Скорость воздуха в воздуховодах: СНиП, формула расчёта

Воздухопроводы приточных или вытяжных вентиляционных систем могут изготавливаться из разных материалов и быть различной конфигурации. При этом их габаритные размеры целиком зависят от двух других параметров, и формула расчета скорости воздуха хорошо отражает эту зависимость. Эти два параметра – расход воздуха, движущегося по каналу, и скорость его движения.

Схема устройства воздуховода.

Как правильно подобрать параметры воздушного канала?

Из трех параметров, принимающих участие в расчете, нормируется только один, это диаметр круглого воздуховода или габаритные размеры канала прямоугольного сечения. В Приложении Н СНиП «Отопление, вентиляция и кондиционирование» представлена нормаль диаметров и размеров, которых следует придерживаться при разработке вентиляционных систем. Остальные два параметра (скорость и расход воздушных масс) не нормируются, потребности в количестве свежего воздуха для вентиляции могут быть разными, иногда и довольно большими, поэтому расход определяется отдельными требованиями и расчетами. Только в жилых зданиях, детских садах, школах и учреждениях здравоохранения для помещений различного назначения прописаны четкие нормы вытяжки и притока. Эти значения представлены в нормативной документации, касающейся этих видов зданий.

Схема правильной установки канального вентилятора.

Скорость движения воздушных масс в каналах не ограничивается и не нормируется, ее следует принимать по результатам расчета, руководствуясь соображениями экономической целесообразности. В справочной технической литературе существуют рекомендуемые величины скоростей, которые можно принимать при тех или иных конкретных условиях. Рекомендуемые значения скорости движения воздуха, в зависимости от назначения воздухопровода для вентиляционных систем с механическим побуждением, отражены в Таблице 1.

Таблица 1

Назначение воздуховода	Магистраль- ный	Боковое ответвление	Распредели- тельный	Решетка для притока	Вытяжная решетка
Рекомендуемая скорость	От 6 до 8 м/с	От 4 до 5 м/с	От 1,5 до 2 м/с	От 1 до 3 м/с	От 1,5 до 3 м/с

При естественном побуждении рекомендуемая скорость движения потока в системе варьируется от 0,2 до 1 м/с, что также зависит от функционального назначения каждого воздухопровода. В некоторых вытяжных шахтах высотных домов или сооружений эта величина может достигать 2 м/с.

Вернуться к оглавлению

Порядок вычислений

Изначально формула расчета скорости воздушного потока в канале представлена в справочниках под редакцией И.Г. Староверова и Р.В. Щекина в следующем виде:

L = 3600 x F x ϑ, где:

• L – расход воздушных масс на данном участке трубопровода, м³/ч;
• F – площадь поперечного сечения канала, м²;
• ϑ – скорость воздушного потока на участке, м/с.

Таблица расчета вентиляции.

Для определения скорости потока формула принимает такой вид:

ϑ= L / 3600 x F

Именно по ней рассчитывается действительная скорость воздуха в канале. Это нужно делать как раз по причине нормируемых значений диаметра или размеров трубы по СНиП. Вначале принимается рекомендуемая скорость для того или иного назначения воздухопровода и просчитывается его сечение. Далее диаметр канала круглого сечения определяется обратным просчетом по формуле площади круга:

F = π x D2 / 4, здесь D – диаметр в метрах.

Размеры канала прямоугольного сечения находят подбором ширины и высоты, произведение которых даст площадь сечения, эквивалентного расчетному. После этих вычислений подбирают ближайшие по нормали размеры воздухопровода (обычно принимают тот, который больше) и в обратном порядке находят величину действительной скорости потока в будущем воздуховоде. Данная величина потребуется для определения динамического давления на стенки трубы и вычисления потерь давления на трение и в местных сопротивлениях вентиляционной системы.

Вернуться к оглавлению

Некоторые экономические аспекты подбора размеров воздухопровода

Таблица для расчета гидравлического диаметра воздуховода.

При расчете размеров и скорости воздуха в воздуховоде наблюдается такая зависимость: при увеличении последней диаметры каналов уменьшаются. Это дает свои преимущества:

1. Проложить трубопроводы меньших размеров гораздо проще, особенно если их нужно подвешивать на большой высоте или если условия монтажа весьма стесненные.
2. Стоимость каналов меньшего диаметра соответственно тоже меньше.
3. В больших и сложных системах, которые расходятся по всему зданию, прямо в каналы необходимо монтировать дополнительное оборудование (дроссельные заслонки, обратные и противопожарные клапаны). Размеры и диаметры этого оборудования также уменьшатся, и снизится их стоимость.
4. Прохождение перекрытий трубопроводами в производственном здании может стать настоящей проблемой, если его диаметр большой. Меньшие размеры позволят пройти так, как нужно.

Главный недостаток такого выбора заключается в большой мощности вентиляционного агрегата. Высокая скорость воздуха в малом объеме создает большое динамическое давление, сопротивление системы растет, и для ее работы требуется вентилятор высокого давления с мощным электродвигателем, что вызывает повышенный расход электрической энергии и, соответственно, высокие эксплуатационные затраты.

Другой путь – это снижение скорости воздушных потоков в воздуховодах. Тогда параметры вентиляционного агрегата становятся экономически приемлемыми, но возникает множество трудностей в монтаже и высокая стоимость материалов.

Схема организации воздухообмена при общеобменной вентиляции.

Проблемы прохождения большой трубой перегруженных оборудованием и инженерными сетями мест решается множеством поворотов и переходов на другие виды сечений (с круглого на прямоугольное или плоскоовальное). Проблему стоимости приходится решать единоразово.

Во времена СССР проектировщики, как правило, старались найти компромисс между этими двумя решениями. В настоящее время удорожания энергоносителей появилась тенденция к применению второго варианта. Собственники предпочитают единоразово решить финансовые вопросы и смонтировать более экономичную вентиляцию, чем потом в течение многих лет оплачивать высокие затраты электроэнергии. Применяется и универсальный вариант, при котором в магистральных воздухопроводах с большими расходами скорость потока увеличивают до 12-15 м/с, чтобы уменьшить их диаметры. Дальше по системе соблюдается скорость 5-6 м/с на ответвлениях, вследствие чего потери давления выравниваются. Вывод здесь однозначный: скорость движения воздушного потока в каналах играет немаловажную роль для экономики предприятия.

Вернуться к оглавлению

Значения параметров в различных видах воздушных каналов

В современных вентиляционных системах применяются установки, включающие в себя весь комплекс для подачи и обработки воздуха: очистка, нагревание, охлаждение, увлажнение, шумопоглощение. Эти установки называют центральными кондиционерами. Скорость потока внутри нее регламентируется заводом-производителем. Дело в том, что все элементы для обработки воздушных масс должны действовать в оптимальном режиме, чтобы обеспечить требуемые параметры воздуха. Поэтому производители изготавливают корпуса установок определенных размеров под заданный диапазон расходов воздуха, при которых все оборудование будет работать эффективно. Обычно значение скорости движения потока внутри центрального кондиционера лежит в пределах 1,5-3 м/с.

Вернуться к оглавлению

Каналы магистральные и ответвления

Схема магистрального воздуховода.

Следом наступает очередь главного магистрального воздуховода. Часто он имеет большую протяженность и проходит транзитом через несколько помещений, прежде чем начнет разветвляться. Рекомендуемая максимальная скорость 8 м/с в таких каналах может не соблюдаться, поскольку условия прокладки (особенно через перекрытия) могут существенно ограничивать пространство для его монтажа. Например, при расходе 35 000 м³/ч, что не редкость на предприятиях, и скорости 8 м/с диаметр трубы составит 1,25 м, а если ее увеличить до 13 м/с, то размер станет уже 1000 мм. Такое увеличение технически осуществимо, так как современные воздуховоды из оцинкованной стали, изготовленные спирально-навивным методом, имеют высокую жесткость и плотность. Это исключает их вибрацию на высоких скоростях. Уровень шума от такой работы достаточно низок, а на фоне звука от работающего оборудования может быть практически не слышен. В Таблице 2 представлены некоторые популярные диаметры магистральных воздухопроводов и их пропускная способность при разной скорости движения воздушных масс.

Таблица 2

Расход, м3/ч	Ø400 мм	Ø450 мм	Ø500 мм	Ø560 мм	Ø630 мм	Ø710 мм	Ø800 мм	Ø900 мм	Ø1 м
ϑ = 8 м/с	3617	4576	5650	7087	8971	11393	14469	18311	22608
ϑ = 9 м/с	4069	5148	6357	7974	10093	12877	16278	20600	25434
ϑ = 10 м/с	4521	5720	7063	8859	11214	14241	18086	22888	28260
ϑ = 11 м/с	4974	6292	7769	9745	12335	15666	19895	25177	31086
ϑ = 12 м/с	5426	6864	8476	10631	13457	17090	21704	27466	33912
ϑ = 13 м/с	5878	7436	9182	11517	14578	18514	23512	29755	36738

Схема эжекционной системы вентиляции.

Боковые ответвления воздухопроводов разводят подачу или вытяжку воздушной смеси по отдельным помещениям. Как правило, на каждом из них устанавливается диафрагма либо дроссель – клапан для регулировки количества воздуха. Эти элементы обладают немалым местным сопротивлением, поэтому сохранять высокую скорость нецелесообразно. Однако ее значение тоже может выходить за границы рекомендуемого диапазона, поэтому в Таблице 3 отражена пропускная способность воздуховодов самых популярных диаметров для ответвлений при различных скоростях.

Таблица 3

Расход, м3/ч	Ø140 мм	Ø160 мм	Ø180 мм	Ø200 мм	Ø225 мм	Ø250 мм	Ø280 мм	Ø315 мм	Ø355 мм
ϑ = 4 м/с	220	288	366	452	572	705	885	1120	1424
ϑ = 4,5 м/с	248	323	411	508	643	793	994	1260	1601
ϑ = 5 м/с	275	360	457	565	714	882	1107	1400	1780
ϑ = 5,5 м/с	302	395	503	621	786	968	1215	1540	1957
ϑ = 6 м/с	330	432	548	678	857	1058	1328	1680	2136
ϑ = 7 м/с	385	504	640	791	1000	1235	1550	1960	2492

Недалеко от места присоединения к магистрали в канале устраивают лючок, он нужен для замера скорости потока после монтажа и регулировки всей вентиляционной системы.

Вернуться к оглавлению

Каналы внутри помещений

Кратность воздухообмена вентиляции.

Распределяющие каналы присоединяют основное ответвление к устройствам подачи или вытяжки воздуха из помещения: решеткам, распределительным или всасывающим панелям, диффузорам и прочим раздающим элементам. Скорости в этих отводах можно сохранять как в основном ответвлении, если мощность вентиляционного агрегата это позволяет, а можно и снизить до рекомендуемых. В таблице 4 можно увидеть расходы воздуха при различных скоростях и диаметрах каналов.

Таблица 4

Расход, м3/ч	Ø100 мм	Ø112 мм	Ø125 мм	Ø140 мм	Ø160 мм	Ø180 мм	Ø200 мм	Ø225 мм
ϑ = 1,5 м/с	42,4	50,7	65,8	82,6	108	137	169	214
ϑ = 2 м/с	56,5	67,7	87,8	110	144	183	226	286
ϑ = 2,5 м/с	70,6	84,6	110	137	180	228	282	357
ϑ = 3 м/с	84,8	101	132	165	216	274	339	429
ϑ = 3,5 м/с	99,9	118	153	192	251	320	395	500
ϑ = 4 м/с	113	135	175	см. в Таблице 3

Скорости, рекомендуемые для вытяжных и приточных решеток, а также других воздухораспределяющих устройств, необходимо соблюдать.

Воздух на выходе из них или при всасывании встречает множество небольших преград и производит шум, превышать уровень которого недопустимо. Звук выходящего из решетки потока на большой скорости обязательно будет слышен. Еще один неприятный момент: сильная воздушная струя, попадая на людей, может привести к их заболеваниям.

Вентиляционные системы с естественным побуждением обычно применяются в жилых и общественных зданиях или же в административных корпусах промышленных предприятий. Это разного рода вытяжные шахты, находящиеся во внутренних перегородках помещений, или наружные вертикальные воздуховоды. Скорость движения воздушного потока в них невелика, редко достигает 2-3 м/с в тех случаях, когда шахта имеет значительную высоту и возникает хорошая тяга. Когда речь идет о небольших расходах (порядка 100-200 м³/ч), лучшего решения, чем естественная вытяжка, не найти. Ранее и по сей день в промышленных помещениях применяют крышные дефлекторы, работающие за счет ветровой нагрузки. Скорость воздуха в таких вытяжных устройствах зависит от силы ветрового потока и достигает 1-1,5 м/с.

Вернуться к оглавлению

Измерение параметров воздушного потока при наладке системы

После того как приточная или вытяжная вентиляционная система смонтирована, необходимо ее наладить. Для этого с помощью лючков на воздуховодах измеряют скорость движения потока на всех магистралях и ветках системы, после чего производят регулировку дроссель-клапанами либо воздушными заслонками. Именно скорость воздуха в каналах является определяющим параметром при наладке, через нее и диаметр высчитывают расход на каждом из участков. Приборы, которыми проводят данные замеры, называют анемометрами. Устройства бывают нескольких типов и работают по разным принципам, каждый тип предназначен для измерения определенного диапазона скоростей.

Типы вентиляций в частном доме.

1. Анемометры крыльчатого типа имеют небольшой вес, просты в обращении, но имеют некоторую погрешность измерений. Принцип работы – механический, диапазон измеряемых скоростей – от 0,2 до 5 м/с.
2. Приборы чашечного типа тоже являются механическими, но диапазон проверяемых скоростей у них шире, от 1 до 20 м/с.
3. Термоанемометры снимают показания не только скорости потока, но и его температуры. Принцип действия – электрический, от специального датчика, вносимого в воздушный поток, результаты выводятся на экран. Прибор работает от сети 220 В, времени на измерение требуется меньше, и погрешность у него невысокая. Существуют устройства, работающие от батареек, диапазоны проверяемых скоростей могут быть самые разные, в зависимости от типа прибора и завода-производителя.

Величина скорости движения воздушного потока, наряду с двумя другими параметрами, расходом и поперечным сечением канала, является одним из самых важных факторов работы вентиляционных систем любого назначения.

Этот параметр присутствует на всех этапах, начиная от расчета скорости воздуха в воздуховоде и заканчивая наладкой работы системы после ее монтажа и пуска.

Детальный расчет скорости воздуха в воздуховодах по формуле

Если вас интересует стоимость изготовления продукции, отправьте нам техническое задание на почту info@plast‑product.ru или позвоните по телефону 8 800 555‑17‑56

Параметры показателей микроклимата определяются положениями ГОСТ 12.1.2.1002-00, 30494-96, СанПин 2.2.4.548, 2.1.2.1002-00. На основании существующих государственных нормативных актов разработан Свод правил СП 60.13330.2012. Скорость воздуха в воздуховоде должна обеспечивать выполнение существующих норм.

Что учитывается при определении скорости движения воздуха

Для правильного выполнения расчетов проектировщики должны выполнять несколько регламентируемых условий, каждое из них имеет одинаково важное значение. Какие параметры зависят от скорости движения воздушного потока?

Уровень шума в помещении

В зависимости от конкретного использования помещений санитарные нормы устанавливают следующие показатели максимального звукового давления.

Таблица 1. Максимальные значения уровня шума.

Превышение параметров допускается только в кратковременном режиме во время пуска/остановки вентиляционной системы или дополнительного оборудования.
Уровень вибрации в помещенииВо время работы вентиляторов продуцируется вибрация. Показатели вибрации зависят от материала изготовления воздуховодов, способов и качества виброгасящих прокладок и скорости движения воздушного потока по воздуховодам. Общие показатели вибрации не могут превышать установленные государственными организациями предельные значения.

Таблица 2. Максимальные показатели допустимой вибрации.

При расчетах подбирается оптимальная скорость воздуха, не усиливающая вибрационные процессы и связанные с ними звуковые колебания. Система вентиляции должна поддерживать в помещениях определенный микроклимат.

Значения по скорости движения потока, влажности и температуре содержатся в таблице.

Таблица 3. Параметры микроклимата.

Еще один показатель, принимаемый во внимание во время расчета скорости потока – кратность обмена воздуха в системах вентиляции. С учетом их использования санитарные нормы устанавливают следующие требования по воздухообмену.

Таблица 4. Кратность воздухообмена в различных помещениях.

