Аэродинамическая тень естественная вентиляция: Аэродинамическая тень – Справочник химика 21

Содержание

Аэродинамическая тень – Справочник химика 21


    Загазованность территории резервуарных парков определяется метеорологическими условиями, технологическим режимом, планировкой объекта, составом сырья и т. д. При прочих равных условиях в большей степени загазованность зависит от метеорологических условий (скорости и направления ветра). Для рассеивания выбрасываемых из резервуара газов и паров нефтепродуктов самый неблагоприятный фактор — инверсия, а самый благоприятный — скорость ветра. Однако даже в ветреную погоду в зонах аэродинамической тени резервуаров скапливаются газы и пары нефтепродуктов (зоной аэродинамической тени является область, в которой наблюдается замкнутая циркуляция воздуха). Поэтому эти зоны потенциально опасны и требуют детального изучения. [c.147]     Степень загрязнения атмосферного воздуха зависит также от высоты выброса. При ветровом потоке воздуха, направленном на здание, над крышей и за зданием создается область пониженного давления, называемая зоной аэродинамической тени.
Внутри этой зоны возникает циркуляция воздуха, в результате [c.298]

    Наиболее полно изучены зоны аэродинамических теней бесконечных цилиндрических тел и прямоугольных тел (промышленных и жилых зданий). Зоны аэродинамических теней цилиндров конечной длины, расположенных близко друг от друга, не изучены. Этим и была продиктована необходимость проведения специальных лабораторных исследований на модели резервуарного парка, расположенного в аэродинамической трубе [50]. При исследованиях на моделях использовали визуальные наблюдения, фотографирование и зарисовку воздушных потоков по отклонениям шелковинок и дымовых струек, по которым судили о характере изменения скорости и направления воздушного потока около одиночного резервуара и группы резервуаров, а также определяли формы и размеры аэродинамической тени при различных скоростях ветра (рис. 16). 

[c.147]

    Рис. 16. границы зоны аэродинамической тени  [c.148]

    Газомоторные компрессоры оборудуют автоматическими от-секателями топливного газа, срабатывающими при остановке агрегата и понижении давления в приемной линии компрессора ниже допустимого. На топливных трубопроводах предусматривают запорные устройства, расположенные вне компрессора. Во избежание резкого шума от выхлопа газов и выброса в атмосферу искр на концах выхлопных труб от газомоторных компрессоров устанавливают шумоглушители и искрогасители. В случае прокладки выхлопных труб через перекрытие компрессорной концы их выводят выше конька крыши здания компрессорной на 2 м, но обязательно выше аэродинамической тени компрессорного помещения. Неохлаждаемые водой выхлопные трубы в пределах помещения компрессорной изолируют тепловой изоляцией. Выхлопные трубы и глушитель периодически осматривают и продувают от сажи  

[c.107]

    Газомоторные компрессорные установки. На каждом газопроводе между ступенями сжатия компрессора и нагнетательном газопроводе после компрессора устанавливают предохранительные клапаны. Сброс от предохранительных клапанов выводят на 0,5 м выше конька крыши, но обязательно выше аэродинамической тени компрессорного помещения, не менее чем на 20 м от уровня земли и непременно с противоположной стороны здания, где расположены выхлопные трубы силовых двигателей компрессоров. Для предотвращения подсоса воздуха компрессором всасывающие трубопроводы должны находиться постоянно под небольшим избыточным давлением газа. Если по условиям работы компрессора всасывающий трубопровод находится под разрежением, то горючий газ после сжатия систематически анализируют на содержание кислорода. 

[c.107]

    При размещении объектов следует учитывать, что над и за зданиями при обтекании их ветром образуется аэродинамическая тень, в зоне которой наблюдается замкнутая циркуляция воздуха. [c.86]

    Установлено, что границы аэродинамической тени вырисовываются в горизонтальной проекции в виде эллипса, эпицентр которого совпадает с центром резервуара. В вертикальной проекции границы определяются в виде кривой, пересекающейся с плоскостью площадки резервуарного парка под углом 22— 28°. В интервале скоростей потока 2—6 м/с высота подъема [c.147]

    X — расстояние от наветренной стенки резер-вуара до точки максимальной высоты внешней подзоны и до линин пересечения границы внутренней подзоны аэродинамической тени с крышей резервуара Хз, Х4 — расстояния от подветренной стенки резервуара до конца внешней и внутренней подзоны соответственно / — направление основного потока 2 — граница аэродинамической тени 3 — область с обратным потоком воздуха 4 — резервуар.

[c.148]

    Дыхательная арматура при стандартной высоте ее расположения над крышей резервуара оказывается полностью в зоне аэродинамической тени. Выбрасываемые из дыхательных клапанов газ и пары нефтепродуктов, плотность которых больше плотности воздуха, постепенно приближаются к границе подзон и захватываются закручиваемым потоком воздуха поэтому они могут скапливаться во внутренней подзоне до опасных концентраций. [c.148]

    Максимальная высота аэродинамической тени [c.149]

    Выбросы загрязненного воздуха, как правило, должны производиться выше зоны аэродинамической тени (см. рис. 58), Низкие технологические выбросы, осуществляемые в зону аэродинамической тени здания, загрязняют приземной слой атмосферы, где могут возникать высокие концентрации вредных веществ. 

[c.86]

    I — граница зоны возмущения, 2 — граница зоны подпора, 3 — граница зоны следа (о/ио 0,95), 4 — граница циркуляционной зоны аэродинамической тени 5 —граница циркуляционной зоны аэродинамической тени V б —линии нулевых скоростей в зонах аэродинамической тени.[c.30]

    Анемометры используются в качестве указателей ветрового давления и устанавливаются иа наивысших частях крана, не находящихся в зоне аэродинамической тени. Они дают звуковой или световой сигнал при достижении предельно допустимого ветрового давления или приводят в действие противоугонные устройства, одновременно выключая работающие механизмы крана. [c.364]

    Неблагоприятные метеорологические условия на отдельных заводских участках могут создавать промышленные здания и установки, образующие над и за собой аэродинамическую тень, особенно когда в эту зону выбрасывается загрязненный воздух (подробнее см. гл. 5). 

[c.21]

    Над широкими зданиями и за ними также создаются зоны с течениями, отличными от течений в невозмущенном потоке (см. рис. 2-5). Обтекание широких зданий отличается от обтекания узких, тем, что аэродинамическая тень, возникшая при срыве потока с передней кромки здания заканчивается на его кровле, а за зданием образуются новые аэродинамические след и тень при срыве потока с заветренной кромки здания.[c.31]

    Поле скоростей непосредственно за осевым вентилятором. Простейшим видом такого поля является случай, когда скорость на оси вентилятора (зона аэродинамической тени) равна нулю (рис. 2). [c.12]

    Влиянием преград объясняется и существенное нарушение кинематики воздушных течений. В градиентных измерениях скорости ветра получены значения, которые в большинстве случаев плохо или вообще не подчиняются законам приземного слоя воздуха. Следовательно, они не могут быть использованы в формулах полуэмпирической теории турбулентной диффузии для расчетного определения возможного уровня загазованности. В этих опытах стойка с анемометрами была установлена с подветренной стороны в пределах аэродинамической тени эстакады. 

[c.180]

    На наличие аэродинамической тени эстакады может указывать также результат опыта при повышенной скорости ветра. В этом опыте несколько наполняемых цистерн работают как здание с вредными выбросами в зону аэродинамической тени, когда максимальные концентрации примеси возникают на некотором расстоянии от объекта. Дополнительные опыты с дымовыми шашками, помещенными в горловину цистерны, показали, что выброс дыма из цистерн действительно происходит в зону ее аэродинамической тени протяженностью 3—4 диаметра. Однако, если выбрасываемая из горловины цистерны струя паровоздушной смеси выходит за пределы этой зоны, тогда цистерна работает как высотный источник, независимо от характера движений воздуха непосредственно за цистерной. 

[c.180]

    В. В. Поляков и В. П. Титов в результате исследования обтекания здания в объемном гидравлическом лотке определили по высоте и в плане на уровне земли границы зоны подпора и аэродинамической тени, возникающие при обдувании ветром [c.29]

    Численные значения относительных координат зоны аэродинамической тени (Нат/Нзц) и аэродинамического следа (йас/Язд) за тонкой перегородкой / 10 Язд приведены ниже  [c.30]

    Ориентировочно границу аэродинамической тени можно определить, умножив ее превышение над- зданием на уменьшающий коэффициент [c.

30]

    Здания и технологическое оборудование, расположенные на промышленной площадке, деформируют ветровой поток, изменяя его скорость и направление. В деформированном потоке рассеивание примесей подчиняется иным закономерностям, чем рассмотренные ранее, и непосредственно связано с характеристиками течения. Течение, образующееся за твердым телом, называют аэродинамическим следом. Аэродинамический след вблизи тела называют также аэродинамической тенью. В зоне аэродинамической тени образуется циркуляционное движение, линии тока которого представляют собой замкнутые кривые. [c.72]

    В зависимости от относительной ширины здания 6// зд на координаты границы зоны аэродинамической тени следует вводить второй понижающий коэффициент  [c.31]

    За границей зоны аэродинамической тени (ГП) над крышей по всей высоте широкого здания устанавливается однонаправленный поток ветра. На расстоянии 10—12 высот здания профиль ветра приближается к первоначальному в I зоне и зависит от шероховатости поверхности крыши.

[c.31]

    При устройстве мокрого коллектора над основным зданием не возникает аэродинамическая тень и крыша хорошо продувается ветром. Это особенно важно в случае забора приточного воздуха с крыши, к чему Часто приходится прибегать при широких зданиях. [c.31]

    Зона аэродинамической тени модели резервуара состоит из двух подзон, различающихся направлением и скоростью потока воздуха. Во внешней подзоне аэродинамической тени направление потока воздуха совпадает с направлением основного потока в трубе, а скорость ее уменьшается в направлении к оси тени. Во внутренней подзоне аэродинамической тени поток воздуха изменяет свое направление и закручивается, а скорость падает до нуля в центре закручивания. Таким образом, в зоне аэродинамической тени образуется подзона с закрученным потоком воздуха, ограниченная сверху условной плоскостью, по отношению к которой векторы потока, направленные вниз, составляют нормали. Эта подзона наиболее благоприятна для скопления газов и паров нефтепродуктов, выбрасываемых из резмвуара.[c.148]

    Приведенные выше данные о границах отдельных зон относятся к отдельно стоящему зданию, обдуваемому ветром по всей его высоте. Если здание расположено среди строений, то за расчетную высоту надо принимать Ярасч (расстояние от границы аэродинамической тени до кромки здания). [c.31]

    При обдувании модели группы резервуаров затененный резервуар, т. е. резервуар, находящийся на одной оси и являющийся вторым или третьим по направлению потока, при стандартных разрывах между ними попадает полностью в зону аэродинамической тени впереди стоящего резервуара. Межре-зервуарное пространство полностью охватывается подзоной с закрученным потоком и служит местом возможного скопления газов и паров нефтепродуктов независимо от скорости ветра. [c.148]

    Продувочные свечи наружных установок следует рааполагать от зданий на расстоянии не менее 15 м. Свеча должна быть выведена выше зоны аэродинамической тени ближайших зданий, но не менее чем на 1 м выше самой верхней точки окружающих ее зданий.[c.100]

    При обтекании зданий с острыми углами псевдостационар-ный режим течения установится при меньших числах Рейнольдса, чем при обтекании цилиндра. Исходя из опытов в аэродинамической трубе, можно считать, что при числах Ке ЗООО—5000 надежно наступает автомодельность обтекания зданий. Поэтому в аэродинамических трубах можно получить усредненные линии тока вокруг здания, обдуваемого ветром, размеры циркуляционных зон аэродинамической тени, подпора и следы. [c.27]

    Если длина здания меньще 10 его высоты, то граница аэродинамического следа, аэродинамической тени и зоны подпора понижается, так как при уменьщеиии длины здания, влияние обтекания его с торцов возрастает. [c.30]


Аэродинамическая тень – Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Аэродинамическая тень

Cтраница 1


Аэродинамическая тень, образующаяся при срыве потока с передней острой кромки здания ( а), заканчивается на крыше здания.  [2]

Зона аэродинамической тени характеризуется наличием устойчивых вихрей, которые увлекают попадающие в нее газы и пыли, а вследствие малого обмена воздуха этой зоны с окружающей сре-дой происходит накопление вредных веществ, концентрации кото-рых достигают некоторого среднего значения для установившегося состояния циркуляционных зон.  [3]

Зона аэродинамической тени характеризуется наличием устойчивых вихрей, которые увлекают попадающие в нее газы и пыли, а вследствие малого обмена воздуха этой зоны с окружающей средой происходит накопление вредных веществ, концентрации которых достигают некоторого среднего значения.  [4]

Зона аэродинамической тени модели резервуара состоит из двух подзон, отличающихся направлением и скоростью потока воздуха. Во внешней подзоне аэродинамической тени направление потока воздуха совпадает с направлением основного потока в трубе, а скорость его уменьшается в направлении к оси тени. Во внутренней подзоне аэродинамической тени поток воздуха меняет свое направление и закручивается, а величина скорости падает до нуля в центре закручивания.  [5]

Зона аэродинамической тени модели резервуара состоит из двух подзон, различающихся направлением и скоростью потока воздуха. Во внешней подзоне аэродинамической тени направление потока воздуха совпадает с направлением основного потока в трубе, а скорость ее уменьшается в направлении к оси тени. Во внутренней подзоне аэродинамической тени поток воздуха изменяет свое направление и закручивается, а скорость падает до нуля в центре закручивания. Таким образом, в зоне аэродинамической тени образуется подзона с закрученным потоком воздуха, ограниченная сверху условной плоскостью, по отношению к которой векторы потока, направленные вниз, составляют нормали. Эта подзона наиболее благоприятна для скопления газов и паров нефтепродуктов, выбрасываемых из резервуара.  [7]

В зоне аэродинамической тени можно установить фонари любой конструкции, так как здесь они всегда работают на вытяжку воздуха из верхней части цеха. По мере удаления от места срыва струй существует зона невозмущенного потока. Здесь поток настолько выравнивается, что статическое давление в нем равно или близко к нулю.  [9]

В зоне аэродинамической тени можно установить фонари любой конструкции, так как здесь они всегда работают на вытяжку воздуха из верхней части цеха. По мере удаления от места срыва струй существует зона невозмущенного потока. Здесь поток настолько выравнивается, что статистическое давление в нем равно или близко к нулю.  [10]

В зоне аэродинамической тени можно установить фонари любой конструкции, так как здесь они всегда работают на вытяжку воздуха из верхней части цеха.  [11]

На наличие аэродинамической тени эстакады может указывать также результат опыта при повышенной скорости ветра. В этом опыте несколько наполняемых цистерн работают как здание с вредными выбросами в зону аэродинамической тени, когда максимальные концентрации примеси возникают на некотором расстоянии от объекта. Дополнительные опыты с дымовыми шашками, помещенными в горловину цистерны, ( показали, что выброс дыма из цистерн действительно происходит в зону ее аэродинамической тени протяженностью 3 – 4 диаметра. Однако, если выбрасываемая из горловины цистерны струя паровоздушной смеси выходит за пределы этой зоны, тогда цистерна работает ак высотный источник, независимо от характера движений воздуха непосредственно за цистерной.  [12]

Проверяем положение зоны аэродинамической тени при ветре в направлении В.  [14]

Удаление загрязнений за предел аэродинамической тени может быть осуществлено либо через трубу необходимой высоты, либо факельным выбросом. При этом следует учитывать, что удаление выбросов через высокую трубу обеспечивает снижение концентрации при любых скоростях ветра, так как граница зоны аэродинамической тени не зависит от скорости ветра.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

ЕСТЕСТВЕННАЯ И МЕХАНИЧЕСКАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 8Следующая ⇒

При естественной неорганизован­ной вентиляцииперемещение воздуха помещения может быть под действием гравитационных сил и под действием ветра.

