Programme mode air des bâtiments industriels. Climatisation de l'immeuble. Trois tâches du régime aérien. Facteurs qui déterminent le microclimat de la pièce
La description:
Tendances de la construction moderne bâtiments résidentiels, comme l'augmentation du nombre d'étages, l'étanchéité des fenêtres, l'augmentation de la surface des appartements, posent des tâches difficiles aux concepteurs : architectes et spécialistes dans le domaine du chauffage et de la ventilation pour assurer le microclimat requis dans les locaux. Mode aérien bâtiments modernes, qui détermine le processus d'échange d'air entre les pièces les unes avec les autres, les pièces avec de l'air extérieur, se forme sous l'influence de nombreux facteurs.
Régime d'air des bâtiments résidentiels
Prise en compte de l'influence du régime d'air sur le fonctionnement du système de ventilation des bâtiments résidentiels
Système technologique mini stations de préparation boire de l'eau faible niveau de rendement
A chaque étage de la section se trouvent deux appartements de deux pièces et un appartement d'une et trois pièces. Les appartements d'une pièce et d'un deux pièces ont une orientation unilatérale. Les fenêtres des deuxièmes appartements de deux et trois pièces donnent sur deux côtés opposés. La superficie totale d'un appartement d'une pièce est de 37,8 m 2 , d'un appartement de deux pièces unilatéral de 51 m 2 , d'un appartement de deux pièces bilatéral de 60 m 2 , d'un appartement de trois pièces de 75,8 m 2 . Le bâtiment est équipé de fenêtres étanches avec une perméabilité à l'air de 1 m 2 h/kg à une différence de pression D P o = 10 Pa. Afin d'assurer la circulation de l'air dans les murs des pièces et dans la cuisine d'un appartement d'une pièce, des vannes d'alimentation de la société "AEREKO" sont installées. Sur la fig. 3 montrés caractéristiques aérodynamiques vanne pleine poste libre et en état 1/3 fermé.
Les portes d'entrée des appartements sont également considérées comme assez étanches: avec une perméabilité à l'air de 0,7 m 2 h / kg à une différence de pression D P o \u003d 10 Pa.
Immeuble résidentiel desservi par des systèmes aération naturelle avec connexion double face des satellites au coffre et grilles d'échappement non régulées. Dans tous les appartements (quelle que soit leur taille), les mêmes systèmes de ventilation sont installés, car dans le bâtiment considéré, même dans les appartements de trois pièces, l'échange d'air n'est pas déterminé par le débit d'entrée (3 m 3 / h par m 2 de habitable), mais par le taux d'évacuation de la cuisine, de la salle de bain et des toilettes (total 110 m 3 / h).
Les calculs du régime d'air du bâtiment ont été effectués en tenant compte des paramètres suivants :
Température de l'air extérieur 5 °C - température de conception pour le système de ventilation ;
3,1 °C - la température moyenne de la période de chauffage à Moscou ;
10,2 °C est la température moyenne du mois le plus froid à Moscou ;
28 °C - température de conception pour le système de chauffage avec une vitesse de vent de 0 m/s ;
3,8 m/s - vitesse moyenne du vent pour la période de chauffage ;
4,9 m/s est la vitesse du vent calculée pour choisir la densité des fenêtres dans différentes directions.
Pression d'air extérieur
La pression dans l'air extérieur est composée de la pression gravitationnelle (premier terme de la formule (1)) et de la pression du vent (deuxième terme).
Pression du vent supérieure à bâtiments élevés, qui est pris en compte dans le calcul par le coefficient k dyn, qui dépend de l'ouverture de la zone (espace ouvert, bâtiments bas ou hauts) et de la hauteur du bâtiment lui-même. Pour les maisons jusqu'à 12 étages, il est d'usage de considérer kdyn constant en hauteur, et pour les structures plus hautes, une augmentation de la valeur de kdyn le long de la hauteur du bâtiment tient compte de l'augmentation de la vitesse du vent avec la distance du sol.
La valeur de la pression du vent de la façade au vent est influencée par les coefficients aérodynamiques non seulement des façades au vent, mais également des façades sous le vent. Cette situation s'explique par le fait que la pression absolue du côté sous le vent du bâtiment au niveau de l'élément perméable à l'air, qui est le plus éloigné de la surface terrestre, à travers lequel l'air peut circuler (l'embouchure du conduit d'évacuation sur la façade sous le vent) est prise comme la pression nulle conditionnelle, R conv.
R conditionnel \u003d R atm - r n g H + r n v 2 s z k dyn / 2, (2)
où cz est le coefficient aérodynamique correspondant au côté sous le vent du bâtiment ;
H est la hauteur au-dessus du sol de l'élément supérieur à travers lequel l'air peut se déplacer, m.
