu vakioksi tämän huoneen millä tahansa korkeudella. Tässä suhteessa P int:tä kutsutaan ehdollisesti jatkuva paine ilmaa rakennuksessa. Silloin ulkoilman kokonaispaine muuttuu tasaiseksi
R ext = (H - h) (r ext - r int) g + r ext v 2 (c - c h) k din / 2. (4)
Kuvassa Kuvassa 4 on esitetty paineen muutos rakennuksen korkeudella eri julkisivuilla eri sääolosuhteissa. Esityksen yksinkertaisuuden vuoksi kutsumme talon yhtä julkisivua pohjoiseksi (ylempi pohjapiirroksessa) ja toista eteläiseksi (alakuvassa).
Sisäinen ilmanpaine
Erilaiset ulkoiset ilmanpaineet rakennuksen korkeudella ja eri julkisivuilla aiheuttavat ilman liikettä, ja jokaiseen huoneeseen numerolla i muodostuu omat kokonaisylipaineet P in,i. Kun näiden paineiden muuttuva osa - gravitaatio - liittyy ulkoiseen paineeseen, piste, jolle on tunnusomaista kokonaisylipaine P in,i, johon ilma virtaa sisään ja ulos, voi toimia mallina mistä tahansa huoneesta.
Seuraavassa lyhennyksen vuoksi ulkoista ja sisäistä ylimääräistä painetta kutsutaan vastaavasti ulkoiseksi ja sisäiseksi paineeksi.
Kun rakennuksen ilmatilan ongelma on muotoiltu täydellisesti, matemaattisen mallin perustana ovat kaikkien huoneiden ilman materiaalitaseyhtälöt sekä ilmanvaihtojärjestelmien solmut ja kunkin ilman energiansäästöyhtälöt (Bernoullin yhtälö) -läpäisevä elementti. Ilmataseet huomioivat ilmavirran jokaisen ilmaa läpäisevän elementin läpi huoneessa tai ilmanvaihtojärjestelmäyksikössä. Bernoullin yhtälö rinnastaa paine-eron ilmaa läpäisevän elementin D P i,j vastakkaisilla puolilla aerodynaamisiin häviöihin, joita syntyy, kun ilmavirtaus kulkee ilmaa läpäisevän elementin Z i,j läpi.
Näin ollen monikerroksisen rakennuksen ilmatilan malli voidaan esittää joukkona toisiinsa liittyviä pisteitä, joille on tunnusomaista sisäinen P in,i ja ulkoinen P n,j paineet, joiden välillä tapahtuu ilmaliikettä.
Kokonaispainehäviöt Z i,j ilman liikkeen aikana ilmaistaan yleensä ilmanläpäisevyysvastuskäyrällä S i, j -elementti pisteiden i ja j välissä. Kaikki rakennuksen vaipan ilmaa läpäisevät elementit - ikkunat, ovet, avoimet aukot - voidaan luokitella ehdollisesti elementeiksi, joilla on vakiot hydrauliset parametrit. S i,j:n arvot tälle vastusryhmälle eivät riipu virtausnopeuksista G i,j . Erottuva ominaisuus ilmanvaihtojärjestelmän polku on liitosten vastusominaisuuksien vaihtelu riippuen halutuista ilmavirtauksista järjestelmän yksittäisille osille. Tästä syystä ilmanvaihtokanavaelementtien vastusominaisuudet on määritettävä iteratiivisessa prosessissa, jossa on tarpeen kytkeä verkon käytettävissä olevat paineet kanavan aerodynaamiseen vastukseen tietyillä ilmavirtausnopeuksilla.
Tässä tapauksessa ilmanvaihtoverkoston läpi kulkevan ilman tiheydet haaroissa otetaan vastaavien huoneiden sisäilman lämpötilojen mukaan ja rungon pääosissa - ilmaseoksen lämpötilan mukaan. solmu.
