Chế độ không khí của các tòa nhà dân cư. Chế độ không khí và bức xạ của phòng Sơ đồ chung về trao đổi nhiệt trong phòng
Điều kiện nhiệt của tòa nhà
Đề án chung trao đổi nhiệt trong phòng
Môi trường nhiệt trong phòng được xác định bởi tác động kết hợp của một số yếu tố: nhiệt độ, độ linh động và độ ẩm của không khí trong phòng, sự hiện diện của dòng phản lực, sự phân bổ các thông số không khí trong sơ đồ và chiều cao của căn phòng. như bức xạ từ các bề mặt xung quanh, tùy thuộc vào nhiệt độ, hình dạng và tính chất bức xạ của chúng.
Để nghiên cứu sự hình thành của vi khí hậu, động lực học và phương pháp ảnh hưởng đến nó, bạn cần biết quy luật trao đổi nhiệt trong phòng.
Các hình thức trao đổi nhiệt trong phòng: đối lưu - xảy ra giữa không khí và bề mặt của hàng rào và các thiết bị của hệ thống sưởi ấm và làm mát, bức xạ - giữa các bề mặt riêng lẻ. Là kết quả của sự trộn lẫn hỗn loạn của các tia không khí không đẳng nhiệt với không khí của thể tích chính của căn phòng, quá trình trao đổi nhiệt “phản lực” xảy ra. Bề mặt bên trong hàng rào bên ngoài chủ yếu truyền nhiệt ra không khí bên ngoài thông qua tính dẫn nhiệt thông qua độ dày của kết cấu.
Cân bằng nhiệt của bất kỳ bề mặt i nào trong phòng có thể được biểu diễn dựa trên định luật bảo toàn năng lượng theo phương trình:
trong đó Li bức xạ, Ki đối lưu, Ti dẫn điện, các thành phần truyền nhiệt trên bề mặt.
Độ ẩm không khí trong phòng
Khi tính toán độ ẩm truyền qua hàng rào, cần biết trạng thái độ ẩm của không khí trong phòng, được xác định bằng sự thoát hơi ẩm và trao đổi không khí. Nguồn tạo ẩm trong khuôn viên nhà ở là các hoạt động gia đình (nấu ăn, giặt sàn, v.v.), trong công trình công cộng- những người trong đó, trong công trình công nghiệp- quy trình công nghệ.
Lượng hơi ẩm trong không khí được xác định bởi độ ẩm d, g của hơi ẩm trên 1 kg phần khô không khí ẩm. Ngoài ra, trạng thái ẩm của nó được đặc trưng bởi độ đàn hồi hoặc áp suất riêng phần của hơi nước e, Pa hoặc độ ẩm tương đối của hơi nước φ, %,
E là độ đàn hồi tối đa ở nhiệt độ nhất định.
Không khí có khả năng giữ ẩm nhất định.
Không khí càng khô thì khả năng giữ hơi nước càng mạnh. Áp suất hơi nước e phản ánh năng lượng tự do của hơi ẩm trong không khí và tăng từ 0 (không khí khô) đến độ đàn hồi tối đa E, tương ứng với độ bão hòa không khí hoàn toàn.
Sự khuếch tán hơi ẩm xảy ra trong không khí từ những nơi có độ đàn hồi hơi nước lớn hơn đến những nơi có độ đàn hồi kém hơn.
η không khí = ∆d /∆е.
Độ đàn hồi của độ bão hòa hoàn toàn của không khí E, Pa, phụ thuộc vào nhiệt độ t và tăng khi nhiệt độ tăng. Giá trị của E được xác định:
Nếu bạn cần biết nhiệt độ t mà giá trị cụ thể của E tương ứng, bạn có thể xác định:
Điều kiện không khí của tòa nhà
Chế độ không khí của công trình là sự kết hợp của các yếu tố và hiện tượng quyết định quy trình chung trao đổi không khí giữa tất cả các cơ sở của nó và không khí ngoài trời, bao gồm sự chuyển động của không khí trong nhà, sự chuyển động của không khí qua hàng rào, các khe hở, kênh và ống dẫn khí cũng như luồng không khí xung quanh tòa nhà.
Trao đổi không khí trong tòa nhà xảy ra dưới tác động của các lực tự nhiên và hoạt động của các máy kích thích chuyển động không khí nhân tạo. Không khí bên ngoài xâm nhập vào cơ sở thông qua các lỗ rò rỉ trên hàng rào hoặc qua các ống dẫn của hệ thống thông gió cung cấp. Bên trong tòa nhà, không khí có thể di chuyển giữa các phòng qua cửa và lọt vào cấu trúc bên trong. Không khí bên trong được loại bỏ khỏi cơ sở bên ngoài tòa nhà thông qua rò rỉ ở hàng rào bên ngoài và qua ống thông gió Hệ thống ống xả.
Các lực tự nhiên gây ra chuyển động không khí trong tòa nhà là trọng lực và áp suất gió.
Chênh lệch áp suất thiết kế:
Phần 1 là áp suất trọng trường, phần 2 là áp suất gió.
trong đó H là chiều cao của công trình tính từ mặt đất đến đỉnh mái hiên.
Tốc độ tối đa từ tốc độ trung bình theo điểm tham chiếu cho tháng 1.
Cn, Cp - hệ số khí động học từ bề mặt đón gió và đón gió của hàng rào công trình.
K i - hệ số có tính đến những thay đổi về áp suất tốc độ gió.
Nhiệt độ và mật độ không khí bên trong và bên ngoài công trình thường không giống nhau, dẫn đến áp lực trọng trường ở hai bên hàng rào cũng khác nhau. Do tác động của gió, nước đọng được tạo ra ở phía đón gió của tòa nhà và áp suất tĩnh dư thừa xuất hiện trên bề mặt của hàng rào. Ở phía đón gió, chân không được hình thành và áp suất tĩnh giảm. Như vậy, với áp lực gió từ ngoài tòa nhà khác với áp suất trong nhà. Chế độ không khí có liên quan đến chế độ nhiệt của tòa nhà. Sự xâm nhập của không khí bên ngoài dẫn đến tiêu thụ nhiệt bổ sung để sưởi ấm. Sự thoát ra của không khí ẩm trong nhà làm ẩm và làm giảm đặc tính cách nhiệt của vỏ bọc. Vị trí và kích thước của vùng thấm và thoát trong tòa nhà phụ thuộc vào hình học, tính năng thiết kế, chế độ thông gió của tòa nhà, cũng như khu vực xây dựng, thời gian trong năm và các thông số khí hậu.