La surpression totale formée dans l'air extérieur en un point à la hauteur h du bâtiment est déterminée par la différence entre la pression totale dans l'air extérieur en ce point et la pression totale pression conditionnelleÉtat R :
R n \u003d (R atm - r n g h + r n v 2 s z k dyn / 2) - (R atm - r n g H +
R n v 2 s s k dyn / 2) \u003d r n g (H - h) + r n v 2 (s - s s) k dyn / 2, (3)
où c est le coefficient aérodynamique sur la façade calculée, pris selon .
La partie gravitationnelle de la pression augmente avec l'augmentation de la différence entre les températures de l'air intérieur et extérieur, dont dépendent les densités de l'air. Pour les bâtiments résidentiels avec une température pratiquement constante de l'air intérieur pendant toute la période de chauffage, la pression gravitationnelle augmente avec une diminution de la température de l'air extérieur. La dépendance de la pression gravitationnelle dans l'air extérieur à la densité de l'air intérieur s'explique par la tradition de rapporter l'excès de pression gravitationnelle interne (au-dessus de la pression atmosphérique) à la pression externe avec un signe moins. Par cela, pour ainsi dire, la composante gravitationnelle variable de la pression totale dans l'air intérieur est retirée du bâtiment, et donc la pression totale dans chaque pièce devient constante à n'importe quelle hauteur de cette pièce. À cet égard, P int est appelée pression d'air conditionnellement constante dans le bâtiment. La pression totale dans l'air extérieur devient alors égale à
R ext \u003d (H - h) (r ext - r int) g + r ext v 2 (c - c z) k dyn / 2. (4)
Sur la fig. 4 montre le changement de pression le long de la hauteur du bâtiment par différentes façades sous diverses conditions météorologiques. Par simplicité de présentation, nous appellerons une façade de la maison nord (supérieure selon le plan), et l'autre sud (inférieure sur le plan).
Pression d'air interne
Différentes pressions de l'air extérieur sur la hauteur du bâtiment et sur différentes façades provoqueront un mouvement d'air, et dans chaque pièce avec le numéro i, leurs propres surpressions totales P in, i seront formées. Après que la partie variable de ces pressions - gravitationnelles - soit liée à la pression extérieure, le modèle de n'importe quelle pièce peut être un point caractérisé par une surpression totale Р в, i, dans laquelle l'air entre et sort.
Par souci de brièveté, dans ce qui suit, les pressions externes et internes totales en excès seront respectivement appelées pressions externes et internes.
Avec un énoncé complet du problème du régime de l'air d'un bâtiment, la base du modèle mathématique est constituée des équations du bilan matière de l'air pour toutes les pièces, ainsi que des nœuds dans les systèmes de ventilation et des équations de conservation de l'énergie (équation de Bernoulli) pour chaque élément perméable à l'air. Les bilans d'air tiennent compte du flux d'air à travers chaque élément perméable à l'air dans la pièce ou le nœud du système de ventilation. L'équation de Bernoulli assimile la différence de pression sur les côtés opposés de l'élément perméable à l'air D P i,j aux pertes aérodynamiques qui se produisent lorsque le flux d'air traverse l'élément perméable à l'air Z i,j .
Par conséquent, le modèle du régime de l'air d'un bâtiment à plusieurs étages peut être représenté comme un ensemble de points connectés les uns aux autres, caractérisés par P interne, i et externe P n, j pressions entre lesquels circule l'air.
La perte de pression totale Z i,j pendant le mouvement de l'air est généralement exprimée en termes de caractéristique de résistance à la perméabilité à l'air S je, j élément entre les points i et j. Tous les éléments respirants de l'enveloppe du bâtiment - fenêtres, portes, ouvertures ouvertes - peuvent être conditionnellement classés comme éléments à paramètres hydrauliques constants. Les valeurs S i,j pour ce groupe de résistances ne dépendent pas des coûts G i,j . poinçonner voie du système de ventilation est la variabilité des caractéristiques de résistance raccords, en fonction des débits d'air souhaités pour les différentes parties du système. Par conséquent, les caractéristiques de résistance des éléments du conduit de ventilation doivent être déterminées dans un processus itératif, dans lequel il est nécessaire de lier les pressions disponibles dans le réseau à la résistance aérodynamique du conduit à certains débits d'air.
Dans le même temps, la densité de l'air se déplaçant le long réseau de ventilation, dans les branches sont prises en fonction des températures de l'air intérieur dans les pièces correspondantes, et dans les sections principales du tronc - en fonction de la température du mélange d'air dans le nœud.