Siten rakennuksen ilmatilan ongelman ratkaiseminen tiivistyy ilman tasapainoyhtälöjärjestelmän ratkaisemiseen, jossa kussakin tapauksessa summa otetaan huomioon kaikki huoneen ilmaa läpäisevät elementit. Yhtälöiden lukumäärä on yhtä suuri kuin rakennuksen huonemäärä ja ilmanvaihtojärjestelmien yksiköiden lukumäärä. Tuntemattomia tässä yhtälöjärjestelmässä ovat paineet jokaisessa huoneessa ja jokaisessa ilmanvaihtojärjestelmien solmussa P in,i. Koska paine-erot ja ilman virtausnopeudet ilmaa läpäisevien elementtien läpi ovat yhteydessä toisiinsa, ratkaisu löydetään käyttämällä iteratiivista prosessia, jossa virtausnopeudet määritellään ensin ja niitä säädetään paineita jalostettaessa. Yhtälöjärjestelmän ratkaiseminen antaa halutun paine- ja virtausjakauman koko rakennuksessa ja on suuren mittansa ja epälineaarisuuden vuoksi mahdollista vain numeerisilla menetelmillä tietokoneella.
Ilmaa läpäisevät rakennuksen elementit (ikkunat, ovet) yhdistävät kaikki rakennuksen huoneet ja ulkoilma V yhtenäinen järjestelmä. Näiden elementtien sijainti ja niiden ilmanläpäisevestävyysominaisuudet vaikuttavat merkittävästi laadulliseen ja kvantitatiiviseen kuvaan rakennuksen virtausten jakautumisesta. Siten, kun ratkaistaan yhtälöjärjestelmä paineiden määrittämiseksi jokaisessa huoneessa ja ilmanvaihtoverkoston solmukohdassa, otetaan huomioon ilmaa läpäisevien elementtien aerodynaamisen vastuksen vaikutus paitsi rakennuksen vaipan, myös sisäisten koteloiden osalta. Kuvatun algoritmin avulla MGSU:n lämmitys- ja ilmanvaihtolaitos kehitti ohjelman rakennuksen ilmatilan laskentaan, jonka avulla laskettiin ilmanvaihtotilat tutkittavassa asuinrakennuksessa.
Kuten laskelmista seuraa, tilojen sisäpaineeseen ei vaikuta pelkästään sääolosuhteet, vaan myös syöttöventtiilien määrä sekä veto poistoilmanvaihto. Koska kyseisessä talossa ilmanvaihto on sama kaikissa asunnoissa, yhden huoneen ja kahden huoneen asuntoja paine on pienempi kuin sisällä kolmen huoneen asunto. Kun asunnon sisäovet ovat auki, huoneiden paine suuntautuu kohti eri puolia, eivät käytännössä eroa toisistaan.
Kuvassa Kuva 5 näyttää paineen muutosarvot asuntotiloissa.
Ilmaa läpäisevien elementtien ja niiden läpi kulkevien ilmavirtojen paine-erot
Virtauksen jakautuminen asunnoissa muodostuu ilmaa läpäisevän elementin eri puolilla olevien paine-erojen vaikutuksesta. Kuvassa 6, viimeisen kerroksen pohjapiirroksessa nuolet ja numerot osoittavat liikesuunnat ja ilmavirtaukset eri sääolosuhteissa.
Kun asennat venttiilejä sisään olohuoneet ilmaliike ohjataan huoneista keittiön, kylpyhuoneen ja wc:n ilmanvaihtoritileihin. Tämä liikesuunta jatkuu yhden huoneen huoneisto jossa venttiili on asennettu keittiöön.
Mielenkiintoista on, että ilman liikkeen suunta ei muuttunut, kun lämpötila laski 5 °C:sta -28 °C:seen ja kun pohjoistuuli ilmaantui nopeudella v = 4,9 m/s. Ulostumista ei havaittu koko ajan lämmityskausi ja missä tahansa tuulessa, mikä viittaa siihen, että kuilukorkeus 4,5 m. Asuntojen tiiviit sisäänkäyntiovet estävät ilman vaakasuoran virtauksen tuulipuolen julkisivun asunnoista tuulenpuoleisen julkisivun asuntoihin. Pieni pystysuuntainen virtaus, jopa 2 kg/h, havaitaan: ilma poistuu alempien kerrosten asunnoista sisäänkäyntiovien kautta ja tulee ylempien kerrosten huoneistoihin. Koska ovien läpi kulkeva ilmavirta on standardien sallimaa pienempi (enintään 1,5 kg/h m2), voidaan 0,7 m2 h/kg:n ilmanläpäisevyysvastusta pitää jopa liiallisena 17-kerroksiselle talolle.