Trao đổi nhiệt xảy ra giữa không khí được lọc và hàng rào, cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào vị trí lọc trong kết cấu (mảng, mối nối tấm, cửa sổ, khe hở không khí). Vì vậy, cần phải tính toán chế độ không khí của công trình: xác định cường độ thấm, thoát của không khí và giải quyết vấn đề truyền nhiệt. Từng phần hàng rào có tính thấm khí.
Xâm nhập là sự xâm nhập của không khí vào một căn phòng.
Lọc là loại bỏ không khí ra khỏi phòng.
Đề tài Vật lý nhiệt xây dựng
Vật lý nhiệt tòa nhà là môn khoa học nghiên cứu các vấn đề về điều kiện nhiệt, không khí và độ ẩm của môi trường bên trong cũng như các cấu trúc bao quanh của tòa nhà cho bất kỳ mục đích nào và giải quyết việc tạo ra vi khí hậu trong khuôn viên bằng cách sử dụng hệ thống điều hòa không khí (sưởi ấm, làm mát và thông gió) có tính đến ảnh hưởng của khí hậu bên ngoài thông qua hàng rào.
Để hiểu được sự hình thành của vi khí hậu và xác định những cách có thể tác động lên nó, cần biết các định luật truyền nhiệt bức xạ, đối lưu và phản lực trong phòng, các phương trình truyền nhiệt tổng quát của các bề mặt phòng và phương trình truyền nhiệt không khí. Dựa trên mô hình trao đổi nhiệt giữa con người và môi trườngđiều kiện cho sự thoải mái nhiệt trong phòng được hình thành.
Khả năng chống thất thoát nhiệt chính từ phòng được cung cấp bởi đặc tính che chắn nhiệt của vật liệu làm hàng rào, do đó quy luật của quá trình truyền nhiệt qua hàng rào là quan trọng nhất khi tính toán hệ thống sưởi ấm không gian. Chế độ độ ẩm của hàng rào là một trong những chế độ chính khi tính toán truyền nhiệt, vì ngập úng dẫn đến giảm nhiệt rõ rệt đặc tính bảo vệ và độ bền của kết cấu.
Chế độ không khí của hàng rào cũng liên quan chặt chẽ đến chế độ nhiệt của tòa nhà, vì sự xâm nhập của không khí bên ngoài đòi hỏi phải tiêu tốn nhiệt để làm nóng nó và sự thoát ra của không khí ẩm bên trong làm ẩm vật liệu của hàng rào.
Nghiên cứu các vấn đề được thảo luận ở trên sẽ giúp giải quyết các vấn đề tạo vi khí hậu trong các tòa nhà trong điều kiện sử dụng hiệu quả và tiết kiệm tài nguyên nhiên liệu và năng lượng.
Điều kiện nhiệt của tòa nhà
Chế độ nhiệt của một tòa nhà là tổng thể của tất cả các yếu tố và quá trình quyết định môi trường nhiệt trong khuôn viên của nó.
Tập hợp tất cả các phương tiện và thiết bị kỹ thuật cung cấp các điều kiện vi khí hậu quy định trong khuôn viên tòa nhà được gọi là hệ thống điều hòa vi khí hậu (MCS).
Dưới ảnh hưởng của sự chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và bên trong, bức xạ mặt trời và gió, căn phòng mất nhiệt qua hàng rào vào mùa đông và nóng lên vào mùa hè. Lực hấp dẫn, tác động của gió và thông gió tạo ra sự chênh lệch áp suất, dẫn đến luồng không khí giữa các phòng thông nhau và bị lọc qua các lỗ của vật liệu và rò rỉ hàng rào.
Lượng mưa khí quyển, thoát hơi ẩm trong phòng, sự chênh lệch độ ẩm giữa không khí trong nhà và ngoài trời dẫn đến trao đổi độ ẩm trong phòng qua hàng rào, dưới ảnh hưởng của nó có thể làm ẩm vật liệu và làm suy giảm đặc tính bảo vệ và độ bền của tường và lớp phủ bên ngoài .
Các quá trình hình thành môi trường nhiệt của căn phòng phải được xem xét có mối liên hệ chặt chẽ với nhau, vì ảnh hưởng lẫn nhau của chúng có thể rất đáng kể.
Sự miêu tả:
Xu hướng xây dựng hiện đại các tòa nhà dân cư, chẳng hạn như tăng số tầng, dán kín cửa sổ, tăng diện tích căn hộ, đặt ra những nhiệm vụ khó khăn cho các nhà thiết kế: kiến trúc sư và chuyên gia trong lĩnh vực sưởi ấm và thông gió để đảm bảo vi khí hậu cần thiết trong khuôn viên. Chế độ không khí tòa nhà hiện đại, quyết định quá trình trao đổi không khí trong nhà với nhau, không khí trong nhà với không khí ngoài trời, được hình thành dưới sự tác động của nhiều yếu tố.
Chế độ không khí của nhà ở
Có tính đến ảnh hưởng của điều kiện không khí đến hoạt động của hệ thống thông gió của các tòa nhà dân cư
Hệ thống công nghệ trạm chuẩn bị nhỏ uống nước Năng suất thấp
Trên mỗi tầng của khu có hai căn hộ hai phòng và một căn hộ một phòng và ba phòng. Căn hộ một phòng và một phòng hai phòng có hướng một chiều. Cửa sổ của căn hộ hai phòng và ba phòng thứ hai hướng ra hai phía cạnh đối diện. toàn bộ khu vực căn hộ một phòng 37,8 m2, căn hộ một mặt hai phòng - 51 m2, căn hộ hai mặt hai phòng - 60 m2, căn hộ ba phòng - 75,8 m2. Tòa nhà được trang bị các cửa sổ dày đặc có khả năng chống thấm không khí 1 m 2 h/kg ở chênh lệch áp suất D P o = 10 Pa. Để đảm bảo luồng không khí lưu thông, các van cung cấp của AERECO được lắp đặt trên tường của các phòng và trong nhà bếp của căn hộ một phòng. Trong bộ lễ phục. Hình 3 thể hiện đặc tính khí động học của van ở mức tối đa vị thế mở và được che phủ 1/3.