Из-за разности температур возду­ха помещения и наружного воздуха (tв> tнили tв<tн) по обе стороны вертикальных ограждений помещения возникает разность давлений (РвН или Рв> РН) (рис. 2.10). Разность давлений и отсутствие герметичности помещения (здания) вызывает пере­мещение воздуха или в одном на­правлении (при tв> tн), или в другом (при tв<tн). Чаще наружный воздух имеет температуру ниже, а значит, плотность выше, чем внутренний воз­дух помещения (tв<tн; рнв), а поэтому характерным является поло­жительный перепад давлений (РНв)>0 и, как следствие,— движение наружного воздуха в ниж­нюю зону помещения. А так как на­гретый более легкий воздух помеще­ния стремится занять верхнее поло­жение, возникает естественное грави­тационное движение воздуха помеще­ния (здания) снизу вверх. Вследствие этого давление воздуха в зоне пола помещения получается ниже, а в зоне потолка — выше наружного давления. Из-за циркуляции воздуха помещения возникает область (плоскость) равных давлений, называемая нейтральной зоной. Ниже области равных давле­ний в помещении образуется зона разряжения (зона инфильтрации на­ружного воздуха), а выше — зона подпора (зона эксфильтрации внут­реннего воздуха помещения). При увеличении разряжения область рав­ных давлений смещается вверх, а при увеличении подпора — вниз.

Устройство проемов (форточек, фрамуг, фонарей, окон и дверей) в ограждениях нижней и верхних зон помещения способствует гравита­ционному движению, а устройство проемов в плоскости равных давлений не влияет на движение.

Разность давлений столбов наруж­ного и внутреннего воздуха, возни­кающих за счет гравитационных сил, называется тепловым естественным напором (∆Р).

При динамическом воздействии ветра с наветренной стороны здания создается повышенное давление, а с заветренной — разряжение (см. рис. 2.2 и 2.10).

При устройстве отверстий в наруж­ных вертикальных ограждениях мож­но организовать приток с наветренной стороны, а для удаления воздуха помещения — с заветренной. При этом количество воздуха приточного и вы­тяжного будет зависеть от многих факторов, а именно,— от направления и скорости ветра, температуры, от конфигурации здания и расположе­ния его среди других строений.

Давление воздуха помещения, под­верженного воздействию ветра, но при отсутствии гравитационного дав­ления (рв = рн), как с наветренной, так и с заветренной сторон по всей высоте помещения является одинако­вым.

Перед открыто стоящим зданием при воздействии на него ветра обра­зуется область повышенных по срав­нению с атмосферным давлений (под­пор), имеющая ширину около пяти высот здания при длине, равной длине здания.

Одновременно за зданием об­разуется аэродинамическая тень — область пониженных давлений (раз­ряжение), имеющая ширину около шести высот здания. Здание, окру­женное другими строениями, может оказаться в аэродинамической тени, т. е. в зоне разряжения.

Естественная организованная вен­тиляцияможет осуществляться под действием теплового напора (∆Р), под действием ветрового напора (Рv) или под их совместным действием (Нест = ∆Р + Рv), рис. 2.10.

Естественная организованная вен­тиляция — это или аэрация, или ка­нальная система.

Аэрацияпроисходит за счет сов­местного действия гравитационного и ветрового давления и осуществляется посредством специальных открываю­щихся проемов, предусмотренных в стенах (летние и зимние фрамуги) и в крышах здания (фонари). При­ток организуется в нижнюю зону помещения через фрамуги (летом – через все, а зимой — через верхний ряд с наветренной стороны), а вы­тяжка — из верхней зоны помещения через фонари с заветренной стороны. Нижний ряд фрамуг проектируется на высоте 0,5…2,0 м, а верхний -4,0. ..6,0 м.

Так как аэрация не обеспечивает подогрева вводимого в помещение наружного воздуха, она проектируется для помещений с большими тепло-избытками (литейные, термические, прокатные, мартеновские цеха, куз­ницы и котельные) круглогодичного действия, а для помещений, где тепловыделения незначительны,— периодического действия,— только для летнего периода. В помещениях со значительными выделениями пыли и газа аэрация не допускается.

Открывание створок фрамуг и фо­нарей должно быть механизировано. Для обеспечения устойчивого режима аэрации площадь открывающихся створок фонарей проектируют на (20…40) % меньше площади фрамуг.

В многопролетных цехах шириной до 70 м аэрацию решают с чере­дованием в цехах «горячих» и «холод­ных» зон разной высоты. Вытяжку организуют из «горячих» высоких пролетов, а «опрокинутый» приток — через фонари в «холодные» пролеты.

В вытяжных канальных системах вентиляции устраивают шахты — вы­тяжные трубы. От атмосферных осад­ков трубы защищают зонтами. Дейст­вие ветра с направлением его ближе к вертикальному положению при устройстве зонтов может вызвать «опрокидывание» вытяжки. Для эф­фективности естественной вентиляции, устья вытяжных шахт, некоторых ес­тественных систем вместо зонтов снаб­жаются специальными насадками –дефлекторами (флюгерами), что по­зволяет дополнительно к гравитацион­ному напору использовать напор ветра и предохранять помещение от попада­ния дождя и снега. Разряжение, об­разующееся вокруг обечайки дефлек­тора, создает тягу в шахте при любом направлении ветра. В естественных канальных систе­мах вентиляции воздух поступает в помещение или удаляется из него по­средством специальных каналов (воз­духоводов) .

Естественные напорывоздушных потоков вентилируемых помещений первого этажа и N этажа определяют по формулам.

 

Естественные канальные системы вентиляции применяют в помещениях с небольшими расчетными кратностями воздухообмена (не более 3 в кух­нях, ванных и туалетных комнатах жилых зданий) и при малых скорос­тях движения вентиляционного возду­ха по каналам систем, в помеще­ниях объекта, строящегося не в жар­ком климате.

В системах механической вентиля­ции и воздушного отопления, а также в системах кондиционирования воз­духа искусственное перемещение воз­духа осуществляется вентилятором, приводимым в движение электродви­гателем (рис. 2.11)(не запоминать рис).

При механической вентиляции воз­дух может быть подан (или удален) к рабочим местам, а также в опре­деленные зоны помещения в требуе­мых количествах со скоростью, соот­ветствующей частным условиям. Вводимый или удаляемый воздух может быть подвергнут определенной обра­ботке: очистке, нагреву, охлаждению, осушке, увлажнению. При механичес­ком удалении обеспечивается локали­зация вредностей из мест их выделе­ния и не допускается не только их распространение в помещении, но по­рой и выброс в воздушный бассейн здания.

Механическая вентиляция может обеспечить помещение большим, не­зависящим от метеорологических ус­ловий, регулируемым воздухообменом; может иметь большой радиус дейст­вия — до 50 м (чаще в обществен­ных зданиях), а в некоторых про­мышленных зданиях до 200 м, там, где уровень производственного шума пре­вышает уровень шума, создаваемого мощной вентиляционной установкой (прессовые отделения, кузнечные и механические цеха).

Скорости движения потоков в ме­ханической вентиляции (приводятся в специальной литературе) значительно отличаются от скорости в естествен­ной вентиляции.

Механическая вентиляция одно­временно вместе с улучшением со­стояния воздушной среды помещения может решать и производственные технологические задачи.

При сравнении механической и естественной вентиляций к недостат­кам первой относятся: сложность уст­ройства системы, требующей дополни­тельных установок и специалистов высокой квалификации для их экс­плуатации; необходимость звукоизо­ляции вентиляционных установок и устройства шумопоглотителей; зави­симость работы системы от систем энергоснабжения, теплоснабжения и водоснабжения; значительная стои­мость сооружения и эксплуатации си­стем.

В связи с перечисленным выбор механических систем в проектном ре­шении должен быть обоснован.

Вентиляторыразличают по конст­руктивному решению: осевые и центро­бежные (см. рис. 2.11). Они изго­товляются из стали. По развиваемому давлению цент­робежные вентиляторы бывают низ­кого давления (до 1000 Па), сред­него (1000…3000 Па) и высокого (3000…12000 Па).

Осевые вентиляторы обеспечивают перемещение сравнительно больших объемов воздуха, но при небольшом развиваемом давлении. Они бывают только низкого давления (до 500 Па), а по созданию направления движения воздушного потока — реверсивными и нереверсивными.

Разновидностью осевого и центро­бежного вентиляторов является крышный вентилятор, который монтируют на кровле здания в вытяжных шах­тах механических систем вентиляции. Крышные вентиляторы создают верти­кальный поток воздуха. Их установка компактна.

Для установки вентиляторы под­бирают по аэродинамическим харак­теристикам. Характеристика вентиля­тора: производительность, напор и коэффициент полезного действия КПД зависят от количества оборотов ротора. При совпадении требуемого числа оборотов вентилятора и электродвигателя целе­сообразно их соединение посредством вала (компактное), а при разных зна­чениях — посредством ременной пере­дачи — необходима их установка на разных основаниях, но она более сложная.

 


 

 

©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.

Рекомендации по промышленной вентиляции и воздушному отоплению производственных зданий и помещений-ТеплоВентКом

Рекомендации по промышленной вентиляции и воздушному отоплению производственных зданий и помещений-ТеплоВентКом

TEPLOVENTKOM.RU

Челябинск, ул. Валдайская, д.15,

+7 (351) 240-02-39, 231-70-05, [email protected]

Change is a constant that impacts everyone in some shape or form. In the NFL, players have to be ready to shift with the change that comes on their team. The Carolina Panthers made one of those changes is the addition of Christian McCaffrey in the backfield. Jonathan Stewart has served as the primary option for running the ball and now it’s apparent that his designation is Cam Newton Jerseys about to change. His response to such has been the type to indicate a true leader for the organization.“Stop talking about that. Who cares?” Stewart said, as reported by David Newton of ESPN when asked about the potential to receive less carries. “We want to Kelvin Benjamin Jerseys win the Super Bowl, right? That’s the bottom line. It’s not about people getting carries. It’s Star Lotulelei Jerseys not about people getting catches or touchdowns. It’s about what can you contribute to get us to the Super Bowl.” McCaffrey is expected to have Greg Olsen Jerseys a major impact on both the offense and special teams. If his time in college tells anything, it’s that he has the ability to play multiple positions and this fits right into Carolina’s play style.On paper, the Panthers have a compelling lineup of weapons in this offense. The duo of McCaffrey and Stewart when paired with Cam Newton present a dangerous running attack. Then there’s the passing options with Kelvin Benjamin, Devin Jonathan Stewart Jerseys Funchess, Greg Olsen and newcomer Curtis Samuel, adds another layer that opposing defenses must concern themselves with. While there may not be enough touches to go around for everyone, the key is for these players to make the biggest contribution each time their number is called. “We get guys in here that can add value, guys can do different things, add speed, youth … it gives defenses something to think about,” Stewart said, again per ESPN. “At the end of the day that’s what you want. You want the defense to think so that way you can get by them.”

воздухообмен для создания здорового микроклимата в помещении

Благодаря современным методам энергосберегающего строительства мы работаем, живем и учимся во все более герметичных зданиях. Недостатком этого является нехватка свежего воздуха, а также то, что влажность, тепло и запахи не удаляются в достаточной степени.

Однако Постановление об энергосбережении (EnEV) предусматривает, что строящиеся здания должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать минимальный воздухообмен, необходимый для хорошего самочувствия и отопления. Поэтому в доме, построенном в соответствии с EnEV, необходима контролируемая вентиляция.

Одним из решений является механическая вентиляционная система. Но кто любит работать или жить в помещениях, где из-за вентиляционной системы невозможно открыть окна? Многие люди чувствуют себя неуютно в комнатах, где окна всегда закрыты. Альтернативой является контролируемая естественная вентиляция через окна, которая автоматически забирает свежий воздух прямо снаружи.
 

Естественная вентиляция через окна реализуется за счет разницы температур и ветра

Естественная вентиляция, также известная как «свободная» вентиляция, обеспечивает воздухообмен через окна без механической вентиляционной системы. Необходимые воздушные потоки создаются исключительно за счет разницы температур и давления воздуха в помещении и снаружи, а также под воздействием ветра.

Умные фасады самостоятельно обеспечивают вентиляцию. Это означает, что окна с электроприводами управляются сигналами датчиков, например, от метеостанций или датчиков качества воздуха. Интеллектуальные системы кондиционирования определяют силу и направление ветра, температуру снаружи, осадки, а также температуру, влажность и концентрацию CO2 в помещении и соответствующим образом управляют открыванием и закрыванием автоматических окон. Управление окнами осуществляется полностью независимо от пользователя, даже если в здании нет ни одного человека.

