Естественная вентиляция
Воздухообмен при естественной вентиляции происходит вследствие разности температур воздуха в помещении и наружного воздуха, а также в результате действия ветра.
Разность температур воздуха внутри (более высокая температура) и снаружи помещения, а следовательно, и разность плотностей вызывают поступление холодного воздуха в помещение и вытеснение из него теплого воздуха. При действии ветра с заветренной стороны зданий создается пониженное давление, вследствие чего происходит вытяжка теплого или загрязненного воздуха из помещения; с наветренной стороны здания создается избыточное давление и свежий воздух поступает в помещение на смену вытягиваемому воздуху. Работа ряда вытяжных вентиляционных устройств в сильной степени также зависит от обдува их ветром.
Естественная вентиляция производственных помещений может быть неорганизованной и организованной.
При неорганизованной вентиляции поступление и удаление воздуха происходит через неплотности и поры наружных ограждений (инфильтрация), и через окна, форточки, специальные проемы (проветривание).
Организованная (поддается регулировке) естественная вентиляция производственных помещений осуществляется аэрацией и дефлекторами.
Аэрация — это организованная естественная вентиляция, которая осуществляется в холодных цехах за счет ветрового давления, а в горячих цехах — благодаря совместному или раздельному действию гравитационного и ветрового давлений.
Аэрация осуществляется следующим образом. В здании цеха, оборудованном тремя рядами проемов (2, 2, 3) со створками в летнее время открываются проемы 2 и 3 (рис. 4, а). Свежий воздух поступает в помещение через нижние проемы 2, располагаемые на небольшой высоте от пола (1—1,5 м), а удаляется через проемы 3 в фонаре здания.
Поступление наружного воздуха в зимнее время осуществляется через проемы 2, расположенные на высоте 4—7 м от пола (рис. 4, б). Данная высота принимается с таким расчетом, чтобы холодный наружный воздух, опускаясь до рабочей зоны, успел достаточно нагреться за счет перемешивания с теплым воздухом помещения.
Температура воздуха внутри цеха вследствие избыточных тепловыделений бывает, как правило, выше температуры наружного воздуха tH. Следовательно, плотность наружного воздуха рн больше плотности воздуха внутри цеха, что обуславливает, в свою очередь, наличие разности давлений наружного и внутреннего воздуха. На определенной высоте помещения, в так называемой плоскости равных давлений, расположенной примерно на середине высоты здания цеха (рис. 4, д), эта разность равна нулю.
Ниже плоскости равных давлений существует разрежение, обусловливающее поступление наружного воздуха (кгс/м2):
h2 = h2 (рн — рср.п),
где рср.п — средняя плотность воздуха в помещении, соответствующая средней температуре воздуха в помещении. tср.п. Средняя температура воздуха в помещении
tср.п=(tp.3 + tух)/2,
где tp.3 и tух — температуры воздуха в рабочей зоне и воздуха, уходящего из помещения.
Выше плоскости равных давлений существует избыточное давление, которое на уровне центра верхних отверстий равно (кгс/м2):
Н2 = А2 (pн — Рср.п).
Это давление, направленное наружу цеха, вызывает вытяжку воздуха.
Общая величина гравитационного давления, под влиянием которого происходит воздухообмен в помещении цеха, равна сумме давлений на уровне нижних и верхних проемов (кгс/м2):
Hг = Н1+h3= h (рн – рср.п). (2)
При расчете аэрации определяется площадь проемов. Расчет производится для летнего времени как самого неблагоприятного для аэрации. В начале расчета обычно задаются площадью нижних проемов. Зная потребный воздухообмен L, м3/ч (по теплоизбыткам), определяют скорость воздуха в нижних проемах (м/с):
v1=L/(μF)
где μ — коэффициент расхода, величина которого зависит от конструкции створок и угла их открытия (μ = 0,15 – 0,65).
Рис. 4. Аэрация зданий:
a, б — открытие створок проемов при безветрии в теплое и холодное время года: в, г — то же при боковом ветре; д — распределение давления воздуха в здании цеха; е — незадуваемые фонари
Затем определяют потери давления в нижних проемах (кгс/м2) по формуле
Н1=(v2γн)/2g
и величину Hг по формуле (2), принимая температуру уходящего воздуха tyx = tн + (10 – 15°) и определяя по таблицам или известным формулам плотность рн и рcр.п соответствующие температурам
После этого находят избыточное давление в плоскости верхних вытяжных проемов:
Н2 = Нг — Н1 и требуемую площадь проемов (м2)
При обдувании здания ветром с надветренной стороны создается повышенное давление воздуха, а на заветренной стороне — разрежение, величины которых могут быть определены по формуле
где Hв — избыточное ветровое давление или разрежение; vB — скорость ветра, м/с; а — аэродинамический коэффициент, зависящий от конфигурации здания и определяемый по результатам обдува моделей (величина а обычно составляет 0,7—0,85 для наветренной стороны здания и от —0,3 до —0,45 для заветренной стороны).
Под напором воздуха с наветренной стороны наружный воздух будет поступать через нижние проемы и, распространяясь в нижней части здания, вытеснять более нагретый и загрязненный воздух через проемы в фонаре здания наружу (рис. 4, в, г). Таким образом, действие ветра усиливает воздухообмен, происходящий за счет гравитационного давления, а в ряде случаев (в жаркие дни) является основным действующим фактором.
Расчет аэрации при совместном действии ветра и теплоизбытков производится аналогично приведенному выше, при этом дополнительно к давлениям воздуха, возникающим вследствие разности температур, прибавляются или вычитаются давления, создаваемые ветром.
При задувании ветра в верхние проемы в фонаре потоки наружного воздуха опускаются вниз, где смешиваются с пылью и газами и попадают в рабочую зону. В этом случае уменьшается воздухообмен, увеличивается температура воздуха в рабочей зоне, т. е. задувание ветра приводит к ухудшению условий труда. Для исключения этого явления устраивают так называемые незадуваемые фонари (рис.