Cửa ra vào căn hộ cũng được coi là khá kín: với khả năng cản không khí thấm là 0,7 m 2 h / kg ở mức chênh lệch áp suất D P o = 10 Pa.
Tòa nhà dân cư được phục vụ bởi hệ thống thông gió tự nhiên với kết nối hai mặt của vệ tinh với thùng và lưới xả không thể điều chỉnh. Tất cả các căn hộ (bất kể quy mô) đều được lắp đặt hệ thống thông gió giống nhau, vì trong tòa nhà đang được xem xét, ngay cả trong các căn hộ ba phòng, việc trao đổi không khí được xác định không phải bởi tốc độ dòng vào (3 m 3 / h trên m 2 không gian sống). ), mà bằng tốc độ khí thải từ nhà bếp, phòng tắm và nhà vệ sinh (tổng cộng 110 m 3 / h).
Tính toán điều kiện không khí của tòa nhà được thực hiện có tính đến các thông số sau:
Nhiệt độ không khí ngoài trời 5°C - nhiệt độ thiết kế của hệ thống thông gió;
3,1 °C - nhiệt độ trung bình của mùa nóng ở Mátxcơva;
10,2 °C - nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất ở Moscow;
28 °C - nhiệt độ thiết kế đối với hệ thống sưởi có tốc độ gió 0 m/s;
3,8 m/s - tốc độ gió trung bình trong thời gian sưởi ấm;
4,9 m/s – tốc độ gió ước tính để chọn mật độ cửa sổ theo các hướng khác nhau.
Áp suất không khí bên ngoài
Áp suất trong không khí bên ngoài bao gồm áp suất trọng trường (thuật ngữ đầu tiên của công thức (1)) và áp suất gió (thuật ngữ thứ hai).
Áp lực gió tác dụng lên nhà cao tầng lớn hơn, hệ số này được tính đến trong tính toán bằng hệ số k dyne, phụ thuộc vào độ thoáng của khu vực ( không gian mở, tòa nhà thấp hay cao) và chiều cao của chính tòa nhà. Đối với những ngôi nhà cao đến 12 tầng, người ta thường coi k dyne không đổi theo chiều cao, còn đối với những tòa nhà cao hơn, việc tăng giá trị k dyne dọc theo chiều cao của tòa nhà sẽ tính đến sự gia tăng tốc độ gió theo khoảng cách từ mặt đất.
Giá trị áp lực gió của mặt tiền đón gió bị ảnh hưởng bởi các hệ số khí động học không chỉ của mặt tiền đón gió mà còn của mặt tiền đón gió. Tình huống này được giải thích là do áp suất tuyệt đối ở phía khuất gió của tòa nhà ở mức của bộ phận thấm khí xa mặt đất nhất mà qua đó không khí có thể chuyển động (miệng trục xả ở mặt tiền phía khuất gió) được lấy là áp suất bằng 0 có điều kiện, R đối lưu:
R usl = R atm - r n g N + r n v 2 s z k din /2, (2)
trong đó сз là hệ số khí động học tương ứng với phía khuất gió của công trình;
H - độ cao so với mặt đất của phần tử phía trên mà qua đó không khí có thể chuyển động, m.
Tổng áp suất dư hình thành trong không khí bên ngoài tại một điểm ở độ cao h của tòa nhà được xác định bằng chênh lệch giữa áp suất tổng trong không khí bên ngoài tại điểm này và tổng áp suất có điều kiện R cond:
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)
trong đó c là hệ số khí động học trên mặt tiền thiết kế, lấy theo .
Phần hấp dẫn của áp suất tăng khi chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên trong và bên ngoài tăng lên, mật độ không khí phụ thuộc vào đó. Đối với các tòa nhà dân cư có nhiệt độ không khí bên trong gần như không đổi trong suốt thời gian sưởi ấm, áp suất hấp dẫn tăng khi nhiệt độ không khí ngoài trời giảm. Sự phụ thuộc của áp suất hấp dẫn trong không khí bên ngoài vào mật độ không khí bên trong được giải thích bằng truyền thống liên hệ áp suất dư hấp dẫn bên trong (trên áp suất khí quyển) với áp suất bên ngoài bằng dấu trừ. Điều này, có thể nói, mang thành phần trọng lực thay đổi của tổng áp suất trong không khí bên trong bên ngoài tòa nhà, và do đó tổng áp suất trong mỗi phòng trở nên không đổi ở bất kỳ độ cao nào của căn phòng này. Về vấn đề này, P int được gọi có điều kiện áp suất không đổi không khí trong tòa nhà. Khi đó áp suất tổng cộng trong không khí bên ngoài trở nên bằng nhau
R ext = (H - h) (r ext - r int) g + r ext v 2 (c - c h) k din / 2. (4)
Trong bộ lễ phục. Hình 4 cho thấy sự thay đổi áp suất dọc theo chiều cao của tòa nhà trên các mặt tiền khác nhau trong các điều kiện thời tiết khác nhau. Để đơn giản cho việc trình bày, chúng tôi sẽ gọi một mặt tiền của ngôi nhà là phía bắc (phía trên của sơ đồ) và mặt tiền kia ở phía nam (thấp hơn trong sơ đồ).
Áp suất không khí bên trong
Áp suất không khí bên ngoài khác nhau dọc theo chiều cao của tòa nhà và trên các mặt tiền khác nhau sẽ gây ra sự chuyển động của không khí, và trong mỗi phòng có số i, tổng áp suất dư thừa P in,i sẽ được hình thành. Sau phần thay đổi của các áp suất này - trọng lực - có liên quan đến áp suất bên ngoài, một điểm được đặc trưng bởi tổng áp suất dư P in,i, mà không khí đi vào và đi ra, có thể dùng làm mô hình cho bất kỳ căn phòng nào.
Để ngắn gọn, trong phần tiếp theo, tổng áp suất bên ngoài và bên trong dư thừa sẽ được gọi tương ứng là áp suất bên ngoài và bên trong.