Бытовые
Бытовые помещения	Кратность воздухообмена
Жилая комната (в квартире или в общежитии)	3м3/ч на 1м2 жилых помещений
Кухня квартиры или общежития	6-8
Ванная комната	7-9
Душевая	7-9
Туалет	8-10
Прачечная (бытовая)	7
Гардеробная комната	1,5
Кладовая	1
Гараж	4-8
Погреб	4-6
Промышленные
Промышленные помещения и помещения большого объема	Кратность воздухообмена
Театр, кинозал, конференц-зал	20-40 м3 на человека
Офисное помещение	5-7
Банк	2-4
Ресторан	8-10
Бар, Кафе, пивной зал, бильярдная	9-11
Кухонное помещение в кафе, ресторане	10-15
Универсальный магазин	1,5-3
Аптека (торговый зал)	3
Гараж и авторемонтная мастерская	6-8
Туалет (общественный)	10-12 (или 100 м3 на один унитаз)
Танцевальный зал, дискотека	8-10
Комната для курения	10
Серверная	5-10
Спортивный зал	не менее 80 м3 на 1 занимающегося и не менее 20 м3 на 1 зрителя
Парикмахерская (до 5 рабочих мест)	2
Парикмахерская (более 5 рабочих мест)	3
Склад	1-2
Прачечная	10-13
Бассейн	10-20
Промышленный красильный цел	25-40
Механическая мастерская	3-5
Школьный класс	3-8

Алгоритм расчетовСкорость воздуха в воздуховоде определяется с учетом всех вышеперечисленных условий, технические данные указываются заказчиком в задании на проектирование и монтаж вентиляционных систем. Главный критерий при расчетах скорости потока – кратность обмена. Все дальнейшие согласования делаются за счет изменения формы и сечения воздуховодов. Расход в зависимости от скорости и диаметра воздуховода можно взять из таблицы.

Таблица 5. Расход воздуха в зависимости от скорости потока и диаметра воздуховода.

Самостоятельный расчет

К примеру, в помещении объемом 20 м³ согласно требованиям санитарных норм для эффективной вентиляции нужно обеспечить трехкратную смену воздуха. Это значит, что за один час сквозь воздуховод должно пройти не менее L = 20 м³×3= 60 м³. Формула расчета скорости потока V= L / 3600× S, где:

V – скорость потока воздуха в м/с;

L – расход воздуха в м³/ч;

S – площадь сечения воздуховодов в м².

Возьмем круглый воздуховод Ø 400 мм, площадь сечения равняется:

В нашем примере S = (3.14×0,4² м)/4=0,1256 м². Соответственно, для обеспечения нужной кратности обмена воздуха (60 м³/ч) в круглом воздуховоде Ø 400 мм (S = 0,1256 м³) скорость воздушного потока равняется: V= 60/(3600×0,1256) ≈ 0,13 м/с.

С помощью этой же формулы при заранее известной скорости можно рассчитать объем воздуха, перемещающийся по воздуховодам в единицу времени.

L = 3600×S (м³)×V(м/с). Объем (расход) получается в квадратных метрах.

Как уже описывалось ранее, от скорости воздуха зависят и показатели шумности вентиляционных систем. Для минимизации негативного влияния этого явления инженеры сделали расчеты максимально допустимых скоростей воздуха для различных помещений.

Таблица 6. Рекомендованные параметры скоростей воздуха

	Рекомендуемые значения скорости
	Квартиры	Офисы	Производственные помещения
Приточные решетки	2,0-2,5	2,0-2,5	2,5-6,0
Магистральные воздуховоды	3,5-5,0	3,5-6,0	6,0-11,0
Ответвления	3,0-5,0	3,0-6,5	4,0-9,0
Воздушные фильтры	1,2-1,5	1,5-1,8	1,5-1,8
Теплообменники	2,2-2,5	2,5-3,0	2,5-3,0

По такому же алгоритму определяется скорость воздуха в воздуховоде при расчете подачи тепла, устанавливаются поля допусков для минимизации потерь на содержание зданий в зимний период времени, подбираются вентиляторы по мощности. Данные по воздушному потоку требуются и для уменьшения потерь давления, а это позволяет повышать коэффициент полезного действия вентиляционных систем и сокращает потребление электрической энергии.

Расчет выполняется по каждому отдельному участку, с учетом полученных данных подбираются параметры главных магистралей по диаметру и геометрии. Они должны успевать пропускать откачанный воздух из всех отдельных помещений. Диаметр воздуховодов выбирается таким образом, чтобы минимизировать шумность и потери на сопротивление. Для расчетов кинематической схемы важны все три показатели вентиляционной системы: максимальный объем нагнетаемого/удаляемого воздуха, скорость передвижения воздушных масс и диаметр воздуховодов. Работы по расчету вентиляционных систем относятся к категории сложных с инженерной точки зрения, выполнять их могут только профессиональные специалисты со специальным образованием.

Для обеспечения постоянных значений скорости воздуха в каналах с различным сечением используются формулы:

После расчета за окончательные данные принимаются ближайшие значения стандартных трубопроводов. За счет этого уменьшается время монтажа оборудования и упрощается процесс его периодического обслуживания и ремонта. Еще один плюс – уменьшение сметной стоимости вентиляционной системы.

Для воздушного обогрева жилых и производственных помещений скорости регулируются с учетом температуры теплоносителя на входе и выходе, для равномерного рассеивания потока теплого воздуха продумывается схема монтажа и размеры вентиляционных решеток. Современные системы воздушного обогрева предусматривают возможность автоматической регулировки скорости и направления потоков. Температура воздуха не может превышать +50°С на выходе, расстояние до рабочего места не менее 1,5 м. Скорость подачи воздушных масс нормируется действующими государственными стандартами и отраслевыми актами.

Во время расчетов по требованию заказчиков может учитываться возможность монтажа дополнительных ответвлений, с этой целью предусматривается запас производительности оборудования и пропускной способности каналов. Скорости потока рассчитываются таким образом, чтобы после увеличения мощности вентиляционных систем они не создавали дополнительную звуковую нагрузку на присутствующих в помещении людей.

Выбор диаметров выполняется от минимально приемлемого, чем меньше габариты – тем универсальное система вентиляции, тем дешевле обходится ее изготовление и монтаж. Системы местных отсосов рассчитываются отдельно, могут работать как в автономном режиме, так и подключаться к существующим вентиляционным системам.

Государственные нормативные документы устанавливают рекомендованные скорости движения в зависимости от расположения и назначения воздуховодов. При расчетах нужно придерживаться этих параметров.

Таблица 7. Рекомендованные скорости воздуха в различных каналах

Тип и место установки воздуховода и решетки	Вентиляция
	Естественная	Механическая
Воздухоприемные жалюзи	0,5-1,0	2,0-4,0
Каналы приточных шахт	1,0-2,0	2,0-6,0
Горизонтальные сборные каналы	0,5-1,0	2,0-5,0
Вертикальные каналы	0,5-1,0	2,0-5,0
Приточные решетки у пола	0,2-0,5	0,2-0,5
Приточные решетки у потолка	0,5-1,0	1,0-3,0
Вытяжные решетки	0,5-1,0	1,5-3,0
Вытяжные шахты	1,0-1,5	3,0-6,0

Внутри помещений воздух не может двигаться со скоростью более 0,3 м/с, допускается кратковременное превышение параметра не более чем 30%. Если в помещении имеется две системы, то скорость воздуха в каждой из них должна обеспечивать не менее 50% расчетного объема подачи или удаления воздуха.

Пожарные организации выдвигают свои требования по скорости перемещения воздушных масс в воздуховодах в зависимости от категории помещения и особенностей технологического процесса. Нормативы направлены на уменьшение скорости распространения дыма или огня по воздуховодам. В случае необходимости на вентиляционных системах должны устанавливаться клапаны и отсекатели. Срабатывание устройств происходит после сигнала датчика или выполняется вручную ответственным лицом. В одну систему вентиляции можно подключать только определенные группы помещений.

В холодный период времени в отапливаемых зданиях температура воздуха в результате функционирования вентиляционной системы не может понижаться ниже нормируемых. Нормируемая температура обеспечивается до начала рабочей смены. В теплый период времени эти требования не актуальны. Движение воздушных масс не должно ухудшать предусмотренные СанПин 2.1.2.2645 нормативы. Для достижения нужных результатов во время проектирования систем изменяется диаметр воздуховодов, мощность и количество вентиляторов и скорости потока.

Принимаемые расчетные данные по параметрам движения в воздуховодах должны обеспечивать:

1. Выполнение параметров микроклимата в помещениях, поддержку качества воздуха в регламентируемых пределах. При этом принимаются меры по снижению непродуктивных тепловых потерь. Данные берутся как из существующих нормативных документов, так и из технического задания заказчиков.
2. Скорость движения воздушных масс в рабочих зонах не должна вызывать сквозняки, обеспечивать приемлемую комфортность пребывания в помещении. Механическая вентиляция предусматривается только в тех случаях, когда добиться желаемых результатов за счет естественной невозможно. Кроме этого, механическая вентиляция обязательно монтируется в цехах с вредными условиями труда.

Во время расчетов показателей движения воздуха в системах с естественной вентиляцией берется среднегодовое значение разности плотности внутреннего и наружного воздуха. Минимальные фактические данные по производительности должны обеспечивать допустимые нормативные значения кратности обмена воздуха.

правильный расчет допустимого объёма воздушных масс, санитарные нормы

Режим микроклимата в любом помещении влияет на работоспособность и самочувствие людей в целом. Для того чтобы определить, каким должен быть состав воздуха, необходимо обратиться к утверждённым законодательным нормам, которые и регулируют этот вопрос. Скорость воздуха в воздуховоде при этом играет ключевую роль для обеспечения такого микроклимата.

Необходимость качественной вентиляции

Сначала необходимо определить, почему важно обеспечить попадание воздуха в помещение через вентиляционные каналы.

Согласно строительным и гигиеническим нормам, каждый промышленный или частный объект должен иметь качественную систему вентиляции. Главной задачей такой системы является обеспечение оптимального микроклимата, температуры воздуха и уровня влажности, чтобы человек при работе или отдыхе мог себя чувствовать комфортно. Это возможно только тогда, когда воздух не является слишком тёплым, переполненным различными загрязнителями и имеет довольно высокий уровень влаги.

Некачественная вентиляция способствует появлению инфекционных заболеваний и патологий дыхательных путей. Кроме этого, быстрее портятся продукты питания. Если воздух имеет очень большой процент влаги, то на стенах может образоваться грибок, который может в последующем перейти на мебель.

Свежий воздух может попасть в помещение разными способами, но основным его источником всё же является качественно вмонтированная система вентиляции. При этом в каждом отдельном помещении она должна просчитываться под его конструктивные особенности, состав воздуха и объём.

Стоит отметить, что для частного дома или квартиры небольших размеров будет достаточно установить шахты с естественной циркуляцией воздуха. Для больших коттеджей или производственных цехов нужно монтировать дополнительное оборудование, вентиляторы для принудительной циркуляции воздушных масс.

При планировке здания любого предприятия, цехов или общественных учреждений больших размеров необходимо следовать таким правилам:

• в каждой комнате или помещении необходима качественная система вентиляции;
• состав воздуха должен отвечать всем установленным нормам;
• на предприятиях следует устанавливать дополнительное оборудование, с помощью которого можно регулировать скорость обмена воздуха, а в целях частного использования — менее мощные вентиляторы, если естественная вентиляция не справляется;
• в разных помещениях (кухня, санузел, спальня) требуется монтировать разные типы систем вентиляции.

Для того чтобы вентиляция соответствовала таким требованиям, нужно сделать необходимые расчёты. Кроме этого, важно правильно подобрать оборудование — устройства для подачи и отвода воздуха.

Также следует проектировать систему таким образом, чтобы воздух был чистым в том месте, где он будет забираться. В противном случае в вентиляционные шахты и затем в комнаты может попадать загрязнённый воздух.

Во время составления проекта вентиляции, после того как необходимый объём воздуха рассчитан, проделываются отметки, где должны находиться вентиляционные шахты, кондиционеры, воздуховоды и прочие комплектующие. Это относится как к частным коттеджам, так и к многоэтажным домам.

От размеров шахт будет зависеть эффективность работы вентиляции в целом. Необходимые к соблюдению правила по требуемому объёму указаны в санитарной документации и нормах СНиП. Скорость воздуха в воздуховоде в них также предоставлена.

Санитарные нормы

Санитарные нормы

Скорость движения воздуха в воздуховодах непосредственно зависит от таких не менее важных показателей, как уровень шума и вибрации. Воздух, который проходит по каналам, с увеличением количества различных изгибов шахты и поворотов пропорционально увеличивает количество издаваемого шума и вибрации от движения.

По мере уменьшения сопротивления будет снижаться давление в вентиляционной системе и, конечно же, скорость движения кислорода. Для того чтобы понять общие правила выбора оборудования и его правильного расчёта, нужно узнать нормы основных факторов, которые влияют на выбор.

Уровень шума

Нормы, которые можно найти в СНиПах по этому вопросу, касаются всех видов жилых помещений: многоквартирных и частных домов, производственных и общественных зданий.

Согласно таким нормам, необходимо не превышать максимально допустимый уровень шума в следующих помещениях:

• палаты, больницы, санатории — днём до 50 Дб, а ночью до 40 Дб;
• учебные кабинеты — до 55 Дб;
• жилые квартиры — до 55 Дб днём и до 45 Дб ночью;
• в зданиях, которые прилегают к больницам и санаториям — днём до 60 Дб, ночью до 50 Дб;
• территории, которые прилегают к жилым зданиям — днём до 70 Дб, а ночью до 60 Дб;
• непосредственно возле здания школы — до 70 Дб.

Одной из причин увеличения уровня шумов в доме и, соответственно, превышения допустимых норм является неправильно сформированная сеть воздуховодов.

Показатель вибрации

Так же, как и уровень шума, вибрация напрямую влияет на скорость движения кислорода в шахтах. При этом такой показатель зависит от множества факторов. К ним можно отнести качество прокладок (их функция заключается в снижении уровня вибрации), размер воздуховода, скорость кислорода (который движется по каналам), материал для изготовления шахт и прочие нюансы.

Что касается цифр, то уровень вибрации должен быть в пределах 109—115 Дб. Если при проверке эти показатели будут превышены, то необходимо исправлять технические недочёты, допущенные при проектировании, или заменить вентилятор, который работает очень громко.

Скорость потока воздуха в вентиляции по нормам СНиП не должна влиять на увеличение таких показателей, как излишний шум или вибрация.

Кратность воздухообмена

Очищение воздуха в помещении происходит благодаря системе вентиляции. Этот процесс может быть как естественным, так и принудительным. В первом варианте вентиляция происходит в первую очередь через оборудованную систему шахт без вмонтированного дополнительного оборудования. К этому можно отнести постоянное открывание и закрывание дверей, окон, форточек и просто все щели в помещении.

Нужно понимать, что за определённое количество времени воздух в комнате должен несколько раз меняться, чтобы оставаться постоянно очищенным в пределах норм. Число смен воздуха за день — это кратность. Этот показатель также очень важный для определения скорости воздуха в воздуховодах.

Кратность можно вычислить по такой формуле: N=V/W.

Значения в формуле можно подставлять следующие:

• N — кратность воздуха за 1 час.
• V — объём кислорода, попадающего с улицы в комнату за 1 час.
• W — объём помещения.

Если нормы не будут соблюдены, это чревато последствиями — будет увеличиваться уровень шума, вибрации и т. п. Кроме этого, в помещении не будет достаточно свежего воздуха.

Также это может привести к следующей ситуации:

1. Показатель завышен. Такой вариант возникает, когда скорость воздуха в шахтах превышает норму. Последствия — неправильный температурный режим в помещении. Оно просто не будет успевать прогреваться. Если воздух очень сухой, то это будет провоцировать различные болезни дыхательных путей, кожи и т. п.
2. Показатель занижен. При возникновении такой ситуации свежий воздух не поступает в помещение в достаточном количестве, поэтому уровень загрязнения довольно высок. В кислороде присутствует большая концентрация вредных веществ, бактерий, болезнетворных организмов, опасных газов. Количество кислорода уменьшается, а углекислого газа — увеличивается. Кроме этого, может наблюдаться повышенный уровень влажности, что чревато появлением плесени.

Для того чтобы такой показатель, как кратность, отвечал всем санитарным нормам, необходимо проверить его. Если он не соответствует общим требованиям, то требуется заменить отвечающее за это оборудование — вентиляторы или другие нагнетающие приборы для механического удаления неприятных запахов. При необходимости меняется и система шахт полностью.

Рекомендованная скорость

Определив максимальную скорость воздуха в воздуховоде, можно получить качественный результат. При составлении проекта необходимо для каждого помещения высчитывать нормы вентиляции отдельно. К примеру, на производстве — это цеха, в жилых многоэтажках — квартиры, а в частных коттеджах — поэтажные блоки.

Перед тем как устанавливать систему вентиляции, следует определиться с ключевыми элементами и зафиксировать их местонахождение. Нужно знать, какие маршруты будут проложены, систему магистралей и её размеры, форму вентиляционных шахт и их габариты.

Движение воздушных потоков внутри жилых и производственных зданий является очень сложным, поэтому ими занимаются только специалисты с соответствующим опытом работы.

Согласно общепринятым нормам, внутри помещения скорость воздуха не должна превышать показателя 0,3 метра за секунду. В качестве исключения из правила могут выступать ремонтные или другие строительные работы, при которых максимальный показатель может увеличиваться максимум на 30%.

Стоит отметить, что в больших производственных цехах должна работать система вентиляции, состоящая из двух шахт, а не одной, как это допустимо в квартирах или частных домах. В связи с этим скорость каждого из воздуховодов должна составлять 50% от необходимого максимума для каждой шахты.