Преимуществом аэрации является то, что большие объемы воздуха (до нескольких миллионов кубических метров в час) подаются и удаляются без применения вентиляторов и воздуховодов. Как следствие этого, система аэрации значительно дешевле механических систем вентиляции; она является мощным средством для борьбы с избыточными тепловыделениями в горячих цехах.
Наряду с достоинствами, аэрация обладает существенными недостатками, а именно: в летнее время эффективность аэрации может существенно падать вследствие повышения температуры наружного воздуха, особенно в безветренную погоду; кроме того, поступающий в помещение воздух не обрабатывается (не очищается, не охлаждается).
Дефлекторы представляют собой специальные насадки, устанавливаемые на вытяжных воздуховодах и использующие энергию ветра.
Дефлекторы применяют для удаления загрязненного или перегретого воздуха из помещений сравнительно небольшого объема, а также для местной вентиляции, например, для вытяжки горячих газов от кузнечных горнов, печей и т. д.
В настоящее время наибольшее распространение получил дефлектор ЦАГИ (рис. 5). Он состоит из диффузора 1, верхнюю часть которого охватывает цилиндрическая обечайка 2. Колпак 3 служит для защиты от попадания атмосферных осадков в патрубок 5, а конус 4 — для предохранения от задувания ветром внутрь дефлектора.
Ветер, обдувая обечайку дефлектора, создает на большей части его окружности разрежение, вследствие чего воздух из помещения движется по воздуховоду и патрубку 5 и затем выходит наружу через две кольцевые щели между обечайкой 2 и краями колпака 3 и конуса 4.
Эффективность работы дефлекторов зависит от силы ветра и высоты установки их над коньком крыши.
При ориентировочном подборе дефлекторов определяется диаметр подводящего патрубка D (м) и соответственно конструктивные размеры дефлектора:
где Lд — производительность дефлектора, м3/ч; vn — скорость воздуха в патрубке, м/с, которая принимается равной половине скорости ветра; обычно vA = 1,5 -н 2 м/с при скорости ветра 3—4 м/с (для каждой местности известна средняя скорость ветра за наиболее жаркие месяцы; для Москвы такая скорость равна 3,5 м/с).
Рис. 5. Дефлектор и графики его подбора
Более точно дефлектор может быть подобран, используя графики на рис. 5, построенные для трех случаев: с учетом действия ветра (а), гравитационного давления (б) и при их совместном действии (в).
Диаметры патрубков дефлекторов обычно составляют от 0,2 до 1,0 м.
Полезная информация:
Тестовые задания и темы свм работы
Гигиенические основы планировки и благоустройства населенных мест. Гигиена жилых и общественных зданий
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
Выбрать один правильный ответ.
1. Строительные материалы должны обладать:
а) низкой теплопроводимостью и высокой воздухопроводимостью;
б) высокой теплопроводимостью и низкой воздухопроводимостью;
в) высокой теплопроводимостью и высокой воздухопроводимостью.
2. Для обеспечения теплового комфорта жилища для человека имеют важное значение следующие показатели:
а) температура воздуха и величина перепадов температуры по горизонтали и высоте помещения, температура внутренних поверхностей стен;
б) температура воздуха и величина перепадов температуры по высоте;
в) влажность воздуха жилого помещения.
3. Рекомендуемая ориентация жилых помещений Зауралья:
а) северная;
б) юго-восточная;
в) северо-западная;
г) северо-восточная.
4. В палатах ЛПУ целесообразно использование системы отопления следующего типа:
а) водяного;
б) парового;
в) панельного;
г) воздушного.
5. Оптимальные нормативы микроклимата жилищ:
а) не зависят от возраста и климатического района;
б) не зависят от возраста и зависят от климатического района;
в) зависят от возраста и не зависят от климатического района.
6. С гигиенической точки зрения, оптимальной системой отопления жилых помещений являются:
а) воздушное;
б) панельное;
в) водяное;
г) паровое.
7. Микроклимат помещений характеризуется следующим показателем:
а) температурой воздуха;
б) атмосферным давлением;
в) химическим составом воздуха;
г) освещенностью.
8. Рекомендуемая ориентация окон операционных:
а) южная;
б) северная;
в) восточная;
г) западная.
9.Требованиями, предъявляемыми к искусственному освещению, являются:
а) соответствие назначению помещения;
б) достаточность, регулируемость и безопасность;
в) отсутствие слепящего действия;
г) все перечисленное верно.
10. Отрицательной стороной урбанизации является:
а) коммунальное благоустройство;
б) высокий уровень культуры;
в) интенсивное загрязнение воздушной среды;
г) высокий экономический потенциал.
11. Положительной стороной урбанизации считается:
а) интенсивное загрязнение окружающей среды;
б) изменение микроклиматических условий;
в) высокий уровень культуры;
г) уменьшение интенсивности солнечной радиации.
12. Основными принципами градостроительства являются:
а) зонирование территорий населенного пункта;
б) оптимальный выбор территории;
в) учет розы ветров;
г) все перечисленное.
13. К видам загрязнения окружающей среды не относится:
а) природное;
б) физическое;
в) биологическое;
г) химическое.
14. К физическому загрязнению окружающей среды относится:
а) тепловое;
б) шумовое;
в) электромагнитное;
г) все перечисленное.
15. Планировочные мероприятия по охране окружающей среды включают в себя:
а) создание санитарно-защитной зоны;
б) создание малоотходных технологий;
в) замену вредных веществ менее вредными;
г) природоохранительное законодательство.
16. Не относится к функциям, выполняющим зелеными насаждениями:
а) улучшают микроклимат;
б) поглощают углекислый газ и другие токсины;
в) усиливают солнечную радиацию;
г) придают эстетичность.
17. Промышленную зону размещают:
а) с подветренной стороны по отношению к жилой зоне;
б) на расстоянии от жилой зоны;
в) ниже жилой зоны по течению реки;
г) все перечисленное.