Ilmanvaihtojärjestelmän toiminta
Ilmanvaihtojärjestelmän toimivuutta testattiin suunnittelutilassa: 5 °C:ssa ulkoilmassa, rauhallisesti ja avoimilla ikkunoilla. Laskelmat ovat osoittaneet, että 14. kerroksesta alkaen poistoilmavirtaukset ovat riittämättömät, joten ilmanvaihtokoneen pääkanavan poikkileikkaus tulee katsoa tässä rakennuksessa aliarvioituksi. Jos tuuletusaukot korvataan venttiileillä, kustannukset alenevat noin 15 %. On mielenkiintoista huomata, että 5 °C:ssa tuulen nopeudesta riippumatta 88-92 % ilmanvaihtojärjestelmän poistamasta ilmasta pohjakerroksessa ja 84-91 %. ylimmässä kerroksessa. -28 °C:n lämpötilassa venttiilien läpivirtaus kompensoi pakokaasun alemmissa kerroksissa 80–85 % ja ylemmissä kerroksissa 81–86 %. Loput ilmasta tulee asuntoihin ikkunoiden kautta (jopa ilmanläpäisevestävyydellä 1 m 2 h / kg paine-erolla D P o = 10 Pa). Ulkoilman lämpötilassa -3,1 °C ja sen alapuolella ilmanvaihtojärjestelmän poistaman ilman ja venttiilien kautta tulevan ilman virtausmäärät ylittävät asunnon mitoitusilmanvaihdon. Siksi virtausnopeutta on säädettävä sekä venttiileissä että tuuletusritilissä.
Täysin auki olevissa venttiileissä negatiivisissa ulkoilman lämpötiloissa ensimmäisen kerroksen asuntojen tuuletusilmavirtaukset ylittävät laskelmat useita kertoja. Samalla ylempien kerrosten tuuletusilmavirtaukset laskevat jyrkästi. Siksi vain 5 °C:n ulkolämpötilassa suoritettiin laskelmia täysin avoimista venttiileistä koko rakennuksessa ja enemmän matalat lämpötilat alemman 12 kerroksen venttiilit peitettiin 1/3:lla. Tässä on otettu huomioon, että venttiilissä on automaattinen ohjaus huoneen kosteuden mukaan. Jos asunnossa on suuria ilmanvaihtoja, ilma on kuivaa ja venttiili sulkeutuu.
Laskelmat ovat osoittaneet, että ulkoilman lämpötilassa -10,2 °C tai sitä alhaisempi ylimääräinen poisto ilmanvaihtojärjestelmän kautta johdetaan koko rakennukseen. Ulkoilman lämpötilassa -3,1 °C suunnittelun tulo ja poisto ovat täysin kunnossa vain alemmissa kymmenessä kerroksessa, ja ylempien kerrosten asunnoissa - suunnittelupoiston ollessa lähellä suunnittelua - on ilmavirtaus suun kautta. venttiilit 65–90 % tuulen nopeudesta riippuen.
johtopäätöksiä
1. Monikerroksisissa rakennuksissa asuinrakennukset yksi nousuputki asuntoa kohti betonilohkoista valmistetussa luonnollisessa poistoilmajärjestelmässä, pääsääntöisesti rungon osat ovat alimitoitettuja, jotta ilmanvaihtoilma pääsee kulkemaan läpi ulkoilman lämpötilassa 5 °C.
2. Suunniteltu ilmanvaihtojärjestelmä klo oikea asennus toimii vakaasti pakokaasulla koko lämmitysjakson ajan ilman, että ilmanvaihtojärjestelmä kaatuu kaikissa kerroksissa.
3. Syöttöventtiilejä on voitava säätää vähentämään ilmavirtaa lämmitysjakson kylmän kauden aikana.
4. Kustannusten vähentäminen poistoilma Luonnolliseen ilmanvaihtojärjestelmään on toivottavaa asentaa automaattisesti säädettävät säleiköt.