Естественная и энергоэффективная

В классных комнатах или офисах, где находится много людей, помимо CO2 вырабатывается много тепла. А летом солнечные лучи часто нагревают помещения еще сильнее. Естественная вентиляция может удалить нежелательный теплый воздух из помещения наружу, позволяя поступать внутрь свежему прохладному воздуху извне. В прохладные ночные часы свободная вентиляция обеспечивает естественное кондиционирование воздуха в здании. Это позволяет естественным путем повысить качество воздуха без использования энергии для транспортировки и охлаждения воздуха.

Системы вентиляции зимнего сада

Правильно организованная система вентиляции — залог отличного функционирования зимнего сада.

Без притока свежего воздуха в помещение невозможно создать благоприятную среду для растений, обитающих в зимнем саду. Это значит, что растения будут болеть и терять свой внешний вид со временем. Качественная система вентиляции поможет создать в зимнем саду оптимальную среду и работы по поддержанию микроклимата станут минимальными.

Выбирая систему вентиляции, стоит учитывать желаемый уровень сочетания влажности и температуры в помещении. Следует учитывать, что различные виды растений предпочитают свой уровень влажности, освещения и тепла. Для хорошего самочувствия находящихся внутри сада людей очень важен показатель влажности воздуха.

Относительная влажность воздуха напрямую зависит от установленной в помещении температуры. Самой комфортной температурой зимнего сада считается около 20-22 градусов. Влажность при этом не должна превышать 60%.

 

Особенности вентиляции зимнего сада

 

Для существования и функционирования зимнего сада важную роль играет вентиляция, именно она создаёт необходимый микроклимат. От неё зависит наличие свежего воздуха и отток переработанного.

В зимнем саду нецелесообразно использовать кондиционеры (сплит-системы), поскольку они просто поддерживают заданную температуру. Конечно, просто охладить или нагреть воздух они могут, но в зимнем саду важна правильная система вентиляции, потому что воздух должен быть пригодным для жизнедеятельности растений.

Для нормального функционирования системы вентиляции нужно обеспечить как вытяжку воздуха, так и его доступ.

Для организации системы вентиляции существуют два варианта:

1. Естественная вентиляция, которая осуществляется за счет присутствия люков в кровле, грамотной комбинации створок и наличия вентиляционных клапанов.
2. Система вентиляции с открывающимися проемами, приточно-вытяжная. В кровле устанавливают вытяжные приспособления, а в нижней части зимнего сада – приточные.

Независимо от способа вентиляции, 20% площади всей поверхности должно беспроблемно открываться. Для этого оптимально подходят встроенные фрамуги, которые открываются автоматически. Если на панель, которая контролирует вентиляцию, поступает сигнал от датчика понижения / повышения влажности или температуры, то окна закрываются или открываются автоматически.

Задача вентиляционной системы для зимнего сада — контроль температуры и влажности, а также отток и приток свежего воздуха в сооружение. Наиболее часто окна для вентиляции устанавливают с юго-западной или южной стороны. Такое положение окон наиболее эффективно для профилактики духоты в солнечные жаркие дни.

Электровентиляторы осуществляют воздухообмен и регулируют соответствующий климат в зимнем саду. Причём работают они и на вытяжку, и на приток воздуха. Механические вентиляторы работают на приток, доставляя свежий воздух над полом, чем способствуют усилению эффекта кондиционирования.

Естественная вентиляция зимнего сада

 

В крышу чаще всего монтируют механизмы естественной вентиляции — клапаны.

Открытие и закрытие клапанов происходит с помощью термогидравлического цилиндра. Он находится внизу клапана. Воск, содержащийся в цилиндре, становится мягким и растекается, когда вокруг цилиндра воздух достигает заданной температуры (цифра температуры зависит от вида цилиндра и устанавливается в зависимости от потребности). Растекшийся воск движет поршень, клапан вентиляции срабатывает, вентиляция открывается. При понижении температуры объём воска уменьшается, пружина в цилиндре давит на поршень. Происходит обратный процесс, клапан закрывается.

Воздухообмен в среднем достигает 200-300 м3/час. Замена термогидравлического цилиндра электрическим приводом позволяет управлять клапаном электрическим путем. Раскрыв самого клапана располагают на различной высоте. Во внутренней стороне можно расположить сетку из нержавеющей стали, как защиту от насекомых.

Значения температуры (при открытии / при закрытии):

16-21°C / 19-14°C
19-23°C / 21-16°C
21-25°C / 22-18°C
25-29°C / 25-23°C

Способы притока воздуха для вентиляции зимнего сада

Система вентиляции в зимнем саду позволяет контролировать микроклимат в помещении и создавать оптимальные условия для выращивания растений.

Такие материалы, как стекло, пластик, металл останавливают приток свежего воздуха извне. Это может привести к избыточной влажности и образованию конденсата в зимнем саду. Кроме того, в закрытом непроветриваемом остекленном помещении в жаркую летнюю погоду температура может достигать +70 градусов по Цельсию.

Важными составляющими системы вентиляции являются обеспечение притока свежего воздуха, вытяжка отработанного тёплого воздуха и воздухообмен. Для достижения оптимального результата в нижней части стены делают приточные отверстия, а в верхней — вытяжные. Чтобы избежать сквозняков, эти отверстия размещают в шахматном порядке.

Для создания регулируемого воздухообмена в зимнем саду устраивают воздуховод с воздухозаборниками, расположенными под потолком. В них можно установить вентиляторы. Чтобы обеспечить циркуляцию воздуха в помещении, можно использовать стационарный или переносной вентилятор. Важно, чтобы он был низкоскоростным и работал бесшумно.

 


Приток воздуха с улицы по подземной трубе

 

Рациональный, хотя и трудоёмкий способ организации притока воздуха. Приточное отверстие располагают в стене либо в полу зимнего сада. Этот способ хорош тем, что, проходя по трубе располагаются под землёй, холодный воздух немного нагревается, а горячий — охлаждается.


Приток воздуха из подвального помещения

Преимущество состоит в том, что температура воздуха будет всегда стабильной. В этом случае нужны две вентиляционные трубы. По одной воздух с улицы поступает в подвал, по другой — из подвала в зимний сад. Приточное отверстие в зимнем саду можно сделать как в стене, так и в полу.

Приток воздуха с улицы

 

Наиболее простой способ организации притока воздуха. В стене оставляют отверстие, закрывая его решеткой. Для усиления притока воздуха иногда ставят вентилятор.

 

Способы организации систем вентиляции

Для поддержания оптимального температурного режима в помещении зимнего сада периодически следует осуществлять его вентиляцию. Вентиляция может быть естественной или искусственной.

Естественная вентиляция это периодическое проветривание помещения при помощи окон или дверей сада. Для лучшего функционирования естественной вентиляции следует проектировать расположение дверей и окон так, чтобы а процессе проветривания воздушные массы двигались по диагонали.

Для искусственной вентиляции при монтаже зимнего сада устанавливают специальные вентиляционные системы. На сегодняшний день можно подобрать вентиляционную систему под определённую площадь помещения.


Естественная вентиляция

Чаще всего для естественной вентиляции используют форточки для проветривания. Они могут располагаться как в стенах светопрозрачной конструкции, так и на её крыше. На окна расположенные в крыше здания можно дополнительно установить автоматическую или дистанционную систему открывания. Различают несколько видов конструкций для открывания, это могут быть поворотные или откидывающиеся системы.

Проветривание помещения осуществляется при помощи эффекта тяги, когда тепый воздух внутри помещения заменяется более холодным воздухом снаружи. При это воздух выходит через окна сада, а чистый поступает через специальные отверстия, расположенные недалеко от пола.

В некоторых случаях естественная вентиляция не применима. Если высота потолка в зимнем саду меньше чем 2,5 метра добиться эффекта тяги становится довольно сложно. Оптимальный результат достигается, когда разница воздуха внутри помещения и снаружи достигает пяти градусов.

Залогом успешного применения естественной вентиляции является правильное расположение всех элементов обеспечивающих движение воздуха по диагонали в обеих плоскостях. Чем выше в конструкции будут размещены окна для проветривания, тем активнее будет циркуляция воздуха в помещении. На сегодняшний день производители зимних садов предлагают схему, при которой вентиляционные отверстия расположены высоко на стенах конструкции или на ее крыше, а подача воздуха снаружи осуществляется через специальные отверстия, расположенные возле самого пола.

Оптимальным вариантом на сегодняшний день является тот, в котором воздухозаборники расположены в наклонной части крыши зимнего сада для вывода нагретого воздуха изнутри, а устройства для подачи воздуха находятся горизонтально в полу. В случае, когда вентиляция основного здания осуществляется через зимний сад, светопрозрачная конструкция будет выступать в качестве помещения для нагнетания воздуха, а соответственно и теплообменника.


Искусственная вентиляция

При проектировании зимнего сада можно спланировать установку искусственной вентиляции. Состоит она обычно из вентилятора, установленного на вытяжке и отверстия для притока воздуха. Всегда существует возможность подобрать нужную форму и цветовое оформление такой вентиляционной системы. В зависимости от общей площади помещения и необходимой температуры подбирается вентилятор необходимой мощности.

Устройства для искусственной вентиляции за последнее время значительно усовершенствовались. Это позволило снизить до минимума уровень шума, повысить теплоизолирующие свойства. Вентиляционные системы выпускают двух видов — поперечная и струйная.

В первом случае вытяжка и устройство для притока воздуха располагаются на противоположных боковых поверхностях помещения, поперек естественного потока воздуха зимнего сада. Расстояние между двумя этими отверстиями не должно быть больше шести метров во избежание перегрева воздуха в помещении. В случае, когда указанное расстояние больше следует установить дополнительные устройства для вентиляции.

Когда монтаж вентиляционной системы осуществляется на крыше зимнего сада, она работает в направлении естественного воздушного потока. При такой организации вентиляционной системы приточные устройства, одно или несколько, располагают на фронтальной поверхности светопрозрачной конструкции.

В случае установки струйной вентиляционной системы её монтаж происходит в коньке крыши. Для эффективной работы такой системы конек и вся крыша проектируются особым образом так, чтобы нагретый воздух собирался и выводился через специальную систему конька. К такой системе вентиляции предъявляются повышенные требования по безопасности и защищенности от внешних воздействий. Круговое движение воздуха при струйной системе вентиляции защищает строение от появления конденсата и контролирует температуру внутри зимнего сада.

Для тех, кто не готов постоянно следить за поддержанием оптимальных условий в зимнем саду успешно применяются автоматические системы вентиляции, которые начинают свою работу автоматически и заканчивают, когда достигнуты установленные показатели.

Многие производители автоматических систем вентиляции для зимних садов оснащают свои модели элементами управления, которые с помощью компьютерных программ разработанных специально для зимних садов рассчитывают время начала вентилирования помещения и его продолжительность исходя их данных о материалах, примененных при строительстве зимнего сада, расположения конструкции относительно солнечной стороны и много другого.

Такие системы завоевали свою популярность за счет значительной экономии электроэнергии при использовании и тем, что уход за зимним садом сводится к минимуму за счёт постоянного контроля системой за изменениями в среде. Вентиляционные устройства такого класса постоянно поддерживают идеальное сочетания влажности и температуры воздуха, что положительно сказывается на растениях зимнего сада.


Современные модели вентиляционных систем

Среди всего многообразия вентиляционных систем порой очень трудно подобрать подходящую, которая обеспечит комфортную среду в зимнем саду. Доверившись профессионалам можно получить не только консультации по выбору подходящих материалов и вентиляционных систем, но и разработать план будущего сада. Профессионалы высокого уровня выполнят монтаж зимнего сада и всех сопутствующих систем в короткие сроки с соблюдением всех норм строительства светопрозрачных конструкций.

Для владельцев зимних садов, которые хотят провести модернизацию, существует достаточное количество систем вентиляции доступных для самостоятельного монтажа, подходящих для всех типов садов любой площади.

Для владельцев капризных и экзотических растений рекомендуется устанавливать модели вентиляционных устройств оснащенных специальными фильтрами препятствующими проникновению в помещение бактерий извне. Бесшумная работа таких моделей и легкость в эксплуатации компенсируют все дополнительные денежные вложения на их установку.

Все модели с электронными датчиками начинают и заканчивают свою работу по заложенной в таймере программе. Разработаны модели способные обеспечить трёхмерную подачу воздуха, автоматическую регулировку уровня влажности. Можно выбрать модель с особой конструкцией выходного диффузора или автоматической регулировкой уровня наклона заслонок.

Среди современных моделей специалисты выделяют те, которые оснащены системами объемного распределения воздуха, автоматической настройкой скорости вращения вентилятора и системой защиты от сквозняков.

Для тех кто, прежде всего, ценит качество и готов затратить значительные средства на надежную и долговечную систему подойдут модели оснащенные таймером, функцией нагрева и охлаждения воздуха. Бесшумная работа таких моделей и автоматическое поддержание оптимальной влажности делают их просто незаменимыми для всех моделей и зимних садов.


Основные функции системы вентиляции

Стандартные вентиляционные системы должны выполнять следующие функции:


  • обеспечивать приток свежего воздуха в помещение;

  • обеспечивать вытяжку воздуха;

  • обеспечивать фильтрацию воздуха, поступающего в зимний сад;

  • устранять парниковый эффект.

 

Многие дополнительные системы вентиляции выполняют ещё и ряд вспомогательных функций:

 

  • автоматическое управление вентиляционной системой;

  • автоматическое регулирование влажности и температуры воздуха в зимнем саду;

  • дистанционное управление включением и выключением системы вентиляции;

  • автоматическое закрытие клапана защитного отверстия при осадках.

По материалам сайта http://www.alreyn.ru/

 

Вентиляция и системы кондиционирования зимнего сада


 

Рассмотрим вопрос о том, какое стекло лучше применить, как грамотно организовать кондиционирование и вентиляцию зимнего сада, расскажем про солнцезащитные конструкции, и разберём плюсы и минусы солнечной энергии, а также кратко расскажем, как ухаживать за зимним садом.

Итак, если зимний сад отапливаемый, то в этом случае применяется только низкоэмиссионное стекло, поскольку оно отражает внутрь помещения большую часть энергии. Расходы на отопление зимнего сада прямо пропорциональны энергоэффективности стекла, так как площадь зимнего сада приближается к 100% его поверхности.

В случае использования зимнего сада только для получения пассивной солнечной энергии его можно остеклить обычными однокамерными стеклопакетами.

Для кровли обязательно используется безопасное стекло. Также из безопасного стекла должна быть изготовлена подоконная стенка, если вы решили пристроить на балконе стеклянную пристройку.