18. Предельно допустимое содержание СО2 в жилом помещении не должно превышать:
а) 0,1%;
б) 1%;
в) 2%;
г) 0,5%.
19. Естественная вентиляция – это воздухообмен, происходящий под влиянием:
а) влажности;
б) разницы давлений;
в) ветрового напора;
г) разницы температур наружного и комнатного воздуха.
20.Естественное освещение в помещении не зависит от:
а) вида осветительной арматуры;
б) устройства окон;
в) вида штор;
г) окраски стен и мебели.
Ответы и доклады высылаем: roman1го[email protected]
8 928 327 50 81 Татьяна Николаевна
Гигиенические основы планировки и благоустройства населенных мест. Гигиена жилых и общественных зданий.
Тематика сообщений:
1. Урбанизация и экология человека.
2. Микроклимат города.
3. Городской шум и профилактика его вредного воздействия.
4. Гигиеническое значение озеленения.
5. Гигиенические требования к планировке, естественному и искусственному освещению.
6. Влияние загрязнения атмосферного воздуха на здоровье и санитарные условия жизни населения.
7. Экологическая характеристика современных строительных и отделочных материалов, бытовой техники
8. Совокупное воздействие жилищных условий.
9. Гигиенические требования к отоплению, вентиляции помещений различных назначений: жилых помещений
10.
Гигиенические требования к планировке, естественному и искусственному освещению, отоплению, вентиляции помещений различных назначений: помещений учреждений здравоохранения.
Ответы и доклады высылаем: roman1го[email protected]
8 928 327 50 81 Татьяна Николаевна
Гигиена питания
Тематика сообщений с презентацией:
1. Обмен веществ и энергии в организме
2. Энергетический баланс
3. Белки: их значение для жизни, роста и развития организма
4. Жиры: их значение в питании
5. Углеводы: их значение в питании
6. Основные источники минеральных элементов.
7. Витамины, их классификация
8. Рекомендуемые величины физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения.
9. Рациональное питание. Определение. Гигиенические требования к пищевому рациону, его энергетическая ценность и качественный состав, сбалансированность питательных веществ, усвояемость, разнообразие
10. Лечебное питание. Характеристика основных лечебных диет.
Механическое, химическое и термическое щажение в питании
Ответы и доклады высылаем: roman1го[email protected]
8 928 327 50 81 Татьяна Николаевна
Гигиена труда
ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ
Выбрать один правильный ответ.
1.Средство индивидуальной профилактики пневмокониозов называется:
а) респиратор;
б) очки;
в) рукавицы;
г) вытяжные устройства на рабочем месте.
2. Меры профилактики профессиональных отравлений:
а) контроль, над состоянием воздушной среды в воздухе рабочей зоны;
б) автоматизация и герметизация вредных производственных процессов;
в) гигиеническая стандартизация сырья и готовых материалов;
г) все перечисленное верно.
3. Вид излучения, обладающий самой высокой проникающей способностью, называется:
а) α-излучение;
б) β-излучение;
в) рентгеновское излучение;
г) все перечисленное верно.
4. Принципом защиты при работе с радиоактивными веществами в закрытой зоне является:
а) защита количеством и временем;
б) использование индивидуальных средств защиты;
в) все перечисленное верно.
5. К общим мерам по профилактике шума на производстве относится:
а) изменение технологии производств;
б) вентиляция;
в) герметизация;
г) все перечисленное верно.
6. Производственными источниками вибрации является:
а) погружение на большие глубины;
б) работа при высоких температурах;
в) формы для виброуплотнения бетона;
г) работа с химическими веществами.
7. При вибрационной болезни в первую очередь поражаются:
а) капилляры кончиков пальцев;
б) сосуды мозга;
в) центральная неравная система;
г) сердечно – сосудистая система.
8. К общим мерам профилактики пневмокониозов относятся:
а) механизация и автоматизация;
б) контроль за ПДК окиси углерода в воздухе помещения для работы;
в) сухое бурение;
г) нормальное освещение на рабочем месте.
9. Наиболее опасным путем поступления ядов в организм на производстве является:
а) желудочно-кишечный тракт;
б) дыхательные пути;
в) кожные покровы;
г) слизистые оболочки рта, глаз.
10. Выведение из организма токсических веществ, хорошо растворимых в воде, осуществляется через:
а) ЖКТ;
б) почки;
в) органы дыхания.
11. Орган, имеющий важное значение в дезинтоксикации и трансформации химических соединений в организм, называется:
а) кишечник;
б) печень;
в) железы внутренней секреции;
г) костная ткань.
12. Индивидуальными средствами защиты от шума является:
а) противогаз;
б) защитные очки;
в) наушники.
13. Производственный шум воздействует:
а) на слуховой аппарат;
б) на ЖКТ;
в) на кожные покровы;
г) костно-мышечную систему.
14. Общие меры профилактики вибрационной болезни:
а) технический контроль вентиляции;
б) установка ПДК загазованности;
в) влажная уборка;
г) применение пультов.
15. При поражении дыхательной системы производственной пылью имеет значение:
а) размер пылевых частиц;
б) растворимость пылевых частиц;
в) химическая структура;
г) все перечисленное верно.
16. Влияние производственной пыли на организм проявляется в возникновении:
а) бронхитов;
б) пневмокониозов;
в) аллергических проявлениях;
г) все перечисленное верно.
17. Вредное влияние производственной пыли зависит:
а) от концентрации пыли в воздухе;
б) длительности действия в течение смены;
в) длительности действия профессионального стажа;
г) все перечисленное верно.
18. Стохастические, или вероятностные эффекты возникают при воздействии:
а) пороговых доз;
б) малых доз;
в) все перечисленное верно.
19. Абиотический фактор:
а) паразитизм;
б) строительство платины на реке;
в) опыление растений насекомыми;
г) солнечный свет.
20. Имя ученого, первым предложившего термин «экология»:
а) Гумбольдт;
б) Дарвин;
в) Геккель;
г) Энглер.
