Вентиляция помещения естественным путем
Автор Евгений Апрелев На чтение 4 мин. Просмотров 812
Естественное вентилирование, это обмен воздухом в различных жилых и нежилых помещениях, благодаря ветровому потоку. Обмен во всех случаях обуславливается разностью плотности воздуха. Данный тип вентилирования (аэрации) различается требуемым объемом воздуха, который рассчитывают и регулируют в зависимости от погодных условий. Все жилые и нежилые помещения строятся так, чтобы можно было использовать ветровые явления для последующего вентилирования помещения.
[contents]Нюансы и особенности аэрационного процесса
Для того чтобы обустроить данную систему, первоочередной задачей является создание всех нужных условий, для обеспечения естественного входа и выхода воздуха в помещения и из помещений. Вся сложность в том, что обмен воздухом должен происходить при практически полном отсутствии ветрового потока и в обратном порядке. Наибольшего результата аэрации можно достигнуть только при условии подходящего местоположения (размещения) жилого помещения. Данное помещение должно находится под углом от 45 до 90 градусов к направлению ветрового потока. Чтобы определить размеры (объемы) воздуха, который требует вентиляция, нужно произвести некоторые расчёты, которые включают: регламентируемый СНиП, нормативы и СанПиН.
Безканальная аэрация
Для зданий, построек которые выделяют значительное количество тепла, а также для крупных помещений, применяется приточно-вытяжная система отверстий с такой степенью открытия, которая может регулироваться. В кровле устанавливают аэрационные световые устройства, в отверстия вставляют открывающиеся и закрывающиеся при помощи привода (механического) — фрамуги. Воздухопоток в тот период времени, когда температура воздуха на улице довольно тёплая, должен находиться в помещении на уровне, который составляет 1.8 метра от низа помещения (пола). В холодный (зимний) сезон данный уровень размещения, должен находиться на уровне четырех метров от низа помещения (пола). Данные меры нужны для улучшения воздухопотока, обмена воздухом и предотвращения попадания холодного воздуха.
Канальная аэрация
Данный способ аэрации подходит в основном для небольших помещений. Шахты для вентиляции, которые располагаются на стенах, уводят из помещения грязный воздух. На самом верху здания (на крыше) монтируют дополнения, которые называются дефлекторы, их монтируют там, где находятся выходные каналы. Такие дополнения создают воздушную тягу, и благодаря этому происходит аэрация.
Плюсы и минусы
К минусам (недостаткам) данных систем относятся:
Ухудшение атмосферы. В атмосферу выбрасывается испорченный воздух.
Отсутствие возможности очищения и подогрева вводимого воздуха.
Преимущества — это простое и дешёвое использование.
Сейчас вы узнаете, об организованной системе естественной вентиляции
Этот тип вентилирования — обще обменный, таким типом вентилирования является аэрация. Для аэрации в стенах создают специальные отверстия. В данных отверстиях размещают переплёты. Данные переплёты в основном размещаются в проемах, которые предназначены для вытяжки воздуха. Такой тип вентилирования работает с помощью двух типов каналов — вытяжных каналов и приточных каналов. Для того чтобы удалить конвекционное тепло в основном используют этот тип вентилирования. С помощью таких предметов, как открываемые фрамуги, фонари, зонты и остальные насадки — создается данный тип вентилирования и обмен воздухом. Бесканальный воздухообмен (бесканальная аэрация) работает благодаря проемам в области потолка и стен. Тип бесканальной аэрации специалисты рекомендуют для тех помещений, у которых происходит большое выделение тепла. Для того чтобы получить процесс обмена воздухом, отверстия для вентиляции в крылах, стенах здания обделывают фрамугами.
Устройство системы и её особенности
Воздуховоды — это устройства, которые служат для изолированных комнат и поисков воздуха. В состав воздуховодов входят трубопроводы которые склеены при помощи поворотов, тройников и переходников в одну, большую сеть.
Воздуховоды могут быть: прямоугольной формы, круглой формы, по жёсткости: жёсткими, гибкими, и полугибкими.
Вентилятор — это устройство, которое подает воздух из здания и в здание для создания необходимого давления в системе.
Такое устройство, как воздухозаборная решетка в системе вентиляции, защищает вентиляционную систему от посторонних деталей, предметов, капризов природы (осадков) сквозь данную решётку проходит воздух в вентиляционную систему.
Преимущества и недостатки.
- не потребуется много вложений;
- система долговечна, не требует ухода;
- можно использовать в помещениях любого типа.
Минусы
- регулировать процесс вентилирования достаточно сложно
работа в данной системе непредсказуема, всё зависит от факторов направления ветра, температура воздуха и других погодных явлений.
Естественная вентиляция в частном доме
Еще не столь давно при ведении частного жилого строительства будущие хозяева домов вопросы вентиляции если и рассматривали, то все равно отодвигали их на задний план, не придавая этим проблемам должного внимания. В определенной мере подобный подход был оправдан: сама конструкция зданий, материал их возведения, наличие печей с дымоходными каналами, установка не отличающихся герметичностью деревянных оконных рам и дверных блоков – все это способствовало постоянной циркуляции воздуха в помещениях, которой бывало достаточно для поддержания более-менее приемлемого микроклимата.
Естественная вентиляция в частном домеОднако, в настоящее время тенденция разительно изменилась. Появились новые строительные и отделочные материалы, широко применяются современные окна и двери, обеспечивающие практически полную герметизацию проемов, повысились требования к термоизоляции зданий, то есть при строительстве стараются максимально перекрыть любые пути утечки тепла. Обычной инфильтрации воздуха через строительные конструкции становится явно недостаточно, и поэтому еще на стадии проектирования сразу предусматривается и система эффективного вентилирования помещений.
С изменением условий проживания приходится принимать определенные шаги и хозяевам домов старой постройки. И один из наиболее приемлемых вариантов, недорогих и доступных к самостоятельному исполнению, становится естественная вентиляция в частном доме. Этой теме и посвящена настоящая публикация.