5. Kerrostalojen tiheiden ikkunoiden kautta tapahtuu tunkeutumista, joka kyseisessä rakennuksessa yltää jopa 20 %:iin poistoilman virtauksesta ja joka on otettava huomioon rakennuksen lämpöhäviössä.
6. Tiheysnormi sisäänkäynnin ovet 17-kerroksisten rakennusten asunnoissa suoritetaan oven ilmanläpäisyvastus 0,65 m 2 h/kg D P = 10 Pa.
Kirjallisuus
1. SNiP 2.04.05-91*. Lämmitys, ilmanvaihto, ilmastointi. M.: Stroyizdat, 2000.
2. SNiP 2.01.07-85*. Kuormat ja iskut / Gosstroy RF. M.: Valtion yhtenäinen yritys TsPP, 1993.
3. SNiP II-3-79*. Rakennuslämmitystekniikka / Venäjän federaation Gosstroy. M.: Valtion yhtenäinen yritys TsPP, 1998.
4. Biryukov S.V., Dianov S.N. Ohjelma rakennuksen ilmatilan laskentaan // la. MGSU:n artikkelit: Nykyaikaiset tekniikat lämmön ja kaasun syöttö ja ilmanvaihto. M.: MGSU, 2001.
5. Biryukov S.V. Luonnollisten ilmanvaihtojärjestelmien laskenta tietokoneella // La. 7. tieteellisen ja käytännön konferenssin raportit 18.–20.4.2002: Rakennuksen lämpöfysiikan ajankohtaiset ongelmat / RAASN RNTOS NIISF. M., 2002.
Yhdistetään sisäilman liikkeen prosessit, sen liikkuminen aitojen ja aidan aukkojen läpi, kanavien ja ilmakanavien läpi, ilman virtaus rakennuksen ympärillä ja rakennuksen vuorovaikutus ympäröivän ilmaympäristön kanssa yleinen käsite rakennuksen ilmastointi. Lämmitys huomioi rakennuksen lämpötilan. Nämä kaksi järjestelmää, samoin kuin kosteusjärjestelmä, liittyvät läheisesti toisiinsa. Samoin lämpöolosuhteet Rakennuksen ilmanvaihtoa harkittaessa erotetaan kolme tehtävää: sisäinen, reuna ja ulkoinen.
Ilmailulaitoksen sisäisiin tehtäviin kuuluvat seuraavat asiat:
a) huoneen tarvittavan ilmanvaihdon laskeminen (tiloihin joutuvien haitallisten päästöjen määrän määrittäminen, paikallisten ja yleisten ilmanvaihtojärjestelmien suorituskyvyn valinta);
b) sisäilman parametrien (lämpötila, kosteus, liikenopeus ja haitallisten aineiden pitoisuus) määrittäminen ja jakautuminen tilojen tilavuuteen klo. erilaisia vaihtoehtoja ilmansyöttö ja poisto. Valinta optimaaliset vaihtoehdot ilman syöttö ja poisto;
c) ilman parametrien (lämpötila ja liikenopeus) määrittäminen syntyneissä suihkuvirroissa pakkotuuletus;
d) paikallisimujärjestelmien kansien alta karkaavien haitallisten päästöjen määrän laskeminen (haitallisten päästöjen leviäminen ilmavirtaan ja huoneisiin);
e) normaaliolojen luominen työpaikoille (suihku) tai tiettyihin tilojen osiin (keitaisiin) syötettävän tuloilman parametrit valitsemalla.