Бывают форс-мажорные обстоятельства, кода необходимо полностью закрыть вентиляционные шахты или уменьшить количество вытекаемого воздуха за единицу времени. При этом сделать это нужно оперативно. К примеру, в случае возникновения пожара вентиляцию требуется перекрыть до минимального уровня в целях предотвращения распространения огня по другим помещениям здания. Для этого дополнительно в систему монтируются клапаны и отсекатели.

Правильный выбор

Правильный выбор

Кроме расчёта скорости в воздуховоде, необходимо правильно выбрать сам материал для монтажа шахт. Если все расчёты сделаны, следует выбрать диаметр круглых труб или сечение квадратных для создания системы вентиляции. Кроме этого, не помешает приобрести и металлические решётки во избежание попадания твёрдых частей в каналы.

Также можно предварительно купить вентилятор для нагнетания воздуха и определить, какую скорость и давление он создаёт. Зная такие показатели, как скорость воздуха и необходимое количество для определённой комнаты, можно определить, какого сечения должны быть вентиляционные шахты. Для этих целей используется формула S = L/3600*V.

Определив такой результат, можно подсчитать и диаметр труб по формуле D = 1000*√(4*S/π), где

• D — диаметр воздуховода.
• S — внутренний объём шахт.
• n — число «пи» равно 3.14.

• D — диаметр воздуховода.
• S — внутренний объём шахт.
• n — число «пи» равно 3.14.

Полученные результаты сопоставляют с нормами СНиП и по этим параметрам выбирают сечения труб, самые близкие к полученному результату.

Стоит отметить, что для таких расчётов необязательно пользоваться формулами или таблицами СНиП. Сегодня существует достаточно много онлайн-калькуляторов, с помощью которых очень просто просчитать расход приточного кислорода, скорости, давления и других показателей, просто введя исходные данные.

Таким образом, скорость в вентиляционных шахтах играет важную роль для обеспечения поступления воздуха в помещение, а также дымоудаления и выкачки из комнаты других вредных веществ.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Естественная система вентиляции

При естественной вентиляции перемещение воздуха происходит по трем причинам:

• Первый фактор – аэрация, то есть разность температур воздуха в помещении и наружного.
• Во втором случае воздухообмен осуществляется в результате воздействия ветрового давления.
• И в третьем случае разность давления между используемым помещением и вытяжным устройством тоже приводит к воздухообмену.

Система естественной вентиляции с идеальным смешиванием.

Наши преимущества:

10

10 лет стабильной и успешной работы

500

Выполнено более 500 000 м²

₽

Почему у нас лучшая цена?

24

Минимальные сроки

100

100% контроль качества

5

5 лет гарантии на выполненные работы

1500

1500 м2 площадь собственных складских помещений

Метод аэрации используется в местах с большим тепловыделением, но только тогда, когда поступающий воздух содержит в себе не более 30% вредных примесей и газов.

Не используется этот метод и в тех случаях, если нужна обработка поступающего воздуха или приток наружного воздуха приводит к возникновению конденсата.

В вентиляционных системах, где основой для перемещения воздуха является разность давления между помещением и вытяжным устройством, минимальный перепад по высоте должен составлять не меньше 3 м.

В этом случае длина участков, расположенных горизонтально, не должна превышать 3 м, в то время как скорость воздуха равна 1 м/с.

Принципиальные схемы некоторых систем естественной вентиляции жилых зданий.

Для данных систем не нужно дорогое оборудование, в этом случае используются вытяжки, расположенные в ванных и кухонных помещениях. Система вентиляции долговечна, для ее использования не требуется приобретать дополнительные устройства. Естественная вентиляция проста и дешева в эксплуатации, но только в том случае, если она настроена правильно.

Тем не менее такая система уязвима, так как нужно создавать дополнительные условия для поступления воздуха. С этой целью обрезают межкомнатные двери, чтобы они не мешали циркуляции воздуха. Кроме того, имеется зависимость от воздушного потока, который обдувает здание. Именно от него и зависит естественная система вентиляции.

Примером такого типа является открытое окно. Но при данном действии или врезке вытяжек появляется другая проблема – большой объем поступающего с улицы шума. Поэтому, несмотря на свою простоту и экономичность, система уязвима для ряда факторов.

«ИНТЕХ» — инжиниринговая компания. На нашем ресурсе air-ventilation.ru Вы можете узнать необходимую информацию и получить коммерческое предложение.

Получите коммерческое предложение на email:

Нужна консультация? Звоните:

Отзывы о компании ООО «ИНТЕХ»:

Информация, размещенная на сайте, носит ознакомительный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой.

Необходимая система вентиляции. Характеристики естественной вентиляции

Прежде, чем писать о вентиляционной системе, стоит указать, что такое «вентиляция». Это комбинация технических предметов, которые применяются для циркуляции воздуха в помещении. Таким образом, создается естественная воздушная среда, необходимая для работы и жизнедеятельности в бытовых зданиях, или промышленных объектах. При установке любой вентиляционной системы придерживаются строительных норм СНИП.

Вентиляционной системе задают определенные технические параметры, которые требуются именно для данного рода объекта: температура, влажность, давление воздуха и т.д. И в зависимости от назначения здания, создают разные вентиляционные системы. Тип систем:

Система с искусственным и естественным давлением

Вытяжная и приточная вентиляция

Общеобменная и местная (если речь идет о зоне обслуживания)

Бесканальная и канальная (в зависимости от конструктивного исполнения)

Характеристики естественной вентиляции:

Естественная вентиляция создается из-за разности температур в помещении. Это явление называется аэрация.

Она возникает при разном давлении, указанном на уровнях столба.

Ветровое давление создает естественную вентиляцию.

Где применяется аэрация?

Цеха, в которых существует значительное тепловыделение, в которых концентрация вредных газов не выше 30%, что является предельной допустимой величиной.

Не применима аэрация в помещении, где производственная технология требует условия предварительной обработки воздуха, который попадает в помещение извне. В результате возникает туман, или конденсат.

Внутри помещения воздух всегда будет теплее, чем снаружи. Когда холодный воздух попадает внутрь здания, он вытесняет менее плотный воздух – тем самым возникает движение воздушной массы, словно от вентилятора.

Естественная система вентиляции возникает при разном давлении внутри помещения и снаружи. При циркуляции воздуха, разница показателей давления в воздушном столбе должна быть не менее, чем 3 метра, при выбросе воздуха через дефлектор и поступающего воздушного потока извне. Важным является показатель длины на горизонтальных участках – тоже не менее 3х метров.

При всех обстоятельствах, скорость воздуха будет не больше, чем 1м в секунду. Показатели ветрового давления указаны на наветренной стороне здания. В указанной ситуации создается явления, как разряженный воздух. Когда в ограждениях здания есть проемы, воздух извне попадает внутрь помещения с наветренной стороны, выходит — с заветренной. Скорость, при которой воздух циркулирует в помещении, зависит от скорости ветра.

Естественная система вентиляции отличается от искусственной тем, что не требует сложной техники обслуживания, и является самой простой. Им не требуется электричество для работы, однако эта система вентиляции зависит от скорости ветра, температуры, направления ветра. Естественная вентиляция не может справиться с большой разностью давления воздуха. Поэтому ей на замену придумали искусственную вентиляцию.

Что такое механическая вентиляция?

Это достаточно сложная система вентиляции, частью которой являются техника, как электродвигатель, вентилятор, воздухонагреватель и прочая автоматика. С помощью последних приборов система вентиляции позволяет перемещать воздушные потоки очень быстро и на большое расстояние. В результате этого, данные типы вентиляции потребляют большое количество электроэнергии. Преимущество механической системы вентиляции в том, что она подает воздух в помещение и удаляет из помещения в таком количестве, которое требуется в условиях работы, причем погода за стенами помещения не будет препятствовать процессу.

Бывает, что для производства необходимо нагреть воздух, повысить его влажность, очистить от примесей и т.д. Причем выбирают не просто один тип вентиляции, но смешивают варианты различных систем, при этом возникает возможность сравнить работу той или иной системы, и в соответствие с гигиеническими требованиями выбирают наиболее оптимальную систему.

Что такое приточная вентиляция?

Когда возникает необходимость подать в помещение чистый воздух, а использованный удалить, применяется приточная система вентиляции. Чистый воздух, подаваемый в помещение, подвергается дезинфекции, и, вдобавок ко всему, очищается от примесей, увлажняется или нагревается.

Что такое вытяжная вентиляция?

Вытяжные вентиляции занимаются удалением отработанного воздуха из помещения, а вместе с ним и вредных примесей. Однако для равновесия приложенной работы, необходимо воспользоваться приточной вентиляцией, которая станет поставлять воздух в помещение. В некоторых помещения достаточно только один тип вентиляции – вытяжная, например, в комнате, предназначенной для курения.

Типы вентиляционных систем —

Вентиляционная система — совокупность устройств для обработки, транспортирования, подачи и удаления воздуха. Системы вентиляции классифицируются по следующим признакам:

• По способу создания давления и перемещения воздуха: с естественным и искусственным (механическим) побуждением
• По назначению: приточные и вытяжные
• По способу организации воздухообмена: общеобменные, местные, аварийные, противодымные
• По конструктивному исполнению: канальные и бесканальные

По количеству воздуха на человека в час. К примеру, в кухне при 4-конфорочной газовой плите 90 м³/ч, в совмещённом санузле 50 м³/ч, в бомбоубежище — не менее 2,5 м³/ч, в офисном помещении — не менее 20 м³ в час для посетителей, находящихся в помещении не более 2 часов, для постоянно находящихся людей — не менее 60 м³ в час. Расчёт вентиляции производится с помощью следующих параметров: производительность по воздуху (м³/ч), рабочее давление (Па) и скорость потока воздуха в воздуховодах (м/с), допустимый уровень шума (дБ), мощность калорифера (кВт). Норматив по воздухообмену регламентируется строительными нормами и правилами (СНиП) и санитарными нормами и правилами (Сан Пин)

Вентиляционная сеть.

Сетью называют систему воздуховодов и других элементов воздушного тракта, на которые подаёт воздух вентилятор. Сеть может состоять из элементов тракта, подсоединённых последовательно, параллельно или смешано.

Типы систем по способу побуждения движения воздуха

Естественная вентиляция

При естественной вентиляции воздухообмен осуществляется из-за разницы давления снаружи и внутри здания.

Под неорганизованной естественной системой вентиляции понимается воздухообмен в помещении, происходящий за счёт разности давлений внутреннего и наружного воздуха и действий ветра через неплотности ограждающих конструкций, а также при открывании форточек, фрамуг и дверей.

Организованной естественной вентиляцией называется воздухообмен, происходящий за счёт разности давлений внутреннего и наружного воздуха, но через специально устроенные приточные и вытяжные проёмы, степень открытия которых регулируется. Для создания пониженного давления в вентиляционном канале может использоваться дефлектор.

Механическая вентиляция

При механической вентиляции воздухообмен происходит за счёт разности давления, создаваемой вентилятором или эжектором. Этот способ вентиляции более эффективен, так как воздух предварительно может быть очищен от пыли и доведён до требуемой температуры и влажности. В механических системах вентиляции используются такие приборы и оборудование, как: вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, шумоглушители, пылеуловители, автоматика и др., позволяющие перемещать воздух в больших пространствах. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в необходимом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.), что практически невозможно в системах естественной вентиляции. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими.

Примечание:

Следует отметить, что несчастные случаи могут происходить при одновременной работе газовых приборов (котлов, колонок, конвекторов) и вытяжного зонта над газовой плитой, работающего в режиме воздухоудаления. В результате работы «вытяжки» зачастую происходит опрокидывание тяги в дымовом канале и угарный газ вместе с продуктами сгорания от газового прибора поступает в помещение квартиры. Ситуация усугубляется, если в квартире установлены пластиковые окна. Их малая воздухопроницаемость приводит к недопустимому снижению количества приточного воздуха в квартиру (нарушается воздушный баланс). Проще говоря, установив новые окна, вы практически перекроете приток воздуха, необходимого как для полного сгорания газа, так и для нормальной работы общеобменной вентиляции.

Важная информация о естественной вентиляции. Частые вопросы. ООО «ЭлВент»

Если вам важно, чтобы в вашем помещении всегда был комфортный и здоровый микроклимат, позаботьтесь о том, чтобы в доме была налажена качественная естественная вентиляция. Пребывая в четырех стенах, люди постоянно подвергаются пагубному воздействию различных факторов. Это может быть чрезмерное количество выдыхаемой углекислоты, испарения едких веществ, выделяемых отделочными и строительными материалами в высокой концентрации, продукты горения от приборов, работающих на газу и т.д. И это не говоря уже о таких не замечаемых многими процессах, как выделение ядовитых веществ некоторыми видами растений, наполнение атмосферы летающей шерстью животных, а также частичками пыли, которые могут играть роль опасных аллергенов. И только естественная вентиляция сможет встать на пути повышения уровня вредных веществ внутри помещения до особо опасной концентрации.

Принцип действия и виды естественной вентиляции

Под естественной вентиляцией, являющейся аналогом механической системы проветривания, подразумевается система приведения в движение потоков воздуха, без использования каких-либо технологических установок. То есть, естественная вентиляция не задействует механических вентиляторов, систем рекуперации воздуха, а также установок приточно-вытяжного типа. Вместо этого система базируется на использовании физических законов и принципов, обеспечивающих естественное движение воздуха, в соответствии с названием вентиляционной схемы.

Как мы помним из школьного курса, уличный воздух отличается от воздуха в помещении не только своей температурой, но и показателем атмосферного давления. На улице воздушные массы прохладные и значительно более плотные. Внутри помещения же воздух, наоборот, теплый и легкий. В результате протекания стандартных физических процессов происходит проникновение более тяжелого воздуха внутрь помещения через воздуховод или фрамугу, с постепенным замещением теплых, но загрязненных воздушных масс, выталкиваемых через вытяжные каналы. Для осуществления эффективного процесса выталкивания под действием гравитационного давления и ветрового напора вытяжные каналы должны располагаться выше каналов притока уличных воздушных масс.

Естественная вентиляция в помещениях может относиться к самопроизвольному или организованному типу. В самопроизвольном или бесканальном варианте приток воздушных масс осуществляется через естественные щели, фрамуги, открытые двери и т.д. В организованном или канальном варианте приток воздуха осуществляется с помощью металлических или пластиковых каналов, которые монтируются в перекрытиях и стенах дома. Что касается процесса отвода отработанного воздуха, то он осуществляется через вытяжные шахты, расположенные в ванных комнатах, в подсобных помещениях, на кухнях и т.д.

Что влияет на объем и скорость распространения воздушного потока?

На эффективность работы естественной вентиляции оказывают внимание природные факторы, которые в нормальных условиях позволяют уменьшить обслуживающие энергозатраты на 10-30 процентов. Какие факторы могут повлиять на эффективность естественного процесса воздухообмена?

1. Наружная и внутренняя температура воздуха. Чем больше разница между уличной и комнатной температурой, тем более эффективно будет осуществляться движение воздушных масс. Это касается как скорости движения, так и объемов поступающего и отводящегося воздуха. Таким образом, наибольшей эффективностью естественная вентиляция будет характеризоваться в холодное время года, что обеспечивается в том числе и разностью в уровне плотности воздушных масс. Когда погода на улице теплая, удельные показатели комнатного и уличного воздуха будут приходить в равновесие, что приведет к значительному ослабеванию естественной тяги. Мало того, зачастую возникают ситуации, когда комнатные температуры становятся ниже уличных, в результате чего наблюдается эффект обратной тяги. Это не значит, что естественная вентиляция становится неисправной. Это лишь очередной раз подтверждает тот факт, что ее работа базируется на элементарной физике.
2. Расположение вытяжной трубы. Вытяжная труба должна находиться как можно выше поверхностного уровня. Это поможет снизить уровень атмосферного давления, а значит и повысить уровень оттока отработанного воздуха из помещения.
3. Уровень влажности. Чем выше влажность воздуха, тем ниже будет скорость воздухообмена в рамках работы естественной вентиляции.
4. Направление и скорость ветра. Чем больше сила ветра, тем ниже давление на выходе вытяжной трубы, и тем лучше отработанный воздух отводится за пределы помещения. Если погода безветренная, естественная вентиляция работает с минимальной эффективностью.

Базовые функции

Главной функцией системы естественной вентиляции является предоставление доступа к свежему уличному воздуху, с одновременным отводом внутренних воздушных масс, наполненных пылью, вредными парами и лишней влагой. В соответствии с санитарно-гигиеническими правилами, на качество жизни человека влияют такие показатели, как влажность и температура воздуха, а также степень его наполненности вредными газами (включая углекислый). Это касается не только бытовых, но и производственных помещений. Кроме того, большое значение будет иметь оптимальное распределение воздушных потоков по площади помещений, но без эффекта формирования сквозняков.