Какие функции должна брать на себя вентиляция дома?
А так ли вообще нужна вентиляция, чтобы ей придавать настолько большое значение? Подобный вопрос может возникнуть только о дилетанта. Необходимость системы постоянного воздухообмена трудно переоценить, причем как с точки зрения создания и поддержания максимально комфортного для жизни и безопасного для состояния здоровья людей микроклимата, так и с позиций обеспечения длительной безаварийной эксплуатации всего здания в целом.
- Для нормальной жизнедеятельности людей требуется кислород, содержащийся в воздухе. В процессе дыхания он постепенно замещается углекислым газом, и если не будет постоянного пополнения свежего воздуха, то атмосфера в замкнутом помещении становится тяжелой, удушливой, вызывающей быстрое утомление, вялость, неспокойный сон или даже более серьезные реакции в виде одышки, головокружений, приступов и т.п., особенно у людей, страдающих хроническими заболеваниями дыхательной системы и кровообращения.
- Застой воздуха – это обязательное повышение концентрации содержащихся в нем во взвешенном состоянии болезнетворных микроорганизмов и аллергенов.
- Никуда не деться от того обстоятельства, что жизнь человека постоянно сопровождается запахами. Это и пот, и другие вполне нормальны выделения организма, аромат которых бывает не особо приятен, это парфюмерия и косметика, это средства бытовой химии и другие источники. Добавим сюда некоторые вредные привычки, в частности, курение, а также запахи от домашних животных. Если не обеспечивается постоянное эффективное проветривание, очень быстро атмосфера в жилых комнатах станет малопригодной для нормального пребывания в них.
- Практически ушли в прошлое дома с «удобствами» на улице. Комфортность проживания ассоциируется с оборудованной ванной или, по крайней мере, душем, теплым туалетом или совмещенным санузлом. Вентиляция должна быть организована таким образом, чтобы воздух вместе с запахами и паром из этих помещений не проникал в жилую зону, а сразу выводился наружу.
Особого внимания всегда требует кухня. Это связано и с повышенной температурой в этом помещении в процессе приготовления пищи, и с продуктами сгорания, если используется газовая плита, и с массой запахов, приятных и не очень, с жирными испарениями и большим количеством водяного пара. Все это должно незамедлительно выводиться за пределы дома.
Приготовление пищи – это обязательно большое «разнообразие» по степени «приятности» запахов, повышенная влажность и высокая концентрация продуктов сгорания газа. Все это требует оперативного удаления на улицу.- Выдыхаемый людьми и животными воздух всегда содержит высокую концентрацию водяных паров. Кроме того, избыточной влажности в помещениях способствуют разнообразные бытовые приборы – стиральные и посудомоечные машины, утюги, электрочайники и т.п. Сюда можно добавить сушку постиранного белья, проводимые влажные уборки и другие причины. А повышенная влажность, не имеющая выхода из-за отсутствия или недостаточной вентиляции – это отсыревшие стены, становящиеся излюбленным «плацдармом» для развития различной микрофлоры – грибка, плесени, мха, это быстро приходящая в убогий вид отделка помещений, это запотевшие, а в сильные морозы – покрытые ледовой коркой окна. Да и ресурс долговечности переувлажненных строительных конструкций из любого материала – резко снижается.
- К сожалению, не все благополучно обстоит со многими материалами, широко применяемыми для отделки, утепления или для изготовления мебели. Многие из них способны выделять в домашнюю атмосферу весьма небезвредные для здоровья человека вещества – формальдегид, стирол и другие токсичные соединения. Вентиляция помогает максимально снизить негативный эффект подобной эмиссии.
При желании, этот перечень можно и продолжить. Однако и того, что уже было перечислено, с лихвой должно быть достаточно, чтобы понять важность хорошо обустроенной вентиляции и представить, во что способно превратиться удобное жилище при её отсутствии.
При проектировании любых зданий в наше время вопросам вентиляции уделяется особе внимание. Если же хозяину по тем или иным причинам достался дом, не оборудованный такой системой, придется заняться этим безотлагательно. И на первых порах проще всего будет организовать естественную вентиляцию, так как она обычно не требует чрезмерных затрат и масштабных переделок внутри помещений.
Принцип действия естественной вентиляции. Ее достоинства и недостатки.
В каких условиях возможно применение естественной вентиляции
Вентилирование помещений может быть организовано по различным схемам, но все их можно разделить на две основных группы.
1. Первая большая группа, которая, в свою очередь, делится на несколько разновидностей – это принудительная вентиляция, потоки воздуха в которой создаются за счет того или иного механического воздействия, обеспечивающегося работой специальных вентиляторов. Такая вентиляция может быть приточной, вытяжной, либо созданной по комбинированной схеме. Подобные схемы – весьма сложны, обычно требуют профессионального похода, но зато позволяют контролировать качество поступающего в помещения воздуха, проводить его необходимую доочистку.
2. Вторая – это рассматриваемая в нашей статье естественная вентиляция, которая не предполагает принудительной подачи или вытягивания воздушных масс. Все перемещение потоков осуществляется исключительно за счет естественных сил, починяющихся законам физики.
— Перепад температуры – теплый воздух всегда имеет меньшую плотность и, стало быть, массу, в сравнении с более холодным, и оттого стремится вверх.
— Перепад давления: за счет высоты поднятия вертикальных вентиляционных каналов создается определённый, хотя и не столь значительный, перепад давления, способствующий перемещению воздуха.
— Воздействие ветра.
- Работа естественной вентиляции не приемлет установки каких-либо высокоэффективных фильтрующих устройств (если не считать за них решетки или сетки, не пропускающие, например, палую листву, крупный мусор, насекомых и т.п.). Эти устройства затруднят или даже сделают невозможным нормальное перемещение воздушных потоков с улицы в помещения, что приведёт к неработоспособности всей системы системы в целом. Таким образом, ограничиваться естественной вентиляцией имеет смысл только в условиях чистого воздуха в районе строительства.