Создавая зимний сад нужно тщательно подойти к вопросу вентиляции и систем затенения, так как под прямыми солнечными лучами воздух в помещение летом может нагреться до 70°C.

Система вентиляции необходима и в отапливаемых и в неотапливаемых зимних садах. По законам физики теплый воздух поднимается вверх и оставляет влагу на холодном профиле и стекле. Чтобы предотвратить образования конденсата в зимнем саду, нужно тщательно продумать систему вентиляции.

Вентиляция может быть естественная или принудительная.

Устройство естественной вентиляции достаточно простое. Принцип действия заключается в том, что на место подогретого воздуха через специальные отверстия снаружи устремляется поток холодного воздуха. Отверстия располагаются на крыше и у пола в тени.

Для естественной вентиляции высота зимнего сада должна быть минимум 2,5 метра, а разница температур не менее 5°C. Площадь вентиляционных отверстий, закрытых створками и решётками обычно в сумме составляет 15% от всей площади зимнего сада.

Но сегодня естественная вентиляция применяется всё реже, поскольку современные реалии диктуют дополнительные требования, среди которых защищённость от несанкционированного проникновения, независимость от погоды и ветра, отсутствие проблем при затенении и многие другие.

Поэтому всё чаще применяется принудительная вентиляция, которая как и естественная состоит из двух узлов — вытяжного и приточного. Отличие в том, что приточный узел является техническим устройством, а не просто отверстием. На вытяжку устанавливается вентилятор, который подгоняется по форме и цвету конструкции.

Термическую и принудительную вентиляцию можно условно разделить на две группы:


  • Вентиляция на коньке крыши, работающая в направлении естественного потока воздуха. В данном случае вытяжка устанавливается на крыше, а два приточных устройства монтируются на фронтальной поверхности остеклённого сооружения.

  • Поперечная вентиляция работает против естественного потока воздуха. При таком способе вентиляции приточные устройства устанавливаются на боковой стенке зимнего сада, а вытяжка — на противоположной стеклянной поверхности. Нужно помнить, что отверстие для вытяжки должно всегда находиться наверху, а расстояние между отверстиями притока воздуха и вытяжки не должно превышать шести метров.

Первый способ вентиляции дешевле второго, но лишь в том случае, если все расчёты произведены верно и абсолютно точно.

Конструкции, защищающие от солнца

Защищающие от солнца конструкции — необходимый атрибут зимнего сада. Под действием прямых солнечных лучшей стеклянная поверхность сильно нагревается, да и днём возникает необходимость приглушить яркий свет. А в вечернее время солнцезащитные конструкции защитят Вас от посторонних взглядов.

Внешние солнцезащитные конструкции существенно эффективнее внутренних. В зависимости от цвета конструкции при затенении сада внутрь может проникать всего лишь от 5% до 40% дневного света. При внутреннем затенении этот показатель достигает 90%. Внешние солнцезащитные конструкции ещё снаружи блокируют большую часть солнечных лучей, так что внутрь зимнего сада попадает меньше излучения, которое может быть преобразовано в тепло.

Максимальную защиту от прямых солнечных лучей снаружи дают вертикальные шторы и системы «Маркиза», за счёт применения которых в помещение попадает очень мало солнечных лучшей. «Маркиза» поглощает почти 100% лучей ультрафиолета и до 80% лучей солнца.

Кроме маркиз и вертикальных штор для затенения можно использовать высокие деревья или кустарники. Такая натуральная преграда солнечным лучам создаст прекрасный вид, который будет идеально сочетаться с интерьером зимнего сада. Для затенения внутри зимнего сада используют жалюзи и ламели. Они защищают пространство зимнего сада от прямых солнечных лучей, а вечером от любопытных глаз соседей. Самыми органичными являются жалюзи, которые плетутся из тонкого шпона.


Плюсы и минусы солнечной энергии

Поскольку практически все поверхности зимнего сада — остеклённые, он способен накапливать солнечную энергию. Этот процесс основывается на свойстве стекла пропускать короткие волны солнечного излучения, нагревающие пол и стены в помещении. Нагревшись, эти предметы сами начинают излучать волны в инфракрасном спектре. Использование солнечной энергии для обогрева зимнего сада означает наиболее эффективное применение теплового излучения, которое не превышает границы комфортной температуры в 30°C.

Планируя зимний сад, следует учесть следующее:

 

  • тепло должно накапливаться в стенах и полу, а тёплый воздух должен попадать в помещение самого дома, с которым зимний сад соединяется через окна и двери;

  • в холодное время года стекло должно быть расположено под прямым углом относительно солнечных лучей.

 

Крыша должна быть спроектирована под большим углом наклона, чтобы в зимний сад попадало как можно больше солнечной энергии. Покатая крыша в зимний период позволит снегу соскальзывать вниз.

Проектируя вентиляцию зимнего сада, нужно помнить о термостате, который в автоматическом режиме должен управлять процессом проветривания для снижения уровня влажности и внутренней температуры. Стекло и рамы зимнего сада должны иметь низкий коэффициент теплопроводности, что позволит ограничить потери тепла изнутри.

Грамотная ориентация зимнего сада позволит экономить на энергии всю холодную часть года. Однако у солнечной энергии есть такой недостаток, как возможность перегрева помещения, но если использовать солнцезащитные конструкции, то этого можно избежать.

 

По материалам сайта http://glazingmag.ru/

(PDF) Изменение геометрии ветряной башни и ее влияние на аэродинамическое поведение и естественную вентиляцию

Изменение геометрии ветряной башни и ее влияние на аэродинамическое поведение и естественные условия ..

DOI: 10.9790 / 1684-1304011319 www. iosrjournals.org 19 | Страница

Область, в которой скорость ветра становится минимальной (почти 0 м / с), доступна в трех моделях:

, вызывающая большую площадь застоя потока и, следовательно, большую область положительного давления по сравнению с традиционной формой

(квадратная и прямоугольный).

Рис.10 Области перепада давления в круговой модели.

V. Заключение

Естественная вентиляция с помощью ветряных башен – эффективный метод, который использовался в прошлом и в настоящее время для обеспечения теплового комфорта

, особенно в жарких засушливых регионах.

В данной статье исследуется аэродинамическая форма наветренной стены традиционной ветряной башни. В традиционной ветряной башне

часто используются прямоугольные и квадратные формы. Изучаются 3 новые модели: круглая, треугольная

и U-образная

Результаты подтверждают важность геометрии ветряной башни для улучшения характеристик

этой техники.По сравнению с квадратной моделью, две круглые и треугольные модели имеют внешнее давление и

внутреннего давления намного выше, чем квадратная и U-образная модели. Более высокий перепад давления между

и

снаружи ветряной мачты приводит к лучшим характеристикам естественной вентиляции устройства. Результаты могут улучшить характеристики

как традиционных, так и коммерческих (современных) ветряных башен.

Ссылки

[1] B.MOUJALLED. 2007. Динамическое моделирование теплового комфорта в зданиях с естественной вентиляцией.Докторская диссертация. Институт прикладных наук

в Лионе, Франция.

[2] Агентство по продвижению и рационализации использования энергии APRUE. [Онлайн] http://www.aprue.org.dz/

[3] Дж. К. Калаутит, Б. Р. Хьюз, С. С. Шахзад, 2015; CFD и исследование в аэродинамической трубе характеристик однонаправленного улавливателя ветра

с устройствами теплопередачи, возобновляемые источники энергии 83 85-99.

[4] Ван Липин, Вонг Ньюк Хиен, Применение естественной вентиляции для обеспечения теплового комфорта в жилых зданиях в Сингапуре,

Департамент строительства, Национальный университет Сингапура, 4 Architecture Drive, Сингапур 117566, Architectural Science Review

Том 50.3. С. 224-233.

[5] Дэвид Этеридж, 2011; Естественная вентиляция зданий; Естественная вентиляция зданий: теория, обмер, проектирование.

Департамент архитектуры и искусственной среды, Ноттингемский университет, Великобритания, издание Wiley.

[6] X.Yang, K. Zhong, Y. Kang, T. Tao, 2015; Численное исследование характеристик воздушного потока и теплового комфорта в условиях плавучести –

, помещения с естественной вентиляцией, Энергетика и здания 109 255–266.

[7] Х. Пабиу, Дж. Салорт, К. Менезо, Ф. Чилья, 2015; Естественная перекрестная вентиляция зданий, экспериментальное исследование, 6-я Международная конференция по строительной физике

, IBPC 2015, Energy Procedure 78 2911 – 2916.

[8] З. (Джон) Чжай, М. Эль Манкиби, А. Зубир, 2015; Обзор моделей естественной вентиляции. 6-я Международная конференция по строительной физике

, IBPC 2015, Энергетические процедуры 78 2700 – 2705.

[9] C.R. Chu, Y.W. Ван, 2010; Коэффициенты потерь для проемов зданий для ветровой вентиляции, Департамент гражданского строительства,

Национальный центральный университет, Тайвань, Строительство и окружающая среда 45 2273-2279.

[10] Дэвид Этеридж, 2015; Взгляд на пятидесятилетние исследования естественной вентиляции, Ноттингемский университет (пенсионер), Великобритания,

Building and Environment 91 51-60.

[11] 2012, Исследование ветроуловителей с квадратным планом: влияние физических параметров. Международный журнал современной инженерии

Research (IJMER)

[12] Тонг Ян; Май 2004 г., CFD и очерки естественной вентиляции большого здания; Докторская диссертация; Университет

Ноттингем, Англия.

[13] Мэтью Питер Стро, Марс, 2000. Вычисление и измерение ветровой вентиляции Thèse de doctorat; Université de

Nottingham; Англетер;

[14] М. Н. Касбаджи; 2006; Оценка вклада ветроэнергетики имеет вертикальный профиль скорости ветра в Алжире;

Кандидатская диссертация, Тлемсенский университет.

[15] Джулия Ревуз, 2011, Численное моделирование ветрового потока вокруг высокого здания и его динамической реакции на ветровое возбуждение, докторская степень

Диссертация, Департамент гражданского строительства, Инженерный факультет, Университет Ноттингема, Великобритания.

Building Aerodynamics 101 – Все, что стоит знать

Колеблющиеся воздушные потоки, вызванные погодными условиями, могут существенно влиять на искусственную среду. Эти воздушные потоки влияют на любую построенную конструкцию, от ветровых условий на окружающих дорогах до ветрового комфорта пешеходов и даже на внутреннюю систему вентиляции здания. Все эти факторы учитываются в аэродинамике здания.

Строительная аэродинамика 101

Возможно, наиболее важным аспектом, который следует учитывать при проектировании новой конструкции, является аэродинамика здания.Целостность и устойчивость здания зависят от оценки ветровых нагрузок в критических точках и, в свою очередь, зависят от точности контрольного списка элементов. Инженерам необходимо поэкспериментировать и определить следующие факторы:

  • Ветровое давление фасадов
  • Воздействие на окружающую среду на уровне пешеходов
  • Влияние на ветровые условия окружающей застройки
  • Наличие и возможность естественной вентиляции
  • Тепловой комфорт в здании

Эти переменные влияют и на нетехнические аспекты строительства.

Экономические аспекты аэродинамики зданий

Экономические соображения включают в себя как начальные накладные расходы, затраты на материалы и строительство, основанные на конструкции здания, так и прогнозируемый экономический успех запланированной функции конструкции. Независимо от предполагаемого использования здания, приятный ветер с пешеходного уровня является ключом к его экономическому успеху.

Нетрудно заметить, что в плохую погоду бывает и бизнес.А теперь представьте, что эту неблагоприятную погоду способствовала особенно ветреная улица в известном торговом районе. Если скорость ветра превышает 10 км / ч, становится некомфортно читать книгу или газету на скамейке на улице. Если такая погода будет фиксироваться в конкретном городском районе, окружающие витрины и бизнес-центры будут меньше видеть пешеходов в целом и еще меньше испытывать при плохих погодных условиях. Ветер не только влияет на условия на уровне земли, но также может отрицательно влиять на террасы и балконы апартаментов / отелей и даже вызывать проблемы при строительстве новых зданий.Комфорт от ветра, создаваемый за счет аэродинамики зданий, может повлиять на экономический успех предприятий, привести к обороту бизнеса и в целом существенно повлиять на экономический климат.

Соображения о городском ландшафте

В дополнение к искусственной среде и климату необходимо учитывать ландшафт городской среды. Например, холмистая местность создаст больше неопределенности и колебаний в погодных условиях, чем плоская поверхность. Этот проект, в частности, от SimScale, использует CFD для анализа ветровой комфортности города с очень холмистой местностью.В тематическом исследовании объясняется, как можно оценивать полученные результаты с помощью графиков скорости и давления, используя разные плоскости сечения для определения точек застоя с высоким давлением выше по течению от города и даже областей с низким давлением на задних сторонах зданий. Это отличный пример того, как с помощью онлайн-моделирования вы можете легко определить области рециркуляции ветра, вихрей и общего дискомфорта, создавая в целом неидеальную среду.

Моделирование аэродинамики зданий; Результаты воздушного потока на холмистой местности

Статические и динамические нагрузки на здания от ветра

В то время как статические нагрузки на здание определяются как не зависящие от времени и, следовательно, постоянные, такие как сила тяжести или вес самой конструкции, динамические нагрузки зависят от времени, когда сила нагрузки может ускоряться или замедляться.Землетрясения, снеговые нагрузки и ветровые нагрузки классифицируются как динамические. Статические нагрузки играют меньшую роль в аэродинамике здания, поскольку они имеют только фиксированные решения. Динамические нагрузки, такие как ветровые нагрузки, более сложны, поскольку они могут иметь множество решений и последствий для аэродинамики здания.

На этапе проектирования оценка распространения вихрей, вызываемых ветровыми нагрузками на здания, необходима для определения их способности вызывать колебательные силы бокового ветра с определенной частотой.Если эта частота совпадает с собственной частотой конструкции, может возникнуть резонанс, который приведет к повреждению или разрушению конструкции.

Моделирование распространения вихрей при динамической ветровой нагрузке

Поскольку динамические ветровые нагрузки могут различаться по скорости и направлению, онлайн-моделирование является отличной альтернативой физическому прототипированию. В этом общедоступном проекте объясняется, как с помощью SimScale можно провести изучение нагрузок давления на конструкцию и дизайн фасада, а также определение и смягчение эффектов динамической ветровой нагрузки.