Với việc xây dựng hoàn chỉnh bài toán về chế độ không khí của tòa nhà, cơ sở của mô hình toán học là phương trình cân bằng vật chất không khí cho tất cả các phòng, cũng như các nút trong hệ thống thông gió và phương trình bảo toàn năng lượng (phương trình Bernoulli) cho từng không khí -phần tử thấm. Cân bằng không khí tính đến luồng không khí đi qua từng bộ phận thấm khí trong phòng hoặc hệ thống thông gió. Phương trình Bernoulli đánh đồng sự chênh lệch áp suất ở các phía đối diện của phần tử thấm khí D P i,j với tổn thất khí động học phát sinh khi luồng không khí đi qua phần tử thấm khí Z i,j .
Do đó, mô hình chế độ không khí của tòa nhà nhiều tầng có thể được biểu diễn dưới dạng tập hợp các điểm kết nối với nhau, được đặc trưng bởi P bên trong,i và P bên ngoài. n,j áp lực, giữa đó xảy ra chuyển động không khí.
Tổng tổn thất áp suất Z i,j trong quá trình chuyển động của không khí thường được biểu thị thông qua đặc tính cản trở độ thoáng khí S tôi, phần tử j giữa điểm i và j. Tất cả các bộ phận thấm khí của vỏ tòa nhà - cửa sổ, cửa ra vào, cửa mở - có thể được phân loại có điều kiện thành các bộ phận có thông số thủy lực không đổi. Các giá trị S i,j của nhóm điện trở này không phụ thuộc vào lưu lượng G i,j. Tính năng đặc biệtđường đi của hệ thống thông gió là sự thay đổi đặc tính điện trở của các phụ kiện, tùy thuộc vào tốc độ dòng khí mong muốn cho từng bộ phận của hệ thống. Do đó, đặc tính sức cản của các phần tử đường thông gió phải được xác định trong một quá trình lặp đi lặp lại, trong đó cần liên kết áp suất sẵn có trong mạng với sức cản khí động học của ống dẫn ở tốc độ dòng khí nhất định.
Trong trường hợp này, mật độ không khí di chuyển qua mạng thông gió trong các nhánh được lấy theo nhiệt độ của không khí bên trong các phòng tương ứng và trong các phần chính của thân cây - theo nhiệt độ của hỗn hợp không khí trong nút.
Do đó, việc giải quyết vấn đề về chế độ không khí của một tòa nhà phụ thuộc vào việc giải một hệ phương trình cân bằng không khí, trong đó trong mỗi trường hợp, tổng được lấy trên tất cả các yếu tố thấm khí của căn phòng. Số phương trình bằng số phòng trong tòa nhà và số lượng thiết bị trong hệ thống thông gió. Ẩn số trong hệ phương trình này là áp suất trong mỗi phòng và từng nút của hệ thống thông gió P in,i. Do chênh lệch áp suất và tốc độ dòng không khí qua các phần tử thấm khí có mối liên hệ với nhau nên giải pháp được tìm thấy bằng cách sử dụng quy trình lặp trong đó tốc độ dòng khí lần đầu tiên được xác định và điều chỉnh khi áp suất được tinh chỉnh. Việc giải hệ phương trình sẽ mang lại sự phân bố áp lực và dòng chảy mong muốn trong toàn bộ tòa nhà và do kích thước lớn và tính phi tuyến của nó nên chỉ có thể thực hiện được bằng phương pháp số sử dụng máy tính.
Các bộ phận thông gió của tòa nhà (cửa sổ, cửa ra vào) kết nối tất cả các phòng trong tòa nhà và không khí bên ngoài V. hệ thống thống nhất. Vị trí của các yếu tố này và đặc tính chống thấm không khí của chúng ảnh hưởng đáng kể đến bức tranh định tính và định lượng về sự phân bố dòng chảy trong tòa nhà. Do đó, khi giải hệ phương trình để xác định áp suất trong từng phòng và nút của mạng thông gió, ảnh hưởng của lực cản khí động học của các phần tử thấm khí không chỉ ở lớp vỏ của tòa nhà mà còn ở các lớp vỏ bên trong cũng được tính đến. Sử dụng thuật toán được mô tả, Khoa Sưởi ấm và Thông gió tại MGSU đã phát triển một chương trình tính toán chế độ không khí của tòa nhà, chương trình này được sử dụng để tính toán chế độ thông gió trong tòa nhà dân cư đang được nghiên cứu.
Theo tính toán, áp suất bên trong cơ sở không chỉ bị ảnh hưởng bởi điều kiện thời tiết mà còn bởi số lượng van cung cấp cũng như gió lùa. thông gió xả. Vì trong ngôi nhà được đề cập, hệ thống thông gió giống nhau ở tất cả các căn hộ, trong một phòng và căn hộ hai phòngáp suất thấp hơn trong căn hộ ba phòng. Khi cửa bên trong căn hộ mở, áp suất trong phòng hướng về phía các mặt khác nhau, thực tế không khác nhau.
Trong bộ lễ phục. Hình 5 cho thấy các giá trị thay đổi áp suất trong khuôn viên căn hộ.
Chênh lệch áp suất giữa các phần tử thấm khí và luồng không khí đi qua chúng
Sự phân bố dòng chảy trong căn hộ được hình thành dưới tác động của chênh lệch áp suất ở các phía khác nhau của bộ phận thấm khí. Trong bộ lễ phục. 6, trên sơ đồ tầng cuối cùng, các mũi tên và con số chỉ hướng di chuyển và tốc độ dòng khí trong các điều kiện thời tiết khác nhau.
Khi lắp van vào phòng sinh hoạt chuyển động không khí được dẫn từ các phòng đến lưới thông gió trong nhà bếp, phòng tắm và nhà vệ sinh. Hướng chuyển động này tiếp tục diễn ra trong căn hộ một phòng nơi lắp đặt van trong nhà bếp.
Điều thú vị là hướng chuyển động của không khí không thay đổi khi nhiệt độ giảm từ 5 xuống -28°C và khi xuất hiện gió bắc với tốc độ v = 4,9 m/s. Không quan sát thấy sự thoát dịch trong suốt mùa sưởi ấm và trong bất kỳ cơn gió nào, điều này cho thấy chiều cao trục 4,5 m là đủ. Cửa ra vào căn hộ chặt chẽ ngăn cản luồng không khí theo chiều ngang từ các căn hộ ở mặt tiền đón gió đến các căn hộ ở mặt tiền khuất gió. Người ta quan sát thấy một luồng nhỏ theo chiều thẳng đứng, lên tới 2 kg/h: không khí rời khỏi các căn hộ ở tầng dưới qua cửa ra vào và đi vào các căn hộ ở tầng trên. Do luồng không khí qua cửa nhỏ hơn mức cho phép theo tiêu chuẩn (không quá 1,5 kg/h m2), nên khả năng chống thấm khí 0,7 m2 h/kg có thể được coi là quá mức đối với một tòa nhà 17 tầng.