Понятно, что создание естественной вентиляции в доме, расположенном вблизи оживленной автомагистрали, где воздух перенасыщен выхлопами и пылью, становится неудачным решением. По тем же соображениям не применяется такая схема, если на участке застройки традиционно чувствуется неприятный запах от расположенных неподалеку промышленных предприятий, животноводческих комплексов, очистных сооружений и т.п. Вместо оздоровления микроклимата, в помещениях будет получен совершенно противоположный эффект.
К схожему критерию оценки допустимости естественной вентиляции можно отнести и уровень шума (например, не столь далеко от участка расположена железнодорожная линия или аэропорт). Следует помнить, что такая схема вентилирования всегда снижает общий уровень звукоизоляции дома.
- Комфортные условия проживания предполагают оптимальное сочетание нескольких параметров – насыщенности воздуха кислородом, его температуры и относительной влажности. Практика показывает, что естественная вентиляция будет поддерживать этот баланс только в условиях так называемого инерционного дома.
В это понятие заложено то, что здание возведено из материалов, способных аккумулировать тепловую энергию – сюда можно отнести кирпич, газосиликатные, керамзитобетонные, керамические блоки, шлакоблоки, глинобитные стены. При этом дом должен иметь качественную термоизоляцию, выполненную исключительно снаружи. Определённой инерционностью обладают стены, выстроенные из дерева (бревно или брус) либо из самана.
Именно в таких условиях, когда стены способны накапливать тепловой потенциал, а затем отдавать его потокам поступающего воздуха, правильно организованная естественная вентиляция будет работать на улучшение микроклимата в помещениях. Нагретые поверхности становятся своеобразным рекуператором, то есть способствуют быстрому и качественному прогреву поступающего воздуха.
Цены на вентиляционные системы
вентиляционная система
А вот в так называемых безынерционных домах картина уже совсем другая. Постоянно проникающие свободные потоки воздуха извне приводят к неоправданно большим теплопотерям, выхолаживают дом, и об обеспечении нормального баланса температуры и влажности говорить не приходится. К таким зданиям можно отнести постройки, возведенные по каркасной технологии, из СИП-панелей, сэндвич-панелей, полистирол-бетона, вакуумных блоков и ряда других современных строительных материалов. В таких условиях единственно правильное решение – это применение продуманной системы принудительной вентиляции.
- Естественная вентиляция больше подойдёт для компактных в плане зданий, без длинных анфилад комнат, флигелей и пристроек. Усложняется ее создание и с возрастанием уровней – возводимых этажей (об этом будет рассказано ниже). Практически неприменима она «в чистом виде» или весьма неэффективна для вентилирования жилой мансарды, в силу особенностей этого помещения – здесь придется применять иную схему.
Итак, прежде чем приступать созданию системы естественной вентиляции, следует оценить перечисленные критерии оценки, и лишь потом принимать решение.
Принцип действия системы естественной вентиляции загородного дома
Итак, давайте теперь рассмотрим, каково же принципиальное устройство естественной вентиляции частного дома, как она работает.
Для функциональности такой схемы необходима совокупность приточных и вытяжных каналов с обеспечением свободного, незатрудненного перемещения воздуха между ними.
Примерная схема устройства и действия вентиляции естественного типаСвежий воздух (показан широкими синими стрелками) проникает в помещения через приоткрытые окна или специальные заборные вентиляционные клапаны (поз. 1). Там он нагревается за счет действия приборов отопления, конвекции и теплоотдачи от аккумулирующих тепловой потенциал конструкций, вытесняет более плотный, насыщенный углекислым газов «отработанный» воздух, который перемещается (широкие зеленые стрелки) к помещениям в которых установлены вытяжные отдушины. Для его свободного перемещения на пути следования предусматриваются или просветы между поверхностью пола и дверным полотном, или сквозные окошки в самих дверях (поз. 2).
Вытяжные отдушины (поз. 3) обычно предусматриваются в самых «грязных» помещениях, требующих максимального воздухообмена для удаления запахов, испарений или избыточной влажности. Здесь воздушные потоки «отработанного» воздуха (широкие красные стрелки), подхватывая собой все эти негативные составляющие, выходят в отдушины и перемещаются вверх по вертикальным вентиляционным каналам, за счет уже упомянутых выше разниц температур и давления.
Эти воздуховоды выводятся через чердак и крышу и оканчиваются оголовками вентиляционных труб над поверхностью кровли (поз. 4). Размещение этих труб на крыше также подчиняется определённым правилам, о которых будет рассказано ниже.
Таким образом, для эффективной работы естественной вентиляции дома в целом, каждое из помещений должно быть оборудовано или приточным каналом (клапаном), или выходной отдушиной. Ряд помещений предполагает наличие и клапана, и отдушины.
Вентиляция с естественным побуждением — это движение воздуха через окна
.
Системы вентиляции являются обязательным компонентом любого помещения. Они не только обеспечивают циркуляцию воздушных масс, но и помогают поддерживать комфортную температуру, избавляться от неприятных запахов в доме и выполняют многие другие функции. По особенностям конструкции различают естественные и механические вытяжные системы.
Естественная вентиляция работает по принципу разницы давления и температуры
Преимущества
Вентиляция с естественным качественным побуждением работается за счет разницы температуры и давления воздуха внутри помещения и снаружи. К ней относятся не только окна и форточки, но и специальные воздушные каналы, через которые поток воздуха проникает в помещение и выходит из него. Естественная вентиляционная система хороша тем, что она функционирует сама по себе, без использования каких-либо дополнительных устройств. Кроме того, вентиляция с естественным побуждением движения воздуха имеет и массу других преимуществ.
- Стоит очень дешево, если вы не монтируете дополнительных вытяжных и приточных воздуховодов, то она и так есть в вашем доме за счет окон и дверей.