Ainsi, la solution du problème du régime d'air du bâtiment est réduite à la résolution du système d'équations des bilans d'air, où dans chaque cas la somme est prise sur tous les éléments perméables à l'air de la pièce. Le nombre d'équations est égal au nombre de pièces dans le bâtiment et au nombre de nœuds dans les systèmes de ventilation. Les inconnues dans ce système d'équations sont les pressions dans chaque pièce et chaque nœud des systèmes de ventilation Р в, i. Étant donné que les différences de pression et les débits d'air à travers les éléments perméables à l'air sont interconnectés, la solution est trouvée à l'aide d'un processus itératif dans lequel les débits sont d'abord fixés et ajustés au fur et à mesure que les pressions sont affinées. La solution du système d'équations donne la répartition souhaitée des pressions et des débits dans l'ensemble du bâtiment et, en raison de sa grande dimension et de sa non-linéarité, n'est possible que méthodes numériques utilisant un ordinateur.
Les éléments perméables à l'air du bâtiment (fenêtres, portes) relient tous les locaux du bâtiment et air extérieur dans système unique. L'emplacement de ces éléments et leurs caractéristiques de résistance à la perméation à l'air affectent de manière significative l'image qualitative et quantitative de la répartition des flux dans le bâtiment. Ainsi, lors de la résolution du système d'équations permettant de déterminer les pressions dans chaque pièce et nœud du réseau de ventilation, l'influence de traînée aérodynamiqueéléments respirants non seulement dans l'enveloppe du bâtiment, mais également dans les clôtures internes. Selon l'algorithme décrit, un programme de calcul du régime d'air du bâtiment a été développé au Département de chauffage et de ventilation de l'Université de génie civil de la ville de Moscou, qui a été utilisé pour calculer les modes de ventilation dans le bâtiment résidentiel à l'étude.
Comme il ressort des calculs, la pression interne dans les locaux est influencée non seulement Météo, mais aussi le nombre de soupapes d'alimentation, ainsi que la poussée ventilation d'échappement. Étant donné que dans la maison considérée dans tous les appartements, la ventilation est la même, dans une pièce et appartements de deux pièces la pression est inférieure à appartement de trois pièces. Avec des portes intérieures ouvertes dans l'appartement, les pressions dans les pièces orientées de différents côtés ne diffèrent pratiquement pas les unes des autres.
Sur la fig. 5 montre les valeurs des changements de pression dans les appartements.
Différences de pression sur les éléments perméables à l'air et flux d'air qui les traversent
La distribution du débit dans les appartements est formée sous l'influence des différences de pression sur les différents côtés de l'élément perméable à l'air. Sur la fig. 6, sur le plan du dernier étage, des flèches et des chiffres indiquent les directions de circulation et les débits d'air dans diverses conditions météorologiques.
Lors de l'installation de vannes dans salons le mouvement de l'air est dirigé des pièces vers grilles d'aération dans les cuisines, salles de bains et toilettes. Ce sens de déplacement est maintenu dans appartement d'une pièce où la vanne est installée dans la cuisine.
Fait intéressant, la direction du mouvement de l'air n'a pas changé lorsque la température est passée de 5 à -28 °C et lorsque le vent du nord est apparu avec une vitesse de v = 4,9 m/s. Aucune exfiltration n'a été observée tout au long saison de chauffage et en tout vent, ce qui témoigne de la suffisance de la hauteur du puits de 4,5 m.Les portes d'entrée étanches des appartements empêchent le flux d'air horizontal des appartements de la façade au vent vers les appartements de la façade sous le vent. Un léger débordement vertical, jusqu'à 2 kg/h, est observé : l'air sort des appartements des étages inférieurs par les portes d'entrée, et pénètre dans les appartements des étages supérieurs. Le débit d'air passant par les portes étant inférieur à celui autorisé par les normes (pas plus de 1,5 kg/h m 2 ), la perméabilité à l'air de 0,7 m 2 h/kg peut être considérée comme excessive même pour un immeuble de 17 étages.
Fonctionnement du système de ventilation
Les possibilités du système de ventilation ont été testées en mode conception : à 5 °C dans l'air extérieur, calme et fenêtres ouvertes. Les calculs ont montré qu'à partir du 14e étage, les coûts d'évacuation sont insuffisants, de sorte que la section transversale du canal principal de l'unité de ventilation doit être considérée comme sous-estimée pour ce bâtiment. Dans le cas du remplacement des évents par des vannes, les coûts sont réduits d'environ 15 %. Il est intéressant de noter qu'à 5 °C, quelle que soit la vitesse du vent, de 88 à 92 % de l'air évacué par le système de ventilation au rez-de-chaussée et de 84 à 91 % au dernier étage. À une température de -28 °C, l'afflux par les soupapes compense l'échappement de 80 à 85 % aux étages inférieurs et de 81 à 86 % aux étages supérieurs. Le reste de l'air pénètre dans les appartements par les fenêtres (même avec une perméabilité à l'air de 1 m 2 h / kg à une différence de pression D P o \u003d 10 Pa). À une température de l'air extérieur de -3,1 °C et moins, les débits d'air extrait par le système de ventilation et l'air fourni par les vannes dépassent l'échange d'air de conception de l'appartement. Il est donc nécessaire de régler le débit aussi bien sur les vannes que sur les grilles de ventilation.