Vận hành hệ thống thông gió
Khả năng của hệ thống thông gió đã được thử nghiệm ở chế độ thiết kế: ở nhiệt độ không khí bên ngoài là 5°C, yên tĩnh và có cửa sổ mở. Tính toán cho thấy, bắt đầu từ tầng 14, tốc độ dòng khí thải không đủ nên mặt cắt kênh chính của bộ phận thông gió cần được coi là đánh giá thấp đối với tòa nhà này. Nếu các lỗ thông hơi được thay thế bằng van, chi phí sẽ giảm khoảng 15%. Điều thú vị cần lưu ý là ở nhiệt độ 5°C, bất kể tốc độ gió, từ 88 đến 92% lượng không khí được loại bỏ bởi hệ thống thông gió ở tầng trệt và từ 84 đến 91% ở tầng trên. tầng trên cùng. Ở nhiệt độ -28 °C, dòng khí đi vào qua các van sẽ bù lượng khí thải 80–85% ở các tầng dưới và 81–86% ở các tầng trên. Phần không khí còn lại đi vào căn hộ qua cửa sổ (ngay cả với khả năng chống thấm của không khí là 1 m 2 h / kg ở chênh lệch áp suất D P o = 10 Pa). Ở nhiệt độ không khí bên ngoài từ -3,1 °C trở xuống, tốc độ dòng không khí được loại bỏ bởi hệ thống thông gió và không khí được cung cấp qua các van vượt quá mức trao đổi không khí thiết kế của căn hộ. Vì vậy, cần phải điều chỉnh tốc độ dòng chảy ở cả van và lưới thông gió.
Trong trường hợp van mở hoàn toàn ở nhiệt độ không khí bên ngoài âm, lưu lượng gió thông gió của các căn hộ ở tầng 1 vượt quá tốc độ tính toán nhiều lần. Đồng thời, tốc độ luồng không khí thông gió của các tầng trên giảm mạnh. Do đó, chỉ ở nhiệt độ ngoài trời 5°C, các tính toán mới được thực hiện đối với các van mở hoàn toàn trong toàn bộ tòa nhà và ở nhiệt độ cao hơn. nhiệt độ thấp van của 12 tầng dưới bị che 1/3. Điều này có tính đến thực tế là van có khả năng điều khiển tự động dựa trên độ ẩm trong phòng. Trong trường hợp trao đổi không khí lớn trong căn hộ, không khí sẽ khô và van sẽ đóng lại.
Các tính toán đã chỉ ra rằng ở nhiệt độ không khí bên ngoài từ -10,2°C trở xuống, lượng khí thải dư thừa qua hệ thống thông gió sẽ được cung cấp khắp tòa nhà. Ở nhiệt độ không khí bên ngoài -3,1 °C, nguồn cung cấp và khí thải theo thiết kế chỉ được duy trì hoàn toàn ở mười tầng dưới và các căn hộ ở các tầng trên - với thiết kế khí thải gần giống với thiết kế - được cung cấp luồng không khí qua van 65–90%, tùy thuộc vào tốc độ gió.
kết luận
1. Trong nhà cao tầng tòa nhà dân cư với một ống nâng cho mỗi căn hộ dành cho hệ thống thông gió thoát khí tự nhiên làm bằng khối bê tông, theo quy định, các phần của thân cây có kích thước nhỏ hơn để cho phép không khí thông gió đi qua ở nhiệt độ không khí bên ngoài là 5 ° C.
2. Thiết kế hệ thống thông gió tại cài đặt đúng hoạt động ổn định trên khí thải trong suốt thời gian sưởi ấm mà không làm “lật đổ” hệ thống thông gió ở tất cả các tầng.
3. Van cấp phải có khả năng điều chỉnh được để giảm lưu lượng không khí trong mùa lạnh của thời kỳ sưởi ấm.
4. Giảm chi phí khí thải Nên lắp đặt lưới tản nhiệt có thể điều chỉnh tự động trong hệ thống thông gió tự nhiên.
5. Thông qua các cửa sổ dày đặc trong các tòa nhà nhiều tầng có sự xâm nhập, lượng này trong tòa nhà được đề cập đạt tới 20% tốc độ dòng khí thải và phải tính đến sự mất nhiệt của tòa nhà.
6. Chỉ tiêu mật độ cửa ra vào trong các căn hộ dành cho tòa nhà 17 tầng được thực hiện với khả năng chống thấm không khí của cửa là 0,65 m 2 h/kg ở D P = 10 Pa.
Văn học
1. SNiP 2.04.05-91*. Sưởi ấm, thông gió, điều hòa không khí. M.: Stroyizdat, 2000.
2. SNiP 2.01.07-85*. Tải trọng và tác động / Gosstroy RF. M.: Doanh nghiệp Nhà nước Thống nhất TsPP, 1993.
3. SNiP II-3-79*. Kỹ thuật sưởi ấm xây dựng / Gosstroy của Liên bang Nga. M.: Doanh nghiệp Nhà nước Thống nhất TsPP, 1998.
4. Biryukov S.V., Dianov S.N. Chương trình tính toán chế độ không khí của tòa nhà // Thứ bảy. Bài viết của MGSU: Công nghệ hiện đại cung cấp nhiệt và khí đốt và thông gió. M.: MGSU, 2001.
5. Biryukov S.V. Tính toán hệ thống thông gió tự nhiên trên máy tính // Thứ bảy. báo cáo của hội nghị khoa học và thực tiễn lần thứ 7 ngày 18–20 tháng 4 năm 2002: Các vấn đề hiện tại của việc xây dựng vật lý nhiệt / RAASN RNTOS NIISF. M., 2002.