Ilmajärjestelmän raja-arvoongelma yhdistää seuraavat kysymykset:
a) ulkoisten (tunkeutuminen ja suodatus) ja sisäisten (ylivuoto) koteloiden läpi kulkevan ilman määrän määrittäminen. Imeytys lisää lämpöhäviötä tiloissa. Suurin tunkeutuminen havaitaan kerrostalojen alemmissa kerroksissa ja korkeissa teollisuustiloissa. Järjestämätön ilmanvirtaus huoneiden välillä johtaa saastumiseen siistit huoneet ja jakelu koko rakennuksessa epämiellyttäviä hajuja;
b) ilmastusreikien pinta-alojen laskeminen;
c) ilmanvaihtojärjestelmien kanavien, ilmakanavien, kuilujen ja muiden osien mittojen laskeminen;
d) ilmankäsittelymenetelmän valitseminen - tiettyjen "olosuhteiden" antaminen: sisäänvirtaukselle - tämä on lämmitys (jäähdytys), kostutus (kuivaus), pölynpoisto, otsonointi; konepellille - tämä puhdistaa pölystä ja haitallisista kaasuista;
e) toimenpiteiden kehittäminen tilojen suojaamiseksi kylmältä ulkoilmalta avoimien aukkojen kautta (ulkoovet, portit, tekniset aukot). Suojaukseen käytetään yleensä ilma- ja ilmalämpöverhoja.
Ilmahallinnon ulkoinen tehtävä sisältää seuraavat asiat:
a) tuulen rakennukseen ja sen yksittäisiin elementteihin (esimerkiksi ohjain, lyhty, julkisivut jne.) kohdistuvan paineen määrittäminen;
b) lasketaan suurin mahdollinen päästömäärä, joka ei aiheuta alueen saastumista teollisuusyritykset; tilan ilmanvaihdon määrittäminen rakennuksen lähellä ja yksittäisten rakennusten välillä teollisuusalueella;
c) ilmanvaihtojärjestelmien ilmanotto- ja poistoakselien paikkojen valinta;
d) haitallisten päästöjen aiheuttaman ilmansaastumisen laskeminen ja ennustaminen; päästöjen saastuneen ilman puhdistusasteen riittävyyden tarkistaminen.
Perusratkaisuja teollisuuden ilmanvaihtoon. rakennus.
42. Ääni ja melu, niiden luonne, fyysiset ominaisuudet. Melun lähteet sisään ilmanvaihtojärjestelmät.
Melu on fysikaalisesti erilaisia satunnaisia värähtelyjä, joille on ominaista niiden ajallisen ja spektrirakenteen monimutkaisuus.
Alun perin sana melu viittasi yksinomaan äänen värähtelyihin, mutta in moderni tiede se laajennettiin koskemaan muun tyyppisiä tärinöitä (radio, sähkö).
Melu on kokoelma jaksollisia ääniä, joiden voimakkuus ja taajuudet vaihtelevat. Fysiologisesta näkökulmasta katsottuna melu on mikä tahansa epäsuotuisa havaittu ääni.
Melun luokitus. Ääniä, jotka koostuvat satunnaisesta ääniyhdistelmästä, kutsutaan tilastollisiksi. Ääniä, joissa vallitsee mikä tahansa korvalla kuultavissa oleva ääni, kutsutaan tonaaliseksi.
Riippuen ympäristöstä, jossa ääni etenee, erotetaan tavanomaisesti rakenteellinen tai rakenteellinen ja ilmassa leviävä melu. Rakenteen melu syntyvät värähtelevän kappaleen suorasta kosketuksesta koneen osiin, putkiin, rakennusten rakenteet jne. ja leviävät niitä pitkin aaltojen muodossa (pitkittäis-, poikittais- tai molemmat). Tärinäpinnat aiheuttavat värähtelyä vierekkäin oleville ilmahiukkasille, jotka muodostuvat ääniaallot. Tapauksissa, joissa melulähde ei liity mihinkään rakenteisiin, sen ilmaan lähettämää melua kutsutaan ilmameluksi.
Melun esiintymisen luonteen perusteella melu jaetaan perinteisesti mekaaniseen, aerodynaamiseen ja magneettiseen.
Kokonaisintensiteetin muutoksen luonteen perusteella ajan mittaan kohina jaetaan pulssi- ja vakaaseen. Impulssikohinalla on nopea äänienergian kasvu ja nopea lasku, jota seuraa pitkä tauko. Vakaassa melussa energia muuttuu vain vähän ajan myötä.
Vaikutuksen keston perusteella melut jaetaan pitkäaikaisiin (kokonaiskesto yhtäjaksoisesti tai vähintään 4 tunnin tauoilla vuorossa) ja lyhytaikaisiin (kesto alle 4 tuntia vuorossa).