Dans le cas de vannes complètement ouvertes avec température négative L'air extérieur frais de ventilation l'air des appartements du premier étage dépasse plusieurs fois celui calculé. Dans le même temps, la consommation d'air de ventilation des étages supérieurs chute fortement. Par conséquent, uniquement à une température extérieure de 5 °C, des calculs ont été effectués pour des vannes complètement ouvertes dans l'ensemble du bâtiment, et à plus basses températures les vannes des 12 étages inférieurs étaient couvertes à 1/3. Ceci a pris en compte le fait que la valve a contrôle automatique par l'humidité ambiante. En cas de grands renouvellements d'air dans l'appartement, l'air sera sec et la vanne se fermera.
Les calculs ont montré qu'à une température de l'air extérieur de -10,2 °C et moins, une évacuation excessive par le système de ventilation est assurée dans tout le bâtiment. À une température de l'air extérieur de -3,1 °C, l'entrée et l'évacuation calculées ne sont entièrement maintenues que sur les dix étages inférieurs, et les appartements des étages supérieurs - avec une évacuation proche de l'évacuation calculée - reçoivent une entrée d'air à travers les vannes par 65 à 90 %, selon la vitesse du vent.
conclusion
1. Dans les bâtiments à plusieurs étages bâtiments résidentiels avec une colonne montante du système de ventilation par extraction naturelle par appartement, en blocs de béton, en règle générale, les sections des troncs sont sous-estimées pour permettre le passage ventilationà une température extérieure de 5 °C.
2. Système de ventilation conçu pour installation correcte fonctionne de manière stable sur un extrait pendant toute la période de chauffage sans "renversement" du système de ventilation à tous les étages.
3. Les registres de soufflage doivent nécessairement être réglables pour réduire le débit d'air pendant la saison froide de la période de chauffage.
4. Pour réduire la consommation d'air extrait, il est souhaitable d'installer des grilles à réglage automatique dans le système de ventilation naturelle.
5. À travers des fenêtres denses dans des bâtiments à plusieurs étages, il y a une infiltration qui, dans le bâtiment considéré, atteint jusqu'à 20% du flux d'échappement et qui doit être prise en compte dans la perte de chaleur du bâtiment.
6. Norme de densité portes d'entrée dans les appartements des immeubles de 17 étages est réalisée avec une résistance à la pénétration d'air des portes de 0,65 m 2 h / kg à D P \u003d 10 Pa.
Littérature
1. SNiP 2.04.05-91*. Chauffage, ventilation, climatisation. Moscou : Stroyizdat, 2000.
2. SNiP 2.01.07-85*. Charges et impacts / Gosstroy RF. M. : GUP TsPP, 1993.
3. SNiP II-3-79*. Ingénierie thermique de la construction / Gosstroy RF. M. : GUP TsPP, 1998.
4. Biryukov S. V., Dianov S. N. Le programme de calcul du régime d'air d'un bâtiment // Sat. statuts de MGSU : Technologies modernes distribution de chaleur et de gaz et ventilation. M. : MGSU, 2001.
5. Biryukov S. V. Calcul des systèmes de ventilation naturelle sur ordinateur // Sat. rapports de la 7e conférence scientifique et pratique du 18 au 20 avril 2002 : Problèmes réels physique thermique du bâtiment / RAASN RNTOS NIISF. M., 2002.
Les processus de déplacement de l'air à l'intérieur des locaux, son mouvement à travers les clôtures et les ouvertures dans les clôtures, à travers les canaux et les conduits d'air, le flux d'air autour du bâtiment et l'interaction du bâtiment avec l'environnement environnement aérien unir concept général climatisation du bâtiment. En chauffage, le régime thermique du bâtiment est pris en compte. Ces deux régimes, ainsi que le régime hygrométrique, sont étroitement liés. De la même manière régime thermique lors de l'examen du régime d'air d'un bâtiment, trois tâches sont distinguées: interne, régionale et externe.