Вентиляция зданий

Аэродинамика здания влияет на вентиляцию здания. Вентиляция здания необходима для обмена старым и свежим воздухом, чтобы контролировать температуру, уменьшать накопление влаги и запаха, а также создавать воздушный поток, который в конечном итоге определяет тепловой комфорт для жителей. Эти конструкции обычно делятся на две категории: естественная и механическая вентиляция.

Если аэродинамика конструкции допускает естественную вентиляцию через вентиляционные отверстия и окна, облегчающие движение воздуха, это часто является предпочтительным и энергоэффективным решением.Однако в некоторых случаях требуется механическая вентиляция. Это может относиться к зданиям, расположенным в местах с низким качеством воздуха, существующей городской средой слишком плотной и блокирующей силу естественного ветра, а также в условиях, когда здание расположено слишком глубоко для вентиляции из внешней среды.

Этот проект с изображением вышеупомянутой имитационной модели представляет собой отличный пример того, как системы естественной вентиляции могут быть оценены путем оценки скорости внешнего и внутреннего ветра конструкции здания.С помощью онлайн-моделирования с SimScale вы можете легко определить, допускают ли аэродинамические свойства вашего здания естественные или механические системы, и даже запустить несколько итераций проектирования параллельно, чтобы сэкономить драгоценное время на планирование.

Заключение

Поскольку влияние ветра оказывает прямое влияние на комфорт пешеходов, экономический успех и аэродинамику зданий, анализ ветра, проводимый с помощью моделирования вычислительной гидродинамики (CFD), имеет решающее значение для решения и смягчения проектных проблем.Междисциплинарный метод, использующий сначала онлайн-моделирование, а затем проверку с помощью испытаний в аэродинамической трубе, может ликвидировать разрыв между архитектурным проектированием и инженерными решениями для обеспечения комфорта ветра. Доказано, что использование онлайн-моделирования для аэродинамики зданий является эффективным методом окончательной проверки, а также помогает будущим исследованиям и ветровым экспериментам, которые в совокупности способствуют значительному улучшению качества окружающей среды в городских районах наряду с эффективностью процесса городского планирования как основного весь.


Загрузите наш технический документ «Советы по архитектуре, проектированию и строительству (AEC)», чтобы узнать, как оптимизировать свои проекты!



Энергия | Бесплатный полнотекстовый | Эффективность естественной вентиляции круглых настенных вентиляционных крышек на жилых кухнях

1. Введение

Азиатская кухня включает жарение на сковороде, кипячение, тушение и жарение в качестве основных методов приготовления пищи. Эти методы приготовления, как правило, вызывают образование большого количества дыма и высоких температур, что ухудшает качество воздуха в помещении, если приготовление пищи происходит на закрытой кухне или в помещении с плохой вентиляцией.Женщины на Тайване тратят от 3,5 до 4 часов в день на приготовление пищи, что составляет четверть их повседневной активности. Поэтому важно поддерживать хорошее качество воздуха на кухне. Уровень курения женщин на Тайване ниже, чем уровень курения женщин в Соединенных Штатах (США) и Австралии. Однако относительно высокий процент женского населения Тайваня страдает раком легких; только 9–10% из этих больных раком легких женского пола имеют привычку курить. Поскольку на Тайване низкий уровень курения, другие скрытые патогенные факторы должны быть связаны с увеличением популяции женщин, страдающих раком легких, в дополнение к воздействию сигаретного дыма.

Ko et al. [1] указали на три важных фактора, которые могут вызвать рак легких у некурящих тайваньских женщин, включая приготовление пищи, эффективность удаления дыма в пространстве и воздействие зоны дыхания. Вдыхание большого количества кухонного дыма и неправильное питание также могут вызывать рак легких; Таким образом, поддержание хорошего качества воздуха на кухне может эффективно улучшить здоровье женского населения Тайваня. Cheng et al. [2] измерили 18 видов карбонила для C 1 -C 10 в столовых, кухнях и вытяжных каналах шести различных типов ресторанов на Тайване.Он показал, что кухни в китайско-западных смешанных ресторанах имели высокие общие концентрации карбонила (45,48 частей на миллиард). Ван и др. [3] показали, что приготовление пищи увеличивает среднюю концентрацию ультрамелких частиц в 20-40 раз по сравнению с фоновым уровнем во время и после приготовления пищи в китайском стиле в 12 домах для некурящих с естественной вентиляцией в Гонконге. вытяжной вентилятор) [4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14] или естественная вентиляция (например, открытие кухонного окна) [15,16,17,18,19] может обычно используется для контроля качества воздуха на кухне.Следует принимать во внимание противоположные потребности в тепловом комфорте и управлении качеством воздуха в помещении с помощью вентиляции [20]. Косонен [4] оценил эффективность удаления защитной оболочки с помощью механической вентиляции, используя лабораторные измерения на экспериментальной коммерческой кухне с вентиляционным потолком. Ли и др. [5] оценили влияние систем вентиляции с вытяжками на четырех коммерческих кухнях в Китае на тепловую среду в помещении. Он указал, что системы вентиляции китайских коммерческих кухонь не могут эффективно удалять отходы, тепло и загрязнители воздуха.Gao et al. [6] экспериментально и численно исследовали динамическое поглощение фракций частиц дыма от конкретного процесса приготовления пищи в различных механических вентиляции на жилых кухнях. Результаты показали, что вентиляция на кухне сильно влияет на уровень воздействия, потому что дисперсия частиц чувствительна к распределению воздуха. Смит и Свендсен [7] установили уравнения баланса влажности для вентиляции отдельной комнаты с негигроскопическим роторным теплообменником и показали, что роторный теплообменник улавливает избыточную влагу из кухонь и ванных комнат, что снижает риск образования плесени.Пинто и Вьегас [8] исследовали влияние комбинированной естественной и механической вентиляции на кухне на выброс продуктов сгорания прибора. Полевые испытания показали, что комбинация, соединенная воздуховодами, может создавать опасные ситуации при работе газовых приборов. Zhou et al. [9] комбинированная работа вытяжки и подача воздуха через щелевую воздушную завесу для создания двухтактной системы вентиляции. Как численное моделирование, так и полевые испытания были проведены для изучения его характеристик.Показано, что использование двухтактной вентиляции позволяет снизить концентрацию загрязняющих веществ в воздухе за счет улучшенного распределения воздуха. Ли и др. [10] наблюдали характеристики потока в центральной вытяжной шахте для готовки многоэтажного жилого дома, используя моделирование гидродинамики (CFD) и полевые испытания. Результаты показали, что места максимального статического давления имеют распределение низкий-высокий-низкий. Сингер и др. [11] измерили концентрацию загрязняющих веществ при горении от горелок, работающих на природном газе, с вытяжной вытяжкой и без нее или смешивания воздуха через систему принудительной подачи воздуха в девяти домах в Калифорнии.Результаты показали, что осознание необходимости вентиляции и адекватной скорости потока вытяжного шкафа может снизить воздействие NO 2 и сверхмелкозернистых частиц. Хуанг и др. [12] экспериментально исследовали производительность как местного, так и общего выхлопа для удаления кратковременных загрязнителей воздуха, и сравнивали производительность вентиляции между двумя локальными вытяжными шкафами. Он показал, что минимальный индекс динамической оценки усовершенствованного вытяжного шкафа был больше, чем у существующего.Доббин [13] экспериментально оценил преимущества использования вытяжного вентилятора на кухне после приготовления пищи и предположил, что можно частично компенсировать низкую скорость вытяжного вентилятора, продолжая работу вентилятора после приготовления пищи. -современные системы вентиляции (смесительная, вытесняющая, персонализированная, гибридная, слоистая, защищенная рабочая зона, локальная вытяжная и поршневая вентиляция), индекс оценки эффективности вентиляции (эффективность удаления загрязнений, эффективность воздухообмена, эффективность нагрева удаление и эффективность воздействия), оценка системы распределения воздуха (индекс эффективности диффузии и индекс распределения воздуха) и оценка различных систем вентиляции (масштабы систем вентиляции, эффективность и эффективность различных методов вентиляции, потенциал энергосбережения различных систем вентиляции, а также применение методов вентиляции с различными загрязнителями t источников), можно найти в литературе [14].Чтобы избежать шума, создаваемого работой вытяжки, многие повара не включают вытяжку во время кратковременного приготовления пищи или во время обычного ежедневного приготовления. Некоторые повара закрывают окна во время приготовления пищи, чтобы сквозняки не повлияли на силу пламени печи. В некоторых случаях открытие окна не может эффективно контролировать качество воздуха. Естественная вентиляция может быть достигнута с использованием архитектурных элементов, приемлемых для поваров, не влияя на методы приготовления пищи, чтобы разработать безотказный дизайн (т.е., если все режимы вентиляции выходят из строя, существует альтернативный механизм для поддержания качества воздуха в помещении). Chiang et al. [15] выполнили расчетное моделирование гидродинамики (CFD) воздушной среды на кухнях. Результаты показали, что чем ближе транец находился к области с высокими концентрациями окиси углерода, тем лучше он влиял на естественную вентиляцию. Альтернатива архитектурного дизайна, использующая фрамуги, предлагается для улучшения внутренней воздушной среды на кухнях. d’Ambrosio Alfano et al.[16] экспериментально проверили воздухопроницаемость решеток пассивной вентиляции в зданиях с естественной вентиляцией. Результаты показали большое расхождение между характеристиками, заявленными производителем, и измеренными. Wang et al. [17] исследовали характеристики таунхаусов с естественной вентиляцией, сертифицированных по стандарту LEED (лидерство в энергетическом и экологическом дизайне) в Китае. Это показывает, что стратегии естественной вентиляции не были должным образом продуманы на стадии проектирования в большинстве изученных случаев.Замена элементов естественной вентиляции при повседневном использовании снизила эффективность вентиляции. Авторы предложили три критерия, позволяющих избежать неудач при проектировании естественной вентиляции: дизайн с учетом особенностей местности / климата, взаимосвязь между элементами дизайна и понимание замысла проекта. Elshafei et al. [18] численно и экспериментально исследовали влияние параметров окон (размер окна, расположение окон и шторы) на естественную вентиляцию помещений в жилом доме в Египте, который является полузасушливым регионом.Результаты показали, что возникают условия теплового дискомфорта из-за отсутствия циркуляции воздуха из-за геометрии здания. После пространственных изменений температура воздуха в помещении снизилась на 2,5%, а скорость воздуха в помещении увеличилась в шесть раз. Саутхолл [19] указал, что регулирование потребности может применяться к системам естественной вентиляции, где уровни подаваемого свежего воздуха зависят от измеряемого параметра. В этом исследовании оценивалось влияние активной системы управления потреблением вентиляции CO 2 на стороне подачи на режим вентиляции, схемы потока и тепловую энергию помещения в двухэтажном здании с естественной вентиляцией.Это показывает, что предлагаемая система управления потребностью в вентиляции может обеспечить сопоставимое качество воздуха в помещении по сравнению с неконтролируемым случаем, при этом значительно сократив потребление тепла в помещениях. внешние стены в странах Азии. Тем не менее, интенсивность принудительной вентиляции, надлежащее количество и рекомендуемое место установки вентиляционной крышки (ей) ограничены в литературе. Целью настоящего исследования является изучение влияния различного количества настенных вентиляционных колпачков и мест их установки на внутреннюю воздушную среду жилых кухонь.При этом были проведены эксперименты в аэродинамической трубе для изучения вентиляционных характеристик вентиляционных колпачков, а влияние вентиляционных колпачков на эффективность вентиляции в помещении на кухнях было исследовано с использованием численного моделирования CFD. Затем результаты были применены для определения необходимого количества вентиляционных колпачков и их правильного места для установки.

Освоение естественной вентиляции: 5 важных уроков от экспертов в области дизайна

Когда в середине 2017 года в городе Куньмин, Китай, откроется башня на площади Куньмин Джунфа Дунфэн высотой 456 метров, она станет одним из самых высоких в мире зданий с естественной вентиляцией.Примерно три четверти из 100 этажей башни – вся офисная часть программы смешанного использования – будут кондиционироваться, по крайней мере частично, за счет естественной вентиляции, управляемой плавучестью.

Используя основные принципы эффекта стека – движение воздуха внутрь и наружу на основе выталкивающей силы воздуха – холодный воздух будет втягиваться через фасад и направляться в офисы открытой планировки через потолочную камеру и в серию шестиэтажные «эко-дымоходы», где он иссякнет. Используя умеренный климат региона для «свободного» охлаждения и вентиляции (для движения воздуха не требуются механические вентиляторы), команда дизайнеров во главе со Skidmore, Owings & Merrill рассчитывает сократить общее потребление энергии зданием как минимум на 13%. .

«Это только из-за компонента естественной вентиляции», – говорит Стивен Рэй, доктор философии, инженер-механик из SOM. «В прошлом эффект стека рассматривался как враг при проектировании высотных зданий. Мы используем эти силы для улучшения характеристик здания ».

Башня Куньмин – один из немногих недавних проектов, в которых группы разработчиков SOM используют силу того, что фирма называет «пассивной динамикой», для обеспечения естественного охлаждения и вентиляции в зданиях. Пассивная динамика влечет за собой ряд методов и теорий проектирования, которые имеют общую черту: использование естественных явлений для снижения потребления энергии и улучшения внутренней среды.

Пассивная динамика: 5 способов использования естественного движения воздуха

1. Эффект суммирования, или эффект обратного суммирования, является результатом плавучести воздуха. Плавучесть возникает из-за разницы в плотности воздуха в помещении и вне помещения в результате разницы температуры и влажности. В отличие от ветра, это движение воздуха относительно стабильно в отношении температуры и предсказуемо для использования в естественной вентиляции, а также для выработки электроэнергии через солнечную башню.

2. Ветряные башни, или улавливатели ветра, – традиционный архитектурный элемент (в основном в жилищном строительстве), функция которого состоит в том, чтобы улавливать более прохладные ветры, которые часто преобладают на более высоком уровне над землей, и направлять их во внутренние жилые помещения.

3. Геотермальные камеры используют движение воздуха, которое может образовываться в более прохладных камерах ниже уровня , где температура почвы может быть довольно стабильной. Более низкая температура земли может использоваться для охлаждения воздуха и создания движения воздуха.

4. Двустенные фасады или фасады с двойной вентиляцией используют накопление тепла, создаваемое солнечными шторами, для создания эффекта стека внутри полости. Эти фасады «улавливают» солнечное тепло внутри полости и создают «пылинку», предотвращающую прямое проникновение и попадание загрязняющих веществ в здание.