Ääni on laajassa merkityksessä elastisia aaltoja, jotka etenevät väliaineessa pituussuunnassa ja aiheuttavat siihen mekaanisia värähtelyjä; suppeassa merkityksessä näiden värähtelyjen subjektiivinen havainto eläinten tai ihmisten erityisillä aistielimillä.
Kuten kaikilla aalloilla, äänelle on ominaista amplitudi ja taajuusspektri. Tyypillisesti ihminen kuulee ilmassa kulkevat äänet taajuusalueella 16-20 Hz - 15-20 kHz. Ihmisen kuuluvuusalueen alapuolella olevaa ääntä kutsutaan infraääneksi; korkeampi: jopa 1 GHz, - ultraääni, 1 GHz alkaen - hyperääni. Kuultavista äänistä tulisi korostaa myös foneettisia, puheääniä ja foneemeja (jotka muodostavat suullinen puhe) Ja musiikillisia ääniä(josta musiikki koostuu).
Ilmanvaihtojärjestelmien melun ja tärinän lähde on tuuletin, jonka läpi virtaavat ei-kiinteät ilmaprosessit Toimiva pyörä ja itse kotelossa. Näitä ovat nopeuspulsaatiot, pyörteiden muodostuminen ja irtoaminen tuuletinelementeistä. Nämä tekijät aiheuttavat aerodynaamista melua.
E.Ya. Ilmanvaihtolaitteiden melua tutkinut Yudin viittaa kolmeen tuulettimen aiheuttaman aerodynaamisen melun pääkomponenttiin:
1) pyörremelu - seuraus pyörteiden muodostumisesta ja niiden säännöllisestä häiriöstä, kun ilma virtaa tuuletinelementtien ympärillä;
2) melu paikallisista virtauksen epähomogeenisuudesta, joka muodostuu pyörän sisään- ja ulostulossa ja joka johtaa epätasaiseen virtaukseen pyörän lähellä olevien puhaltimen siipien ja kiinteiden osien ympärillä;
3) pyörimismelu - tuulettimen pyörän jokainen liikkuva siipi on ilmahäiriön ja pyörteiden muodostumisen lähde. Pyörimismelun osuus tuulettimen kokonaismelusta on yleensä merkityksetön.
Rakenneosien tärinä ilmanvaihtoyksikkö, usein huonosta pyörien tasapainotuksesta johtuvat, aiheuttavat mekaanista melua. Puhaltimen mekaaninen ääni on yleensä iskuluonteista, esimerkkinä tästä on koputus kuluneiden laakereiden rakoihin.
Melun riippuvuus juoksupyörän kehänopeudesta klo erilaisia ominaisuuksia eteenpäin kaarevilla siiveillä varustetun keskipakopuhaltimen verkot on esitetty kuvassa. Kuvasta seuraa, että yli 13 m/s kehänopeudella kuulalaakerien mekaaninen melu "naamioituu" aerodynaamisella melulla; Pienemmillä nopeuksilla laakerimelu vallitsee. Yli 13 m/s kehänopeudella aerodynaamisen melun taso nousee nopeammin kuin mekaanisen melun taso. U keskipakotuulettimet Taaksepäin kaarevilla siivillä aerodynaaminen melutaso on hieman pienempi kuin tuulettimien, joissa on eteenpäin kaartuvat siivet.
Ilmanvaihtojärjestelmissä tuulettimen lisäksi melun lähteitä voivat olla ilmakanavien elementteihin ja ilmanvaihtoritiloihin muodostuvat pyörteet sekä ilmakanavien riittämättömän jäykkien seinien tärinä. Lisäksi tunkeutuminen ilmakanavien seinien läpi ja tuuletusritilät ulkopuolista melua viereiset tilat, jonka läpi ilmakanava kulkee.
Gravitaatiopaineen vaikutuksen alaisen lämpötilaeron vuoksi ulkoilma tunkeutuu alempien kerrosten huoneisiin aidan kautta; tuulen puolella tuulen vaikutus lisää tunkeutumista; tuulen puolella se pienenee.