La tâche interne du régime aérien comprend les questions suivantes :
a) calcul du renouvellement d'air requis dans la pièce (détermination de la quantité d'émissions nocives entrant dans les locaux, sélection de la performance des locaux et ventilation générale);
b) détermination des paramètres de l'air intérieur (température, humidité, vitesse et contenu substances dangereuses) et leur répartition en volume de locaux à diverses possibilités alimentation et évacuation de l'air. Choix meilleures options alimentation et évacuation de l'air ;
c) détermination des paramètres de l'air (température et vitesse) dans les courants-jets générés par ventilation d'alimentation;
d) calcul de la quantité d'émissions nocives s'échappant sous les abris des évacuations locales (diffusion des émissions nocives dans le flux d'air et dans les locaux) ;
e) création de conditions normales sur les lieux de travail (douche) ou dans des parties séparées des locaux (oasis) en sélectionnant les paramètres de l'air soufflé.
La tâche limite du régime de l'air réunit les questions suivantes :
a) détermination de la quantité d'air traversant les clôtures externe (infiltration et exfiltration) et interne (débordement). L'infiltration entraîne une augmentation des déperditions thermiques des locaux. La plus grande infiltration est observée dans les étages inférieurs des bâtiments à plusieurs étages et dans les étages supérieurs. locaux industriels. Un flux d'air non organisé entre les pièces entraîne une pollution salles blanches et distribution dans tout le bâtiment odeurs désagréables;
b) calcul des surfaces des ouvertures d'aération ;
c) calcul des dimensions des canaux, conduits d'air, puits et autres éléments des systèmes de ventilation;
d) choix de la méthode de traitement de l'air - en lui donnant certaines "conditions": pour l'afflux - c'est le chauffage (refroidissement), l'humidification (séchage), le dépoussiérage, l'ozonation; pour la hotte - il s'agit du nettoyage de la poussière et des gaz nocifs;
e) développement de mesures de protection des locaux contre l'intrusion d'air extérieur froid par des ouvertures ouvertes ( portes extérieures, portails, ouvertures technologiques). Pour la protection, des rideaux d'air et d'air-thermique sont généralement utilisés.
La tâche externe du régime aérien comprend les questions suivantes :
a) détermination de la pression créée par le vent sur le bâtiment et ses éléments individuels (par exemple, un déflecteur, une lanterne, des façades, etc.) ;
b) calcul du maximum nombre possible des émissions qui ne conduisent pas à la pollution du territoire entreprises industrielles; détermination de la ventilation de l'espace à proximité du bâtiment et entre bâtiments individuels sur le site industriel ;
c) sélection des emplacements pour les prises d'air et les conduits d'échappement systèmes de ventilation;
d) calcul et prévision de la pollution atmosphérique par des émissions nocives ; vérification du caractère suffisant du degré d'épuration de l'air pollué émis.
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Régime thermique du bâtiment
Régime généraléchange de chaleur dans la pièce
La situation thermique dans la pièce est déterminée par l'action conjuguée de plusieurs facteurs : température, mobilité et humidité de l'air dans la pièce, présence de courants-jets, répartition des paramètres de l'air dans le plan et la hauteur de la pièce, ainsi que le rayonnement des surfaces environnantes, en fonction de leur température, de leur géométrie et de leurs propriétés de rayonnement.
Pour étudier la formation du microclimat, sa dynamique et les moyens de l'influencer, vous devez connaître les lois du transfert de chaleur dans la pièce.
Types d'échange de chaleur dans la pièce: convectif - se produit entre l'air et les surfaces des clôtures et des appareils du système de chauffage-refroidissement, radiant - entre les surfaces individuelles. En raison du mélange turbulent de jets d'air non isothermes avec l'air du volume principal de la pièce, un échange de chaleur «jet» se produit. Surfaces internes des clôtures extérieures, principalement par conductivité thermique à travers l'épaisseur des structures, ils transfèrent la chaleur à l'air extérieur.
Le bilan thermique de toute surface i dans la pièce peut être représenté sur la base de la loi de conservation de l'énergie par l'équation :
où Radiant Li, Ki convectif, Ti conducteur, composants de transfert de chaleur sur la surface.
Humidité de l'air ambiant
Lors du calcul du transfert d'humidité à travers les clôtures, il est nécessaire de connaître l'état d'humidité de l'air dans la pièce, déterminé par la libération d'humidité et l'échange d'air. Les sources d'humidité dans les locaux d'habitation sont les activités ménagères (cuisine, nettoyage, etc.), bâtiments publiques- les personnes qui s'y trouvent, dans les bâtiments industriels - les processus technologiques.
La quantité d'humidité dans l'air est déterminée par sa teneur en humidité d, g d'humidité pour 1 kg de matière sèche air humide. De plus, son état d'humidité est caractérisé par l'élasticité ou la pression partielle de la vapeur d'eau e, Pa, ou l'humidité relative de la vapeur d'eau φ,%,
E est l'élasticité maximale à une température donnée.
L'air a une certaine capacité de rétention d'eau.