5. Вынужденное движение воздуха происходит, когда дует ветер, заставляя воздух двигаться вместе с ним. Хотя это побуждение движения воздуха использовалось в активных устройствах HVAC, подобных установкам с впуском воздуха и охлаждающим балкам, его также можно использовать в качестве силы для пассивной конструкции. Вертикальное движение воздуха вверх будет создаваться, когда ветер дует в горизонтальной плоскости, чтобы способствовать вытяжке и естественной вентиляции.

Стратегии проектирования варьируются от более распространенных подходов, таких как естественная вентиляция с эффектом стеклопакета, двустенные фасады и тепловая масса, до более необычных стратегий, таких как ветряные башни и геотермальные камеры.

Большинство этих проектных концепций применялись в течение многих лет – тысячи лет в случае ветряной башни или ветроуловителя из древней персидской архитектуры – но с сегодняшними передовыми инструментами моделирования и моделирования и знаниями в области строительной науки такие фирмы, как SOM, могут возможность применять их гораздо эффективнее, увереннее и масштабнее.

«Эти силы существуют независимо от того, хотят ли люди их использовать или нет», – говорит Люк Леунг, PE, научный сотрудник LEED, директор SOM по устойчивому проектированию.«Используя их, мы можем добиться значительного сокращения энергопотребления и повышения комфорта пассажиров, а также создать здания, которые в целом будут более экологичными».

Леунг указывает на 324-метровую башню Greentown Center Tower в Циндао, Китай, которая увенчана короной в виде паруса, которая предназначена для втягивания воздуха в самую верхнюю часть здания для создания отрицательного давления на уровне крыши. Это отрицательное давление вытягивает отработанный воздух вверх и из градирни, что значительно снижает потребность в механических вентиляторах.

«Что касается одной только вытяжки из туалета, годовая экономия составляет 17 000 киловатт-часов за счет использования пассивной динамики в качестве естественного вентилятора в здании», – говорит Люнг. «Как правило, вы используете вентилятор для создания перепада давления для отработанного воздуха. Что мы здесь делаем, так это напрямую используем ветер для создания этого перепада давления ».

Центральная башня Гринтауна также будет использовать движение воздуха для выработки электроэнергии. Ожидается, что четыре ветряных турбины с вертикальными воздуховодами в короне будут производить 322 МВтч в год, что обеспечит 10-летнюю окупаемость для владельца здания.Открывающиеся окна по всей башне обеспечивают естественную вентиляцию, что еще больше снижает охлаждающую нагрузку на механическую систему.

УРОКИ ПРИРОДНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

«Как отрасль, мы все еще изучаем пассивную динамику», – говорит Рэй. «Как мы можем наиболее эффективно использовать стековый эффект в зданиях? При использовании естественной вентиляции, какой эффект Коанда (тенденция струи жидкости притягиваться к ближайшей поверхности, по словам румынского эксперта по аэродинамике Генри Коанды) следует ожидать в зависимости от конструкции? »

Люнг и Рэй из

SOM предлагают несколько уроков из недавней работы компании по естественной вентиляции:

1.Будьте готовы иметь дело с загрязнителями воздуха. Наружный воздух не всегда так полезен, как воздух в помещении. Более 90% европейцев (согласно отчету Всемирной организации здравоохранения за 2014 год) и 42% американцев (по данным Американской ассоциации легких) живут в районах, где воздух считается нездоровым. Совет SOM: прежде чем открывать какие-либо устройства естественной вентиляции, измеряйте качество воздуха как в помещении, так и на улице, чтобы убедиться, что воздух приемлемый.

2. Не каждый климат подходит для естественной вентиляции. Естественная вентиляция лучше всего работает в климате, где относительно здоровый наружный воздух в приемлемом температурном диапазоне ниже, чем воздух в помещении. В то время как ASHRAE и международные стандарты предлагают «адаптивный комфорт» для достижения комфорта во влажном климате за счет естественной вентиляции, «адаптивный комфорт» основан на зданиях с естественной вентиляцией без кондиционирования воздуха. Необходимо соблюдать осторожность при кондиционировании здания. Подсказка SOM: попробуйте использовать естественную вентиляцию в переходные сезоны.

Центральная башня Greentown Centre, спроектированная SOM в Циндао, Китай, увенчана короной в виде паруса, которая предназначена для втягивания воздуха в самую верхнюю часть здания для создания отрицательного давления на уровне крыши.Это отрицательное давление втягивает отработанный воздух вверх и из градирни, что значительно снижает потребность в механических вентиляторах. Здание будет использовать движение воздуха для выработки энергии с помощью четырех ветряных турбин с вертикальной осью, установленных в короне.

3. Помните об элементах дизайна, которые могут снизить производительность. Важно понимать, какое давление несет ветер и как далеко он должен пройти. Дизайн должен быть основан на мощности имеющегося ветра; спроектируйте все компоненты так, чтобы они не превышали доступную мощность.В противном случае конструкции может не хватить мощности для движения воздуха.

4. Используйте строительную форму для повышения производительности. Форма здания может быть вашим другом. Он может ускорять ветер, например, используя отверстия или препятствия для обтекаемого движения воздуха, или улавливая вызванный эффект движения воздуха в виде «вентилятора», или его можно использовать для изменения направления ветра.

5. Движение воздуха для естественной вентиляции может происходить из нескольких источников. Приносимый ветром наружный воздух – не единственный источник движения воздуха для естественной вентиляции.Воздух будет двигаться из-за разницы в давлении или температуре. Эффект стека (или перевернутого стека) часто является более стабильным и мощным элементом для перемещения воздуха, чем ветер. Движение воздуха также может быть вызвано разницей давления между более высокими и более низкими отметками.

Высокоэффективный вентилятор с естественными решетками Airlite

Особенности и преимущества

Энергоэффективность – Airlite был разработан с учетом Директивы об энергетических характеристиках зданий, обеспечивая исключительно высокую изоляцию и низкую утечку воздуха.

Высокие аэродинамические, тепловые и акустические характеристики – Аэродинамически эффективен. Он хорошо изолирован и исключительно герметичен. Он также обеспечивает высокую степень звукоизоляции.

Уникальный опциональный передвижной дефлектор ветра – Устанавливается дефлектор для предотвращения побочного ветра. Он закрывается, когда вентилятор закрывается, и поэтому невидим снаружи, когда вентилятор закрыт, тем самым улучшая его внешний вид.

Широкий спектр применения – Airlite классифицируется как вентилятор двойного назначения, обеспечивающий как повседневную, так и противодымную вентиляцию.Airline также может быть установлен в вертикальном положении либо для входа воздуха на низком уровне, либо для вытяжки высокого уровня.

Пропускает естественный дневной свет через лезвия из поликарбоната. Есть пневматическое или электрическое управление, а также широкий выбор аксессуаров и отделки.

Простота установки – Airlite доставляется на место в полностью собранном виде и может быть установлен под любым углом от горизонтали до вертикали. Он имеет широкий спектр базовых профилей, которые подходят для любых покрытий, бордюров или остекления.Доступен вариант с регулируемым фланцем для вертикальной установки в навесные стены, остекление или подготовленные проемы.

Durable – Airlite изготовлен из прочного, устойчивого к коррозии алюминиевого сплава с креплениями из нержавеющей стали.

Сертифицированные характеристики – Airlite был тщательно протестирован и сертифицирован в соответствии с EN 12101-2: 2003 в аккредитованных сторонних испытательных лабораториях и имеет маркировку CE.

Качество изготовления – Airlite производится под строгим контролем качества согласно ISO 9001.Перед отправкой каждое устройство проходит функциональные испытания.

Цифровые инструменты для морфологического проектирования зданий с естественной вентиляцией

Принято 8 января 2018 г. Опубликовано 09 окт 2017

1. Введение

Естественная вентиляция выполняет различные функции, такие как обновление гигиенического воздуха, пассивное охлаждение и комфорт. Одним из наиболее признанных преимуществ является использование воздушного потока для удаления загрязняющих веществ в помещении и обеспечения хорошего качества воздуха в помещении ( Mochida et al.2005 ). В здании с естественной вентиляцией можно использовать ветровую или вытяжную вентиляцию. Ветровая вентиляция зависит от воздействия ветра на ограждающую конструкцию здания, которая создает переменное поле давления. Его эффективность зависит от ветра и формы здания. Следовательно, здания проектируются путем правильного выбора их ориентации, формы и положения проемов ( Gandemer 1992 ). Внутренние перегородки также влияют на ветровую вентиляцию ( Chu, Chiu & Wang, 2010 ), но эта тема здесь не обсуждается.С другой стороны, вытяжная вентиляция определяется разницей между плотностью наружного и внутреннего воздуха, но в этом случае ветер также влияет на систему ( Gładyszewska-Fiedoruk & Gajewski 2012 ). Следовательно, важно учитывать ветер также при проектировании здания с вытяжной вентиляцией.

В настоящее время здания с естественной вентиляцией – редкость из-за сложности процесса проектирования. В самом деле, совершенно необходимо спроектировать здание как систему с естественной вентиляцией с первых этапов проектирования, используя теорию аэродинамики, которая недоступна каждому.Некоторые исследователи уже работали над упрощением этой задачи, создавая графики, охватывающие широкий диапазон конфигураций и упрощая первый этап проектирования здания. Этеридж ( Etheridge 2002 ) дает некоторые морфологические указания на предварительный выбор размеров среди диаграмм и графиков, используя результаты теоретических, численных и физических экспериментов. Он также анализирует естественную вентиляцию башни в ( Etheridge & Ford 2008 ) и дает некоторые указания на форму здания.

Воздействие ветра на здание вызывает переменное давление на оболочку, которое активирует воздушный поток через здание. Следовательно, эффективность системы зависит от распределения давления по ограждающей конструкции здания, описываемого коэффициентами давления Cp:

.

(1)

Cp = Ps − PoPd с Pd = ρU22

M1 \ documentclass [10pt] {статья} \ usepackage {wasysym} \ usepackage [substack] {amsmath} \ usepackage {amsfonts} \ usepackage {amssymb} \ usepackage {amsbsy} \ usepackage [mathscr] {эвкал} \ usepackage {mathrsfs} \ usepackage {pmc} \ usepackage [Эйлер] {upgreek} \ pagestyle {пусто} \ oddsidemargin -1.2}}} {2} \] \ конец {документ}

, где P s – статическое давление в данной точке фасада здания, P o – статическое эталонное давление, P d – динамическое давление (давление выражается в единицах Паскаля), ρ – плотность воздуха (кг / м 3 ) и U – скорость ветра невозмущенного потока (м / с).

Cp получено в результате испытаний в аэродинамической трубе и моделирования CFD. Кроме того, можно собирать Cp, используя параметрические уравнения и некоторые базы данных, полученные из измерений.Обычно они сосредотачиваются на одной геометрии с несколькими направлениями ветра. Наиболее известным параметрическим уравнением для малоэтажных зданий является уравнение ( Swami & Chandra 1988 ), которое также используется в ( ASHRAE 2001 ). Также ( Muehleisena & Patrizi, 2005 ) предложили параметрическое уравнение, полученное на основе данных, предоставленных Токийским политехническим университетом ( 2007 ). Бонно ( 2004 ) исследует коэффициенты давления для тропических домов. Другие авторы ( Eldin 2007 ; Grosso 1992 ) включили эффекты экранированной среды.

Получить КП, их распределение на поверхности здания и экстраполировать некоторые морфологические признаки для естественной вентиляции – непростая задача. Фактически, не существует быстрого и простого подхода к оценке и визуализации поля Cp, чтобы представить или улучшить здание с естественной вентиляцией. Более того, нужно пойти дальше и оценить, как ветровое давление на проемы влияет на внутреннюю вентиляцию.

Здесь мы представляем инструмент, который обеспечивает быстрое и интуитивно понятное руководство для архитекторов на этапе предварительного проектирования здания.При этом учитывается только взаимодействие ветра и здания. С помощью этого инструмента проектировщик может легко выбрать лучшую форму и лучшее положение проемов в линейном здании или многоквартирном доме для создания ветровой вентиляции.

Мы выполнили изотермическое и стационарное параметрическое моделирование CFD на зданиях упрощенной формы, вычислив коэффициенты давления Cp. Исходя из этой физической характеристики (Cp), мы разрабатываем метод анализа для проектирования здания с естественной вентиляцией.Таким образом, появляется возможность выбрать лучшую форму здания и лучшее расположение вентиляционных отверстий. Графические результаты позволяют нам получить сравнительное представление о производительности вентиляции целого морфологического семейства, а не только одного здания. Конструкция здания становится обратной: на основе анализа производительности вентиляции вы выбираете оптимальную форму и положение вентиляционных отверстий. Этот процесс отличается классическим прямым анализом, который начинается с CFD-исследования здания и заканчивается его эксплуатационными характеристиками.

Чтобы сделать метод более гибким и адаптируемым к сложной геометрии и большим вычислительным областям, мы применяем к любому морфологическому семейству некоторые концептуальные и геометрические упрощения. Они позволяют разложить сложную проблему на более простые задачи и, следовательно, более понятные и легко решаемые с меньшими затратами времени и средств.

Снижение вычислительных затрат позволяет нам увеличить количество анализируемых конфигураций за счет увеличения количества значений, принимаемых описательными параметрами каждой конфигурации.

2. Метод

Графические инструменты создаются с помощью числового итеративного процесса, выполняемого в двух средах: Cast3M (разработано CEA), 1 для расчета полей давления и Wolfram Mathematica для расчета разницы коэффициентов давления и общих показателей вентиляционного потенциала. . Таким образом, предварительная обработка, геометрия модели, создание сетки и вычисления были выполнены в Cast3M, а постобработка моделирования CFD и анализ результатов были выполнены с помощью программного обеспечения Wolfram Mathematica.