Ответы и доклады высылаем: roman1го[email protected]
8 928 327 50 81 Татьяна Николаевна
Гигиена детей и подростков
ИНФОРМАЦИОННОЕ СООБЩЕНИЕ
Тематика сообщений:
1.
Здоровье детского населения. Группы здоровья.
2. Физическое развитие детей и подростков как критерий здоровья.
3. Методы исследования и оценки физического развития детей и подростков.
4. Явление акселерации и децелерации.
5. Гигиенические принципы построения режима дня для различных возрастных групп.
6. Основные гигиенические требования к организации учебно-
воспитательного процесса.
7. Гигиена физического воспитания детей и подростков.
8. Планировка детских и подростковых учреждений. Требования к участкам, зданиям общеобразовательных школ, дошкольных образовательных учреждений.
9. Гигиенические требования к оборудованию детских и подростковых учреждений, предметам детского обихода.
10. Содержание детских и подростковых учреждений. Воздушно-тепловой режим. Показатели микроклимата.
Ответы и доклады высылаем: roman1го[email protected]
8 928 327 50 81 Татьяна Николаевна
Гигиеническое обучение и воспитание населения
Тематика санитарных бюллетеней:
1.
Профилактика ПТИ и кишечных инфекций.
2. Вред алкоголя.
3. Физическая активность – продлевает жизнь.
4. Скажем нет вредным привычкам.
5. Беременность и курение.
6. ВИЧ – инфекция. Меры профилактики.
7. Берегите зеленые насаждения – легкие природы.
8. Скажем нет наркотикам.
9. Личная гигиена – дело каждого.
10. Соблюдаем режим труда и отдыха.
Ответы и доклады высылаем: roman1го[email protected]
8 928 327 50 81 Татьяна Николаевна
САНИТАРНО-ПРОСВЕТИТЕЛЬСКАЯ БЕСЕДА
Тематика:
1. Здоровый образ жизни.
2. Профилактика онкологических заболеваний.
3. Профилактика пищевых токсикоинфекций.
4. Вред от курения.
5. Профилактика кариеса и зависимость от эндемичных районов.
6. Профилактика инфекционных болезней.
7. Вред от алкоголя.
8. Вред от наркотических веществ.
9. Профилактика витаминодефицитных состояний в различных возрастных группах.
10.Благоприятные факторы окружающей среды.
Ответы и доклады высылаем: roman1го[email protected]
8 928 327 50 81 Татьяна Николаевна
Естественная вентиляция | WBDG – Руководство по проектированию всего здания
Введение
На этой странице
- Введение
- Описание
- Соответствующие нормы и стандарты
- Дополнительные ресурсы
Почти все исторические здания имели естественную вентиляцию, хотя многие из них были скомпрометированы добавлением перегородок и механических систем. С повышением осведомленности о затратах и воздействии использования энергии на окружающую среду естественная вентиляция становится все более привлекательным методом для сокращения потребления энергии и затрат, а также для обеспечения приемлемого качества окружающей среды в помещении и поддержания здорового, комфортного и продуктивного климата в помещении, а не более преобладающий подход с использованием искусственной вентиляции легких. В благоприятных климатических условиях и типах зданий естественная вентиляция может использоваться как альтернатива установкам кондиционирования воздуха, что позволяет сэкономить 10–30 % общего энергопотребления.
Системы естественной вентиляции используют перепады давления для перемещения свежего воздуха по зданиям. Перепады давления могут быть вызваны ветром или эффектом плавучести, создаваемым разницей температур или разницей влажности. В любом случае объем вентиляции будет в решающей степени зависеть от размера и расположения отверстий в здании. Полезно думать о системе естественной вентиляции как о контуре, в котором одинаковое внимание уделяется притоку и вытяжке. Проемы между комнатами, такие как оконные рамы, жалюзи, решетки или открытые планировки, — это методы, позволяющие завершить воздушный поток через здание. Требования норм, касающиеся переноса дыма и огня, создают проблемы для проектировщика системы естественной вентиляции. Например, в исторических зданиях в качестве выхлопной трубы использовалась лестница, что во многих случаях теперь запрещено требованиями кодекса.
Описание
Естественная вентиляция, в отличие от принудительной вентиляции, использует естественные силы ветра и плавучесть для подачи свежего воздуха в здания.
Свежий воздух необходим в зданиях для устранения запахов, обеспечения кислородом для дыхания и повышения теплового комфорта. При скорости воздуха в салоне 160 футов в минуту воспринимаемая внутренняя температура может быть снижена на целых 5°F. Однако, в отличие от настоящего кондиционирования воздуха, естественная вентиляция неэффективна для снижения влажности поступающего воздуха. Это накладывает ограничения на применение естественной вентиляции во влажном климате.
A. Виды естественной вентиляции
Ветер может задувать воздух через отверстия в стене с наветренной стороны здания и засасывать воздух из отверстий с подветренной стороны и крыши. Разница температур между теплым воздухом внутри и холодным воздухом снаружи может привести к тому, что воздух в помещении будет подниматься и выходить через потолок или конек, а входить через нижние отверстия в стене. Точно так же плавучесть, вызванная разницей во влажности, может позволить сжатому столбу плотного, испарительно охлажденного воздуха заполнить пространство, а более легкому, более теплому и влажному воздуху выйти вверху.
Эти три типа эффектов естественной вентиляции более подробно описаны ниже.
Ветер
Ветер создает положительное давление с наветренной стороны и отрицательное давление с подветренной стороны зданий. Чтобы выровнять давление, свежий воздух будет поступать в любой наветренный проем и выходить из любого подветренного проема. Летом ветер используется для подачи как можно большего количества свежего воздуха, а зимой вентиляция обычно снижается до уровней, достаточных для удаления избыточной влаги и загрязняющих веществ. Выражение для объема воздушного потока, вызванного ветром:
Qwind = K x A x V, где
Qwind = объем воздушного потока (м 3 /ч)
A = площадь меньшего отверстия (м 2 )
V = скорость наружного ветра (м/ч)
K = коэффициент эффективности
Коэффициент эффективность зависит от угла ветра и относительного размера входных и выходных отверстий. Он колеблется примерно от 0,4 для ветра, дующего в отверстие под углом 45°, до 0,8 для ветра, дующего прямо под углом 90°.