Plus l'air est sec, plus la vapeur d'eau y est retenue. Pression de vapeur d'eau e reflète énergie gratuite l'humidité dans l'air et augmente de 0 (air sec) à l'élasticité maximale E correspondant à la saturation complète en air.
La diffusion de l'humidité se produit dans l'air des endroits avec une plus grande élasticité de la vapeur d'eau vers des endroits avec moins d'élasticité.
η air = ∆d / ∆e.
L'élasticité de la saturation complète de l'air E, Pa, dépend de la température t us et augmente avec son accroissement. La valeur de E est déterminée :
Si vous avez besoin de connaître la température t us, qui correspond à une valeur particulière de E, vous pouvez déterminer :
Mode aérien du bâtiment
Le régime d'air d'un bâtiment est un ensemble de facteurs et de phénomènes qui déterminent processus généraléchange d'air entre tous ses locaux et l'air extérieur, y compris le mouvement de l'air à l'intérieur des locaux, le mouvement de l'air à travers les clôtures, les ouvertures, les canaux et les conduits d'air et le flux d'air autour du bâtiment.
L'échange d'air dans le bâtiment s'effectue sous l'influence de forces naturelles et le travail des stimulateurs artificiels du mouvement de l'air. L'air extérieur pénètre dans les locaux par des clôtures qui fuient ou par les canaux des systèmes de ventilation d'alimentation. À l'intérieur d'un bâtiment, l'air peut circuler entre les pièces par les portes et les fuites dans les structures internes. L'air intérieur est évacué des locaux à l'extérieur du bâtiment par des fuites dans les clôtures extérieures et conduits d'aération les systèmes d'échappement.
Les forces naturelles à l'origine du mouvement de l'air dans un bâtiment sont les pressions gravitationnelles et éoliennes.
Différence de pression estimée :
La 1ère partie est la pression gravitationnelle, la 2ème partie est la pression du vent.
où H est la hauteur du bâtiment du sol au sommet de l'avant-toit.
Max à partir des vitesses moyennes pour les points de janvier.
C n, C p - coefficients aérodynamiques des surfaces sous le vent et au vent de la clôture du bâtiment.
K i-coefficient. en tenant compte des changements de pression de la vitesse du vent.
La température et la densité de l'air à l'intérieur et à l'extérieur du bâtiment ne sont généralement pas les mêmes, de sorte que la pression gravitationnelle sur les côtés des clôtures est différente. En raison de l'action du vent, un remous est créé du côté au vent du bâtiment et une pression statique excessive se produit sur les surfaces des clôtures. Du côté au vent, une raréfaction se forme et la pression statique est réduite. Ainsi, avec le vent, la pression de l'extérieur du bâtiment est différente de la pression à l'intérieur des locaux. Le régime d'air est lié au régime thermique du bâtiment. L'infiltration d'air extérieur entraîne coûts additionnels chauffer pour le réchauffer. L'exfiltration de l'air intérieur humide hydrate et réduit les propriétés de protection thermique des clôtures. La position et les dimensions de la zone d'infiltration et d'exfiltration dans le bâtiment dépendent de la géométrie, caractéristiques de conception, le mode de ventilation du bâtiment, ainsi que la zone de construction, la saison et les paramètres climatiques.
Entre l'air filtré et la clôture, il se produit un échange de chaleur dont l'intensité dépend de l'endroit de la filtration dans la structure (réseau, joint de panneau, fenêtres, entrefers). Il est donc nécessaire de calculer le régime d'air du bâtiment: déterminer l'intensité d'infiltration et d'exfiltration d'air et résoudre le problème de transfert de chaleur parties séparées barrières en présence de perméabilité à l'air.
L'infiltration est l'entrée d'air dans une pièce.
L'exfiltration est l'élimination de l'air d'une pièce.
Le sujet de la physique thermique du bâtiment
La physique thermique du bâtiment est une science qui étudie les problèmes des conditions thermiques, aérauliques et hygrométriques de l'environnement intérieur et des enveloppes de bâtiments de tout usage et traite de la création d'un microclimat dans les locaux, en utilisant des systèmes de climatisation (chauffage-refroidissement et ventilation ), en tenant compte de l'influence du climat extérieur à travers les clôtures.
Comprendre la formation du microclimat et déterminer les voies possibles influence sur celle-ci, il est nécessaire de connaître les lois du transfert de chaleur par rayonnement, convection et jet dans la pièce, les équations du transfert de chaleur général des surfaces de la pièce et l'équation du transfert de chaleur de l'air. Basé sur les lois de l'échange de chaleur humaine avec environnement les conditions de confort thermique dans la pièce sont formées.
La principale résistance à la perte de chaleur de la pièce est fournie par les propriétés de protection thermique des matériaux de la clôture. Par conséquent, les lois du processus de transfert de chaleur à travers les clôtures sont les plus importantes lors du calcul du système de chauffage des pièces. . Le régime d'humidité de la clôture est l'un des principaux dans le calcul du transfert de chaleur, car l'engorgement entraîne une diminution notable de la chaleur propriétés protectrices et la durabilité de la structure.