Ensimmäisten kerrosten sisäilma pyrkii tunkeutumaan ylähuoneeseen (se virtaa läpi sisäovet ja käytävät, jotka on yhdistetty portaikkoon).
Ylempien kerrosten tiloista ilma poistuu rakennuksen ulkopuolisten ei-tiheysaitojen kautta.
Keskikerrosten tilat voivat olla sekamuotoisia. Päällä luonnollinen ilmanvaihto Rakennuksessa tulo- ja poistoilmanvaihto on päällekkäin.
1. Tuulen puuttuessa ulkoseinien pintoihin vaikuttaa eri suuruinen gravitaatiopaine. Energian säilymislain mukaan keskimääräinen korkeuspaine rakennuksen sisällä ja ulkopuolella on sama. Suhteessa rakennuksen alaosan keskimääräiseen tasoon lämpimän sisäilmapatsaan paine on pienempi kuin seinän ulkopinnalta tulevan ulkoisen kylmän ilmapatterin paine.
Ylipainetiheyttä nolla kutsutaan rakennuksen neutraalitasoksi.
Kuva 9.1 – Ylipainekaavioiden rakentaminen
Ylimääräisen gravitaatiopaineen suuruus mielivaltaisella tasolla h suhteessa neutraalitasoon:
(9.1)
2. Jos rakennusta puhaltaa tuuli ja lämpötilat rakennuksen sisällä ja ulkopuolella ovat samat, syntyy aitojen ulkopinnoille staattisen paineen nousua tai tyhjiötä.
Energian säilymislain mukaan saman läpäisevyyden omaavan rakennuksen sisällä oleva paine on yhtä suuri kuin tuulen puoleisen nostetun arvon ja tuulen puolen laskeneen arvon keskiarvo.
Tuulen ylipaineen absoluuttinen arvo:
, (9.2)
jossa k 1 ,k 2 ovat aerodynaamiset kertoimet rakennuksen tuuli- ja myötätuulella;
Ilmavirran rakennukseen kohdistama dynaaminen paine.
Ilman tunkeutumisen laskemiseksi ulkoisen kotelon läpi huoneen ulkopuolella ja sisällä olevan ilmanpaineen ero Pa on:
missä Nsh on suun korkeus tuuletusakseli maan tasolta (ehdollisen nollapainepisteen sijainnin merkki);
H e – kyseisen rakennusosan (ikkuna, seinä, ovi jne.) keskikohdan korkeus maanpinnasta;
Nopeuspaineelle käyttöön otettu kerroin, jossa otetaan huomioon tuulen nopeuden muutos rakennuksen korkeudesta, tuulen nopeuden muutos ulkolämpötilasta riippuu alueesta;
Ilmanpaine huoneessa, joka määräytyy ilmatasapainon ylläpitotilanteen perusteella;
Liiallinen suhteellinen paine huoneessa ilmanvaihdon vuoksi.
Esimerkiksi varten hallintorakennukset Tutkimuslaitosrakennuksille ja vastaaville rakennuksille on ominaista tasapainoinen tulo- ja poistoilmanvaihto käyttötilassa tai ilmanvaihdon täydellinen sammutus työajan ulkopuolella P in = 0. Tällaisten rakennusten likimääräinen arvo on:
3. Arvioitaessa rakennuksen ilmatilan vaikutusta lämpötilaan käytetään yksinkertaistettuja laskentamenetelmiä.
Tapaus A. Monikerroksisessa talossa kaikissa huoneissa ilmanvaihdon poisto kompensoituu täysin ilmanvaihdolla, joten = 0.
Tämä tapaus sisältää rakennukset, joissa ei ole ilmanvaihtoa tai mekaaninen tulo- ja poistoilmanvaihto kaikissa huoneissa, joissa tulo- ja poistovirtaukset ovat samat. Paine on yhtä suuri kuin portaiden ja siihen suoraan liittyvien käytävien paine.