- Для монтажа дополнительны воздушных каналов не требуется специальное оборудование или навыки, вам не придется приглашать сторонних специалистов, все работы легко можно сделать своими руками.
- При монтаже этой вентиляции вы получаете высокую эффективность ее работы – движение воздуха осуществляется в достаточном объеме для того, чтобы проветривать помещения практически любого размера.
Естественную вентиляцию также можно классифицировать на самопроизвольную и организованную. Первая работает за счет разницы температуры и давления, а вторая – специально сделанных отверстий.
Вентиляция своими руками
Для того чтобы сделать систему естественной вентиляции своими руками, необходимо обращать внимание на важные моменты.
- Материал дома – к примеру, дерево отлично подходит для такой вентиляционной системы, так как этот материал сам по себе «дышит» и активно пропускает воздух, создавая в доме комфортный микроклимат. А вот в бетонных и кирпичных домах придется заняться созданием дополнительных вентиляционных отверстий, через которые в помещения будет попадать воздух.
- Количество человек, находящихся в помещении – чем больше людей постоянно находится в доме, тем больше работы приточным и вытяжным воздуховодам, тем больше воздуха они должны пропускать через себя за минимальный промежуток времени.
- Тип деятельности, который выполняется в помещении – например, для кухни или спортивного зала нужна более мощная вытяжка, чем для складского помещения.
Кроме того, для успешного проектирования естественной вытяжной системы нужно учитывать требования к нормам воздухообмена. Они составляют 60 кубических метров в час на одного человека, находящегося в помещении. А для того чтобы определить, сколько раз должен смениться воздух, необходимо просто умножить объем помещения на кратность, значение которой можно найти в соответствующих нормативных таблицах. Расчет делается отдельно для каждого помещения, а затем полученные цифры просто суммируются. Если речь идет о системе циркуляции воздуха в многоквартирном доме, то каждая система отдельно взятой квартиры должна иметь выход в общую.
Занимаясь вентиляцией, также стоит учитывать сечение и длину воздуховодов. Чем труба короче, тем быстрее по ней будет двигаться воздух. Учтите, что при естественной вытяжке наибольшая эффективность достигается тогда, когда разница между температурой в доме и на улице максимальная, то есть зимой.
Летом для повышения активности циркуляции воздуха на отверстия воздуховодов устанавливаются специальные дефлекторы. Они разрежают воздух, благодаря чему он начинает двигаться гораздо быстрее.
В пошаговом исполнении обустройство вентиляции с естественным побуждением – это:
- создание двух отверстий – для входа и для выхода воздуха, приточные воздуховоды должны находится приблизительно в 10 см от пола, а вытяжные вентиляционные отверстия – под самым потолком, в идеале располагать их нужно в противоположных углах помещения;
- в отверстия вставляются воздуховоды: оптимальная высота приточного и вытяжного – 30 и 50 см соответственно;
- отверстия закрываются специальными решетками и козырьками — это делается для того, чтобы в них не попадали насекомые, мусор и влага с улицы.
Естественная приточная вентиляция эффективна далеко не всегда, поэтому в ряде случаев стоит обустроить вместо нее приточно-вытяжную вентиляцию с механическим побуждением.
Принцип работы
Как видно из названия, вытяжная вентиляция с механическим побуждением создает циркуляцию воздушных масс при помощи дополнительных приспособлений. К ним относятся вентиляторы и вытяжки, увеличивающие эффективность приточной системы. По типу искусственная вентиляция бывает канальной и бесканальной. К последнему варианту можно отнести оснащенные нагнетательными вентиляторами форточки, использование механической вытяжки в ванной, туалете или кухне, а также моноблоки.
Моноблоки выгодно отличаются от вентиляторов тем, что могут не только прогонять через себя воздух, но и нагревать его, фильтровать или увлажнять.
Механическая система вентиляции характеризуется следующими преимуществами:
- может работать в любое время года, вне зависимости от температуры воздуха и давления на улице;
- приточная система может состоять всего лишь из одного отверстия в стене;
- вы легко можете регулировать температуру воздушных потоков, их скорость и другие важные параметры.
Если же говорить о недостатках вентиляции с искусственным побуждением, то они следующие:
- сложный и затратный по финансам монтаж;
- расход электроэнергии при работе;
- необходимость регулярно менять запчасти.
Схема механической вентиляции
Монтаж
При монтаже принудительной системы воздухообмена, необходимо учитывать все нормативы подобных конструкций, а также учитывать особенности помещения, климатической зоны, в которой оно расположено. Вентиляции с механическим побуждением должны успешно решать проблему с неприятными запахами в помещении, избыточной или недостаточной влажностью, потерями тепла и многими другими. Кроме того, при монтаже следует учитывать и другие нюансы.
- Если вы решили заняться бесканальными системами, то для этого хватит всего одного приточного клапана. Для его организации над батареей необходимо просверлить сквозное отверстие в стене, диаметр которого будет составлять 6-7 см. Угол наклона отверстия должен быть равен примерно 5 градусам и быть направленным в сторону улицы. В данное отверстие необходимо вставить вытяжную трубу, внешнее отверстие которой следует прикрыть решеткой. Внутрь трубы необходимо поместить специальный короб с регулируемым клапаном. При помощи этого клапана вы сможете регулировать интенсивность воздушного потока.
- В тех случаях, когда обычного клапана не хватает, следует установить приточный вентилятор, который будет улучшать естественный приток воздуха.
- Если вам нужна канальная механическая вентиляция, то предварительно стоит сделать разводку приточных и вытяжных воздуховодов. Разводку можно легко замаскировать подвесным потолком или другими декоративными элементами.
Система вентиляции очень важна для того, чтобы в помещении было комфортно находиться. Если вам ощутимо недостаточно естественной вентиляции, то стоит заняться организацией принудительной. Выполнять все эти работы стоит еще на этапе проектирования дома, чтобы циркуляция воздуха получилась максимально эффективной и с минимальными затратами.