Le régime d'air des clôtures est également étroitement lié au régime thermique du bâtiment, puisque l'infiltration d'air extérieur nécessite de la chaleur pour le chauffer, et l'exfiltration d'air intérieur humide humidifie le matériau des clôtures.
L'étude des problèmes ci-dessus permettra de résoudre les problèmes de création d'un microclimat dans les bâtiments dans des conditions d'utilisation efficace et économique des ressources en carburant et en énergie.
Régime thermique du bâtiment
Le régime thermique d'un bâtiment est l'ensemble de tous les facteurs et processus qui déterminent l'environnement thermique de ses locaux.
La totalité de tout installations d'ingénierie et les dispositifs qui fournissent les conditions de microclimat spécifiées dans les locaux du bâtiment sont appelés système de conditionnement de microclimat (MCM).
En raison de la différence entre les températures extérieures et intérieures, radiation solaire et du vent, la pièce perd de la chaleur à travers les clôtures en hiver et se réchauffe en été. Les forces gravitationnelles, l'action du vent et de la ventilation créent des différences de pression, entraînant un flux d'air entre les pièces communicantes et sa filtration à travers les pores du matériau et la fuite des clôtures.
Les précipitations atmosphériques, la libération d'humidité dans les locaux, la différence entre l'humidité de l'air intérieur et extérieur entraînent un échange d'humidité dans la pièce, à travers les clôtures, sous l'influence desquelles il est possible d'humidifier les matériaux et d'aggraver les propriétés protectrices et durabilité des murs extérieurs et des revêtements.
Les processus qui forment l'environnement thermique de la pièce doivent être considérés en étroite relation les uns avec les autres, car leur influence mutuelle peut être très importante.
Le régime d'air d'un bâtiment est un ensemble de facteurs et de phénomènes qui déterminent le processus général d'échange d'air entre tous ses locaux et l'air extérieur, y compris le mouvement de l'air à l'intérieur des locaux, le mouvement de l'air à travers les clôtures, les ouvertures, les canaux et l'air conduits et le flux d'air autour du bâtiment. Traditionnellement, lorsqu'on considère problèmes individuels régime d'air du bâtiment, ils sont combinés en trois tâches: interne, régionale et externe.
La formulation physique et mathématique générale du problème du régime de l'air d'un bâtiment n'est possible que sous la forme la plus généralisée. Processus séparés sont assez complexes. Leur description est basée sur les équations classiques de transfert de masse, d'énergie, de quantité de mouvement dans un écoulement turbulent.
Du point de vue de la spécialité « Apport de chaleur et ventilation », les phénomènes suivants sont les plus pertinents : infiltration et exfiltration d'air à travers les clôtures et les ouvertures extérieures (désorganisé échange d'air naturel, ce qui augmente la perte de chaleur de la pièce et réduit les propriétés de protection thermique des clôtures extérieures) ; aération (échange d'air naturel organisé pour la ventilation des locaux soumis à un stress thermique); flux d'air entre locaux adjacents(non organisé et organisé).
Les forces naturelles qui provoquent le mouvement de l'air dans un bâtiment sont gravité et vent pression. La température et la densité de l'air à l'intérieur et à l'extérieur du bâtiment ne sont généralement pas les mêmes, de sorte que la pression gravitationnelle sur les côtés des clôtures est différente. En raison de l'action du vent, un remous est créé du côté au vent du bâtiment et une pression statique excessive se produit sur les surfaces des clôtures. Du côté au vent, une raréfaction se forme et la pression statique est réduite. Ainsi, avec le vent, la pression de l'extérieur du bâtiment est différente de la pression à l'intérieur des locaux.
Les pressions gravitationnelles et éoliennes agissent généralement ensemble. L'échange d'air sous l'influence de ces forces naturelles est difficile à calculer et à prévoir. Il peut être réduit en scellant les clôtures, et également partiellement régulé en étranglant les conduits de ventilation, en ouvrant les fenêtres, les impostes et les lanternes de ventilation.
Le régime d'air est lié au régime thermique du bâtiment. L'infiltration d'air extérieur entraîne un surcoût thermique pour son chauffage. L'exfiltration de l'air intérieur humide hydrate et réduit les propriétés de protection thermique des clôtures.
La position et la taille de la zone d'infiltration et d'exfiltration dans le bâtiment dépendent de la géométrie, des caractéristiques de conception, du mode de ventilation du bâtiment, ainsi que de la zone de construction, de la saison et des paramètres climatiques.