Иногда ветровой поток преобладает параллельно стене здания, а не перпендикулярно ей. В этом случае еще можно вызвать ветровую вентиляцию по архитектурным особенностям или по тому, как открывается створчатое окно. Например, если ветер дует с востока на запад вдоль северной стены, первое окно (которое открывается наружу) будет иметь петли с левой стороны, чтобы действовать как совок и направлять ветер в комнату. Второе окно будет навешиваться на правую сторону, чтобы отверстие было направлено с подветренной стороны от открытого стекла, а отрицательное давление вытягивало воздух из комнаты.
Важно избегать препятствий между наветренными воздухозаборниками и подветренными выхлопными отверстиями. Избегайте перегородок в помещении, ориентированных перпендикулярно потоку воздуха. С другой стороны, принятый проект избегает входных и выходных окон, расположенных прямо напротив друг друга (вы не должны видеть сквозь здание, в одно окно и наружу из другого), чтобы способствовать большему смешиванию и повысить эффективность вентиляция.
Плавучесть
Плавучесть вентиляции может быть вызвана температурой (вентиляция дымовой трубы) или влажностью (градирня). Их можно объединить, если охладительная градирня подает охлажденный испарительным воздухом нижний уровень пространства, а затем опирается на повышенную плавучесть влажного воздуха, когда он нагревается, чтобы выпустить воздух из помещения через дымовую трубу. Подача холодного воздуха в помещение герметизируется за счет веса столба холодного воздуха над ним. Хотя и градирни, и дымовые трубы использовались отдельно, автор считает, что градирни следует использовать только в сочетании с дымовой вентиляцией помещения, чтобы обеспечить стабильность потока. Плавучесть возникает из-за разницы в плотности воздуха. Плотность воздуха зависит от температуры и влажности (холодный воздух тяжелее теплого воздуха при той же влажности, а сухой воздух тяжелее влажного воздуха при той же температуре). Внутри самой градирни влияние температуры и влажности направлено в противоположные стороны (температура вниз, влажность вверх).
В помещении тепло и влажность, выделяемые людьми и другими внутренними источниками, имеют тенденцию поднимать воздух вверх. Несвежий, нагретый воздух выходит через отверстия в потолке или крыше и позволяет свежему воздуху поступать в нижние отверстия, чтобы заменить его. Вентиляция с эффектом дымовой трубы особенно эффективна зимой, когда разница температур в помещении и на улице максимальна. Вентиляция с дымовым эффектом не будет работать летом (предпочтительнее использовать приводы от ветра или влажности), потому что для этого требуется, чтобы в помещении было теплее, чем на улице, что нежелательно летом. Дымоход, нагретый солнечной энергией, можно использовать для создания эффекта дымовой трубы без повышения температуры в помещении, а солнечные дымоходы очень широко используются для вентиляции биотуалетов в парках. 91/2, где
Qstack = объем скорости вентиляции (м 3 /с)
Cd = 0,65, коэффициент расхода.
A = свободная площадь впускного отверстия (м 2 ), равная площади выпускного отверстия.
г = 9,8 (м/с 2 ). ускорение свободного падения
h = расстояние по вертикали между средними точками входа и выхода (м)
Ti = средняя температура воздуха в помещении (K), обратите внимание, что 27°C = 300 K.
To = средняя температура наружного воздуха (K)
Вентиляция градирни эффективен только при очень низкой влажности наружного воздуха. Следующее выражение для воздушного потока, создаваемого столбом холодного воздуха, создающим давление в системе подачи воздуха, основано на форме, разработанной Томпсоном (1995 г.), с коэффициентом, полученным на основе данных, измеренных в Центре посетителей национального парка Зайон . Эта башня имеет высоту 7,4 м, квадратное сечение 2,4 м и проем 3,1 м 2 .
Qградирня =0,49 * A* [2gh (Tdb-Twb)/Tdb]1/2, где
Qградирня = объем скорости вентиляции (м 3 /s)
0,49 — эмпирический коэффициент, рассчитанный на основе данных Центра посетителей Сиона, штат Юта, который включает поправку на плотность влажности, влияние трения и эффективность испарительной прокладки.
A = свободная площадь впускного отверстия (м 2 ), равная площади выпускного отверстия.
г = 9,8 (м/с 2 ). ускорение свободного падения
h = расстояние по вертикали между средними точками входа и выхода (м)
Tdb = температура наружного воздуха по сухому термометру (K), обратите внимание, что 27°C = 300 K.
Twb = температура наружного воздуха по влажному термометру (K)
Общий воздушный поток при естественной вентиляции является результатом комбинированного воздействия давления ветра, плавучести, вызванной температурой и влажностью, а также любых других воздействий таких источников, как вентиляторы. Воздушный поток от каждого источника может быть объединен по принципу корневого квадрата, как описано в Справочнике ASHRAE — Основы. Наличие механических устройств, использующих комнатный воздух для горения, негерметичных систем воздуховодов или других внешних воздействий может существенно повлиять на работу систем естественной вентиляции.
B. Рекомендации по проектированию
Конкретный подход и конструкция систем естественной вентиляции зависят от типа здания и местного климата. Однако количество вентиляции в решающей степени зависит от тщательного проектирования внутренних пространств, а также от размера и расположения отверстий в здании.
- Максимизируйте ветровую вентиляцию, разместив конек здания перпендикулярно направлению летних ветров.
- Приблизительные направления ветра представлены на сезонных диаграммах «розы ветров», которые можно получить в Национальном управлении океанографии и атмосферы (NOAA). Однако эти розы обычно основаны на данных, полученных в аэропортах; фактические значения на удаленной строительной площадке могут существенно отличаться.