Естественная вентиляция | Министерство энергетики
Вы находитесь здесь
Home »Естественная вентиляцияОткрытие окна — это простая стратегия естественной вентиляции.| Кредит: © iStockphoto / Simotion
Естественная вентиляция зависит от ветра и «эффекта дымохода» для поддержания прохлады в доме. Естественная вентиляция лучше всего работает в климате с прохладными ночами и регулярным ветром.
Ветер будет естественным образом проветривать ваш дом, заходя в окна или выходя из них, в зависимости от их направления на ветер.Когда ветер дует против вашего дома, воздух нагнетается в ваши окна со стороны, обращенной к ветру, в то время как эффект естественного вакуума имеет тенденцию вытягивать воздух из окон с подветренной (подветренной) стороны. В прибрежном климате многие прибрежные здания спроектированы с большими окнами, выходящими на океан, чтобы насладиться прохладным морским бризом. В более сухом климате естественная вентиляция предусматривает предотвращение накопления тепла в течение дня и проветривание ночью.
Эффект дымохода основан на конвекции и возникает, когда холодный воздух входит в дом на первом этаже или в подвал, поглощает тепло в комнате, поднимается вверх и выходит через окна наверху.Это создает частичный вакуум, который втягивает больше воздуха через окна нижнего уровня. Эффект лучше всего работает в дизайне под открытым небом с соборными потолками и окнами, расположенными в верхней части дома, в подсвечниках или в действующих мансардных окнах.
Дома с пассивными солнечными батареями часто проектируются с использованием конвекции для равномерного распределения тепла по дому. Эти дома поощряют естественную вентиляцию, размещая на верхнем этаже действующие окна и световые люки.
Естественная вентиляция может быть улучшена или уменьшена за счет ландшафтного дизайна.В зависимости от конструкции дома и направления ветра ветрозащитная ограда, такая как забор, живая изгородь или ряд деревьев, которые блокируют ветер, может выталкивать воздух либо внутрь, либо из ближайших окон.
Основы естественной вентиляции — CoolVent
Естественная вентиляция заключается в использовании естественных сил для направления воздушного потока через пространство.Как я упоминал ранее, его три цели — обеспечить улучшение качества воздуха в помещении и снизить потребление энергии при максимальном тепловом комфорте людей, использующих пространство. Две естественные силы могут использоваться для прогона воздуха через здание: ветер и плавучесть, которые приводят, соответственно, к двум основным стратегиям естественной вентиляции: поперечной вентиляции и вытяжной вентиляции.
Поперечная вентиляция
Когда ветер дует на фасад с наветренной стороны, он создает положительное давление на фасад.Точно так же, когда он течет от подветренного фасада, создается область более низкого давления. Если в здании окна открыты как с наветренной, так и с подветренной стороны, воздух будет проходить через здание из-за разницы давлений между отверстиями.
Насколько «положительным» или «отрицательным» является давление на каждом отверстии, измеряется числом, называемым коэффициентом ветрового давления (). Положительный знак указывает на то, что ветер дует на фасад, оказывая на него положительное статическое давление.И наоборот, отрицательное значение означает, что отверстие подвергается всасыванию из-за отрыва потока от здания. Значение варьируется в зависимости от вертикального и горизонтального расположения проема на фасаде, а также от угла падения ветра и соотношения сторон здания. Для основных расчетов вы можете начать с предположения среднего значения для каждого фасада. Для прямоугольного здания (без окружения) эти значения могут быть получены графически из таблиц или контурных графиков на основе существующих экспериментальных результатов (хорошим ориентиром является Справочник по основам ASHRAE).Для зданий других форм и зданий с окружающими их препятствиями вам может потребоваться выполнить внешний CFD-анализ (или исследование в аэродинамической трубе), чтобы получить точные числа.
Результирующий расход в здании с перекрестной вентиляцией будет пропорционален эффективной площади отверстий (поясняется позже) и разнице давлений ветра, которая рассчитывается по формуле:
, где и — коэффициенты ветрового давления на входе и выходе, — плотность воздуха при температуре окружающей среды и — скорость ветра вверх по потоку.
Для получения дополнительной информации о расчетах см. Руководство пользователя CoolVent ** ССЫЛКА **.
Насколько хорошо работает перекрестная вентиляция, зависит от многих факторов, включая: расположение здания относительно преобладающих направлений ветра, внутреннюю планировку офисов, коридоров, мебель и другие возможные препятствия для воздушного потока, размеры окон и других проемов.
Стековая вентиляция
Ступенчатая вентиляция или вентиляция, управляемая плавучестью, зависит от разницы температур между воздухом внутри здания и снаружи, чтобы управлять потоком.Более теплый воздух легче (представьте, как поднимается дым), чем более холодный воздух, который тяжелее. Когда есть здание, наполненное теплым воздухом, и оно подвергается воздействию окружающей среды с более холодным воздухом, и два вертикально расположенных окна открыты, более легкий воздух будет выходить через входное отверстие, а более холодный воздух будет попадать в здание через нижнее окно.
Воздушный поток через пространство пропорционален разнице температур, эффективной площади отверстий и препятствий, а также общему перепаду плавучего давления, движущему поток.Ориентация здания (контроль притока солнечного тепла) не влияет на результирующий поток воздуха через здание.
Это общее выталкивающее давление может быть определено количественно путем сложения общей разницы давлений, существующей между нижними и верхними отверстиями, которая напрямую связана с разницей плотности между внутренним и наружным воздухом, а также вертикальным расстоянием между отверстиями. Для пространства с двумя проемами выражение между двумя вертикально расположенными проемами в здании:
, где
, где и — температура внутреннего и наружного воздуха, соответственно — расстояние по вертикали между верхним и нижним отверстиями.