Метод ( Ferrucci 2017 ), состоящий из 5 этапов (см. Рисунок 1):

  1. Мы выбираем морфологическое семейство зданий и определяем один или два репрезентативных сечения модели: горизонтальное сечение для высоких зданий или вертикальное сечение для зданий длинной формы. Эта операция уменьшает размер проблемы с 3D до 2D. Задача разложена на 2-мерный случай, чтобы сократить время вычислений.
  2. Вертикальное сечение или горизонтальное сечение (прямоугольник в нашем анализе) описывается математическим языком, чтобы выразить его форму описательным параметром: соотношением сторон r.На этом этапе необходимо выбрать диапазон задействованных параметров, чтобы ограничить исследование минимальным количеством возможных случаев. Для горизонтального участка нам понадобится еще направление ветра α. Таким образом, вычисления проводятся несколько раз в зависимости от диапазона геометрических параметров r и α.
  3. После определения геометрии в Cast3M создаются вычислительная область и параметрическая сетка с характеристиками, строго связанными с геометрией объекта. Давления на контуре модели получены при моделировании стационарного турбулентного потока.
  4. Постобработка выполняется в среде Wolfram Mathematica путем вычисления для каждой конфигурации индикаторов DCp и ADCp. Это мера потенциала вентиляции и распределения давления Cp. Индикаторы учитывают разницу давлений между одной точкой и другой на поверхности здания, представляя два гипотетических отверстия в оболочке здания.
  5. Все индикаторы нанесены на график сравнительно. Эти графические изображения помогают дизайнеру, во-первых, оптимизировать форму здания, а во-вторых, находить отверстия в оболочке здания.
Рисунок 1

Концептуальная схема метода.

Указываем на ограничения и условия применения результатов:

  • Здание утеплено и расположено в незащищенной зоне, например, на побережье, на ровной поверхности без или с несколькими прилегающими зданиями. В городской зоне мы рассматриваем только площадь застройки, выходящую из построек. При наличии препятствий перед зданием высотой h obst ими можно пренебречь, если их расстояние от здания D obst ≤ 4h obst .Препятствиями также можно пренебречь, если их ширина меньше размера ширины здания и h obst ≤ 15 м (EN15242 2008).
  • Предлагаемая модель учитывает изотермическое течение. Конвективные эффекты, связанные с температурными градиентами в здании или между зданием и окружающей средой, здесь не моделируются. Результаты нельзя использовать для прогнозирования вытяжной вентиляции, а только для систем, в которых преобладает ветровое воздействие.
    Мы также отмечаем, что хорошая вытяжная система вентиляции должна быть спроектирована с учетом также влияния ветра на здание ( Lomas 2007 ), поэтому наши результаты могут быть использованы для соединения систем вентиляции (вытяжной и ветровой вентиляции) по порядку. чтобы облегчить его работу и не вызвать короткое замыкание другого.Кроме того, воздушные потоки вокруг здания также влияют на системы механической вентиляции. Поэтому полезно учитывать распределение давления на кожухе, чтобы улучшить характеристики механической вентиляции и выбрать наилучшее положение вентиляционного устройства на кожухе.
  • Здания имеют удлиненную форму, чтобы сопоставить трехмерный поток с двухмерным потоком в горизонтальной или вертикальной плоскости за счет исключения граничных областей здания. Можно использовать результаты без ошибок, удалив участок до 15 м от земли и убрав последний этаж здания ( UE 2008 ).
  • Результаты действительны для несжимаемого потока. Физически это происходит, когда число Маха <0,3. Итак, учитывая, что число Маха - это отношение между скоростью потока и скоростью звука, можно сделать вывод, что результаты верны для скорости ветра около <102 м / с.
  • Результаты действительны для обрывистых тел, которые включают многие общие геометрические формы гражданского строительства (здания, мосты, башни). Обрывистые тела – это те тела, в которых наибольший вклад в силу сопротивления оказывают силы давления ( Tietjens & Prandtl, 1934, ).Результаты верны для моделирования аэродинамических явлений с числом Рейонльдса> 10 4 . В частности, мы оцениваем, что влияние эффекта Рейнольдса при Re> 10 4 на комплекс инструмента незначительно, и результаты могут быть использованы для любого гражданского применения. Решения не зависят от длины в пределах диапазона размеров зданий, так что можно принять пространственное описание геометрии. В частности, рассматривая теорию ( Tietjens & Prandtl 1934 ) об обрывистых телах и недавние исследования ( Hoxey et al.1998 ), ( Larose & D’Auteil 2006 ) и ( Simiu & Scalan 1996 ), которые показывают зависимость результатов от числа Рейнольдса только при некоторых удлинениях (1/4
  • Внутренние потери в зависимости от внутренних перегородок здания не учитываются.Также обратите внимание, что при вычислении индикаторов пара точек выбирается с учетом только потенциального потока, возникающего между ними, и без учета более сложных схем вентиляции (которые могут быть связаны с взаимодействием нескольких других входных и выходных отверстий).

2.1. Практическое применение: изолированный линейный блок

Мы показываем методологию, применяемую к зданиям в форме параллелепипеда, очень широко распространенной форме в существующих архитектурных достижениях.В частности, мы сосредоточились на линейных блоках. Для каждого типа здание представлено двухмерным разрезом: вертикальным разрезом для линейных блоков. Вертикальное сечение идентифицируется параметром, соотношением сторон r (r = H / B), который представляет собой соотношение между его высотой H и шириной B. Мы изучаем диапазон:

  • r = n –1 для n = 1, 2,… 8.
  • r = n для n = 1, 2,… 6.

Всего у нас 13 конфигураций. Разделы используются для построения области, подходящей для вычислений CFD.Размеры расчетной области параметризованы в соответствии с соотношением сторон r формы поперечного сечения (см. Рисунок 2).

Рисунок 2

Геометрическая схема и сетка расчетной области, вертикальный разрез. Переменный параметр: соотношение сторон r = H / B. На изображении r = 1.

Анализ поля давления выполняется путем моделирования обтекания прямоугольной преграды, лежащей в проточном канале (для вертикального сечения). Направление воздушного потока фиксируется по продольной оси.Ветровой поток моделируется с постоянной профильной скоростью по высоте канала. В этой модели ветер дует только спереди / сзади, но экспериментальные данные показывают, что это представление приближается к ветру, дующему на +/– 15 ° от плоскости (Фактически, в аэродинамической трубе, аэродинамический эксперимент зданий с естественной вентиляцией обычно выполняются каждые 30 °). Моделирование повторяется путем изменения значений r и α в соответствии со значениями диапазона (см. Рисунки 3, 4, 5).Цифровая модель автоматически адаптируется к различным формам.

Рисунок 3

Пример линейного блока с соотношением сторон r = 1/6 с вертикальным плоским сечением посередине здания.

Рисунок 4

Линейные блоки с соотношением сторон r = 1, 3, 6.

Рисунок 5

Линейные блоки с соотношением сторон r = 1/6, 1/3, 1.

2.2. Модель CFD

Область потока разделена на структурированную сетку с четырехугольными сетками, постепенно сглаживаемыми возле препятствия (см. Рисунок 2).Количество элементов варьируется в зависимости от r (например, 26 480 для r = 1 для моделирования вертикального сечения). Течение несжимаемое. Объемная массовая плотность составляет 1,225 кг / м 3 , динамическая вязкость равна 1,83 10 –5 кгс / м, кинематическая вязкость равна 1,56 10 –5 м 2 / с.

Движение потока моделируется усредненными по Рейнольдсу уравнениями Навье-Стокса (RANS) в сочетании с k-эпсилон-моделью турбулентности ренормализационной группы (RNG).Эта модель, представленная ( Yakhot & Orszag 1992 ), более подходит, чем стандартная модель k-epsilon ( Turbelin 2000 ) для моделирования атмосферного потока. Значения констант вычисления:

Cν = 0,0845, Cɛ1 = 1,42, Cɛ2 = 1,68, σk = σɛ = 0,7179, η0 = 4,377, β = 0,012.

Мы решили выполнять моделирование CFD с Re = 2,2 10 4 . Это значение соответствует эталонному показателю, предложенному ( Rodi et al. 1997, ), и позволяет нам сравнивать результаты вычислений с результатами эталонного тестирования и проверять нашу модель (это сравнение было выполнено для моделирования обтекания квадрата).

На входной стороне канала скорость равномерная и горизонтальная с интенсивностью турбулентности, равной 2%. В верхней и нижней границах канала поперечная скорость равна нулю. В розетке условия свободные. Закон стенки ( Chanson, 2009 ) применяется по периметру препятствия, поэтому профиль скорости вблизи профиля скорости можно аналитически оценить с помощью логарифмического закона.

3. Инструменты для естественной вентиляции

Первая постобработка моделирования CFD основана на определении средних коэффициентов давления Cp для каждого узла периметра препятствия (с уравнением (1).Мы наносим коэффициент давления на рисунок 6, масштабируя сторону препятствия, чтобы сравнить все конфигурации на одном рисунке. Cp> 0 указывает стороны, где давление положительное, Cp <0, где есть отрицательное давление. Таким образом, с этим графиком становится легко выбрать положение впускного отверстия (что для этой геометрии очень просто, наветренная сторона) и наилучшее положение для выпуска, где всасывание максимальное.

Рис. 6

Вертикальный разрез: распределение давления для всех соотношений сторон.В легенде слева указаны цвета, связанные с каждым соотношением сторон.

Затем мы вычисляем разницу коэффициентов давления, обозначенную DCp, между любыми двумя точками периметра, используя информацию о коэффициенте давления Cp. Для этого строим матрицу размера n × n (2), где n – общее количество узлов на периметре:

(2)

DCPij = CPi − CPj с = 1≤i, j≤k = общее количество узлов контура

м2 \ documentclass [10pt] {статья} \ usepackage {wasysym} \ usepackage [substack] {amsmath} \ usepackage {amsfonts} \ usepackage {amssymb} \ usepackage {amsbsy} \ usepackage [mathscr] {эвкал} \ usepackage {mathrsfs} \ usepackage {pmc} \ usepackage [Эйлер] {upgreek} \ pagestyle {пусто} \ oddsidemargin -1.0 дюймов \ begin {document} \ [ DC {P_ {ij}} = C {P_i} – C {P_j} \ {\ rm {with}} = 1 \ le i, j \ le k = {\ rm {total \ number \ of \ contour \ nodes} } \] \ конец {документ}

На рисунке 7 показан контурный график DCp для некоторых вариантов соотношения сторон (r = 5, 3, 1, 1/5, 1/8). График представляет собой цветной квадрат, разделенный на 9 зон, разграниченных разными цветами. Они имеют прогрессивную нумерацию по контуру квадрата. Цифрами обозначены края препятствия: от 0 до 1 точки, лежащие на фасаде против ветра, от 2 до 3 – с подветренной стороны, от 1 до 2 – со стороны крыши.Каждая сторона контурного участка соответствует контуру препятствия. Эта нумерация похожа на систему отсчета, с помощью которой можно расположить на графике отверстия препятствия. На графике зеленый цвет – это нулевое значение, оттенки красного указывают положительные значения, а синие – отрицательные.

Рис. 7

Вертикальный разрез: цветные карты разностей давлений DCp для соотношения сторон r = 5, 3, 1, 1/5, 1/8.

Каждая сторона контурного графика соответствует контуру препятствия.Эта нумерация похожа на систему отсчета, с помощью которой можно расположить на графике отверстия препятствия. На графике зеленый цвет – это нулевое значение, оттенки красного указывают положительные значения, а синие – отрицательные. На рисунке 8 мы показываем подробную схему использования контурного графика для вертикального разреза.

Рисунок 8

Пояснение к цветной карте разностей давлений DCp для r = 1.

Чтобы различать конфигурации с наиболее интересным потенциалом вентиляции, полезно связать с каждой конфигурацией одно значение с учетом всей предыдущей информации.Здесь мы предлагаем усредненную разность коэффициентов давления ADCp. Индикатор определен в (3):

(3)

ADCp = 2n (n − 1) ∑1≤i≤j≤n | DCpij |

м3 \ documentclass [10pt] {статья} \ usepackage {wasysym} \ usepackage [substack] {amsmath} \ usepackage {amsfonts} \ usepackage {amssymb} \ usepackage {amsbsy} \ usepackage [mathscr] {эвкал} \ usepackage {mathrsfs} \ usepackage {pmc} \ usepackage [Эйлер] {upgreek} \ pagestyle {пусто} \ oddsidemargin -1,0 дюйм \ begin {document} \ [ ADCp = \ frac {2} {{n (n – 1)}} \ sum \ limits_ {1 \ le i \ le j \ le n} {\ left | {DC {p_ {ij}}} \ right |} \] \ конец {документ}

с DCp – перепадом давления и n – общим количеством узлов контура.

ADCp, усредняющий такую ​​меру по всем возможным парам отверстий в здании, может быть выбран, чтобы указать соответствие конфигурации естественной вентиляции. Индикатор ADCp показан на рисунке 9 как функция параметра r. Конфигурации с хорошим потенциалом вентиляции – это конфигурации с высоким значением показателя.

Рисунок 9

График ADCp (усредненная разность коэффициентов давления) как функция r (форматное соотношение).

4.Обсуждение

Распределение коэффициента давления (Рисунок 6), цветная карта разницы давлений (Рисунок 7) и график усредненной разницы коэффициентов давления, индикатор ADCp (Рисунок 9) – все это инструменты предварительного определения размеров для зданий с естественной вентиляцией. В данном анализе эти графики являются результатами исследования морфологического семейства невысоких параллелепипедных зданий – линейных блоков.

График коэффициента давления (рис. 6) в масштабе стороны препятствия позволяет нам сравнивать все конфигурации на одном графике.Кроме того, с помощью этого графика становится легко выбрать положение впуска (Cp> 0) и наилучшее положение для выпуска, где всасывание максимальное (Cp <0). В частности, мы замечаем, что максимальное всасывание происходит на крыше около вершины 1, а не с подветренной стороны (между вершинами 2–3). Заметим также, что при r <1/4 разница давлений между крышей и подветренной стороной велика. Следовательно, для длинных линейных блоков il более интересно расположить выпускную трубу в левом среднем порте крыши (зона с повышенным всасыванием).Всегда обращаясь к рисунку 6 и выбирая входы только с наветренной стороны, мы можем увидеть на рисунке 10 положение выходных отверстий, которое максимизирует перепад давления для некоторых соотношений сторон (r = 1/5, r = 1, r = 1/2).

Рисунок 10

Синим цветом показано положение входа, красным – наилучшее положение выхода при r = 1/5, 1,5.

