Устройство вентиляции естественной: Естественная вентиляция в частном доме: наши советы

Вентиляция брусового дома — особенности устройства (фото, видео)

В недавнем прошлом деревянные дома прекрасно обходились без вентиляционных систем. Воздушные потоки проникали в дом через щели между венцами и зазоры в оконных и дверных рамах, а удалялись через дымоход русской печи. Современные деревянные дома устроены несколько по-другому. Исчезли русские печи и щели в строительных конструкциях. Поэтому для новых брусовых построек необходима дополнительная вентиляция.

Зачем нужен воздухообмен в деревянном доме

Воздухообмен в доме из бруса удаляет из помещений отработанный воздух вместе с парами, углекислым газом, неприятными запахами, а взамен подает в комнаты свежие воздушные потоки. Если вентиляция работает нормально, жильцы домов из бруса даже не замечают этого. Зато любой сбой воздухообменной системы виден сразу: на стенах образуется конденсат, появляется запах сырости, вследствие нехватки кислорода ухудшается самочувствие домочадцев.

Виды вентиляционных систем:

• С естественным побуждением;
• С принудительным побуждением.

Естественный воздухообмен

Схема естественного воздухообмена

Еще несколько лет назад в жилых домах повсеместно использовалась естественная вентиляция. Приток осуществлялся через щели в строительных конструкциях, а вытяжка – через вентиляционные каналы, расположенные в кухнях и санузлах. При таком способе организации воздухообмена тяга обеспечивается разницей температурных показателей внутри и снаружи дома и перепадами давления. Такая система легко монтируется и обходится недорого.

Важно! Для улучшения тяги воздуховоды естественной вентиляции нельзя прокладывать горизонтально, также следует избегать резких поворотов. Чрезмерная геометрия снижает эффективность естественной вентиляционной системы брусового строения.

Но при этом у системы есть ряд недостатков: невозможность контролировать воздухообмен, сквозняки, попадание пыли в помещение, утечка тепла. Трудности добавляет зависимость естественных вентиляционных систем от температурных показателей. Зимой и летом воздухообмен довольно интенсивен, а вот осенью и весной – в помещении начинается застой воздуха. Ситуацию можно частично исправить установкой вентиляторов в воздуховоды, но это, никак не решает проблему с утечкой тепла в холодное время.

Современные дома из бруса максимально герметичны, что делает не возможным приток через зазоры в строительных конструкциях. Поэтому подачу воздуха в помещение лучше организовать через стеновые приточные клапаны.

Важно! Каналы для удаления воздуха монтируются на кухне, в ванной, туалете, кладовке. Если эти помещения расположены рядом, их воздуховоды можно объединить. Самостоятельные вытяжные каналы нужны для котельных и комнат с каминами.

Принудительная вентиляция

Устройство принудительной вентиляции

В сравнении с естественным воздухообменом принудительная система вентилирования обладает множеством преимуществ. Ее работа более эффективна и не зависит от погодных условий. В районах с неблагоприятной экологией такая вентиляция станет настоящим спасением – благодаря фильтрам, в жилище всегда будет поступать очищенный воздух без неприятных запахов.

Варианты устройства принудительной вентиляции:

• Наборная система;
• Моноблочная установка.

В состав принудительной наборной системы брусового дома входят воздуховоды, приточная и вытяжная установка, фильтры, калорифер, увлажнитель воздуха, шумоглушители. Принцип работы вентиляции следующий: воздух с улицы с помощью приточного вентилятора нагнетается внутрь конструкции, проходит через фильтры, нагревается или охлаждается до комфортной температуры и подается в комнаты. Вытяжные каналы с выходами в кухню, санузлы, гардеробные подсоединены к мощной вытяжной установке, расположенной на чердаке. Разводку воздуховодов для эстетичности обычно скрывают за вытяжным потолком.

Благодаря компактным размерам, моноблочные приточно-вытяжные установки подходят для монтажа в малогабаритных домах. Все конструктивные элементы (фильтры, увлажнители, калорифер, рекуператор) заключены в шумоизолированный корпус. Благодаря бесшумной работе установку можно разместить поблизости от жилых помещений.

Цокольный этаж

Воздухообмен на цокольном этаже

Цокольный этаж – это довольно затратное предприятие, но при этом позволяющее существенно увеличить полезное пространство. В традиционных брусовых постройках цокольные этажи отсутствуют, но при желании можно прибегнуть и к такому способу увеличению жилой или хозяйственной площади. Там часто размещают бильярдные комнаты, прачечные, тренажерные залы или кладовые.

Вентиляция на цокольном этаже устраивается обязательно. Система может быть как естественная, так и принудительная. О способе воздухообмена на цокольном этаже следует позаботиться еще на стадии проектирования домов из бруса. Для естественного воздухообмена в стенах монтируются продухи – по одному отверстию на каждые 2-3 метра, для построек в низине количество приточных отверстий увеличивается. Приточное отверстие вырезается под потолком, труба выводится на крышу.

Устройство вентиляции в деревянном доме

Системы вентиляции – классификация и особенности

В общепринятом понимании системы вентиляции нужны для удаления из помещений отработанного воздуха и замены его чистым. Их классифицируют по нескольким признакам.