Если бы в здании было открыто несколько вертикально расположенных окон, холодный воздух все равно поступал бы через нижние окна, а горячий воздух выходил бы через верхние окна. Высота, на которой происходит этот переход, называется нейтральной плоскостью, ее расположение зависит как от размера, так и от расположения воздушных препятствий (окон, каналов и т. Д.), И очень важно спроектировать здание, которое гарантирует, что нейтральная плоскость будет не быть слишком низким, чтобы вызвать обратный поток в определенных зонах здания.Вы можете использовать CoolVent для этого.
Расчет расхода
Зная общий перепад давления между двумя внешними отверстиями, соединяющими наружную часть с внутренней частью здания, расход можно найти в соответствии с:
, с и
где и — площадь и коэффициенты расхода каждого отверстия (внутреннего и внешнего), через которое проходит воздух. Коэффициент расхода, который находится в диапазоне от 0 до 1, является мерой количества давления, которое воздух теряет, проходя через каждое отверстие сопротивления потоку.Для справки: коэффициент расхода для окон порядка 0,65.
Следовательно, выражения для расхода в чисто ветровой и выталкивающей вентиляции (и, соответственно) описываются следующим образом:
Ночное охлаждение / Тепловая масса
Тепловая масса может быть встроена в конструкцию здания для поглощения тепла в дневные часы и отвода его в ночное время. Это приводит к сглаживанию колебаний внутренней температуры воздуха и задержке пиков.Обычно эту массу закладывают в потолки и стены в виде бетона или кирпича.
Использование тепловой массы особенно актуально в регионах мира, где температура окружающей среды очень высока в течение дня — слишком высока для поступления наружного воздуха в здание — но достаточно низка в ночное время. Ночное охлаждение — это стратегия, заключающаяся в закрытии окон в здании в течение дня (не полностью — всегда обеспечивая приток воздуха, необходимого для минимальных требований к качеству воздуха в помещении) и их открытии в ночное время.
Реализация ночного охлаждения основывается на многих соображениях. Например, открывать здание снаружи ночью может быть угрозой безопасности. Кроме того, если здание слишком сильно охлаждается ночью, работники могут почувствовать себя неуютно на следующее утро. В этом случае можно включить обогреватели, без нужды расходуя энергию.
Эффективные стратегии естественной вентиляции — Milkproduction.com
Цель состоит в том, чтобы равномерно обеспечивать свежий воздух во всем молочном приюте, чтобы все животные получали необходимое количество и качество.
Введение
Какова функция коровника для молочного животноводства? Ответ прост: обеспечить защиту от солнца летом и защиту от ветра и влаги зимой.Современные молочные фермы с естественной вентиляцией следует рассматривать как убежища. Укрытия избавляют от непогоды, но не полностью контролируют окружающую среду. По сути, они постоянно вентилируются по своей конструкции.
Теоретически естественной вентиляции добиться легко. Но на практике слишком часто этого не происходит в той степени, которая необходима для обеспечения подходящей среды. На естественную вентиляцию влияют многие факторы. Но прежде чем говорить о факторах, влияющих на вентиляцию, нам нужно понять принципы правильной вентиляции.
Основы вентиляции
Независимо от того, используется ли вентиляция с использованием механической или естественной вентиляции, цель состоит в том, чтобы равномерно обеспечивать свежий воздух во всем молочном приюте, чтобы все животные получали необходимое количество и качество. Упор здесь сделан на свежий воздух! Источником свежего воздуха в приюте является наружный воздух. Следовательно, правильная вентиляция означает забирать наружный воздух и равномерно распределять его по всему убежищу. Поступающий в укрытие воздух смешивается с воздушными загрязнителями (влагой, пылью, патогенами, навозными газами и теплом) и выпускается, как показано на Рисунке 1.Вентиляторы, нависающие над стойлами или аллеями, не обеспечивают воздухообмена и не заменяют открытые боковые и торцевые стенки.
№Рис. 1. Основной принцип вентиляции: свежий воздух смешивается с загрязнителями воздуха укрытия и удаляется.
Для естественной вентиляции укрытия необходимо всего несколько вещей: ветер, создаваемый матерью-природой, знание нескольких простых инженерных принципов и немного здравого смысла. Вот и все! Усилия дизайна сосредоточены на максимальном использовании бесплатной энергии, предоставляемой природой.Давайте рассмотрим важные принципы, которые необходимо учитывать при проектировании системы естественной вентиляции.
Расположение и ориентация убежища
Успешная система естественной вентиляции зависит от расположения и ориентации убежища. Приюты для животных должны быть расположены так, чтобы ветер не блокировал естественные или искусственные сооружения. Идеальные места — на самой высокой из имеющихся площадок усадьбы. Другие конструкции, такие как силосы (как вертикальные, так и бункеры), другие сараи и естественные ветровые барьеры, должны располагаться с подветренной (подветренной) стороны укрытия.При строительстве нескольких приютов для животных минимальное расстояние между ними должно составлять не менее 75 футов, а предпочтительно 100 футов или более, чтобы обеспечить надлежащий воздухообмен. По мере увеличения длины укрытий следует также увеличивать расстояние между укрытиями.
Идеальная ориентация укрытия позволяет преобладающим летним ветрам пересекать укрытие перпендикулярно боковой стене, как показано на рисунке 2. При такой ориентации воздух, попадающий в укрытие через боковую стенку занавеса, проходит кратчайшее возможное расстояние, чтобы выйти из укрытия через противоположную боковую стенку. .Это улучшает скорость воздухообмена в стойле и, как следствие, улучшает среду обитания коров. Поскольку ветер меняет направление, ветер, ударяющий о боковую стенку в пределах 45 градусов от перпендикуляра, в большинстве случаев все равно приведет к адекватному воздухообмену.
Рис. 2. Вид сверху ориентации молочного укрытия с учетом преобладающих летних ветров.