Các quá trình di chuyển không khí trong nhà, sự di chuyển của nó qua hàng rào và các khe hở trong hàng rào, qua các kênh và ống dẫn khí, luồng không khí xung quanh tòa nhà và sự tương tác của tòa nhà với môi trường không khí xung quanh được kết hợp với nhau. khái niệm chungđiều kiện không khí của tòa nhà. Hệ thống sưởi xem xét chế độ nhiệt của tòa nhà. Hai chế độ này cũng như chế độ độ ẩm có liên quan chặt chẽ với nhau. Tương tự như vậy điều kiện nhiệt Khi xem xét chế độ không khí của một tòa nhà, ba nhiệm vụ được phân biệt: bên trong, cạnh và bên ngoài.
Nhiệm vụ nội bộ của chế độ không quân bao gồm các vấn đề sau:
a) tính toán trao đổi không khí cần thiết trong phòng (xác định lượng khí thải độc hại xâm nhập vào cơ sở, chọn hiệu suất của hệ thống thông gió cục bộ và chung);
b) xác định các thông số của không khí bên trong (nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ di chuyển và hàm lượng các chất có hại) và sự phân bố của chúng trên thể tích của cơ sở tại Các tùy chọn khác nhau cung cấp và loại bỏ không khí. Sự lựa chọn lựa chọn tối ưu cung cấp và loại bỏ không khí;
c) xác định các thông số không khí (nhiệt độ và tốc độ chuyển động) trong dòng tia được tạo ra thông gió cưỡng bức;
d) tính toán lượng khí thải độc hại thoát ra từ bên dưới vỏ bọc của hệ thống hút cục bộ (sự khuếch tán khí thải độc hại trong luồng không khí và trong phòng);
e) tạo ra các điều kiện bình thường ở nơi làm việc (tắm vòi hoa sen) hoặc ở một số khu vực nhất định của cơ sở (ốc đảo) bằng cách chọn các thông số của nguồn cung cấp không khí được cung cấp.
Bài toán giá trị biên của chế độ không khí kết hợp các câu hỏi sau:
a) xác định lượng không khí đi qua các vỏ bọc bên ngoài (thấm vào và thoát ra) và bên trong (tràn). Sự xâm nhập dẫn đến sự gia tăng tổn thất nhiệt trong cơ sở. Sự xâm nhập lớn nhất được quan sát thấy ở các tầng dưới của các tòa nhà nhiều tầng và trong các cơ sở công nghiệp cao. Luồng không khí không được tổ chức giữa các phòng dẫn đến ô nhiễm phòng sạch và phân phối khắp tòa nhà mùi khó chịu;
b) tính diện tích các lỗ thông khí;
c) tính toán kích thước của các kênh, ống dẫn khí, trục và các bộ phận khác của hệ thống thông gió;
d) chọn phương pháp xử lý không khí - đặt ra cho nó một số “điều kiện” nhất định: đối với dòng khí vào - đây là sưởi ấm (làm mát), tạo ẩm (sấy khô), loại bỏ bụi, ozon hóa; đối với mui xe - đây là công việc làm sạch bụi và khí độc hại;
e) phát triển các biện pháp bảo vệ cơ sở khỏi luồng không khí lạnh bên ngoài tràn vào thông qua các cửa mở (cửa bên ngoài, cổng, cửa công nghệ). Để bảo vệ, rèm không khí và nhiệt không khí thường được sử dụng.
Nhiệm vụ đối ngoại của chế độ trên không bao gồm các vấn đề sau:
a) xác định áp suất do gió tạo ra trên tòa nhà và các bộ phận riêng lẻ của nó (ví dụ: bộ làm lệch hướng, đèn lồng, mặt tiền, v.v.);
b) tính toán lượng phát thải tối đa có thể không gây ô nhiễm lãnh thổ doanh nghiệp công nghiệp; xác định độ thông thoáng của không gian gần tòa nhà và giữa các tòa nhà riêng lẻ trong khu công nghiệp;
c) lựa chọn vị trí cho trục nạp và xả khí của hệ thống thông gió;
d) tính toán và dự báo ô nhiễm khí quyển do phát thải độc hại; kiểm tra tính đầy đủ của mức độ thanh lọc không khí bị ô nhiễm phát ra.
Giải pháp cơ bản cho hệ thống thông gió công nghiệp. xây dựng.
42. Âm thanh và tiếng ồn, bản chất, đặc tính vật lý của chúng. Nguồn tiếng ồn ở hệ thống thông gió.
Tiếng ồn là những rung động ngẫu nhiên có bản chất vật lý khác nhau, được đặc trưng bởi sự phức tạp của cấu trúc quang phổ và thời gian của chúng.
Ban đầu, từ tiếng ồn chỉ đề cập đến sự rung động của âm thanh, nhưng trong Khoa học hiện đại nó được mở rộng sang các loại rung động khác (radio, điện).
Tiếng ồn là tập hợp các âm thanh không định kỳ có cường độ và tần số khác nhau. Từ quan điểm sinh lý học, tiếng ồn là bất kỳ âm thanh nào được cảm nhận một cách bất lợi.
Phân loại tiếng ồn. Tiếng ồn bao gồm sự kết hợp ngẫu nhiên của âm thanh được gọi là thống kê. Những tiếng động có ưu thế là bất kỳ âm nào mà tai có thể nghe được đều được gọi là âm.
Tùy thuộc vào môi trường mà âm thanh lan truyền, tiếng ồn do cấu trúc hoặc kết cấu và tiếng ồn trong không khí được phân biệt theo quy ước. Tiếng ồn cấu trúc phát sinh từ sự tiếp xúc trực tiếp của vật dao động với các bộ phận máy, đường ống, Công trình xây dựng v.v. và lan truyền dọc theo chúng dưới dạng sóng (dọc, ngang hoặc cả hai). Các bề mặt rung động truyền rung động tới các hạt không khí ở gần chúng, tạo thành sóng âm. Trong trường hợp nguồn tiếng ồn không liên quan đến bất kỳ công trình nào, tiếng ồn mà nó phát ra không khí được gọi là tiếng ồn trong không khí.
Dựa trên tính chất xuất hiện của nó, tiếng ồn thường được chia thành cơ học, khí động học và từ tính.
Dựa vào tính chất của sự thay đổi cường độ tổng theo thời gian, tiếng ồn được chia thành xung và ổn định. Tiếng ồn xung có năng lượng âm thanh tăng nhanh và giảm nhanh, sau đó là thời gian nghỉ dài. Để có tiếng ồn ổn định, năng lượng thay đổi ít theo thời gian.