Entre l'air filtré et la clôture, il se produit un échange de chaleur dont l'intensité dépend de l'endroit de la filtration dans la structure de la clôture (réseau, joint de panneau, fenêtres, entrefers, etc.). Ainsi, il est nécessaire de calculer le régime d'air du bâtiment: déterminer l'intensité de l'infiltration et de l'exfiltration d'air et résoudre le problème du transfert de chaleur des différentes parties de la clôture en présence de pénétration d'air.
En raison de la différence de température sous l'action de la pression gravitationnelle, l'air extérieur pénètre dans les locaux des étages inférieurs à travers la clôture; côté au vent, l'action du vent augmente l'infiltration ; avec au vent - le réduit.
L'air intérieur des premiers étages a tendance à pénétrer dans chambre haute(il traverse portes intérieures et couloirs reliés à la cage d'escalier).
Des locaux des étages supérieurs, l'air s'échappe par la non-densité des clôtures extérieures à l'extérieur du bâtiment.
Les locaux des étages intermédiaires peuvent être en mode mixte. L'effet de la ventilation d'alimentation et d'extraction se superpose à l'échange d'air naturel dans le bâtiment.
1. En l'absence de vent sur les surfaces des murs extérieurs agira tailles différentes pression de gravité. Selon la loi de conservation de l'énergie, la pression moyenne le long de la hauteur à l'intérieur et à l'extérieur du bâtiment sera la même. Par rapport au niveau moyen dans la partie inférieure du bâtiment, la pression de la colonne d'air intérieur chaud sera inférieure à la pression de la colonne d'air extérieur froid de la surface extérieure du mur.
La densité de surpression nulle est appelée le plan neutre du bâtiment.
Figure 9.1 - Tracé des diagrammes de surpression
La valeur de la pression gravitationnelle en excès à un niveau arbitraire h par rapport au plan neutre :
(9.1)
2. Si le bâtiment est soufflé par le vent et que les températures à l'intérieur et à l'extérieur du bâtiment sont égales, une augmentation de la pression statique ou du vide sera créée sur les surfaces extérieures des clôtures.
Selon la loi de conservation de l'énergie, la pression à l'intérieur du bâtiment avec la même perméabilité sera égale à la valeur moyenne entre celle augmentée du côté au vent et celle inférieure du côté au vent.
Valeur absolue surpression du vent :
, (9.2)
où k 1 ,k 2 - coefficients aérodynamiques, respectivement, des côtés au vent et sous le vent du bâtiment;
Pression dynamique exercée sur un bâtiment par un courant d'air.
Pour calculer l'infiltration d'air à travers la clôture extérieure, la différence de pression d'air à l'extérieur et à l'intérieur de la pièce, Pa, est :
où Hsh est la hauteur de l'embouchure de la gaine de ventilation à partir du niveau du sol (la marque d'emplacement du point de pression zéro conditionnel);
H e - la hauteur du centre de l'élément de construction considéré (fenêtre, mur, porte, etc.) à partir du niveau du sol;
Le coefficient introduit pour la pression dynamique et prenant en compte le changement de vitesse du vent depuis la hauteur du bâtiment, le changement de vitesse du vent depuis température extérieure dépend de la région;
La pression d'air dans la pièce, déterminée à partir de la condition de maintien de l'équilibre de l'air ;
Pression relative excessive dans la pièce due à l'action de la ventilation.
Par exemple, pour les bâtiments administratifs des bâtiments des instituts de recherche et similaires, une ventilation équilibrée de l'alimentation et de l'extraction en mode de fonctionnement ou un arrêt complet de la ventilation pendant les heures non ouvrables est typique Р в = 0. Pour de tels bâtiments, la valeur approximative est :
3. Pour évaluer l'influence du régime d'air du bâtiment sur le régime thermique, des méthodes de calcul simplifiées sont utilisées.
Cas AÀ immeuble de grande hauteur dans toutes les chambres hotte d'aération est entièrement compensé par le débit de ventilation, donc = 0.
Ce cas comprend les bâtiments sans ventilation ou avec ventilation d'alimentation et d'extraction toutes les pièces avec des débits égaux pour l'entrée et l'évacuation. La pression est égale à la pression dans la cage d'escalier et les couloirs qui y sont directement reliés.
La quantité de pression à l'intérieur chambres individuelles se situe entre la pression et la pression sur la surface extérieure de cette pièce. Nous acceptons qu'en raison de la différence, l'air passe séquentiellement à travers les fenêtres et les portes intérieures faisant face au cage d'escalier, et couloirs, le débit d'air initial et la pression à l'intérieur de la pièce peuvent être calculés à l'aide de la formule :
où - caractéristiques de la perméabilité de la zone de la fenêtre, la porte de la pièce donnant sur le couloir ou la cage d'escalier.