Во многих местах на северо-востоке преобладающее направление ветра в летнее время — западное или западно-юго-западное.(Это должно быть подтверждено на вашем участке, поскольку преобладающее направление ветра действительно зависит от конкретного участка.) Не рекомендуется строить укрытие с стойлами вдоль внешнего ряда укрытия, ориентированного с севера на юг (перпендикулярно преобладающему ветру), из-за тот факт, что послеполуденное солнце будет сиять на этих грядках. В этой ситуации предпочтительнее расположение стойл лицом к лицу с центральными проходными укрытиями для кормления. Проезд по кормушкам может быть спроектирован так, чтобы кормовая аллея находилась на западной стороне укрытия, что исключает попадание солнечных лучей на стойла.
Другие факторы, влияющие на ориентацию убежища, включают будущее расширение, топографию, поток коров и поток навоза. Производители должны учитывать все эти факторы при размещении и ориентации своих убежищ.
Отверстия в боковой стенке
Боковые стенки укрытий с естественной вентиляцией представляют собой воздухозаборник или выход воздуха в зависимости от направления ветра. Для правильной вентиляции боковые стенки укрытия должны быть открыты; полностью открыт летом, умеренно открыт поздней осенью и ранней весной, и да, даже несколько открыт в разгар зимы.
Высота боковых стенок должна быть не менее 12 футов для открытых передних 2- и 3-рядных укрытий, 14 футов для 4-рядных укрытий и от 14 до 16 футов для 6-рядных укрытий. При такой высоте боковых стенок большие объемы воздуха могут входить и выходить из укрытия даже при небольшом ветре. Кроме того, высокие боковые стенки означают, что в периоды небольшого или нулевого естественного воздухообмена в укрытии имеется большой объем разбавляющего воздуха. Это продлевает период времени, пока «застойный воздух» в убежище не станет «затхлым воздухом».
Регулируемые занавески используются на боковых и торцевых стенах укрытия, чтобы максимально увеличить вентиляционные отверстия. Боковые шторы обычно разделяются пополам, чтобы сформировать верхнюю и нижнюю шторы. В большинстве систем верхние шторы опускаются, чтобы открыться, а нижние шторы поднимаются, чтобы открыться. Шторы, которые вращаются, чтобы открываться и закрываться, предпочтительнее, чем те, которые собираются, поскольку они занимают гораздо меньше места при открытии, а также они не обеспечивают столько среды обитания для грызунов.
Производители должны проявлять осторожность, чтобы не заблокировать отверстия в высоких боковинах излишним оборудованием для штор или вспомогательными материалами.Например, использование сварной проволочной сетки размером 1 на 2 дюйма в качестве опоры для штор лучше, чем использование защитной сетки из вспененного пластика с увеличенной площадью поверхности. Точно так же хранение занавесей в системе раздельных занавесок (особенно тех, которые собираются вместе в открытом состоянии) снижает эффективное открывание. Связывание и подъем верхней занавески непосредственно под карнизом и вплотную к структурному коллектору сохраняет занавес в чистоте и сводит к минимуму ветровое препятствие.
проемы карнизов
Карниз может быть спроектирован так, чтобы действовать как приток первичного воздуха в холодные периоды с сильными ветрами и обеспечивать защиту от солнца и непогоды.Для 2-, 3- и 4-рядных укрытий эффективный проем карниза должен составлять минимум 1 дюйм на каждые 10 футов ширины здания. Для 6-рядных укрытий эффективный проем должен быть минимум 1-1 / 2. «на 10 футов ширины здания. Воздухозаборники карниза — это отверстия, которые нельзя закрыть, они всегда открыты. Обычно расстояние между верхней частью опоры фермы боковины и нижней частью кровельного материала достаточно для обеспечения минимальной вентиляции. В случаях, когда потолок полностью закрыт, минимальную вентиляцию можно получить, сделав эффективную высоту завесы меньше, чем необходимо для полного закрытия боковой стенки.
Рис. 3. Боковая занавеска для навеса с естественной вентиляцией. Высота боковой стенки H должна быть не менее 12 футов для 2- и 3-рядных открытых передних укрытий, 14 футов для 4-рядных укрытий и от 14 до 16 футов для 6-рядных укрытий.
Выемки на хребтах
Коньковые отверстия полезны в укрытиях с естественной вентиляцией, так как они позволяют теплому, поднимающемуся, загрязненному воздуху в убежище выходить через вершину. Эффективные проемы коньков должны в два раза превышать эффективные проемы карнизов — минимум 2 дюйма по горизонтали на каждые 10 футов ширины здания.В 6-рядных укрытиях рекомендуется три (3) дюйма на 10 футов ширины.
Многие производители скептически относятся к предоставлению такого отверстия, поскольку их беспокоит попадание осадков в убежище. Существуют многочисленные методы решения этой проблемы. Примеры включают установку водосточной системы под проемом конька и уклон бетонного пола переулка к центру здания от поверхности кормового стола. Исследования на фермах, проведенные в начале 1990-х годов, показали, что лучшая адаптация к открытому гребню для предотвращения попадания снега — это установка выступов гребня, как показано на Рисунке 4.Высота бортика должна быть как минимум равной ширине полезного проема. Один производитель в центре штата Нью-Йорк использовал 40-дюймовый проем гребня с бортиками в своем новом 6-рядном укрытии. В первый год использования он сообщил, что, несмотря на суровую зиму, через открытый гребень не проникал измеримый уровень снега. Несколько последующих зим также оказались без проблем.
Конструкционные элементы, выступающие на пике здания, должны быть покрыты оболочкой или иным образом защищены от атмосферных осадков.
Рисунок 4.Открытый коньк с установленными вертикальными подпорками для улучшения воздушного потока и минимизации проникновения влаги в укрытие. X = 2 дюйма на 10 футов ширины здания для 2-, 3- и 4-рядных амбаров и 3 дюйма на 10 футов ширины здания для 6-рядных амбаров. Значение Y = X до 2X.