С помощью графика DCp (рис. 7) проектировщик может выбрать точку внутри графика, которая максимизирует перепад давления, чтобы получить пару точек, лежащих на оболочке здания.Чем интенсивнее цвет выбранной точки в квадрате, тем больше пара точек, которым она соответствует на конверте, будет подходящей для естественной вентиляции. В этом методе мы всегда рассматриваем вентиляцию только между двумя точками. И наоборот, по расположению двух отверстий на конверте можно найти их по сторонам квадрата и узнать соответствующий вентиляционный потенциал DCp. Этот контурный график можно рассчитать для каждой конфигурации. Очевидно, что этот график можно использовать после выбора формы здания.

Таким образом, первым графическим изображением, которое может способствовать разработке процесса, является график ADCp. В частности, можно выбрать соотношение сторон здания, используя критерий максимизации абсолютного значения ADCp. Затем дизайнер, зная r, может выбрать положение отверстий, используя графику на рисунках 7 и 9. Таким образом, ему не нужны экспериментальные расчеты или моделирование, по крайней мере, на начальной стадии концепции.

График ADCp (рисунок 9) показывает, что линейный блок с большим r имеет хороший потенциал вентиляции.Это означает, что существует больше возможностей иметь хорошую естественную вентиляцию для большого r, чем для здания с низким r (исследование учитывает все возможные прямые пути потока от входа к выходу через здание). Этот результат совпадает с очевидностью здравого смысла и позволяет сделать вывод о надежности метода. Таким образом, использование этого индикатора становится более интересным для более сложных геометрических фигур, в которых трудно сделать выбор в отношении формы оболочки здания.

На первый взгляд поведение ADCp выглядит симметричным относительно вертикальной оси r = 1, но вместо этого линия ADCp имеет больший наклон для r <1, ​​чем наклон для r> 1. Следовательно, когда здание простирается горизонтально ( r <1) его вентиляционный потенциал уменьшается, претерпевая настоящий скачок при r = 1/8. Действительно, также в отношении рисунка 6 мы отмечаем большую разницу линии Cp для r = 1/8. Уменьшение ADCp больше, чем его увеличение в тех случаях, когда здание вытягивается вверх (r> 1).Кроме того, здания с r = 3, 4, 5 имеют аналогичное значение индекса, так что форму можно считать сопоставимой с другими формами в этом диапазоне значений.

Подводя итог, если наилучшим выбором формы является использование графика индикатора ADCp (рис. 9), можно обратиться к информации, представленной графиками DCp, чтобы выбрать наилучшее расположение входов и выходов. Наконец, если разработчик хочет точно знать коэффициент давления, он просто выбирает правильную линию на графике на Рисунке 6.Последнее может быть полезно также для определения места входа или выхода воздуха из системы механической вентиляции. Фактически на механическую вентиляцию влияет аэродинамическое давление на ограждающую конструкцию здания, создаваемое ветровым потоком.

5. Заключение

Здесь мы предлагаем метод создания некоторых индикаторов потенциала вентиляции, полезных для предварительного определения размеров зданий с естественной вентиляцией. Таким образом, с помощью индикаторов мы создаем графику, которую может использовать дизайнер, не обладающий необходимыми знаниями в области аэродинамики.Метод основан на определении коэффициентов давления по схематическому изображению здания, его поперечному сечению, поэтому его результаты достоверны, если соблюдаются некоторые гипотезы. В частности, графики показателей вентиляционного потенциала могут быть использованы в качестве графического инструмента на предварительном этапе проектирования зданий длинной формы в местах, где влиянием других препятствий можно пренебречь. Таким образом, параметрическое моделирование CFD использовалось для расчета поля коэффициента давления по периметру прямоугольного препятствия, установленного в ветровом канале.Вычисляя давление, мы создаем три графических инструмента, которые можно использовать для морфологического семейства линейных блоков. Наблюдая за этими графиками, проектировщик может выбрать соотношение сторон здания и положение отверстий, чтобы максимизировать разницу давлений между входом и выходом вентиляции.

Следовательно, в качестве дальнейшего развития мы могли бы применить этот метод к другим формам и создать другие графические инструменты для различных морфологических семейств зданий. В частности, этот метод может быть применен для различного поперечного сечения, отличного от прямоугольного, как башни с прямоугольным, L, T или треугольным поперечным сечением, чтобы иметь большую панель индикаторов вентиляционного потенциала.Кроме того, этот метод, разработанный в основном для зданий, может быть применен и в других областях проектирования.

A Дышащая сущность

Aero Hive, разработанный Midori Architects , направлен на то, чтобы бросить вызов распространенному мнению о том, что современные высокие здания не могут вентилироваться естественным путем из-за их высоты, и служит образцом устойчивости.

Здание предлагает паузу от типичных герметичных стеклянных ящиков. Ключом к этим формам адаптации является отношение здания к окружающей среде и контекстуальные силы, которые определяют развитие формы и ее поведение в окружающей среде.

Ветровой поток во внутренние помещения передается с помощью ветрозащиты и эффекта «Вентури» через пересекающие зеленые диафрагмы, ориентированные навстречу преобладающим ветрам. Аэродинамический архитектурный дизайн реализован с учетом ориентации, положения, формы и планировки здания. Алгоритмический процесс проектирования сопровождался созданием дифференцированного массива шестиугольных плит пола, которые изменяют масштаб в зависимости от экологических критериев, функциональных аспектов, структурной логики и эстетических параметров.


Рис. 1. Аэро-улей – маяк устойчивого развития (© Суракша Ачарья, Midori Architects)
Факты
Проект: Aero Hive
Клиент: Организаторы конкурса пчеловодов и Университет Манипал, Дубай
Местоположение: Кай Так, Гонконг
Типология: Коммерческое (смешанное использование) / конкурс
Размер: 1884717 кв. Футов (175096 кв. М)
Архитектурный дизайн: Суракша Ачарья, Midori Architects
Визуализация: – Визис, Ченнаи
Параметрическое моделирование: Rat [LAB]

9 Палитра материалов Облицовка из алюминиевого композитного материала, ферменная конструкция из труб с сердечником, функциональные треугольные панели с двойным остеклением Награды

Aero Hive занял 1-е место в конкурсе SHYHIVE Skyscraper Challenge 2018, организованном Bee Breeders (США) совместно с Manipal Executive Education (MEE) Dubai, и известная серебряная награда за дизайн на конкурсе архитектуры, дизайна зданий и сооружений 2018, Комо, Италия.

Вычислительное моделирование и экологические испытания, а именно анализ солнечной инсоляции и CFD-анализ, были выполнены для проверки климатических эффектов скрученной геометрии. Ключом к этим формам адаптации является отношение здания к окружающей среде и контекстуальные силы, которые определяют развитие формы и поведение в окружающей среде.

Экономика без выбросов

Участок расположен в районе Кай Так в Коулуне, Гонконг. После переноса международного аэропорта Гонконга из города Коулун этот заброшенный рекультивированный район планировалось преобразовать в выдающийся, яркий , привлекательный и ориентированный на людей устойчивый район.

Аэро Улей – дышащая сущность; дыхание этого здания проходит через вертикальные диафрагмы в виде зеленых небесных атриумов, которые ведут себя как легкие, обеспечивая естественную вентиляцию, и являются предпочтительным вариантом при попытке подать свежий воздух в любое пространство из-за его низких энергозатрат

Ar. Суракша Ачарья


Продолжая это видение, мы выбрали свободное место на взлетно-посадочной полосе 4C4 размером примерно 155 х 80 м (т.е.e.10730кв.м) с видом на гавань Виктория. Единственный путь вперед – это создание «пешеходного», «пригодного для жизни» и «комфортного» городского пейзажа. Эффективные способы борьбы с эффектом «уличного каньона» – это сокращение выбросов из выхлопной трубы, создание зоны, свободной от выбросов, для обеспечения более чистого и эффективного общественного транспорта в долгосрочной перспективе. Наличие частных пассажирских гибридных и электромобилей с широким выбором точек зарядки снизит воздействие загрязнения. В качестве дальнейшего шага выбросы на уровне моря легко переносятся в районы с высокой плотностью населения, поэтому судам, пришвартовывающимся у круизного терминала Кай Так, потребуется переключение топлива на причале на более чистый 0.5% серы.
Рисунок 2: Улей Aero – вертикальные диафрагмы или «зеленые легкие» (© Суракша Ачарья, Midori Architects®) Восприимчивость к окружающей среде Факторы окружающей среды и структурные концепции определяют форму и обшивку этой башни. Для оптимальной экологической эффективности эксплуатации форма здания должна иметь соответствующую форму, обеспечивающую максимальный контроль солнечного света при различных углах солнечного света и интенсивности солнечного излучения. Серия проведенных исследований затенения и инсоляции (Wh) показала, что скручивание конической шестиугольной формы на 90 градусов по часовой стрелке (северо-западный квадрант) и против часовой стрелки (юго-восточный квадрант) дает преимущества самозатенения.Кроме того, башни (Башня A и Башня B) расположены таким образом, что они взаимно затеняют друг друга в разное время дня и года.

Здание спроектировано с учетом меняющихся ветровых условий за счет тщательного учета естественных ветровых характеристик участка. Три воздухозаборника на каждой башне эффективно захватывают движущийся воздух во вращающийся Sky Atria, который затем переносится по полу с помощью больших пленумов. Aero Hive использует черпание для забора воздуха с помощью шестиугольных рычагов, которые функционируют как стенки крыльев и позволяют воздуху выходить через рабочие окна или соседние атриумы.В течение дня прохладный морской бриз с юго-востока приносит облегчение, а вечером прохладный северный ветер спускается с лесного склона и омывает здание.

В ветреном климате, таком как Гонконг, с очень направленными экстремальными ветрами, здания, которые чувствительны к направлению, более эффективны, чем здания традиционной формы. На разработки конструкционных систем из высокопрочных материалов с увеличенным отношением высоты к весу, но с пониженной жесткостью сильно повлиял ветер.Основные конструктивные и аэродинамические изменения при разработке проекта включают сужение, скульптурную форму здания, проемы и скручивание здания. Кроме того, наряду с достижениями в области вязкоупругих материалов, таких как демпфер с регулируемой массой, а также структурных систем, таких как диагрид, форма башен заметно изменяется под воздействием микроэкологии. Чтобы управлять естественными течениями для улучшения воздухообмена, были проанализированы перепады давления между наветренной (против ветра) и подветренной (вниз) сторонами здания с использованием CFD для тщательной вентиляции и ускорения потока приземного ветра.


Параметрическая дифференциация и рационализация конструкции

Центральное треугольное ядро ​​закрепляет каждую башню, возвышающуюся на 290 м над уровнем земли и имеющую форму изгиба. Форма заключена в триангулированный экзоскелет, соединяющий многоэтажный атриум, расположенный на конечностях, оставляя прозрачные пластины пола для функционального распределения. Геометрия треугольной конструкции с базовой высотой 1: 4 этажа проходит через фасад, образуя экзоскелет. Вращение и масштабирование плит перекрытия вокруг центральных стержней создают складчатую форму, которая растет высоко, создавая аморфную геометрию с атриумами, которые спирали вдоль башен в двух разных направлениях в соответствии с климатическими аспектами.Две динамично выглядящие башни соединяются на трех разных уровнях структурными мостами, образованными треугольными фермами, которые выходят из треугольного экзоскелета.


Аэродинамика и вычислительная гидродинамика

Низкие значения сопротивления и подъемной силы создаются шестиугольным цилиндром, сравнимым с поперечным сечением круглого цилиндра. Воздействие ветра на здания различной геометрической формы, такие как круглые, квадратные, треугольные и шестиугольные, были проанализированы с помощью программного обеспечения для моделирования CFD.Результаты показали, что круглая форма имела самый низкий коэффициент ветрового давления, а квадратная – самый высокий коэффициент ветрового давления. Чтобы разработать форму, которая максимизирует аэродинамическую эффективность и эффективность упаковки, была исследована уникальная оптимизация, связывающая эти две критические характеристики. Хотя известно, что сфера будет иметь наибольшую аэродинамическую эффективность, эффективность ее упаковки приведет к огромной потере пространства. Сцепляющиеся формы, такие как прямоугольники или неправильные формы, имеют гораздо более высокую эффективность упаковки.Имея в виду спектр различных форм, этот анализ исследовал потенциал шестиугольной формы. Стало известно, что с гексагональной насадкой может быть достигнута эффективность 90%. Намерение состояло в том, чтобы изучить облегчение движения воздуха с учетом окончательной формы, осуществимость методов вентиляции с использованием эффективных поперечных атриумов, чтобы усилить ветер в помещении. Используя симуляцию CFD, оптимизированные башни были смоделированы как блок, а граничные условия были установлены для имитации условий площадки для городской сети радиусом 500 м.Моделирование проводилось на основе данных о погоде в Гонконге за 10 лет для преобладающих направлений на восток (4,1 м / с) и юго-восток (2,5 м / с) соответственно для 500 итераций.


Рис. 7. Моделирование CFD Aero Hive – Восток (любезно предоставлено Midori Architects)
Развитие фасада

Здание оптимизировано таким образом, что солнечный свет будет тщательно контролироваться, чтобы обеспечить рассеянное освещение, избегая при этом прямого солнечного тепла. Каждый трехэтажный полузамкнутый атриум содержит офисные помещения по обе стороны от внешних шестиугольных рукавов, обрамляющих визуальную коммуникацию с внешним миром, и группы, объединяющие людей.Зеленые зоны служат не только для отдыха с психологической пользой для сотрудников, но также добавляют защиту от сильных ветров и избегают бликов в офисных помещениях. Общий вестибюль, вспомогательные помещения (крытые спортивные сооружения) и скай-парк составляют предложенную дизайнером функцию, которая будет открыта для публики.

Три вращающихся шестиугольных атрия фокусируются на ускорении воздушного потока через каждый этаж. Климат Гонконга субтропический, но в течение полугода он в основном умеренный, со среднегодовой температурой от 18 C (64 F) до 25 C (77 F), а средняя дневная температура летом достигает 32 C (90 F). .Зимой дуют сильные и холодные ветры с севера в Гонконг; летом ветер меняет направление и приносит теплый и влажный воздух с юга.


На рабочих местах обшивка стеклопакетов открывается вовнутрь вверху под углом максимум 15 °, позволяя свежему воздуху выходить в помещение. 30% панелей статичны, а остальные 70% фасадных панелей кинетические. Процент открытия определяется объемом вентиляции, необходимой для помещения, на основе данных, полученных от внутренних датчиков CO2.Когда стратегия естественной вентиляции не может быть применена из-за экстремальных погодных условий, механические системы помогают вентилировать здание.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.