Комфортабельная воздушная среда может быть сформирована при помощи стенового вентиляционного клапана – технологического канала, который изготавливается из металла или пластика. Клапан может быть поставлен не только в стену, но и в оконный проем. Его работа обеспечивает естественный приток чистых воздушных масс на базе уже описанных физических процессов. При этом, для осуществления эффективного перемещения воздушных потоков нужно оборудовать не только приточную, но и вытяжную систему, которая также может относиться к естественному виду.

Разновидности схем естественной вентиляции

Выбор определенной схемы обустройства естественной вентиляции в многоэтажном или многоквартирном здании будет обуславливаться количеством этажей, особенностями конструкции и планировки дома, уровнем загрязненности окружающего воздуха, а также уровнем шумности, характерным для конкретного района расположения здания. Не менее важным будет учет всех необходимых строительных правил и нормативов. К примеру, в многоквартирном доме выше девяти этажей не получится смонтировать индивидуальные вытяжные шахты параллельного типа. Поэтому при проектировании высотных зданий ориентируются на две различные схемы естественной вентиляции.

В первом варианте все вентиляционные каналы должны выводиться на чердак, с объединением в единый горизонтальный воздуховод с одним выходом, характеризующимся максимально удобным и оптимальным расположением. Во втором варианте каждая квартира должна присоединяться к единому вентиляционному стояку с помощью параллельно расположенных каналов, использующихся для удаления теплого отработанного воздуха с помощью вертикальных воздуховодов, находящихся над кровлей. Указанные схемы отличаются наличием или отсутствием чердачного воздуховода горизонтального типа, а также наличием или отсутствием совместных воздушных стояков.

Для обустройства вентиляции естественного типа в частном доме не принято использовать шахты вытяжки. К ним прибегают только в том случае, если вентиляция обустраивается в коттеджах от двух этажей и выше, у которых есть подвал. Естественная воздушная тяга в обычных частных домах создается на базе воздушных потоков, исходящих от дверей и окон, с обеспечением отвода отработанного воздуха через каминный или печной дымоход. Если камина или печи нет, что обустраивается отдельная вытяжная труба горизонтального типа, которая проходит через подсобные помещения, санузел и кухню, после чего выходит на крышу вертикальным каналом.

Плюсы и минусы естественной вентиляции

Грамотно спроектированная и обустроенная вентиляция естественного типа будет поддерживать оптимальные условия обмена и движения воздушных масс для обеспечения комфортной жизнедеятельности проживающих в доме людей, с сохранением высокого уровня их работоспособности, а также формированием крепкого иммунитета.

Плюсы естественной вентиляции

1. Не нуждается в применении сложного оборудования, не требует использования источников энергии.
2. Не требует регулярного ремонта и обслуживания в течении длительного срока.
3. Работает без вибрации и сторонних шумов.
4. Может сочетаться с техникой для подогрева, кондиционирования, ионизации воздуха, а также его увлажнения или осушения.
5. Не приводит к повышению расходов на электричество.

Минусы естественной вентиляции

1. Не всегда достаточная интенсивность обмена и движения воздушных масс.
2. Невозможность регулировки вентиляционной системы.
3. Возможное образование плесени и конденсата в системе при долговременной недостаточности эффективности работы вентиляции.
4. Нормальная работа естественной вентиляции будет наблюдаться только в ветренную и холодную погоду.

Как рассчитать естественную вентиляцию для разных помещений?

Система естественной вентиляции должна рассчитываться в зависимости от того, каким именно функциональным назначением характеризуется то или иное помещение. В расчет также берется метраж комнат, их количество, а также число людей, проживающих на территории, где будет обустраиваться вентиляция. Основываясь на указанной информации, определяются фактические размеры вентиляционной схемы, а также нужное количество каналов вытяжки. Обратите внимание, что нормы воздухообмена регламентируются как российскими СНиП, так и нормативами регионального значения.

Чтобы правильно рассчитать параметры естественной вентиляции, нужно принимать в расчет, что вытяжной канал оборудуется только в таких помещениях, как санузел, кухня, подвал, чердак и кладовка. В помещениях жилого назначения ставятся только приточные системы. Если поставить здесь вытяжку, то это приведет к формированию сквозняков, а также к серьезным теплопотерям в зимний сезон. Воздушные массы будут двигаться общим потоком либо параллельно, проходя через все апартаменты.

Как рассчитывается естественный воздухообмен по показателю кратности?

Кратность воздухообмена представляет собой коэффициент, отражающий собой количество отводящегося загрязненного воздуха за пределы помещения в течение часа. То есть, формула будет представлять собой перемножение объема помещения в кубометрах и нормы воздухообмена, которую можно будет взять из специальной таблицы в СНиП. В результате мы получаем необходимый объем воздушной массы, который должен быть заменен внутри помещения в течение часа.

Оценка качества работы естественной вентиляции и процедура обслуживания

Возведение зданий жилого, производственного или административного типа должно предполагать наличие обустроенных каналов естественной вентиляции, закладываемых еще на этапе проектировки сооружения. Если допустить ошибки в процессе обустройства воздуховодной системы, это приведет к недостаточности притока воздушных масс, с соответствующими нарушениям циркуляции воздуха в помещении. При этом люди, проживающие в таких помещениях, будут регулярно подвергаться пагубному воздействию полного спектра негативных факторов, включая едкие и вредные пары, болезнетворные микроорганизмы и т.д. Особое внимание в данном вопросе стоит уделить жилым домам, оснащаемым газовыми приборами, а также авторемонтным и технологическим корпусам и учреждениям медицинского назначения.

Оценка эффективности работы системы естественной вентиляции проверяется с помощью обычного листа бумаги, который должен быть достаточно тонким. Откройте фрамугу или дверь в помещении, после чего приложите к вытяжки бумажный лист. Если вентиляция эффективна, то сила тяги сможет удержать лист бумаги на вытяжном канале. Существуют и более профессиональные оценочные процедуры, определяющие степень засоренности каналов вентиляции. Для их осуществления используются приборы под названием анемометры. Данный инструмент измеряет силу воздушных потоков, формирующихся вследствие воздействия низкого давления воздуха.

Итоги

Естественная вентиляция не может быть полностью заменена ни одним из существующих высокотехнологичных устройств кондиционирования, очищения и увлажнения воздуха. Принудительная система вентиляции также не может рассматриваться, как отдельное решение для обеспечения нормальной циркуляции воздушных масс. Впрочем, если естественное проветривание будет совмещаться с системами принудительной вытяжки, то это поможет создать максимально безопасную и комфортную атмосферу для всех обитателей жилого помещения. Чтобы добиться эффективного результата, приборы для принудительной вентиляции должны располагаться в туалете, в ванной, а также непосредственно над газовыми плитами. Кроме того, их можно устанавливать в цокольном помещении или в гараже, если он примыкает к частному дому.

онлайн-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов.

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, P.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова . Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по твоей роте

имя другим на работе «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, а курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком.

с подробной информацией о Канзасе

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

на моей работе »

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.е., позволяя

студент, оставивший отзыв на курсе

материалов до оплаты и

получает викторину «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил много удовольствия «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

в режиме онлайн

курса.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

— «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор

.

организация.

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

и онлайн-формат был очень

доступный и простой

использовать. Большое спасибо ».

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признать, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

.

обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.

испытание потребовало исследований в

документ но ответы были

в наличии. «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курса со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать еще

курса. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно ».

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

время исследовать где на

получить мои кредиты от.

Кристен Фаррелл, P.E.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теории.

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE, требующий

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

пониженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

кодов и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительных

аттестат. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предоставляет удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, а материалы были краткими, а

хорошо организовано.

Glen Schwartz, P.E.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна.

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, P.E.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими.

хорошо подготовлены. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор где угодно и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, без всякой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и продемонстрировали понимание

материала. Тщательно

и комплексное.

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, P.E.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, P.E.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличное освежение ».

Luan Mane, P.E.

Conneticut

«Мне нравится подход к регистрации и возможность читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернись, чтобы пройти викторину.

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях .

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а затем вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

Сертификат . Спасибо за создание

процесс простой ».

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Опыт положительный.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, которому требуется

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по

.

много разные технические зоны за пределами

по своей специализации без

приходится путешествовать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Понятие естественной вентиляции — Естественная вентиляция для инфекционного контроля в медицинских учреждениях

4.1. Движущие силы естественной вентиляции

Три силы могут перемещать воздух внутри зданий:

Первые две силы объясняются в следующих разделах. Естественные силы управляют естественной вентиляцией, а механические вентиляторы — механической вентиляцией.Механическая сила может сочетаться с естественными силами в гибридной или смешанной системе вентиляции.

4.1.1. Давление ветра

Когда ветер дует на здание, он создает положительное давление на наветренной стороне и отрицательное давление на подветренной стороне. Это заставляет воздух течь через наветренные отверстия в здание к отверстиям низкого давления на подветренной стороне (см.). Можно оценить давление ветра для простых зданий. Ветровые потоки вокруг зданий сложны и являются предметом ряда учебников, например, Aynsley, Melbourne & Vickery (1977) и Liu (1991).

Рис. 4.1

Направления ветровых потоков в здании.

Для односторонней вентиляции с помещениями, в остальном герметично закрытыми, влияние среднего давления ветра отсутствует, только колебания компонентов (см.). Этеридж и Сандберг (1996) довольно подробно рассмотрели тему неустойчивого давления. Это обычная конструкция; однако со временем возникает значительная утечка через двери и другие проникновения в комнату. Следует помнить, что даже если окно открыто, достаточное количество воздухообмена в час (ACH) не обязательно может быть достигнуто.

Рисунок 4.2

Колеблющиеся компоненты, способствующие одностороннему потоку воздуха.

Давление ветра, создаваемое на поверхности здания, выражается как разность давлений между общим давлением на точку и статическим атмосферным давлением. Данные о ветровом давлении обычно можно получить в аэродинамических трубах с помощью масштабных моделей зданий. Если форма здания, его окружающее состояние и направление ветра одинаковы, давление ветра пропорционально квадрату скорости наружного ветра.Таким образом, давление ветра обычно нормируется путем деления на динамическое давление скорости наружного ветра. Стандартизованное давление ветра называется коэффициентом давления ветра и обозначается как C _p . Скорость ветра на открытом воздухе обычно измеряется на высоте карниза здания в аэродинамической трубе:

, где:

C _p = коэффициент ветрового давления (-)

P _T = всего давление (Па)

P _AS = статическое атмосферное давление на высоте здания (Па)

ρ = плотность воздуха (кг / м ³ )

V _H = ветер скорость на удаленном участке от окружающих воздействий на высоте здания (м / с).

4.1.2. Накопительное давление (или плавучесть)

Накопительное давление (или плавучесть) создается за счет разницы температуры или влажности (иногда определяемой как разница плотности) между внутренним и наружным воздухом. Эта разница порождает дисбаланс градиентов давления внутреннего и внешнего воздушных столбов, вызывая вертикальный перепад давления.

Когда воздух в помещении теплее, чем на улице, воздух в помещении становится менее плотным и поднимается вверх. Воздух поступает в здание через нижние отверстия и выходит через верхние отверстия.

Направление потока меняется в меньшей степени, когда воздух в помещении холоднее, чем наружный воздух; воздух в помещении более плотный, чем наружный. Воздух поступает в здание через верхние отверстия и выходит через нижние отверстия.

Потоки в здании, вызванные накоплением (или плавучестью), зависят от температуры в помещении и на улице. Скорость вентиляции через дымовую трубу является функцией разницы давлений между двумя отверстиями в этой дымовой трубе.

Перепад давления можно рассчитать следующим образом:

ΔPs = (ρo − ρi) gH = ρogHTi − ToTo

, где:

P _с = давление дымовой трубы (или плавучесть) (Па)

ρ _o = плотность наружного воздуха (кг / м ³ )

ρ _i плотность воздуха в помещении (кг / м ³ )

г = ускорение свободного падения (9.8 м / с ² )

H = высота между двумя отверстиями (м)

T _i = температура воздуха в помещении (° K)

T _o = температура наружного воздуха ( ° К)

4.2. Расход вентиляции

Практически, скорость естественной вентиляции с помощью ветра через комнату с двумя противоположными отверстиями (например, окно и дверь) можно рассчитать следующим образом:

ACH = 0,65 × скорость ветра (м / с) × наименьшая площадь проема (м2) × 3600 с / ч объем помещения (м3)

Скорость вентиляции (л / с) = 0.65 × скорость ветра (м / с) × наименьшая площадь проема (м ² ) × 1000 л / м ³

предоставляет оценки ACH и скорости вентиляции только за счет ветра при скорости ветра 1 м / s, принимая палату размером 7 м (длина) × 6 м (ширина) × 3 м (высота), с окном 1,5 × 2 м ² и дверью 1 м ² × 2 м ² (наименьшее отверстие).

Таблица 4.1

Расчетный объем воздухообмена в час и интенсивность вентиляции для палаты 7 м × 6 м × 3 м.

Скорость ветра означает значение на высоте здания на участке, достаточно удаленном от здания без каких-либо препятствий (например,г. в аэропорту).

Для естественной вентиляции стека (или плавучести) ACH можно рассчитать как:

Воздухообмен в час (ACH) = 0,15 × наименьшая площадь проема (м2) × 3600 сек / ч × (температура воздуха в помещении — на улице (° K)) × высота дымовой трубы (м) объем помещения (м3)

Скорость вентиляции (л / с) = 0,15 × 1000 л / м3 × наименьшая площадь проема (м2) × (температура воздуха внутри и снаружи (° K)) × высота дымовой трубы (м)

Расширенные инструменты проектирования для анализа и определения размеров отверстий: также имеется (CIBSE, 2005).

4.3. Резюме

Перед проектированием чисто естественной системы вентиляции проектировщикам необходимо понять основные движущие силы естественной вентиляции — давление ветра и давление дымовой трубы (или выталкивающей силы). Эти силы управляют движением воздуха внутри и через здание, и их можно комбинировать по мере необходимости для создания оптимальной системы естественной вентиляции.

Естественная вентиляция | WBDG — Руководство по проектированию всего здания

Введение

Почти все исторические здания вентилировались естественным путем, хотя многие из них были повреждены из-за установки перегородок и механических систем.С повышением осведомленности о стоимости и влиянии энергопотребления на окружающую среду естественная вентиляция становится все более привлекательным методом снижения энергопотребления и затрат, а также для обеспечения приемлемого качества окружающей среды в помещении и поддержания здорового, комфортного и продуктивного климата в помещении, а не более преобладающий подход к использованию ИВЛ. При благоприятном климате и типах зданий естественная вентиляция может использоваться как альтернатива установкам кондиционирования воздуха, что позволяет сэкономить 10–30% от общего потребления энергии.

Системы естественной вентиляции полагаются на разницу давлений для подачи свежего воздуха через здания. Разница в давлении может быть вызвана ветром или эффектом плавучести, создаваемым разницей температур или разницей влажности. В любом случае количество вентиляции будет в решающей степени зависеть от размера и расположения отверстий в здании. Систему естественной вентиляции полезно рассматривать как контур с одинаковым вниманием к приточной и вытяжной вентиляции. Проемы между комнатами, такие как окна с фрамугой, жалюзи, решетки или открытая планировка, — это методы создания контура воздушного потока через здание.Требования кодекса в отношении передачи дыма и огня создают проблемы для проектировщиков систем естественной вентиляции. Например, в исторических зданиях лестница использовалась в качестве вытяжной трубы, что во многих случаях запрещено правилами.

Описание

Естественная вентиляция, в отличие от принудительной вентиляции с помощью вентилятора, использует естественные силы ветра и плавучести для подачи свежего воздуха в здания. Свежий воздух необходим в зданиях для устранения запахов, обеспечения дыхания кислородом и повышения теплового комфорта.При внутренней скорости воздуха 160 футов в минуту (фут / мин) воспринимаемая внутренняя температура может быть снижена на целых 5 ° F. Однако, в отличие от настоящего кондиционирования, естественная вентиляция неэффективна для снижения влажности поступающего воздуха. Это накладывает ограничения на применение естественной вентиляции во влажном климате.

A. Типы воздействия естественной вентиляции

Ветер может продувать воздух через отверстия в стене с наветренной стороны здания и высасывать воздух из отверстий с подветренной стороны и крыши.Разница температур между теплым воздухом внутри и холодным воздухом снаружи может привести к тому, что воздух в комнате поднимется и будет выходить через потолок или выступ и попадать через нижние отверстия в стене. Точно так же плавучесть, вызванная разницей влажности, может позволить сжатому столбу плотного, охлаждаемого испарением воздуха наполнять пространство, а более легкий, теплый и влажный воздух выпускать ближе к верху. Эти три типа эффектов естественной вентиляции описаны ниже.

Ветер

Ветер вызывает положительное давление с наветренной стороны и отрицательное давление с подветренной стороны зданий.Чтобы выровнять давление, свежий воздух будет поступать в любое наветренное отверстие и выходить из любого отверстия с подветренной стороны. Летом ветер используется для подачи как можно большего количества свежего воздуха, а зимой вентиляция обычно снижается до уровня, достаточного для удаления избыточной влаги и загрязняющих веществ. Выражение для объема воздушного потока, вызванного ветром:

Qwind = K x A x V, где

Qwind = объем воздушного потока (м ³ / ч)
A = площадь меньшего отверстия (м ² )
V = скорость ветра снаружи (м / ч)
K = коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия зависит от угла ветра и относительного размера входных и выходных отверстий.Он колеблется от 0,4 для ветра, падающего в отверстие под углом 45 °, до 0,8 для ветра, падающего прямо под углом 90 °.