Dựa trên thời gian tác động, tiếng ồn được chia thành dài hạn (tổng thời lượng liên tục hoặc tạm dừng ít nhất 4 giờ mỗi ca) và ngắn hạn (thời lượng dưới 4 giờ mỗi ca).
Âm thanh, theo nghĩa rộng, là sóng đàn hồi truyền dọc trong môi trường và tạo ra các dao động cơ học trong môi trường đó; theo nghĩa hẹp là sự nhận thức chủ quan về những rung động này của các cơ quan cảm giác đặc biệt của động vật hoặc con người.
Giống như bất kỳ sóng nào, âm thanh được đặc trưng bởi biên độ và phổ tần số. Thông thường, một người nghe thấy âm thanh truyền qua không khí ở dải tần từ 16-20 Hz đến 15-20 kHz. Âm thanh dưới phạm vi thính giác của con người được gọi là hạ âm; cao hơn: lên tới 1 GHz, - siêu âm, từ 1 GHz - siêu âm. Trong số các âm thanh nghe được, người ta cũng nên làm nổi bật ngữ âm, âm lời nói và âm vị (tạo nên Tốc độ vấn đáp) Và âm thanh âm nhạc(trong đó có âm nhạc).
Nguồn gây tiếng ồn và độ rung trong hệ thống thông gió là quạt, trong đó các quá trình không tĩnh của luồng không khí đi qua Bánh xe làm việc và trong chính vỏ bọc. Chúng bao gồm các xung tốc độ, sự hình thành và tạo ra các xoáy từ các phần tử quạt. Những yếu tố này là nguyên nhân gây ra tiếng ồn khí động học.
E.Ya. Yudin, người đã nghiên cứu tiếng ồn của các thiết bị thông gió, chỉ ra ba thành phần chính của tiếng ồn khí động học do quạt tạo ra:
1) tiếng ồn xoáy - hậu quả của sự hình thành các xoáy và sự gián đoạn định kỳ của chúng khi không khí di chuyển xung quanh các bộ phận của quạt;
2) tiếng ồn do dòng chảy cục bộ không đồng nhất hình thành ở đầu vào và đầu ra của bánh xe và dẫn đến dòng chảy không ổn định xung quanh các cánh quạt và các bộ phận đứng yên của quạt đặt gần bánh xe;
3) tiếng ồn khi quay - mỗi cánh quạt chuyển động là nguồn gây nhiễu loạn không khí và hình thành các xoáy. Tỷ lệ tiếng ồn quay trong tổng tiếng ồn của quạt thường không đáng kể.
Rung động của các phần tử kết cấu đơn vị thông gió, thường do bánh xe cân bằng kém, gây ra tiếng ồn cơ học. Tiếng ồn cơ học của quạt thường có tính chất gây sốc, một ví dụ về điều này là tiếng gõ vào các khe hở của vòng bi bị mòn.
Sự phụ thuộc của tiếng ồn vào tốc độ ngoại vi của bánh công tác tại đặc điểm khác nhau mạng lưới cho quạt ly tâm có cánh cong về phía trước được thể hiện trên hình. Từ hình vẽ cho thấy ở tốc độ ngoại vi lớn hơn 13 m/s, tiếng ồn cơ học của ổ bi bị “che đậy” bởi tiếng ồn khí động học; Ở tốc độ thấp hơn, tiếng ồn vòng bi chiếm ưu thế. Ở tốc độ ngoại vi lớn hơn 13 m/s, mức ồn khí động học tăng nhanh hơn mức ồn cơ học. bạn quạt ly tâm Với các cánh cong về phía sau, độ ồn khí động học sẽ thấp hơn một chút so với các quạt có cánh cong về phía trước.
Trong hệ thống thông gió, ngoài quạt, nguồn tiếng ồn có thể là các xoáy được hình thành trong các bộ phận của ống dẫn khí và lưới thông gió, cũng như sự rung động của các bức tường ống dẫn khí không đủ cứng. Ngoài ra, khả năng xuyên qua thành ống dẫn khí và lưới thông gió tiếng ồn bên ngoài từ cơ sở lân cận, qua đó ống dẫn khí đi qua.
Do chênh lệch nhiệt độ dưới tác dụng của trọng lực, không khí bên ngoài xuyên qua hàng rào vào các phòng ở tầng dưới; về phía đón gió, tác động của gió làm tăng khả năng thấm; với hướng gió nó giảm.
Không khí bên trong từ tầng một có xu hướng xâm nhập vào phòng phía trên (chảy qua cử nội thất và hành lang được kết nối với cầu thang).
Từ mặt bằng của các tầng trên, không khí thoát ra ngoài qua hàng rào bên ngoài không dày đặc bên ngoài tòa nhà.
Mặt bằng ở các tầng giữa có thể ở trong điều kiện hỗn hợp. TRÊN trao đổi không khí tự nhiên Trong tòa nhà, hoạt động cung cấp và thông gió thải được áp dụng.
1. Khi không có gió, áp suất hấp dẫn có độ lớn khác nhau sẽ tác dụng lên bề mặt của các bức tường bên ngoài. Theo định luật bảo toàn năng lượng thì áp suất độ cao trung bình bên trong và bên ngoài tòa nhà sẽ như nhau. So với mức trung bình ở phần dưới của tòa nhà, áp suất của cột không khí ấm bên trong sẽ nhỏ hơn áp suất của cột không khí lạnh bên ngoài từ bề mặt bên ngoài của bức tường.
Mật độ quá áp bằng 0 được gọi là mặt phẳng trung tính của tòa nhà.
Hình 9.1 – Xây dựng sơ đồ dư áp
Độ lớn của áp suất hấp dẫn vượt mức ở mức h tùy ý so với mặt phẳng trung hòa:
(9.1)
2. Nếu tòa nhà bị gió thổi và nhiệt độ bên trong và bên ngoài tòa nhà bằng nhau thì áp suất tĩnh hoặc chân không sẽ tăng lên trên bề mặt bên ngoài của hàng rào.
Theo định luật bảo toàn năng lượng, áp suất bên trong công trình có cùng độ thấm sẽ bằng giá trị trung bình giữa giá trị tăng ở phía đón gió và giá trị giảm ở phía đón gió.
Giá trị tuyệt đối của áp lực gió dư:
, (9.2)
trong đó k 1, k 2 lần lượt là các hệ số khí động học ở phía đón gió và phía cuối gió của công trình;
Áp suất động tác dụng lên tòa nhà bởi một luồng không khí.