Yksittäisten huoneiden sisällä oleva paine on paineen ja tämän huoneen ulkopinnan paineen välillä. Oletetaan, että erosta johtuen ilma kulkee peräkkäin portaikkoon ja käytäviin avautuvien ikkunoiden ja sisäovien läpi, jolloin alkuilmavirta ja -paine huoneen sisällä voidaan laskea kaavalla:
missä ovat ikkuna-alueen, käytävälle tai portaikkoon avautuvan huoneen oven läpäisevyysominaisuudet.
Rakennuksen ilmanvaihto on joukko tekijöitä ja ilmiöitä, jotka määräävät yleisen ilmanvaihtoprosessin sen kaikkien tilojen ja ulkoilman välillä, mukaan lukien ilman liikkuminen sisätiloissa, ilman liikkuminen aitojen, aukkojen, kanavien ja ilmakanavien läpi sekä ilman virtausta rakennuksen ympärillä. Perinteisesti, kun tarkastellaan yksittäisiä rakennuksen ilmanvaihtoon liittyviä kysymyksiä, ne yhdistetään kolmeen tehtävään: sisäinen, reuna ja ulkoinen.
Rakennuksen ilmantilan ongelman yleinen fysikaalinen ja matemaattinen muotoilu on mahdollista vain yleisimmässä muodossa. Yksittäiset prosessit ovat hyvin monimutkaisia. Niiden kuvaus perustuu klassisiin yhtälöihin massan, energian ja liikemäärän siirrosta turbulentissa virtauksessa.
Erikoisalan ”Lämmönsyöttö ja ilmanvaihto” näkökulmasta olennaisin seuraavat ilmiöt: ilman tunkeutuminen ja suotautuminen ulkoisten aitojen ja aukkojen kautta (järjestämätön luonnollinen ilmanvaihto, huoneen lämpöhäviön lisääntyminen ja ulkoisten aitojen lämpösuojausominaisuuksien heikkeneminen); ilmastus (järjestetty luonnollinen ilmanvaihto lämpökuormitettujen huoneiden ilmanvaihtoa varten); ilmavirtaus välillä viereiset huoneet(järjestämätön ja järjestäytynyt).
Ilman liikkumista rakennuksessa aiheuttavat luonnonvoimat ovat painovoima ja tuuli paine. Lämpötila ja ilman tiheys rakennuksen sisällä ja ulkopuolella eivät yleensä ole samat, mikä johtaa erilaiseen gravitaatiopaineeseen aitojen sivuilla. Tuulen vaikutuksesta rakennuksen tuulenpuoleiselle puolelle muodostuu supistumaa ja aitojen pinnoille syntyy ylimääräistä staattista painetta. Tuulen puolelle muodostuu tyhjiö ja staattinen paine pienenee. Näin ollen tuulen vallitessa rakennuksen ulkopinnan paine on erilainen kuin tilojen sisällä.
Painovoima ja tuulenpaine toimivat yleensä yhdessä. Ilmanvaihtoa näiden luonnonvoimien vaikutuksesta on vaikea laskea ja ennustaa. Sitä voidaan vähentää tiivistämällä aidat ja osittain myös säädellä kuristamalla ilmanvaihtokanavia, avaamalla ikkunoita, kehyksiä ja tuuletusvaloja.
Ilmajärjestelmä liittyy rakennuksen lämpötilaan. Ulkoilman tunkeutuminen johtaa lisälämmönkulutukseen sen lämmittämiseen. Kostean sisäilman suodatus kostuttaa ja heikentää koteloiden lämmöneristysominaisuuksia.
Imeytys- ja suodatusvyöhykkeen sijainti ja koko rakennuksessa riippuvat rakennuksen geometriasta, suunnitteluominaisuuksista, ilmanvaihtotavasta sekä rakennusalueesta, vuodenajasta ja ilmastoparametreista.
Suodatetun ilman ja aidan välillä tapahtuu lämmönvaihtoa, jonka voimakkuus riippuu suodatuksen sijainnista aidan rakenteessa (ryhmä, paneeliliitos, ikkunat, ilmaraot jne.). Siksi on tarpeen laskea rakennuksen ilmatila: määrittää ilman tunkeutumisen ja suodattumisen voimakkuus ja ratkaista aidan yksittäisten osien lämmönsiirto-ongelma ilmanläpäisevyyden läsnä ollessa.