Иногда ветровой поток преобладает параллельно стене здания, а не перпендикулярно к ней. В этом случае по-прежнему можно вызвать ветровую вентиляцию архитектурными особенностями или способом открытия створчатого окна. Например, если ветер дует с востока на запад вдоль стены, обращенной на север, первое окно (которое открывается наружу) будет иметь петли с левой стороны, которые будут действовать как ковш и направлять ветер в комнату.Второе окно будет располагаться на правой стороне, так что проем будет направлен вниз по ветру от открытого стекла, а отрицательное давление вытянет воздух из комнаты.

Важно избегать препятствий между наветренными впускными и подветренными выпускными отверстиями. Избегайте перегородок в помещении, ориентированных перпендикулярно потоку воздуха. С другой стороны, в принятой конструкции впускные и выпускные окна исключаются прямо напротив друг друга (вы не должны видеть сквозь здание, в одном окне и в другом), чтобы способствовать большему перемешиванию и повысить эффективность вентиляция.

Плавучесть

Плавучесть вентиляции может быть вызвана температурой (вытяжная вентиляция) или влажностью (градирня). И то, и другое можно объединить, установив охлаждающую башню, которая подает воздух, охлаждаемый испарением, низко в помещении, а затем полагаясь на повышенную плавучесть влажного воздуха, когда он нагревается, для выпуска воздуха из помещения через дымовую трубу. Подача холодного воздуха в помещение осуществляется под давлением столба холодного воздуха над ним. Хотя и градирни, и дымовые трубы использовались отдельно, автор считает, что градирни следует использовать только в сочетании с вытяжной вентиляцией помещения, чтобы обеспечить стабильность потока.Плавучесть возникает из-за разницы в плотности воздуха. Плотность воздуха зависит от температуры и влажности (холодный воздух тяжелее теплого воздуха при той же влажности, а сухой воздух тяжелее влажного воздуха при той же температуре). Внутри самой градирни влияние температуры и влажности действует в противоположных направлениях (температура понижается, влажность повышается). Внутри комнаты тепло и влажность, исходящие от людей, а также другие внутренние источники имеют тенденцию поднимать воздух. Несвежий нагретый воздух выходит из отверстий в потолке или крыше и позволяет свежему воздуху поступать в нижние отверстия, чтобы заменить его.Ступенчатая вентиляция — особенно эффективная стратегия зимой, когда разница температур в помещении и на улице максимальна. Вентиляция с эффектом стеклопакета не будет работать летом (предпочтительны ветровые установки или факторы влажности), поскольку для этого требуется, чтобы в помещении было теплее, чем на улице, что нежелательно летом. Дымоход, обогреваемый солнечной энергией, может использоваться для управления эффектом дымовой трубы без повышения температуры в помещении, а солнечные дымоходы очень широко используются для вентиляции компостных туалетов в парках.1/2, где

Qstack = объемная скорость вентиляции (м ³ / с)
Cd = 0,65, коэффициент расхода.
A = свободная площадь входного отверстия (м ² ), что равняется площади выходного отверстия.
г = 9,8 (м / с ² ). ускорение свободного падения
h = расстояние по вертикали между средними точками входа и выхода (м)
Ti = средняя температура воздуха в помещении (K), обратите внимание, что 27 ° C = 300 K.
To = средняя температура наружного воздуха (K)

Вентиляция градирни эффективна только при очень низкой наружной влажности.Следующее выражение для воздушного потока, создаваемого столбом холодного воздуха, нагнетающего давление в подаваемом воздухе, основано на форме, разработанной Томпсоном (1995), с коэффициентом по данным, измеренным в Центре посетителей национального парка Зайон . Эта башня имеет высоту 7,4 м, квадратное сечение 2,4 м и проем 3,1 м ² .

Qcool tower = 0,49 * A * [2gh (Tdb-Twb) / Tdb] 1/2, где
Qcool tower = объем вентиляции (м ³ / с)
0,49 — эмпирический коэффициент, рассчитанный на основе данных Zion Центр для посетителей, штат Юта, который включает поправку на плотность влажности, эффекты трения и эффективность испарительной подушки.
A = свободная площадь входного отверстия (м ² ), что равняется площади выходного отверстия.
г = 9,8 (м / с ² ). ускорение свободного падения
h = расстояние по вертикали между средними точками входа и выхода (м)
Tdb = температура наружного воздуха по сухому термометру (K), обратите внимание, что 27 ° C = 300 K.
Twb = температура наружного воздуха по влажному термометру ( К)

Общий воздушный поток за счет естественной вентиляции является результатом комбинированного воздействия давления ветра, плавучести, вызванной температурой и влажностью, а также любых других эффектов от таких источников, как вентиляторы.Воздушный поток от каждого источника можно комбинировать методом квадратного корня, как описано в Справочнике ASHRAE — Основы. Наличие механических устройств, использующих комнатный воздух для горения, негерметичных систем воздуховодов или других внешних воздействий может существенно повлиять на работу систем естественной вентиляции.

B. Рекомендации по проектированию

Конкретный подход и конструкция систем естественной вентиляции зависят от типа здания и местного климата. Однако количество вентиляции в решающей степени зависит от тщательного проектирования внутренних пространств, а также от размера и расположения отверстий в здании.

• Обеспечьте максимальную ветровую вентиляцию, разместив конек здания перпендикулярно летним ветрам.
  • Приблизительные направления ветра резюмированы на сезонных диаграммах «розы ветров», которые можно получить в Национальном управлении океанографии и атмосферы (NOAA). Однако эти розы обычно основаны на данных, взятых в аэропортах; фактические значения на удаленной строительной площадке могут сильно отличаться.
  • Здания следует размещать в местах, где летние ветры минимальны.Ветрозащитная полоса из вечнозеленых деревьев также может быть полезна для смягчения холодных зимних ветров, которые, как правило, дуют преимущественно с севера.
• Здания с естественной вентиляцией должны быть узкими.
  • Распределение свежего воздуха по всем частям очень широкого здания с помощью естественной вентиляции затруднительно. Максимальная ширина, которую можно было бы ожидать для естественной вентиляции, оценивается в 45 футов. Следовательно, здания, которые полагаются на естественную вентиляцию, часто имеют шарнирный план этажа.
• В каждой комнате должно быть два отдельных приточных и вытяжных отверстия. Расположите выхлопную систему высоко над входным отверстием, чтобы усилить эффект дымовой трубы. Сориентируйте окна по комнате и смещайте друг от друга, чтобы обеспечить максимальное перемешивание в комнате и минимизировать препятствия для воздушного потока внутри комнаты.
• Оконные проемы должны открываться жильцам.
• Обеспечить вентиляционные отверстия на гребне.
  • Коньковое вентиляционное отверстие — это отверстие в самой высокой точке крыши, которое обеспечивает хороший выход как для плавучести, так и для вентиляции, вызываемой ветром.В проеме конька не должно быть препятствий, чтобы воздух мог свободно выходить из здания.
• Обеспечьте достаточный внутренний поток воздуха.
  • Помимо первичного учета потока воздуха в здание и из него, важен воздушный поток между комнатами здания. По возможности внутренние двери должны быть открытыми, чтобы обеспечить вентиляцию всего здания. Если требуется конфиденциальность, вентиляция может быть обеспечена через высокие жалюзи или фрамуги.
• Рассмотрите возможность использования фонарей или вентилируемых световых люков.
  • Фонарь или вентилируемый световой люк обеспечат отверстие для выхода застоявшегося воздуха в рамках стратегии плавучести. Световой колодец светового люка также может действовать как солнечный дымоход, увеличивая поток. Отверстия ниже в конструкции, такие как окна подвала, должны быть предусмотрены для завершения системы вентиляции.
• Обеспечить вентиляцию чердака.
  • В зданиях с чердаками вентиляция чердачного помещения значительно снижает передачу тепла в кондиционируемые помещения внизу.На вентилируемых чердаках примерно на 30 ° F холоднее, чем на чердаках без вентиляции.
• Рассмотрите возможность использования стратегии охлаждения с помощью вентилятора.
  • Потолочные вентиляторы и вентиляторы для всего здания могут обеспечить эффективное снижение температуры до 9 ° F, что составляет одну десятую потребляемой электроэнергии механических систем кондиционирования воздуха.
• Определите, выиграет ли здание от открытой или закрытой вентиляции.
  • Закрытое здание хорошо работает в жарком и сухом климате, где температура сильно колеблется от дня к ночи.Массивное здание вентилируется ночью, а утром закрывается, чтобы не пропускать горячий дневной воздух. Затем люди охлаждаются за счет лучистого обмена с массивными стенами и полом.
  • Открытое строительство хорошо работает в теплых и влажных районах, где температура не сильно меняется днем ​​и ночью. В этом случае рекомендуется использовать дневную перекрестную вентиляцию для поддержания температуры в помещении, близкой к температуре наружного воздуха.
• Используйте механическое охлаждение в жарком влажном климате.
• Постарайтесь обеспечить естественную вентиляцию для охлаждения массы здания ночью в жарком климате.
• Открытые лестницы обеспечивают вентиляцию с эффектом стека, но соблюдайте все меры предосторожности в отношении огня и дыма для закрытых лестниц.

Фотография центра для посетителей в национальном парке Зайон, на которой изображена градирня с нисходящим потоком воздуха с испаряющейся средой наверху и выхлопными газами через окна в высоких потолках.
Фото: Робб Уильямсон

Естественная вентиляция в большинстве климатических условий не переводит внутренние условия в зону комфорта в 100% случаев.Убедитесь, что жители здания понимают, что от 3% до 5% времени тепловой комфорт не может быть достигнут. Это делает естественную вентиляцию наиболее подходящей для зданий, где кондиционирование помещения не ожидается. Как проектировщику важно понимать проблему одновременного проектирования для естественной вентиляции и механического охлаждения — может быть сложно спроектировать конструкции, которые должны полагаться как на естественную вентиляцию, так и на искусственное охлаждение. Естественно вентилируемая конструкция часто включает в себя шарнирный план и большие оконные и дверные проемы, в то время как искусственно кондиционируемое здание иногда лучше всего обслуживается компактной планировкой с герметичными окнами.Кроме того, внимательно интерпретируйте данные о ветре. Местный рельеф, растительность и окружающие здания влияют на скорость ветра, падающего на здание. Данные о ветре, собранные в аэропортах, могут не очень многое рассказать вам о местных условиях микроклимата, на которые могут сильно влиять естественные и искусственные препятствия. Подсказки о том, какой тип естественной вентиляции может быть наиболее эффективным, часто можно найти в исторической и местной строительной практике.

C. Материалы и методы строительства

Некоторые из материалов и методов, используемых для проектирования надлежащих систем естественной вентиляции в зданиях, — это солнечные дымоходы, ветряные башни и методы управления летней вентиляцией.Солнечный дымоход может быть эффективным решением там, где преобладающий бриз недостаточно надежен, чтобы полагаться на ветровую вентиляцию, и где поддержание температуры в помещении, достаточно превышающей температуру наружного воздуха, для создания плавучего потока было бы неприемлемо теплым. Дымоход изолирован от занимаемого пространства и может максимально обогреваться солнцем или другими способами. Воздух просто выпускается через верхнюю часть дымохода, создавая в нижней части всасывание, которое используется для удаления застоявшегося воздуха.

Ветряные башни, часто увенчанные тканевыми парусами, которые направляют ветер в здание, являются обычным явлением в исторической арабской архитектуре и известны как «малкафы».«Поступающий воздух часто проходит мимо фонтана, чтобы обеспечить испарительное охлаждение, а также вентиляцию. Ночью процесс обратный, и ветряная башня действует как дымоход для вентиляции воздуха в помещении. В современном варианте, называемом« охлаждающая башня », используется испарительный охлаждающие элементы в верхней части градирни для создания давления в приточном воздухе холодным плотным воздухом.

Летом, когда наружная температура ниже желаемой внутренней, окна должны быть открыты для максимального поступления свежего воздуха. Для поддержания внутренней температуры не более чем на 3-5 ° F выше наружной температуры требуется большой поток воздуха.В жаркие безветренные дни скорость воздухообмена будет очень низкой, и внутренняя температура будет иметь тенденцию превышать температуру наружного воздуха. Использование принудительной вентиляции с вентилятором или тепловой массы для лучистого охлаждения может быть важным для контроля этих максимальных температур.

D. Инструменты анализа и проектирования

Методы справочника

, такие как те, что представлены в справочнике ASHRAE Fundamentals Handbook или Bansal and Minke Passive Building Design: A Handbook of Natural Climatic Control (ISBN: 044481745X), очень полезны при расчете воздушного потока из естественных источников для очень простых геометрических фигур зданий.

Вычислительная гидродинамика (CFD): для прогнозирования деталей естественного воздушного потока могут использоваться численные вычислительные модели механики жидкости. Эти компьютерные симуляции подробны и трудоемки, но оправданы там, где важно точное понимание воздушного потока. Они использовались для анализа новых зданий, включая атриум здания суда в Фениксе и ангар музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия.

Обширный список журналов, книг и других справочных материалов по естественной вентиляции и другим пассивным технологиям включен в Архив Солнцестояния.Например:

Программа кодексов энергопотребления зданий Министерства энергетики США

Информационный бюллетень EERE: естественное охлаждение вашего дома

Пакеты программного обеспечения для анализа естественной вентиляции включают:

AIRPAK: обеспечивает расчет моделирования воздушного потока, переноса загрязняющих веществ, распределения воздуха в помещении, распределения температуры и влажности, а также теплового комфорта с помощью вычислительной гидродинамики.

FLOVENT: вычисляет воздушный поток, теплопередачу и распределение загрязнений для застроенной среды с использованием вычислительной гидродинамики.

FLUENT: Программа вычислительной гидродинамики, полезная при моделировании естественной вентиляции в зданиях. Он моделирует воздушный поток при определенных условиях, поэтому для оценки годовой экономии энергии требуется дополнительный анализ.

STAR-CD: STAR-CD использует вычислительную гидродинамику, чтобы помочь инженерам-строителям, архитекторам и менеджерам проектов, которым необходимо более глубокое и детальное понимание вопросов, связанных с отоплением и вентиляцией, распределением дыма и загрязняющих веществ и анализом пожарной опасности, а также проектированием чистых помещений.

Модели зданий включают в себя очень ограниченные возможности для преднамеренной естественной вентиляции, но они включают расчет естественной инфильтрации воздуха в зависимости от разницы температур, скорости ветра и эффективной площади утечки или расписания и определяемые пользователем функции для скорости инфильтрации.

URBAWIND: UrbaWind моделирует ветер в городской местности и автоматически рассчитывает естественный расход воздуха в зданиях с учетом эффектов окружающих зданий и местной климатологии.

«Проектирование зданий с низким энергопотреблением с помощью Energy-10»: программа моделирования с почасовой оплатой, разработанная для информирования на самых ранних этапах процесса проектирования. Работает на IBM-совместимых платформах. Лучше всего работает с процессором Pentium или выше и 32 мегабайтами оперативной памяти.

DOE-2: Полное почасовое моделирование; Расчет дневного света и яркости интегрируется с почасовым моделированием энергии. Рекомендуется IBM или совместимый Pentium.

EnergyPlus ™: программа моделирования энергопотребления зданий, предназначенная для моделирования зданий с соответствующими потоками тепла, охлаждения, освещения, вентиляции и других потоков энергии.

Приложение

Среди основных типов зданий, которые могут извлечь выгоду из применения естественной вентиляции:

• автобусные остановки, навесы для пикников и другие сооружения, где не ожидается строгого кондиционирования помещений,
• бараков и прочих жилых домов на одну и несколько семей,
• самых маленьких отдельно стоящих строения в теплом и умеренном климате и
• складов, бассейнов для обслуживания и других многоярусных объектов в теплом климате.

Здания с естественной вентиляцией должны быть спроектированы так, чтобы обеспечивать тепловой комфорт, обеспечивать адекватное удаление влаги и загрязняющих веществ, а также соответствовать государственным стандартам энергосбережения или превосходить их.

Соблюдайте все нормы и стандарты, касающиеся транспортировки дыма и огня, при принятии решения о применимости естественной вентиляции и при проектировании системы.