- Здания должны располагаться там, где препятствия для летнего ветра минимальны. Ветрозащитная полоса из вечнозеленых деревьев также может быть полезна для смягчения холодных зимних ветров, которые, как правило, дуют преимущественно с севера.
- Здания с естественной вентиляцией должны быть узкими.
- При естественной вентиляции трудно распределить свежий воздух во все части очень большого здания. Максимальная ширина, которую можно ожидать для естественной вентиляции, оценивается в 45 футов. Следовательно, здания, которые полагаются на естественную вентиляцию, часто имеют сочлененный план этажа.
- Каждое помещение должно иметь два отдельных приточных и вытяжных отверстия. Расположите выхлоп высоко над впуском, чтобы максимизировать эффект дыма. Расположите окна поперек комнаты и сместите их друг от друга, чтобы максимизировать перемешивание в комнате и свести к минимуму препятствия для воздушного потока в комнате.
- Оконные проемы должны открываться пассажирами.
- Предусмотреть вентиляционные отверстия.
- Вентиляционное отверстие в коньке представляет собой отверстие в самой высокой точке крыши, обеспечивающее хороший выход как для плавучести, так и для ветровой вентиляции. Отверстие конька не должно быть загромождено, чтобы воздух мог свободно выходить из здания.
- Вентиляционное отверстие в коньке представляет собой отверстие в самой высокой точке крыши, обеспечивающее хороший выход как для плавучести, так и для ветровой вентиляции.
- Обеспечьте достаточный внутренний поток воздуха.
- В дополнение к первоочередному рассмотрению потока воздуха в здание и из здания, большое значение имеет поток воздуха между помещениями здания. По возможности, внутренние двери должны быть открыты, чтобы обеспечить вентиляцию всего здания. Если требуется уединение, вентиляция может быть обеспечена через высокие жалюзи или фрамуги.
- Рассмотрите возможность использования фонарей или вентилируемых световых люков.
- Фонарь или вентилируемый световой люк обеспечат выход застоявшегося воздуха в стратегии плавучей вентиляции. Световой колодец светового люка также может действовать как солнечный дымоход для увеличения потока. Для завершения вентиляционной системы необходимо предусмотреть отверстия ниже в конструкции, например, окна подвала.
- Обеспечьте чердачную вентиляцию.
- В зданиях с мансардой вентиляция чердачного помещения значительно снижает передачу тепла в кондиционируемые помещения внизу. Вентилируемые чердаки примерно на 30°F холоднее, чем невентилируемые чердаки.
- Рассмотрите возможность использования стратегий охлаждения с помощью вентилятора.
- Потолочные вентиляторы и вентиляторы для всего здания могут обеспечить эффективное падение температуры до 9°F при потреблении электроэнергии в десять раз меньше, чем у механических систем кондиционирования воздуха.
- Определите, выиграет ли здание от открытого или закрытого подхода к вентиляции.
- Закрытый подход к зданию хорошо работает в жарком и сухом климате, когда температура днем и ночью сильно меняется. Массивное здание проветривается ночью, а утром закрывается, чтобы не проникал горячий дневной воздух. Затем обитатели охлаждаются за счет лучистого обмена с массивными стенами и полом.
- Открытое строительство хорошо работает в теплых и влажных районах, где температура не сильно меняется от дня к ночи. В этом случае рекомендуется перекрестная вентиляция в дневное время для поддержания температуры в помещении близкой к температуре наружного воздуха.
- Используйте механическое охлаждение в жарком и влажном климате.
- Попытайтесь обеспечить естественную вентиляцию для охлаждения массы здания ночью в жарком климате.
- Открытые лестницы обеспечивают вентиляцию с эффектом дымохода, но соблюдайте все меры предосторожности против пожара и дыма для закрытых лестниц.
Отверстие конька не должно быть загромождено, чтобы воздух мог свободно выходить из здания.
В этом случае рекомендуется перекрестная вентиляция в дневное время для поддержания температуры в помещении близкой к температуре наружного воздуха. Фотография центра для посетителей в Национальном парке Зайон, показывающая градирню с нисходящим потоком воздуха с испарительной средой наверху и вытяжку через высокие окна фонаря.
Фото: Робб Уильямсон
Естественная вентиляция в большинстве климатических условий не будет в 100 % случаев перемещать внутренние условия в зону комфорта. Убедитесь, что обитатели здания понимают, что от 3% до 5% времени температурный комфорт не может быть достигнут. Это делает естественную вентиляцию наиболее подходящей для зданий, где не предполагается кондиционирование помещений.
Как проектировщику важно понимать сложность одновременного проектирования естественной вентиляции и механического охлаждения — может быть сложно спроектировать конструкции, рассчитанные на естественную вентиляцию и искусственное охлаждение. Структура с естественной вентиляцией часто включает в себя сочлененный план и большие оконные и дверные проемы, в то время как зданию с искусственным кондиционированием иногда лучше всего подходит компактная планировка с герметичными окнами. Более того, тщательно интерпретируйте данные о ветре. Местная топография, растительность и окружающие здания влияют на скорость ветра, обрушивающегося на здание. Данные о ветре, собранные в аэропортах, могут мало рассказать вам о местных условиях микроклимата, на которые могут сильно влиять естественные и искусственные препятствия. Подсказки о том, какой тип стратегий естественной вентиляции может быть наиболее эффективным, часто можно найти в исторической и народной практике строительства региона.
C. Материалы и методы строительства
Некоторые из материалов и методов, используемых для проектирования надлежащих систем естественной вентиляции в зданиях, включают солнечные дымоходы, ветряные башни и методы управления летней вентиляцией.
Солнечный дымоход может быть эффективным решением там, где преобладающие бризы недостаточно надежны, чтобы полагаться на ветровую вентиляцию, и где поддержание температуры в помещении достаточно выше температуры наружного воздуха для создания плавучего потока было бы неприемлемо теплым. Дымоход изолирован от занимаемого помещения и может максимально нагреваться солнцем или другими способами. Воздух просто выбрасывается через верхнюю часть дымохода, создавая всасывание внизу, которое используется для удаления спертого воздуха.