Để tính toán sự xâm nhập của không khí qua vỏ bọc bên ngoài, chênh lệch áp suất không khí bên ngoài và bên trong phòng, Pa, là:
trong đó Nsh là chiều cao của miệng hầm thông gió từ mặt đất (dấu hiệu vị trí của điểm áp suất không có điều kiện);
H e – chiều cao của tâm của phần tử tòa nhà (cửa sổ, tường, cửa ra vào, v.v.) so với mặt đất;
Hệ số được đưa ra cho áp suất tốc độ có tính đến sự thay đổi tốc độ gió từ độ cao của tòa nhà, sự thay đổi tốc độ gió so với nhiệt độ bên ngoài phụ thuộc vào diện tích;
Áp suất không khí trong phòng, được xác định từ điều kiện duy trì cân bằng không khí;
Áp suất tương đối quá mức trong phòng do thông gió.
Ví dụ, đối với tòa nhà hành chính Các tòa nhà của viện nghiên cứu và các tòa nhà tương tự được đặc trưng bởi khả năng cung cấp và thông gió thoát khí cân bằng trong chế độ vận hành hoặc tắt hoàn toàn hệ thống thông gió trong thời gian không làm việc P in = 0. Đối với các tòa nhà như vậy, giá trị gần đúng là:
3. Để đánh giá ảnh hưởng của chế độ không khí của tòa nhà đến chế độ nhiệt, người ta sử dụng các phương pháp tính toán đơn giản hóa.
Trường hợp A Trong một tòa nhà nhiều tầng, trong tất cả các phòng, lượng khí thải thông gió được bù hoàn toàn bằng luồng thông gió, do đó = 0.
Trường hợp này bao gồm các tòa nhà không có hệ thống thông gió hoặc có hệ thống thông gió và cấp khí cơ học cho tất cả các phòng với lưu lượng cung cấp và xả bằng nhau. Áp suất bằng áp suất trong cầu thang và các hành lang nối trực tiếp với nó.
Áp suất bên trong các phòng riêng lẻ nằm giữa áp suất và áp suất trên bề mặt bên ngoài của căn phòng này. Chúng tôi giả định rằng do sự khác biệt, không khí tuần tự đi qua cửa sổ và cửa bên trong mở ra cầu thang và hành lang, nên có thể tính lưu lượng và áp suất không khí ban đầu trong phòng bằng công thức:
đâu là đặc điểm xuyên thấu của khu vực cửa sổ, cửa đi từ phòng mở ra hành lang hoặc cầu thang.
Chế độ không khí của tòa nhà là tập hợp các yếu tố và hiện tượng quyết định quá trình trao đổi không khí tổng thể giữa tất cả các cơ sở của tòa nhà và không khí ngoài trời, bao gồm sự chuyển động của không khí trong nhà, sự chuyển động của không khí qua hàng rào, các khe hở, kênh và ống dẫn khí và luồng không khí xung quanh tòa nhà. Theo truyền thống, khi xem xét các vấn đề riêng lẻ về chế độ không khí của tòa nhà, chúng được kết hợp thành ba nhiệm vụ: bên trong, bên ngoài và bên ngoài.
Việc xây dựng công thức vật lý và toán học tổng quát cho bài toán chế độ không khí của một tòa nhà chỉ có thể thực hiện được ở dạng tổng quát nhất. Các quy trình riêng lẻ rất phức tạp. Mô tả của chúng dựa trên các phương trình cổ điển về sự truyền khối lượng, năng lượng và động lượng trong một dòng chảy rối.
Từ góc độ của chuyên ngành “Cung cấp nhiệt và thông gió” phù hợp nhất những hiện tượng sau: sự xâm nhập và thoát ra của không khí qua hàng rào và lỗ hở bên ngoài (trao đổi không khí tự nhiên không có tổ chức, làm tăng tổn thất nhiệt trong phòng và giảm đặc tính che chắn nhiệt của hàng rào bên ngoài); sục khí (trao đổi không khí tự nhiên có tổ chức để thông gió cho các phòng bị stress nhiệt); luồng không khí giữa phòng liền kề(không có tổ chức và có tổ chức).
Các lực tự nhiên gây ra sự chuyển động của không khí trong tòa nhà là trọng lực và gióáp lực. Nhiệt độ và mật độ không khí bên trong và bên ngoài công trình thường không giống nhau, dẫn đến áp lực trọng trường ở hai bên hàng rào cũng khác nhau. Do tác động của gió, nước đọng được tạo ra ở phía đón gió của tòa nhà và áp suất tĩnh dư thừa xuất hiện trên bề mặt của hàng rào. Ở phía đón gió, chân không được hình thành và áp suất tĩnh giảm. Vì vậy, khi có gió, áp suất bên ngoài tòa nhà khác với áp suất bên trong tòa nhà.
Trọng lực và áp lực gió thường tác động cùng nhau. Trao đổi không khí dưới tác động của các lực tự nhiên này rất khó tính toán và dự đoán. Nó có thể được giảm bớt bằng cách niêm phong các hàng rào, và cũng có thể được điều chỉnh một phần bằng cách điều chỉnh các ống thông gió, mở cửa sổ, khung và đèn thông gió.
Chế độ không khí có liên quan đến chế độ nhiệt của tòa nhà. Sự xâm nhập của không khí bên ngoài dẫn đến tiêu thụ nhiệt bổ sung để sưởi ấm. Sự thoát ra của không khí ẩm trong nhà làm ẩm và làm giảm đặc tính cách nhiệt của vỏ bọc.
Vị trí và kích thước của vùng thấm và thoát trong tòa nhà phụ thuộc vào hình dạng, đặc điểm thiết kế, chế độ thông gió của tòa nhà, cũng như diện tích xây dựng, thời gian trong năm và các thông số khí hậu.
Trao đổi nhiệt xảy ra giữa không khí được lọc và hàng rào, cường độ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào vị trí lọc trong cấu trúc của hàng rào (mảng, mối nối tấm, cửa sổ, khe hở không khí, v.v.). Vì vậy, cần phải tính toán chế độ không khí của tòa nhà: xác định cường độ xâm nhập và thoát ra của không khí và giải quyết vấn đề truyền nhiệt của từng bộ phận riêng lẻ của hàng rào khi có độ thoáng khí.