Дополнительные ресурсы

Публикации

• Справочник ASHRAE — основы, глава 26 Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE).Атланта, Джорджия. Хорошее обсуждение уравнений естественной вентиляции и основной источник современной практики принудительной вентиляции.
• Дизайн с климатом Виктора Ольгая. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. 1963 г. Определена зона теплового комфорта человека и исследованы способы обеспечения повышенного комфорта естественными средствами.
• Руководство по энергоэффективной вентиляции Мартина В. Лиддамента. Центр вентиляции с инфильтрацией воздуха, 1996 г.
• Как работает естественная вентиляция Стивен Дж. Хофф и Джей Д. Хармон. Эймс, штат Айова: Департамент сельскохозяйственной и биосистемной инженерии, Государственный университет Айовы, ноябрь 1994 г.
• Характеристики HVAC и здоровье людей , W.K. Зибер, М.Р. Петерсен, Л. Стейнер, Р. Малкин, М.Дж. Менделл, К. Уоллингфорд, Т. Уилкокс, М. Крэндалл и Л. Рид. ASHRAE Journal , сентябрь 2002 г.
• Наизнанку, процедуры проектирования для пассивных экологических технологий Г.З. Браун, Б. Хаглунд, Дж. Лавленд, Дж. Рейнольдс и М. Уббелод. Нью-Йорк, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1992. ISBN: 0471898740. Основное обсуждение вопросов естественной вентиляции, предназначенное для студентов-архитекторов.
• Пассивное проектирование зданий: Справочник по контролю естественного климата Наренда Бансал, Наренда, Герд Хаузер и Гернот Минке. Нидерланды: Elsevier Science BV, 1994. ISBN: 044481745X. Содержит информацию о физике естественной вентиляции, включая обсуждение уравнений, связанных с эффектами вентиляции ветра и плавучести.
• Скорость вентиляции и здоровье Олли Сеппянен, сотрудник ASHRAE, Уильям Дж. Фиск, P.E., член ASHRAE, и Марк Дж. Менделл, доктор философии. ASHRAE Journal , август 2002 г.

Другое

Естественная вентиляция | Sustainability Workshop

Естественная вентиляция, также называемая пассивной вентиляцией, использует естественное движение наружного воздуха и перепады давления как для пассивного охлаждения, так и для вентиляции здания.

Естественная вентиляция важна, потому что она может подавать свежий воздух без вентиляторов.Для теплого и жаркого климата он может помочь удовлетворить охлаждающую нагрузку здания без использования механических систем кондиционирования воздуха. Это может составлять значительную долю от общего энергопотребления здания.

Успешная естественная вентиляция определяется наличием высокого теплового комфорта и достаточным количеством свежего воздуха для вентилируемых помещений при небольшом или нулевом потреблении энергии для активного охлаждения и вентиляции HVAC.

Вы можете выбрать правильную стратегию в зависимости от температуры и влажности вашего участка.Следующая диаграмма показывает, насколько эти различные стратегии могут расширить диапазон комфортного климата для людей.

Различные стратегии пассивного охлаждения могут поддерживать комфорт людей в различных диапазонах наружной температуры и влажности.

Участки с высоким уровнем акустического шума, например, вблизи зон с интенсивным движением транспорта, могут быть менее подходящими для естественной вентиляции, поскольку большие отверстия в оболочке здания могут затруднить блокирование внешнего шума. Иногда это можно решить, используя жалюзи для акустической вентиляции.

Кроме того, места с плохим качеством воздуха, например, рядом с загруженными автомагистралями, также могут быть менее желательными для естественной вентиляции. На таких объектах можно решить проблему плохого качества наружного воздуха с помощью фильтров и воздуховодов, хотя для этого обычно требуются механические системы вентиляции.

Количественная оценка эффективности вентиляции

Чтобы измерить эффективность ваших стратегий вентиляции, вы можете измерить как объем, так и скорость воздушного потока.

Объем воздушного потока важен, потому что он определяет скорость, с которой застоявшийся воздух может быть заменен свежим воздухом, и определяет, сколько тепла пространство получает или теряет в результате.Объем воздушного потока за счет ветра:

Q_wind = K • A • V

Q_wind = объемный расход воздуха (м³ / ч)

K = коэффициент полезного действия (без единицы измерения, см. Ниже)

A = площадь проема меньшего проема (м²)

В = непрерывная скорость ветра вне помещения (м / ч)

Коэффициент эффективности — это число от 0 до 1, с поправкой на угол ветра и другие факторы динамики жидкости, такие как относительный размер впускных и выпускных отверстий.Ветер, попадающий в открытое окно под углом 45 °, будет иметь коэффициент эффективности примерно 0,4, в то время как ветер, попадающий в открытое окно под углом 90 °, будет иметь коэффициент примерно 0,8.

При размещении вентиляционных отверстий необходимо разместить как воздухозаборники, так и выходы воздуха; часто у них разные площади. Область открытия , используемая в этом уравнении, является меньшей из двух.

Скорость и температура воздуха в зданиях

Помимо объема, вы должны рассчитывать скорость ветра внутри вашего здания.Скорость ветра является составляющей комфорта для человека, и желаемая скорость зависит от климата.

Воздух с более высокой скоростью вызывает более эффективное охлаждение, поскольку он быстрее отводит нагретый воздух и помогает потоотделению быть более эффективным за счет более быстрого его испарения. Даже умеренная скорость ветра может снизить воспринимаемую температуру на 5 ° C (9 ° F) по сравнению с неподвижным воздухом. Таким образом вентиляторы заставляют людей чувствовать себя прохладнее, даже если они не меняют температуру воздуха.

Тем не менее, способность движения воздуха охлаждать людей зависит от того, является ли горячий воздух сам по себе или от того, насколько горячими являются лучистые температуры поверхностей комнаты.Чем горячее сам воздух, тем меньше он помогает ему двигаться. Однако, если людям в первую очередь жарко из-за окружающих лучистых температур, больше помогает движущийся воздух. Стандарт ASHRAE 55 содержит рекомендации относительно того, насколько возможно охлаждение при движении воздуха с разной скоростью для разных средних лучистых температур. Повышение температуры на 3 ° C может быть сведено на нет увеличением скорости воздуха на 0,8 м / с, когда температура воздуха на 5 ° C ниже лучистой температуры, но если температура воздуха на 5 ° C выше, чем лучистая температура, потребуется 1.Увеличение скорости воздуха на 6 м / с. Это намного выше приемлемых ветровых условий для легкой офисной работы.

Комфортная температура воздуха в зависимости от скорости ветра зависит от средней лучистой температуры

Вам необходимо убедиться, что скорость ветра внутри здания не настолько высока, чтобы беспокоить жителей. Быстрый ветер может развеять бумаги на столах, развеять волосы людей и т. Д. (Вернитесь к шкале ветра Бофорта). Ссылаясь на ASHRAE 55 за рекомендациями по тепловому комфорту, касающимися скорости воздуха во внутренних помещениях, стандарт предполагает, что скорость воздуха , подходящая для внутренней среды, не превышает 0.2 м / с или 0,447 миль / ч . ASHRAE также учитывает повышенные скорости воздуха, которые увеличивают допустимую температуру. Максимально допустимая скорость полета составляет 1,5 м / с или 3,579 миль в час .

Также важно учитывать, как часто происходит замена воздуха в помещении, поскольку важной особенностью естественной вентиляции является то, что она обеспечивает жителей свежим воздухом. Количество замен воздуха в комнате называется воздухообменом в час, ACH или скоростью воздухообмена. Он определяется как размером помещения, так и объемным расходом воздуха (Q).Q_wind, упомянутый выше, является составной частью этого общего расхода.

Существуют стандарты и рекомендации относительно того, сколько свежего наружного воздуха должно подаваться в различные помещения здания и людям внутри здания. Например, ASHRAE 62.2001 определяет 0,35 воздухообмена в час для жилых жилых помещений, но также определяет минимальный объемный расход 15 кубических футов в минуту на человека.

Уравнение:

ACH = (Q / V) * (коэффициент преобразования)

Q = объемный расход свежего воздуха

V = Объем помещения

Коэффициент преобразования = Если объемный расход, временные шкалы и объемы не соответствуют друг другу.Например, если Q выражается в кубических футах в минуту (CFM), а объем — в кв. Футах, вам нужно умножить на 60, чтобы получить количество часов. Если Q выражается в кубических метрах в секунду или литрах в секунду, коэффициент преобразования будет другим.

Тепловая масса также может влиять на естественную вентиляцию. Иногда в помещении может быть слишком жарко, и естественная вентиляция не может повлиять на тепловой комфорт. Однако вы можете использовать термальную массу, чтобы поддерживать постоянную температуру и избегать больших скачков.Стабилизируя колебания температуры, у вас больше шансов эффективно использовать естественную вентиляцию. Лучшие методики проектирования для улучшения естественной вентиляции с помощью тепловой массы объясняются далее посредством ночной продувки.

Естественная вентиляция | Поиск | Autodesk Knowledge Network

Естественная вентиляция, также называемая пассивной вентиляцией, использует естественное движение наружного воздуха и перепады давления для пассивного охлаждения и вентиляции здания.

Естественная вентиляция важна, потому что она может подавать свежий воздух без вентиляторов.Для теплого и жаркого климата он может помочь удовлетворить охлаждающую нагрузку здания без использования механических систем кондиционирования воздуха. Это может составлять значительную долю от общего энергопотребления здания.
Успешная естественная вентиляция определяется наличием высокого теплового комфорта и достаточным количеством свежего воздуха для вентилируемых помещений при небольшом или нулевом потреблении энергии для активного охлаждения и вентиляции HVAC.

Вы можете выбрать правильную стратегию в зависимости от температуры и влажности вашего участка. Следующая диаграмма показывает, насколько эти различные стратегии могут расширить диапазон комфортного климата для людей.

Различные стратегии пассивного охлаждения могут поддерживать комфорт людей в различных диапазонах наружной температуры и влажности.

Эта страница включает

• Когда не использовать естественную вентиляцию
• Количественная оценка эффективности вентиляции
• Скорость и температура воздуха в зданиях
• Тепловая масса

Когда не использовать естественную вентиляцию

Участки с высоким уровнем акустического шума, например, вблизи зон с интенсивным движением транспорта, могут быть менее подходящими для естественной вентиляции, поскольку большие отверстия в оболочке здания могут затруднить блокирование внешнего шума .Иногда это можно решить, используя жалюзи для акустической вентиляции.

Кроме того, места с плохим качеством воздуха, например, рядом с загруженными автомагистралями, также могут быть менее желательными для естественной вентиляции. На таких объектах можно решить проблему плохого качества наружного воздуха с помощью фильтров и воздуховодов, хотя для этого обычно требуются механические системы вентиляции.

Количественная оценка эффективности вентиляции

Чтобы измерить эффективность ваших стратегий вентиляции, вы можете измерить как объем, так и скорость воздушного потока.
Объем воздушного потока важен, потому что он определяет скорость, с которой несвежий воздух может быть заменен свежим воздухом, и определяет, сколько тепла в результате получает или теряет пространство. Объем воздушного потока за счет ветра:

Q_wind = K • A • V

Q_wind = объемный расход воздуха (м³ / ч)
K = коэффициент полезного действия (без агрегата, см. Ниже)
A = площадь отверстия меньшего отверстия (м²)
V = скорость непрерывного ветра вне помещения (м / час)

коэффициент полезного действия — это число от 0 до 1, с поправкой на угол ветра и другие факторы динамики жидкости, такие как относительный размер впускных и выпускных отверстий.Ветер, попадающий в открытое окно под углом 45 °, будет иметь коэффициент эффективности примерно 0,4, в то время как ветер, попадающий в открытое окно под углом 90 °, будет иметь коэффициент примерно 0,8.
При размещении вентиляционных отверстий необходимо разместить как воздухозаборники, так и воздуховыпускные отверстия; часто у них разные площади. Область открытия , используемая в этом уравнении, является меньшей из двух.

Скорость и температура воздуха в зданиях

Помимо объема, вы должны рассчитывать скорость ветра внутри вашего здания.Скорость ветра является составляющей комфорта для человека, и желаемая скорость зависит от климата.
Воздух с более высокой скоростью обеспечивает более эффективное охлаждение, поскольку он быстрее отводит нагретый воздух и помогает потоотделению быть более эффективным за счет более быстрого его испарения. Даже умеренная скорость ветра может снизить воспринимаемую температуру на 5 ° C (9 ° F) по сравнению с неподвижным воздухом. Таким образом вентиляторы заставляют людей чувствовать себя прохладнее, даже если они не меняют температуру воздуха.

Тем не менее, способность движения воздуха охлаждать людей зависит от того, является ли горячий воздух сам по себе или же излучаемая температура поверхностей комнаты является горячей.Чем горячее сам воздух, тем меньше он помогает ему двигаться. Однако, если людям в первую очередь жарко из-за окружающих лучистых температур, больше помогает движущийся воздух. Стандарт ASHRAE 55 содержит рекомендации относительно того, насколько возможно охлаждение при движении воздуха с разной скоростью для разных средних лучистых температур. Повышение температуры на 3 ° C может быть сведено на нет увеличением скорости воздуха на 0,8 м / с, когда температура воздуха на 5 ° C ниже лучистой температуры, но если температура воздуха на 5 ° C выше, чем лучистая температура, потребуется 1.Увеличение скорости воздуха на 6 м / с. Это намного выше приемлемых ветровых условий для легкой офисной работы.

Комфортная температура воздуха в зависимости от скорости ветра зависит от средней лучистой температуры

Вам необходимо убедиться, что скорость ветра внутри здания не настолько высока, чтобы беспокоить жителей. Быстрый ветер может развеять бумаги на столах, развеять волосы людей и т. Д. (Вернитесь к шкале ветра Бофорта).Ссылаясь на ASHRAE 55 за рекомендациями по тепловому комфорту, касающимися скорости воздуха во внутренних помещениях, стандарт предлагает, чтобы скорость воздуха , подходящая для внутренней среды, не превышала 0,2 м / с или 0,447 миль в час . ASHRAE также учитывает повышенные скорости воздуха, которые увеличивают допустимую температуру. Максимально допустимая скорость полета составляет 1,5 м / с или 3,579 миль в час .

Также важно учитывать, как часто происходит замена воздуха в помещении, поскольку важной особенностью естественной вентиляции является то, что она обеспечивает жителей свежим воздухом.Количество замен воздуха в комнате называется воздухообменом в час, ACH или скоростью воздухообмена. Он определяется как размером помещения, так и объемным расходом воздуха (Q). Q_wind, упомянутый выше, является составной частью этого общего расхода.

Существуют стандарты и рекомендации относительно того, сколько свежего наружного воздуха должно подаваться в различные помещения здания и людям внутри здания. Например, ASHRAE 62.2001 определяет 0,35 воздухообмена в час для жилых жилых помещений, но также определяет минимальный объемный расход 15 кубических футов в минуту на человека.
Уравнение:

ACH = (Q / V) * (коэффициент преобразования)

Q = объемный расход свежего воздуха
V = Объем комнаты или пространства
Коэффициент преобразования = Если объемный расход, временные шкалы и объемы не совпадают. Например, если Q выражается в кубических футах в минуту (CFM), а объем — в кв. Футах, вам нужно умножить на 60, чтобы получить количество часов. Если Q выражается в кубических метрах в секунду или литрах в секунду, коэффициент преобразования будет другим.

Тепловая масса

Тепловая масса также может влиять на естественную вентиляцию. Иногда в помещении может быть слишком жарко, и естественная вентиляция не может повлиять на тепловой комфорт. Однако вы можете использовать термальную массу, чтобы поддерживать постоянную температуру и избегать больших скачков. Стабилизируя колебания температуры, у вас больше шансов эффективно использовать естественную вентиляцию. Лучшие методики проектирования для улучшения естественной вентиляции с помощью тепловой массы объясняются далее посредством ночной продувки.

(PDF) Эффективность естественной вентиляции однокомнатного здания с изменяющейся скоростью ветра и тепловой массой

J. Cent. South Univ. (2012) 19: 733-739

734

трещины, на которые влияет не только статическое сопротивление трещины

, но и глубина трещины,

объем воздуха за трещиной и динамический характеристика

ветрового давления. SASAKI смоделировал здание, используя

механическую систему, состоящую из массы, сопротивления и сил упругости

.HAGHIGHAT и др. [9-10] использовали случайный процесс

, составленный из среднего значения скорости ветра

, наложенного на флуктуирующую составляющую.

Однако колебания ветра (особенно

вокруг зданий) обладают уникальными динамическими характеристиками.

Механическое устройство, приводящее воздушный поток, не соответствует

динамическим характеристикам ветра в нескольких аспектах [11].

Одним из примеров является то, что ветер имеет существенное авторегрессионное поведение

в волатильности, как ZHU и др. [12] наблюдали в отслеживаемой скорости ветра

.Следовательно, синусоидальная вариационная модель

[4] и обычная гауссовская стохастическая модель

[9] могут не отражать динамические колебания ветра

и могут приводить к скорости воздухообмена под действием механических сил

вместо естественной вентиляции.

Предыдущее исследование влияния ветра

колебаний на скорость инфильтрации в целом было

сосредоточено на высокочастотных колебаниях, в то время как исследование

на общую вентиляцию здания при

колебаниях ветра отсутствует.С другой стороны, большинство современных многозонных моделей

рассчитывают объемные скорости инфильтрации воздуха

исключительно на основе средней скорости ветра, а комплексные колебания ветра

не учитываются. Подход

необходим для устранения колебаний ветра и

для общей скорости инфильтрации, которая напрямую определяет энергетические характеристики зданий

.