Ветряные башни, часто увенчанные тканевыми парусами, которые направляют ветер в здание, являются обычным явлением в исторической арабской архитектуре и известны как «малкафы». Входящий воздух часто направляется мимо фонтана для достижения испарительного охлаждения, а также вентиляции. Ночью процесс меняется на противоположный, и ветряная башня действует как дымоход для выпуска воздуха из помещения. В современном варианте, называемом «Cool Tower», в верхней части градирни размещаются испарительные охлаждающие элементы для повышения давления приточного воздуха холодным плотным воздухом.
Летом, когда наружная температура ниже желаемой внутренней температуры, окна следует открывать, чтобы максимизировать приток свежего воздуха. Для поддержания внутренней температуры не более чем на 3-5 °F выше наружной температуры требуется большой поток воздуха. В жаркие безветренные дни скорость воздухообмена будет очень низкой, и температура внутри дома будет выше, чем снаружи. Использование принудительной вентиляции или тепловой массы для лучистого охлаждения может иметь важное значение для контроля этих максимальных температур.
D. Инструменты анализа и проектирования
Справочные методы, такие как представленные в ASHRAE’s Fundamentals Handbook или Bansal and Minke’s Passive Building Design: A Handbook of Natural Climatic Control (ISBN: 044481745X), очень полезны при расчете воздушного потока от природные источники для очень простой геометрии зданий.
Вычислительная гидродинамика (CFD): Для прогнозирования деталей естественного воздушного потока можно использовать численные вычислительные модели гидромеханики.
Эти компьютерные модели являются подробными и трудоемкими, но они оправданы там, где важно точное понимание воздушного потока. Они использовались для анализа новых зданий, включая атриум здания суда в Фениксе и ангар музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия.
Обширный список журналов, книг и других справочных материалов по естественной вентиляции и другим пассивным технологиям включен в Архив Солнцестояния. Например:
Программа норм энергопотребления зданий Министерства энергетики США
Информационный бюллетень EERE: Естественное охлаждение вашего дома
Программные пакеты для анализа естественной вентиляции включают:
распределение влажности и тепловой комфорт с помощью вычислительной гидродинамики.
FLOVENT: рассчитывает воздушный поток, теплопередачу и распределение загрязнения для строений с использованием вычислительной гидродинамики.
FLUENT: программа вычислительной гидродинамики, полезная при моделировании естественной вентиляции в зданиях.
Он моделирует воздушный поток при заданных условиях, поэтому для оценки годовой экономии энергии требуется дополнительный анализ.
STAR-CD: STAR-CD использует вычислительную гидродинамику, чтобы помочь инженерам-строителям, архитекторам и руководителям проектов, которым требуется лучшее и более подробное понимание вопросов, связанных с отоплением и вентиляцией, рассеиванием дыма и загрязняющих веществ, анализом пожарной опасности и проектированием чистых помещений. .
Модели зданий включают очень ограниченные функции для преднамеренной естественной вентиляции, но они включают расчет естественной инфильтрации воздуха в зависимости от разницы температур, скорости ветра и эффективной площади утечки, а также графики и определяемые пользователем функции для скорости инфильтрации.
URBAWIND: UrbaWind моделирует ветер в городской местности и автоматически рассчитывает естественный расход воздуха в зданиях в соответствии с эффектами окружающих зданий и местной климатологией.
Проектирование зданий с низким энергопотреблением с помощью Energy-10: программа почасового моделирования, предназначенная для информирования на самых ранних этапах процесса проектирования. Работает на IBM-совместимых платформах. Лучше всего работать с процессором Pentium или выше и 32 мегабайтами оперативной памяти.
DOE-2: комплексное почасовое моделирование; Расчеты дневного света и бликов интегрированы с почасовым моделированием энергопотребления. IBM или совместимый Pentium рекомендуется.
EnergyPlus™: программа моделирования энергопотребления зданий, предназначенная для моделирования зданий с соответствующими потоками энергии, связанными с обогревом, охлаждением, освещением, вентиляцией и другими потоками энергии.
Применение
К основным типам зданий, в которых можно использовать естественную вентиляцию, относятся:
- автобусные остановки, навесы для пикников и другие сооружения, в которых не предполагается жесткое кондиционирование помещений,
- казармы и другие проекты одно- и многоквартирного жилья,
- большинство небольших отдельно стоящих конструкций в теплом и умеренном климате и склады
- , ремонтные бассейны и другие многоярусные сооружения в теплом климате.
Соответствующие кодексы и стандарты
- Закон об энергетической политике от 2005 г.
Здания с естественной вентиляцией должны быть спроектированы так, чтобы обеспечивать температурный комфорт, обеспечивать достаточное удаление влаги и загрязняющих веществ, а также соответствовать государственным стандартам энергосбережения или превосходить их.
- Стандарты теплового комфорта зданий определены ASHRAE 55.
- Стандарты адекватной скорости вентиляции и уровней загрязнения можно найти в ASHRAE 62.1 и 62.2.
- Дополнительные стандарты, регулирующие практику вентиляции, были разработаны:
- Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH)
ACGIH устанавливает пороговые предельные значения для химических веществ и физических агентов, а также индексы биологического воздействия. - Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA)
OSHA Загрязнители воздуха (1989) исследует допустимые пределы воздействия загрязнителей воздуха (раздел 29 Свода федеральных правил, часть 19). 10.1000).
- Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH)
- Федеральные энергетические стандарты — Министерство энергетики США (DOE) обновило Свод федеральных правил , 10 C.F.R. § 435, чтобы отразить кодифицированную версию Стандарта 90.1 Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc./Общества инженеров по светотехнике Северной Америки (ASHRAE/IESNA), чтобы быть ближе к существующему добровольному отраслевому кодексу. Этот новый федеральный стандарт, Свод федеральных правил , 10 C.F.R. § 434 «Энергетический кодекс для новых федеральных коммерческих и многоквартирных многоэтажных жилых домов» является обязательным для всех новых федеральных зданий. Для существующих зданий см. ASHRAE 100 Энергоэффективность существующих зданий . Для жилых зданий применяется стандарт ASHRAE 90.2 «Энергоэффективное проектирование малоэтажных жилых зданий ». Методология и процедуры анализа стоимости жизненного цикла описаны в Своде федеральных правил , 10 C. F.R. § 436.
Соблюдайте все нормы и стандарты, касающиеся переноса дыма и огня, при принятии решения о применении естественной вентиляции и при проектировании системы.
Дополнительные ресурсы
Публикации
- Справочник ASHRAE — основы, глава 26 Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Атланта, Джорджия. Хорошее обсуждение уравнений естественной вентиляции и основной источник современной практики принудительной вентиляции.
- Дизайн с климатом от Виктора Олгяй. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. 1963. Определена зона теплового комфорта человека и исследованы способы обеспечения расширенного комфорта с помощью естественных средств.
- Руководство по энергоэффективной вентиляции , Мартин В. Лиддамент. Центр вентиляции с инфильтрацией воздуха, 1996 г.
- Как работает естественная вентиляция Стивен Дж. Хофф и Джей Д. Хармон. Эймс, ИА: Департамент сельскохозяйственной и биосистемной инженерии, Университет штата Айова, ноябрь 1994 г. .
- Характеристики HVAC и здоровье пассажиров В.К. Зибер, М.Р. Петерсен, Л.Т. Стейнер, Р. Малкин, М.Дж. Менделл, К.М. Уоллингфорд, Т.Г. Уилкокс, М.С. Крэндалл и Л. Рид. Журнал ASHRAE , сентябрь 2002 г.
- Наизнанку, Процедуры проектирования пассивных экологических технологий Г.З. Браун, Б. Хаглунд, Дж. Лавленд, Дж. Рейнольдс и М. Уббелоде. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1992. ISBN: 0471898740. Основное обсуждение вопросов естественной вентиляции, предназначенное для студентов-архитекторов.
- Пассивное проектирование зданий: Справочник по управлению естественным климатом Наренда Бансал, Наренда, Герд Хаузер и Гернот Минке. Нидерланды: Elsevier Science BV, 19 лет.94. ISBN: 044481745X. Содержит информацию о физике естественной вентиляции, включая обсуждение уравнений, связанных с эффектами вентиляции от ветра и плавучести.
- Уровень вентиляции и здоровье Олли Сеппянен, член ASHRAE, Уильям Дж. Фиск, PE, член ASHRAE, и Марк Дж. Менделл, доктор философии. Журнал ASHRAE , август 2002 г.
Другие
- Вентиляционный центр с инфильтрацией воздуха (AIVC)
- Обзор воздушной информации бюллетень
- Международное энергетическое агентство (МЭА)
- Проект NATVENT (Европа) Томпсон, Лью. Переписка с Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии от 26.09.95.
Естественная вентиляция | Green Home Technology Center
Меню навигации
Дом // Пассивное проектирование // Естественная вентиляция
Естественная вентиляция – это использование ветра и тепловой плавучести для создания движения воздуха в дом и из него без использования механических систем, с Цель принести свежий воздух в ваш дом. В ночное время в летние месяцы естественная вентиляция может обеспечить естественное охлаждение и снизить потребление энергии в вашем доме. Дизайн естественной вентиляции обычно рассматривается на этапе проектирования дома.
В следующем видео показано, как работает естественная вентиляция. Затем мы обсудим факторы, влияющие на естественную вентиляцию, и типы методов естественной вентиляции, которые обычно включаются в дизайн дома. Наконец, вводятся дополнительные соображения по дизайну.
Видео: Hologram Digital
Эффективность естественной вентиляции зависит от:
Преобладающая скорость и направление ветра
Окружающая среда
Площадь основания и ориентация здания
Температура и влажность наружного воздуха
Размер окна, расположение и функционирование
Существует два широко используемых метода естественной вентиляции : ветровая вентиляция и дымовая вентиляция.
когда ветер дует по зданию, он соприкасается с наветренной стеной, которая создает положительное давление. Одновременно противоположная стена, также называемая подветренной, создает отрицательное давление. Если на наветренной и подветренной стенах дома есть отверстия, свежий воздух будет поступать через отверстия на наветренной стене и выходить через подветренные. При более сильном ветре и больших проемах через здание может проходить больше воздуха.
вентиляция дымовой трубы, также известная как плавучая или тепловая вентиляция, в основном вызвана разницей температур в доме. Когда воздух в доме нагревается , он становится менее плотным, из-за чего воздух поднимается вверх. Этот теплый воздух будет выходить из вашего дома через окно или отверстие, расположенное выше в доме, в результате чего прохладный свежий воздух поступает через нижние отверстия. Поскольку вентиляция дымовой трубы не зависит от ветра, она может осуществляться при относительно стабильном потоке воздуха в жаркие летние дни без ветра.
Если вы рассматриваете естественную вентиляцию в вашем новом доме, вам следует учитывать следующие основные методы проектирования:
Ориентация и расположение зданияДома должны быть ориентированы так, чтобы наветренная стена была перпендикулярна летнему ветру. Посмотрите карту розы ветров, чтобы определить преобладающее направление ветра в вашем районе.
Форма и размеры зданияЗдания с естественной вентиляцией не должны быть слишком глубокими, поскольку ветровому воздуху будет трудно проходить через дом.
Типы окон и элементы управленияРазличные типы окон приводят к различной скорости вентиляции.
Внешние элементы, такие как деревья, соседние здания или другие конструкции , могут препятствовать ветру.
Впускные и выпускные отверстия для воздуха Впускные отверстия для воздуха должны быть расположены низко в помещении, а выпускные отверстия для воздуха должны быть выше и через всю комнату от нижнего впускного отверстия.