Уклон крыши
Наклон крыши влияет на скорость, с которой горячий воздух, производимый коровами, поднимается вертикально в стойле и выходит через вершину. Все укрытия с двускатной конструкцией лучше вентилируются с уклоном крыши 4/12.Для односкатных крыш рекомендуется уклон 3/12.
Отверстия в торцевых стенках
Торцевые стены в укрытиях с открытой стенкой должны быть открыты как можно шире. Это еще одно средство, позволяющее свежему воздуху попадать в убежище, а несвежему воздуху выходить. Открытие торцевых стенок в дни, когда ветер дует в сторону торцевых стен, особенно эффективно при использовании коротких укрытий. Открытые торцевые стенки могут быть достигнуты с помощью различных методов, которые могут использоваться по отдельности или вместе как система.Это включает:
- установка системы штор в фронтоне,
- установка навесных систем в торцевой стене,
- установка рулонных дверей,
- установить съемные панели, и / или
- установить тканевую сетку вместо металлического сайдинга.
Указания по управлению вентиляцией
Следующие ниже рекомендации можно использовать для контроля качества воздуха в холодных укрытиях с естественной вентиляцией (с минимальной изоляцией или без нее).
- Зимой внутренняя температура по сухому термометру не должна быть более чем на 5-8 ° F выше температуры окружающей среды.
- Весной, летом и осенью температура по сухому термометру укрытия должна быть равна температуре окружающей среды по сухому термометру (если в убежище не используется испарительное охлаждение).
- Если ваше убежище пахнет старым сараем вашего дедушки, вам нужна дополнительная вентиляция.
В некоторых случаях приюты для молочных заводов не могут быть успешно вентилированы с помощью естественной системы вентиляции.Хлевы с неадекватными отверстиями или неправильно расположенные помещения подвержены недостаточному воздухообмену. Неправильное размещение включает в себя размещение сараев слишком близко друг к другу, неправильную их ориентацию или размещение сразу с подветренной стороны от сезонных или постоянных ветровых барьеров. Эти сараи — хорошие кандидаты для механической вентиляции. Многие производители на Северо-Востоке, чьи молочные фермы не имеют естественной вентиляции с помощью естественной системы, могут обеспечить качественную среду для своих коров, содержащихся в загоне, с помощью механической вентиляции.
Ссылки по теме:
PRO-DAIRY Инженерное оборудование Страница
Прогнозирование и обеспечение хорошего качества воздуха в помещениях с использованием естественной вентиляции — журнал CIBSE
Спонсор CPD этого месяца
Школьные здания часто строятся и эксплуатируются в условиях жестких финансовых ограничений, но, в то же время, требуют высоких стандартов качества воздуха в помещениях (IAQ), чтобы способствовать хорошему обучению и здоровью. В этой статье будет рассмотрено применение естественной вентиляции как метода поддержания качества воздуха в помещении, а также рассмотрены применение и контроль естественной вентиляции для школьных зданий.
Как более подробно обсуждается в статье «Гибридная вентиляция для школ» в школах от декабря 2016 г., вентиляцию в зданиях можно в целом разделить на естественную, механическую или гибридную. Все три типа вентиляции имеют соответствующие области применения; однако определение возможности естественной вентиляции будет нормальной отправной точкой для проекта.
Естественная вентиляция в зданиях будет управляться скоростью ветра, падающего на ткань здания, а также перепадами давления, возникающими из-за колебаний температуры воздуха, и возникающим в результате эффектом «плавучести».
Рис. 1: «Уплощенное» изображение прямоугольного здания, демонстрирующее примерные коэффициенты давления для конкретного направления ветра
CIBSE Guide A4 и руководство по применению AM10 предоставляют подробные методы и примеры для оценки практического потенциала естественной вентиляции, основанные на сети путей воздушного потока через отверстия (включая трещины) в ткани здания и доступном управляющем давлении. Давление движущего ветра (Па) связано со скоростным давлением p v = Cp · (0.5 · ρ · v 2 ), где ρ — плотность воздуха (обычно принимаемая равной 1,2 кг · м −3 ), а v — измеренная скорость невозмущенного ветра (в м · с −1 ), как если бы никаких построек или других препятствий на подходящей высоте. C p — коэффициент давления, который зависит от формы здания и направления ветра. Значение C p будет варьироваться в зависимости от поверхности здания, как показано на «сплющенном» прямоугольном здании на Рисунке 1.
Так, например, для здания, представленного на Рисунке 1, эффективное давление, ощущаемое в центре короткой наветренной стены, для скорости ветра 5 м · с -1 будет 0,9 · (0,5 x 1,2 x 5 2 ) = 13,5 Па. Значения C p обычно определяются с помощью испытаний в аэродинамической трубе (а также с помощью вычислительных методов). В CIBSE Guide A4 приведены средние номинальные значения C p для выбора стандартных соотношений сторон и высоты зданий. Давление ветра, конечно, будет переменным и на уровне земли будет зависеть наличие препятствий.
Для вытяжной вентиляции перепад давления возникает из-за разницы в массе воздуха в здании и воздуха снаружи. Давление (Па) в основании столба жидкости (например, воздуха) просто равно 9,81 · ρ · z, где z — высота столба (м). Путем включения отношения, которое определяет значение плотности воздуха при определенной температуре, можно определить доступное давление для вентиляции между двумя отверстиями в здании. Если одно отверстие находится на высоте z 2 (м), а другое — на высоте z 1 (м), с температурой внутреннего воздуха θ ai (ºC) и температурой наружного воздуха θ ao (ºC), движение перепад давления равен
Δp = -3,455 (z 2 -z 1 ) (1 / (θ ao +273) — 1 / (θ ai +273)) Па.
Так, например, доступное давление между двумя окнами — одно на 3 м выше другого в комнате с температурой воздуха 21 ° C при температуре наружного воздуха 1 ° C — будет -3455 x 3 м x (1 / (1 ° C + 273) — 1 / ( 21ºC + 273)) = -2,57 Па (знак минус на индикаторе
.