В этой работе принята стохастическая модель, в которой

фиксирует авторегрессионное поведение скорости ветра, а

моделирует колебания ветра.При скорости генерируемого ветра

для оценки скорости объемной вентиляции

применяется многозонная модель баланса энергии

, и, таким образом, исследуется потребление электроэнергии оборудованием кондиционера воздуха

.

2 Методология

2.1 Генерация данных о скорости ветра

Вместо получения данных о скорости ветра из полевого мониторинга

, который может унаследовать особые характеристики отдельного участка

, в этой работе используется более простой, но более общий метод

: генерирование ветра данные о скорости из проверенной стохастической модели

.Обобщенная авторегрессионная модель условной гетероскедатичности

(GARCH) [13] с небольшой модификацией

показала способность улавливать динамическую характеристику

скорости ветра [14]. Для реализации модифицированной модели GARCH

определяется логарифм

изменения скорости ветра:

) / ln (1r, 

ttt uuu (1)

, где ut — скорость ветра, наблюдаемая в момент времени t, ur, t

обозначает изменение логарифма скорости ветра от времени t-1

до момента времени t.

Модифицированная модель GARCH для регрессии скорости ветра

предлагается как





















213

2121

2

2

1, r10, r

) (

ttt

tttt

ttt







(2)

где εt (термин ARCH) обозначает остатки

изменения логарифма скорости ветра ur, t и является функцией

термин GARCH 2

t



; zt ~ i.i.d.N (0, 1), который задан как

— стандартное нормальное распределение с нулевым средним значением и

единичной дисперсией; T (ut) — интенсивность турбулентности ветра

скорости, которая является элементом модификации общей модели

GARCH. Интенсивность турбулентности должна включать

динамическую величину контролируемой скорости ветра в модель

. Другими элементами являются либо константы регрессии

(например, c0 и c1), либо коэффициенты регрессии (например, c0 и c1).g., α0, α2,

,

и α3). Чтобы гарантировать неотрицательное значение 2

t



, модель

GARCH требует также неотрицательного пересечения регрессии c1

(0). Между тем, чтобы уменьшить вероятность расхождения

, добавление α2 и α3 близко к единице

, но немного меньше единицы с α2 больше

, чем ноль.

Почасовые данные о скорости ветра из TMY2 для Денвера,

США, были приняты в качестве «семян» для генерации

колебаний скорости ветра с частотой в одну минуту.

Принимая во внимание, что метеостанции обычно расположены на открытых площадках

, к

был применен закон мощности профиля ветра, приспосабливающий скорость ветра TMY2 к локальной скорости ветра

на целевой высоте здания:



) (

w

b

wb h

h

uu  (3)

где ub — скорость ветра, скорректированная с учетом высоты здания,

uw — скорость от TMY2, измеренная при погодных условиях

станций, hb — высота здания, а hw — высота

места измерения метеостанции для скорости ветра,

которая в данной работе принята равной 12 м.Предполагая, что здание

расположено в городской зоне, экспоненциальный коэффициент



здесь (или так называемый параметр слоя

границы атмосферы), который отражает шероховатость поверхности земли

, выбран равным 0,25 дюйма. эта работа [15].

Скорректированная почасовая скорость ветра TMY2 используется как

— внешняя колеблющаяся скорость ветра для первой минуты

этого конкретного часа. Затем генерируются две серии данных о скорости пульсирующего ветра

для других 59 минут с внутренним значением

на 1 минуту для этого конкретного часа.Всего в работе исследовано

месяцев (июнь, июль и август) за три месяца

. Две серии данных скорости ветра имеют

различных величин колебаний и интенсивности турбулентности,

, которые определяются коэффициентами модели GARCH

и константами, представленными в таблице 1. В таблице 1, i.i.d. is

Глава 7 — Системы естественной вентиляции

Естественная вентиляция, как следует из названия, представляет собой систему, использующую естественные силы для подачи свежего воздуха в здание.Воздухообмен осуществляется через спроектированные входы и выходы в здании. Важно понимать, что здания с естественной и механической вентиляцией работают по разным принципам. В зданиях с механической вентиляцией для воздухообмена используются вентиляторы, которыми можно управлять для обеспечения желаемой скорости воздухообмена. И термическая плавучесть, и ветер зависят от неконтролируемой погоды. Это отличает управление естественной вентиляцией.

Естественная вентиляция — это привлекательный метод управления, поскольку исключаются расходы на обслуживание вентиляторов и вентиляторов.Конструкция крыши, конструкция основных отверстий для вентиляции, ориентация здания, люди и, наконец, наружная вода — все это факторы, влияющие на результаты процесса вентиляции. Отверстия, расположенные вдоль боковых стенок, называются «отверстиями боковых стенок », а отверстие на вершине крыши, или коньком, называется «отверстием конька ». Форма самой внутренней крыши изменяется из-за наклона и стиля. а они, в свою очередь, могут влиять на эффект «дымохода», возникающий в здании.Люди, находящиеся в помещении (в данном случае птица), также влияют на производительность зданий с естественной вентиляцией. Возраст птиц и плотность популяции влияют на реакцию здания на изменения вентиляции, а также на распределение свежего воздуха в здании. Одновременное действие всех этих компонентов определяет успех зданий с естественной вентиляцией.

Для правильной вентиляции зданий с естественной вентиляцией необходимо, чтобы проемы боковых стенок и коньков работали в гармонии, чтобы подавать и распределять необходимый свежий воздух в здание.В зданиях с естественной вентиляцией необходимы как высокие, так и низкие проемы. По крайней мере, два отверстия на противоположных сторонах или концах зданий необходимы для распределения воздуха внутри конструкции и во избежание короткого замыкания воздушного потока. Правильным распределением свежего воздуха внутри здания часто пренебрегают, и это может вызвать множество проблем. Например, если управлять зданием таким образом, что весь свежий воздух проходит через проем в боковой стене и «замыкается накоротко» на проем конька, то свежий воздух приносит птицам очень мало пользы.Другой распространенной ошибкой является попытка вентиляции только через одно отверстие, например, через одну боковую завесу, которая мало способствует внутреннему распределению воздуха. Очень важно, чтобы в зданиях с естественной вентиляцией соблюдались принципы надежного распределения свежего воздуха.

По сравнению со зданиями с естественной вентиляцией:

Преимущества Более низкая стоимость Более низкие затраты на обслуживание Более низкое потребление электроэнергии

Недостатки Сложнее контролировать снег / Периодическая замена дождевых покрытий солнечный вход в здание «След» большого здания

Ниже перечислены некоторые ключевые преимущества и недостатки зданий с естественной вентиляцией по сравнению со зданиями с механической вентиляцией.Первоначальная высокая стоимость вентиляторов наряду с отсутствием затрат на эксплуатацию вентиляторов делает естественную вентиляцию привлекательным вариантом.

Сложнее постоянно поддерживать желаемую домашнюю среду с помощью естественной вентиляции. Быстрые изменения скорости ветра , направления ветра и наружной температуры требуют, чтобы отверстия в боковых стенках и коньках постоянно менялись для обеспечения адекватной скорости обмена свежего воздуха и надлежащего распределения свежего воздуха внутри здания.Если впускной контроллер не может должным образом отрегулировать отверстия в ответ на погодные изменения, возникнут резкие колебания внутренней температуры, влажности или уровня аммиака. Интеллектуальный контроллер впуска эффективно реагирует на погодные воздействия и может значительно уменьшить этот недостаток, обычно связанный с естественными вентилируемыми зданиями.

Для зданий с естественной вентиляцией необходимо тщательно планировать ориентацию и габариты здания. Чрезвычайно важно сориентировать здание так, чтобы оно было подвержено сильным ветрам в самое жаркое время года.Если здание с естественной вентиляцией неправильно ориентировано относительно ветров в теплую погоду, оно будет недостаточно вентилируемым, что приведет к повышению внутренней температуры и влажности за пределами зоны комфорта для птиц.

Зданиям с естественной вентиляцией требуется больше земельного участка, в том числе прилегающее свободное пространство, чтобы использовать преимущества теплых ветров. Само здание может быть не больше, чем дом с механической вентиляцией, но требование обеспечения беспрепятственного воздушного потока рядом со зданием и вокруг него исключает близкое расположение к другим конструкциям.Такие препятствия, как здания, деревья и другие большие препятствия, отражающие ветер, влияют на характер ветра и уменьшают энергию ветра, доступную для вентиляции здания. При планировании и строительстве необходимо соблюдать меры предосторожности, чтобы придерживаться рекомендаций как по ориентации, так и по физическому расстоянию.

Силы давления, индуцированные ветром и плавучестью.

Здания с естественной вентиляцией доставляют свежий воздух к птицам за счет двух основных сил: силы давления, вызываемой ветром, и силы давления, вызываемые плавучестью.

Как показано на Рисунке 7.13 , ветровая вентиляция — это процессы, с помощью которых ветер, воздействуя на здание, создает давление в отверстиях относительно внутренней части здания и, таким образом, вызывает поток свежего воздуха через здание. Вентиляция, вызываемая плавучестью. часто называют «эффектом дымохода» или «тепловой плавучестью».

Как показано на рисунке 7.14, основной принцип заключается в том, что горячий воздух поднимается вверх. Проемы, расположенные низко и высоко в конструкции, особенно важны для этого процесса.Домашняя птица выделяет много тепла, что приводит к повышению температуры вокруг птицы. Нагретый воздух будет подниматься вверх, и при правильно спроектированных коньковых проемах этот поднимающийся воздух будет выходить из здания. Когда нагретый воздух выходит наружу, свежий наружный воздух заменяет его через отверстия в боковых стенках.

В холодных погодных условиях, когда отверстия в зданиях с естественной вентиляцией почти закрыты, вентиляция, вызванная плавучестью, часто является основным механизмом воздухообмена. При любом ветре, воздействующем на конструкцию, сила ветра быстро преодолевает эффект плавучести.В теплых погодных условиях, когда на здании больше открытых боковых стен и коньков, ветровая вентиляция становится основным механизмом вентиляции. В регионах, где в течение всего года наблюдаются сильные жары и холода, для подачи птицам необходимого свежего воздуха работает как ветровая, так и плавучая вентиляция.

Ветер воздействует на отверстие при разнице давлений в отверстии, заставляя воздух проходить через него. Эффект плавучести зависит от разницы температур между теплыми внутри и более прохладными внешними условиями.Разница в высоте между входом и выходом также способствует воздушному потоку.

Относительная важность воздействия ветра непосредственно на отверстие может быть либо преимуществом, либо недостатком, в зависимости от времени года. В теплую погоду ветер становится преимуществом, и используются методы, позволяющие в полной мере использовать преобладающее направление ветра. В холодные и мягкие погодные условия относительно высокая скорость ветра может стать серьезным недостатком. В периоды холодной погоды цель состоит в том, чтобы проветривать здание с минимальной скоростью для контроля уровня влажности и ядовитых газов.Если отверстия в боковых стенках оставлены слишком открытыми, не закрываются плотно или порваны, проникновение ветра может быть значительным, что приведет к неконтролируемым сквознякам и, возможно, чрезмерному использованию дополнительного тепла.

Ветер также влияет на скорость воздушного потока через проем конька. Ветер, обдувающий коньковый проем, снижает давление в проеме. Эта сила всасывания вытягивает воздух из вентиляционного отверстия.

Требования к вентиляции

Требования к вентиляции для зданий с естественной вентиляцией выражаются в показателях скорости обмена свежего воздуха.Скорость обмена свежего воздуха определяет, сколько раз объем воздуха в здании заменяется. Если нас интересует объем (высота боковины x ширина здания x длина здания), то система вентиляции должна заменять этот внутренний воздух свежим в течение определенного периода времени.

Максимальная скорость вентиляции требует компромисса в конструкции. При повышении температуры наружного воздуха необходимая скорость обмена свежего воздуха для регулирования температуры быстро увеличивается.Фактически, без испарительного охлаждения внутренняя температура всегда будет выше, чем наружная температура, что часто понимается неправильно.

Проектирование здания с естественной вентиляцией

В периоды жаркой и жаркой погоды здания с естественной вентиляцией почти полностью зависят от ветра для создания необходимого движения свежего воздуха через здание. Ориентацию здания лучше всего определять по местным ветрам. Чтобы использовать преимущества ветров в теплую погоду, ось конька здания должна быть перпендикулярна преобладающим ветрам в теплую погоду.Вместо локальных ветров можно использовать «розы ветров» для размещения зданий с естественной вентиляцией, чтобы использовать преимущества ветров в теплую погоду. Розы ветров — это сводные данные о ветрах и скорости ветра для различных метеостанций в США. Поскольку ветры обычно меняются между сезонами года, важно, чтобы были выбраны образцы для летних ветров. Процент времени спокойных дней — очень важный параметр по отношению к зданиям с естественной вентиляцией. Значительные периоды спокойных дней в сочетании с высокими температурами приводят к недостаточному поступлению свежего воздуха в здание и недопустимому повышению внутренней температуры.

Отверстия в боковых стенках и коньках

Любое отдельное отверстие в здании с естественной вентиляцией, действующее отдельно, будет действовать как приточное и вытяжное. Если отверстие должно вести себя как впускное отверстие, должны быть предусмотрены соответствующие отверстия, которые будут действовать как точки выпуска, и наоборот. Таким образом, здание с естественной вентиляцией «дышит», поддерживая силы давления на уровне, соответствующем внешнему давлению, действующему на здание.

Правильно спроектированное здание с естественной вентиляцией имеет размеров отверстий , которые обеспечивают максимальный поток воздуха через здание в периоды сильной жары.Чтобы приспособиться к периодам холодной погоды, размеры проемов необходимо быстро и надлежащим образом регулировать, чтобы контролировать количество наружного воздуха, поступающего в здание.

В общем, отверстие гребня должно учитывать условия слабого ветра в периоды, когда скорость вентиляции мягкая (около 15 воздухообменов в час). В теплых и жарких погодных условиях использование конькового отверстия для вентиляции очень ограничено, поскольку эффект плавучести невелик из-за одинаковой температуры в помещении и на улице.Некоторые утверждали, что по этой причине открытие гребня не требуется. Однако в холодную погоду проем конька часто является основным механизмом подачи свежего воздуха через здание. Гребневое отверстие в холодную погоду можно рассматривать как вытяжной вентилятор для перемещения воздуха с впускными отверстиями, расположенными вдоль боковых стенок. Даже в теплую погоду при слабом ветре коньк выполняет важную функцию, позволяя тёплому воздуху подниматься из здания. Гребень также обеспечивает высокое отверстие, на которое может воздействовать ветер.Поскольку ветер дует быстрее над землей, улучшенная ветровая вентиляция на гребне дает преимущество.

В отличие от боковых проемов, размер конькового проема обычно не регулируется. Как правило, нет необходимости контролировать раскрытие гребня. Хотя коньковый проем обычно остается открытым круглый год без регулировки, некоторое управление возможно с помощью внутренних панелей или трубы, которая частично закрывает коньковый проем. Отверстие конька никогда не должно быть полностью закрыто, и любая перегородка с отверстием конька должна обеспечивать воздухообмен, даже когда перегородка находится в закрытом положении.

Вышеупомянутое обсуждение размера отверстия гребня предполагало, что отверстие гребня было полностью чистым, ничем не загороженным отверстием. Часто, однако, барьеры , предназначенные для предотвращения попадания снега и дождя в здание, проектируются в вентиляционные отверстия коньков. Такие барьеры также имеют нежелательный эффект уменьшения эффективного размера отверстия или пути воздушного потока. Влияние барьеров на пропускную способность воздушного потока может быть значительным. Экран размером ¾ дюйма или сетка для птиц не будут препятствовать потоку воздуха через отверстие в гребне.Тем не менее, значительное уменьшение воздушного потока происходит из-за отводов, размещенных как компонент гребня. Например, было показано, что общепринятая практика размещения ребристого колпачка значительно снижает пропускную способность воздушного потока; часто на 50%. Коньковые колпачки должны обеспечивать достаточно места под колпачком для свободного движения воздуха. Лучше, чем гребневые заглушки, сводящие к минимуму препятствия для воздушного потока, — разместить желоб под гребневым отверстием. Наклоните желоб с уклоном ¼ дюйма на фут и обеспечьте дренажный сток.При установке желоба минимизируйте любые эффекты препятствий, убедившись, что общий проем между внутренней линией крыши и краем желоба как минимум в два раза превышает полный проем конька.

Уменьшенный размер проема гребня может быть улучшен за счет использования подпорок , которые увеличивают скорость ветра на гребне, обеспечивая более высокие всасывающие силы в проеме. Например, коньковый проем шириной 6 дюймов с 6-дюймовым вертикальным бортиком в четыре раза увеличит пропускную способность простого конькового проема такого размера.Следовательно, отверстие в гребне меньшего размера может быть улучшено за счет установки бортиков. Некоторые вентиляционные перегородки гребня, используемые для регулирования размера проема гребня, также открываются наружу таким образом, что образует «встроенный» бортик; дополнительное преимущество, которое редко осознается.

Шторы

Размер проема в боковой стенке обычно регулируется с помощью подвижных штор. Кабели и Отводные шнуры вместе с автоматической лебедкой в сборе могут обеспечить необходимую регулировку проемов штор.Боковые шторы открываются сверху вниз, так что при самом маленьком отверстии холодный свежий воздух поступает на высоту около 8 футов. Поставщики часто подшивают материал с карманом вверху, размер которого позволяет разместить стандартный карниз для штор с внешним диаметром 1 дюйм или штангу с внешним диаметром 2 дюйма. Нижний край может быть предоставлен за дополнительную плату. Хорошая конструкция кармана включает в себя двойную прострочку загнутого нижнего края для предотвращения потертостей и разрывов.

Гибкие завесы бывают разных типов и изоляционных свойств.Стойкость материала к ультрафиолетовому (УФ) свету важна для штор для птичников, так как они будут подвергаться воздействию солнечного света. Более толстые материалы или большее количество нитей обычно прочнее и обычно стоят дороже. Часто несколько слоев материалов ламинируются в одну завесу для повышения устойчивости к ветру и воде. Обычны одно- и многослойные шторы, сотканные из полиэстера или полиэтилена. Виниловые шторы часто трескаются в холодных условиях. Доступны некоторые занавески с волокнистым наполнением, но их может быть трудно сложить в периоды, когда требуется максимальное раскрытие боковых стенок.Ясные, белые, синие и затемненные цвета штор обеспечивают различный уровень светопропускания. Некоторые шторы имеют светоотражающее покрытие.

В «изоляционных шторах» несколько слоев ткани сшиваются вместе, чтобы удерживать небольшое изолирующее воздушное пространство между каждым слоем. Такие изоляционные шторы не обладают значительной изоляционной ценностью. Например, однослойная завеса имеет R-значение примерно R-1, а многослойные шторы обеспечивают очень небольшую дополнительную изоляционную ценность при R-3 или R-4.Одна изолированная завеса с семью слоями материала имеет рейтинг R-3, который можно сжать примерно до 1/10 ^— дюймов. Тем не менее, многослойные шторы могут быть полезны, особенно в регионах, где проникновение в холодную погоду является проблемой. Многослойные шторы, как правило, уменьшают чрезмерное проникновение холодного воздуха, что является проблемой. Многопользовательские шторы, как правило, уменьшают чрезмерное проникновение холодного воздуха и, в конечном итоге, неконтролируемый сквозняк, обмен холодным наружным воздухом, который требует дополнительного обогрева.Изоляционные шторы также обеспечивают некоторую защиту от поверхностной конденсации, которая может возникнуть на неизолированных шторах. Проблемы, возникающие из-за капающей воды, которая может скапливаться и замерзать в нижней части неизолированной занавески, следует сравнивать с преимуществами большего пропускания дневного света, обеспечиваемыми неизолированными занавесками. Утечка воздуха может быть серьезной проблемой в холодную погоду, когда лед образует нижнюю часть занавески, отталкивая нижнюю часть занавески от стены дома.Для штор, которые постоянно закреплены внизу (не «двойные»), установите деревянную планку, чтобы предотвратить утечку воздуха и скопление конденсата. Полоса должна выступать на дюйм или около того над нижней частью проема занавески в боковой стенке, чтобы исключить любые карманы, в которых могут скапливаться стружка и вода.

Одним из популярных материалов для штор из-за его низкой стоимости является прозрачная или синяя полиэтиленовая ткань толщиной 4½ унции. Это одна из самых легких тканей. Более тяжелые ткани весом 6-7,5 унций имеют ожидаемый срок службы от пяти до восьми лет.Более легкая ткань менее прочна, но при хорошем уходе она также прослужит долго.

Завесы подвержены нескольким видам повреждений и требуют периодической замены . Их полезный срок службы зависит от таких факторов, как частота региональных штормов или воздействие сильного ветра, долговечность ткани и численность грызунов, окружающих здание. Некоторые материалы для штор могут гнить и плесневеть из-за продолжительной высокой влажности. Влага от дождя и влажный воздух сарая может вызвать коррозию легких металлов или гнить незащищенные деревянные детали.В птичниках часто содержится повышенный уровень аммиака, но металлическая фурнитура часто бывает достаточно прочной. Фурнитура из нержавеющей стали используется в высококоррозионных средах, например в помещениях для свиней. Замена обычно требуется не потому, что занавеска разрушается, а потому, что она была порвана сильным ветром или сильным штормом. Неподдерживаемая ткань будет быстрее лоскутаться и порваться, а непоправленные разрывы потребуют более быстрой замены. Разрывы можно легко исправить с помощью ленты, подобранной в соответствии с типом ткани, и прикрепленной к обеим сторонам разрыва.

В систему завес могут быть добавлены компоненты для продления срока службы завесы. Двухвесные занавески со стержнями сверху и снизу можно хранить в верхней части проема боковины во время продолжительной жаркой погоды. Такие шторы можно полностью опускать и снимать с нижних стержневых креплений. Затем верхние и нижние стержни можно связать вместе с материалом занавеса, и весь узел поднять и прикрепить к верхней части проема для хранения. Хранение штор наверху стены защитит их от домашней птицы, грызунов, машин, мусора, сорняков, воды и грязи.Дополнительной защитной мерой является периодическое разворачивание занавесок в течение летних месяцев хранения для слива воды и грязи и удаления любых гнездящихся грызунов и птиц . Должны быть предусмотрены бордюры и отбойники, чтобы тракторы и оборудование не подходили к навесным стенам. Нижние кронштейны будут удерживать сложенную занавеску и обеспечивать точку крепления веревки для предотвращения вздутий. Зажимы для штор прикрепляют подвесные шнуры к верхнему карнизу, не прокалывая ткань.

Поскольку ветер, дующий против занавеси, оказывает большую силу, занавески, которые могут развеваться на ветру, могут быстро порваться.Чтобы предотвратить такое повреждение, шторы необходимо поддерживать и надежно закреплять как изнутри, так и снаружи. Внутри здания шторам можно придать дополнительную поддержку от воздействия ветра с помощью близко расположенных (4 фута) строительных шпилек, открытой сетки (например, сетки для птиц) или поддерживающих веревок или ремней. В птицеводстве чаще всего используются птичьи сети. Материалы, не устойчивые к ультрафиолетовому излучению, скоро испортятся.

Наружная опора для штор предотвращает раскачивание . Ремни для штор или поддерживающие тросы — наиболее распространенный выбор в птичниках.Веревка, предотвращающая раскачивание, проходит через застежки, расположенные через каждые два фута, чередуя форму сверху и снизу занавески, образуя непрерывную V-образную опору. Полипропиленовый канат недорогой и содержит УФ-ингибиторы, что делает его подходящим для этой функции. Обвязка для штор часто изготавливается из полипропилена шириной около 2–3 дюймов и устойчива к ультрафиолетовому излучению. Стропы должны располагаться на расстоянии не более 5 футов друг от друга по длине дома, вертикально над установкой занавеса.

Стальной трос чаще всего используется для перемещения штор на участках длиной от 100 до 200 футов.Ручные лебедки или автоматические завесы используются для перемещения кабеля, который проходит по всей длине секции завесы. Отводные шнуры , прикрепленные к тросу, работают через фиксированную тягу для подъема и опускания занавеса. Шкивы расположены через каждые 4-6 футов вдоль занавеса с помощью веревок из полиэстера. Канат из полиэстера имеет меньший коэффициент удлинения, чем другие обычные канаты, и поэтому растягивается меньше.

Лебедки, тросы и шкивы , используемые для перемещения тросов, должны быть прочными.При выборе способов работы и фурнитуры учитывайте, как часто вы будете регулировать шторы. В процессе изменения направления троса шкив также изгибает трос. Занавес можно регулировать сотни раз в день. По пятиминутному таймеру завесы или входные отверстия будут открываться 288 раз в день и закрываться еще 288 раз в день. Отрезки кабеля изгибаются тысячи раз в месяц. То, насколько шкив влияет на срок службы кабеля, во многом зависит от диаметра шкива.Шкивы большего размера меньше изгибают кабель; удвоение диаметра шкива может увеличить срок службы кабеля до тринадцати раз. Вторым преимуществом шкивов большего диаметра является снижение вероятности скольжения троса по поверхности шкива, что приводит к чрезмерному износу и, в конечном итоге, поломке. Однако важно, чтобы шкивы и тросы были правильно согласованы, поскольку тип и размер троса определяют диаметр шкива, чтобы минимизировать износ. Для кабелей меньшего диаметра требуются шкивы меньшего диаметра. Скользит ли трос по поверхности или поворачивает ли шкив, зависит от площади поверхности, на которую трос воздействует на шкив.Большинство разрывов стальных тросов происходит не из-за недостаточной прочности троса, а из-за неправильного совмещения кабелей со стяжками. Производители обнаружили, что многие обрывы кабеля вызваны недостаточным контактом поверхности кабеля со шкивом.

Гибкость — важный фактор, определяющий срок службы кабеля. Чем гибче кабель, тем меньше вероятность его поломки. Стальные многожильные кабели, обычно используемые для занавесок, имеют размер 7 x 7 или 7 x 19. Кабель 7 x 7 имеет семь пучков по семь проводов в пучке. Предпочтительно использовать кабели 7 x 19; поскольку они, как правило, более гибкие и поэтому не требуют такого большого шкива, как тросы 7 x 7.

Для дальнейшего снижения износа троса шкив должен иметь гладкую внутреннюю поверхность, а также подшипники, чтобы минимизировать проскальзывание троса по шкиву. Износ боковых сторон шкива резко сократит срок службы шкива. Кабели также должны быть правильно выровнены с канавкой шкива, иначе они прослужат недолго, несмотря на другие меры предосторожности.

Управление зданиями с естественной вентиляцией

Автоматическое управление необходимо для поддержания температуры в помещении и обеспечения воздухообмена при изменении погоды по часам и по сезонам.Доступны контроллеры системы естественной вентиляции для регулирования воздухообмена путем регулировки размеров входных и выходных отверстий. Контроллеры также регулируют скорость дополнительного нагрева. Проданы государственные контроллеры и компьютерные системы , способные управлять впускным и выпускным отверстиями, а также доступны дополнительные нагреватели. Они могут использовать как время, так и температуру, чтобы обеспечить желаемую стратегию вентиляции. Термостатическое управление обычно используется для включения и выключения дополнительных нагревателей по мере необходимости.Автоматические контроллеры завес предпочтительны для управления входными отверстиями в зданиях с естественной вентиляцией, поскольку они обычно обеспечивают адекватный воздухообмен через циркуляционные вентиляторы. Ручное управление не рекомендуется, чтобы избежать резких падений или повышения внутренней температуры и влажности.

Автоматические контроллеры штор оснащены термостатами для регулирования внутренней температуры путем регулировки отверстий в боковых стенках. Когда температура выходит за пределы диапазона уставки термостата , машина для завесы запускается, и завеса открывается или закрывается на заданное расстояние, например, 3 дюйма, затем останавливается и ждет, возможно, в течение четырех минут, прежде чем дальнейшие регулировки положения занавеси. сделаны.Этот четырехминутный цикл необходим, чтобы позволить окружающей среде здания и термостату реагировать на любую температуру, чтобы реагировать на любое изменение температуры в результате нового положения завесы.

Входные и выходные отверстия регулируются для регулирования скорости воздухообмена. Входные отверстия должны обеспечивать минимальный воздухообмен, необходимый для контроля влажности в холодную погоду, когда требуется дополнительное тепло. В мягкую и теплую погоду входные и выходные отверстия должны обеспечивать достаточный воздухообмен для поддержания желаемой внутренней температуры.Для регулировки размера проема можно использовать различные приспособления; пневматические системы — ручные или моторизованные тросовые и лебедочные системы; и моторизованные механические руки. Обычно блоки управления открыванием производят небольшие корректировки, увеличивая или уменьшая размер проема боковой стенки и гребня на частой (каждые 10 минут) основе, чтобы увеличить или уменьшить воздухообмен.

Изоляция

Хорошо изолированная оболочка здания необходима для естественной вентиляции птичника.Изоляция помогает предотвратить образование конденсата на внутренних поверхностях, снижает потери тепла в холодную погоду, а уменьшает приток солнечного тепла в теплую погоду. Тепловая плавучесть увеличивается за счет уменьшения потерь тепла через оболочку здания.

Конденсация возникает, когда температура внутренней поверхности здания опускается ниже температуры точки росы воздуха в помещении. Конденсация предотвращается за счет обеспечения достаточной изоляции для поддержания температуры внутренней поверхности выше температуры точки росы.Изоляция также снижает потери тепла в здании; однако только 20% общего тепла (т.е. здания и воздухообмена) теряется через стены, потолок и периметр в большинстве птицефабрик в холодную погоду. Большая часть общего тепла теряется из-за воздухообмена в холодную погоду, необходимого для контроля влажности и поддержания приемлемого качества воздуха. Изолированная оболочка здания также снижает приток солнечного тепла летом; особенно теплоизоляция, расположенная на нижней стороне крыши.

Степень изоляции, измеряемая по сопротивлению или значению «R» , должна быть в пределах 20 лет для стен и 20 лет для потолков и крыш.Более высокие значения «R» иногда используются на объектах в холодном климате, например, на севере США и в Канаде. Поскольку основная функция изоляции в птичниках — предотвращение конденсации, чрезмерно большие значения теплоизоляции (значения R более 25 в стенах и 40 в потолке) имеют ограниченное преимущество.

Правильная установка имеет решающее значение для достижения однородной и полностью изолированной здания. . Очень важно защитить изоляцию от влаги, образующейся в птичнике, с помощью некоторого типа пароизолятора (ранее называвшегося пароизоляцией).Обычно замедлитель парообразования представляет собой полиэтиленовую пленку толщиной 4 или 6 мил, которую кладут на теплую сторону изоляции. Это предотвращает попадание водяного пара внутри сарая в изоляцию и конденсацию в изоляции внутри холодной стены. Всегда следует использовать полиэтиленовую пленку или листы, даже если изоляция имеет прикрепленный замедлитель парообразования (т. Е. Основу из алюминиевой фольги на стекловолоконных полотнах). Большая влажность в птичнике может вызвать серьезные проблемы с влажностью даже с очень небольшими разрывами в трещинах пароизолятора вдоль стоек, потолочных балок и электрических розеток.

Защита изоляции от грызунов (мышей и крыс) также очень важна. Бороться с грызунами в птичниках сложно (см. Главу 13 для получения дополнительной информации о борьбе с вредителями), но это необходимо для защиты изоляции. Для предотвращения разрушения изоляции стен и потолка настоятельно рекомендуется использовать щебень по периметру здания, чтобы грызуны не прятались под стенами, и поддержание систем приманок и ловушек на всей ферме для сдерживания популяций грызунов.

Фундаменты зданий — еще одно важное место для утепления. Изоляция по периметру будет поддерживать температуру бетонных полов и внутренней поверхности стен более высокой, что делает их более комфортными для животных в холодную погоду. Изоляция по периметру также предотвращает образование конденсата и наледи на этих участках. Рекомендуется изоляция из жестких досок со значением R между 6 и 8 м и выступом на 2 или 3 фута ниже уровня земли.

Обычной практикой в ​​холодном климате является полное закрытие отверстия в боковой стене, которое контактирует с преобладающими зимними ветрами (обычно северная стена).Это не рекомендуется, поскольку это приведет к ухудшению качества воздуха с наветренной стороны здания. Лучшей стратегией было бы иметь небольшое отверстие с наветренной стороны, защищенное от прямого попадания ветра ветровым стеклом.

Обогреватели

Дополнительное тепло обычно требуется в естественно вентилируемых птичниках для поддержания желаемой температуры в помещении в холодную погоду. Для дополнительного отопления в птичниках используются различные типы нагревателей, в том числе лучистые, космические и воздушные нагреватели.Лучистые обогреватели хорошо работают для повышения комфорта птицы, но не нагревают воздух в помещении напрямую. Лучистые обогреватели нагревают поверхности, которые отдают тепло для обогрева воздуха в помещении. Воздухонагреватели напрямую нагревают воздух в помещении. Подпитка нагревает приточный вентиляционный воздух.

Невентилируемые обогреватели добавляют в здание тепло и продукты сгорания. К продуктам сгорания относятся газы, которые могут создать проблемы для здоровья и безопасности в здании, если концентрация газа будет накапливаться. По этой причине использование невентилируемых обогревателей часто не рекомендуется.Правильное обслуживание и регулировка горелки имеют решающее значение для эффективной работы нагревателя и сведения к минимуму образования нежелательных продуктов сгорания, таких как оксид углерода. Если используются невентилируемые обогреватели, увеличьте скорость вентиляции в холодную погоду на 2,5 кубических футов в минуту / 1000 БТЕ / час мощности обогревателя из-за попадания влаги и продуктов сгорания в здание. Для нагревателя на 100 000 БТЕ / ч (типичного) это будет означать увеличение потока воздуха на 250 кубических футов в минуту за счет вентилятора непрерывной вентиляции.

No related posts.