Классификация систем вентиляции

По способу подачи и отвода воздуха

По способу подачи свежего и удаления отработанного воздуха системы вентиляции делятся на естественные и искусственные (по-другому, механические и принудительные).

Особенности естественных систем вентиляции

При использовании естественных систем вентиляции не применяют электродвигатели, вентиляторы и прочее электрооборудование. Воздух подается и удаляется:

• За счет аэрации – разности температур внутри и снаружи помещений. Этот процесс используют для вентилирования помещений с высокими тепловыделениями. Более холодный, плотный и тяжелый наружный воздух естественным образом вытесняет из помещений нагретый, менее плотный легкий воздух. Его циркуляция обеспечивается источником тепла, который в системе играет роль вентилятора.

Так работает естественная система вентиляции за счет разности температур снаружи и внутри помещения

• В результате разности давления в помещениях и в вытяжном устройстве (дефлекторе), установленном на крыше здания. Чтобы такая система вентиляции работала, минимальный перепад высоты должен быть три метра.

Так может выглядеть устройство естественной системы вентиляции с применением дефлекторов

• Вследствие ветрового давления. В этом случае с наветренной стороны здания образуется зона повышенного давления воздуха, а с подветренной – пониженного. Соответственно, для циркуляции воздуха в здании достаточно сделать проемы для его подачи и удаления.

Естественные системы вентиляции простые, недорогие и надежные, но малоэффективные и зависимы от внешних факторов: времени года, давления, силы и направления ветра. Они подходят для жилых помещений или производств, не связанных с выбросом вредных веществ.

Особенности искусственных (механических) систем вентиляции

При устройстве искусственных систем вентиляции для подачи и удаления воздуха используют вентиляторы, электродвигатели и прочее оборудование. Они не зависят от внешних факторов, имеют бо́льший радиус действия, позволяют не только перемещать воздух, но и очищать, осушать, увлажнять или нагревать его. Системы подходят для помещений любых типов, но требуют значительных капитальных вложений и эксплуатационных расходов.

Механические системы вентиляции оптимальны для производственных или офисных помещений

По зоне обслуживания

По зоне обслуживания системы вентиляции делятся на местные и общеобменные и могут быть естественными или искусственными.

Особенности местных систем вентиляции

Местные системы применяют для подачи или удаления воздуха из локализованных зон. Они удобны, например, для создания комфортных условий работы персоналу, подвергающемуся интенсивному тепловому излучению (в кондитерских или литейных цехах). На рабочие места с помощью местной системы вентиляции подают свежий охлажденный воздух.

Если есть точечные очаги выбросов вредных веществ, пыли или дыма и нельзя допустить их распространения, решают обратную задачу: удаляют загрязненный воздух из таких зон.

Местные системы вентиляции удобны и эффективны, но подходят для узкоспециализированных задач. Все они – механические.

Особенности общеобменных систем вентиляции

Общеобменные системы применяют для замещения воздуха во всем помещении или в большей его части. Они удобны для разбавления паров и газов, снижения концентрации вредных веществ в воздухе, обеспечения требуемых параметров микроклимата (например, повышения температуры). В этом случае общеобменную вентиляцию используют для подачи воздуха.

С ее помощью решают и другие задачи. Например, удаляют из помещений вредные вещества, пыль, дым или тяжелые газы, которые нельзя локализовать и с которыми не справится местная система вентиляции.

Общеобменные системы подходят для жилых, офисных и производственных помещений. В подавляющем большинстве они механические, но могут быть комбинацией механических и естественных систем.

Общеобменные системы вентиляции часто используются в производстве

По назначению

По назначению системы вентиляции делятся на приточные, вытяжные и приточно-вытяжные. Все они – механические.

Особенности приточных систем вентиляции

Приточные системы используют для подачи чистого воздуха в помещения. Отработанный воздух удаляется естественным образом за счет разницы давлений в помещении и на улице. Приточные системы подходят для бытовых, офисных и производственных помещений, где нет вредных выделений.

Приточная система вентиляции обеспечивает принудительную подачу воздуха в помещение

Особенности вытяжных систем вентиляции

Вытяжные системы применяют для принудительного отвода отработанного воздуха. В этом случае воздух поступает естественным путем из-за падения давления в помещении. Вытяжные системы больше подходят для производств. Они удобны для удаления лишней влаги, углекислого газа или неприятных запахов, но не регулируют параметры поступающего воздуха.

Так работает вытяжная система принудительной вентиляции помещений

Особенности приточно-вытяжных систем вентиляции

Приточно-вытяжные системы выполняют две задачи: подают чистый и отводят отработанный воздух из помещения. Как правило их используют в производстве, чтобы регулировать микроклимат в помещении (температуру и влажность).

Приточно-вытяжная система вентиляции обеспечивает принудительную подачу свежего и отвод отработанного воздуха

По конструктивному исполнению

По конструктивному исполнению системы делятся на канальные, бесканальные, моноблочные и наборные.

Особенности канальных и бесканальных систем вентиляции

Канальные системы вентиляции – механические. В них для подачи или отвода воздуха используют разветвленную сеть воздуховодов.

Канальные системы вентиляции подходят для помещений большой площади

Бесканальные системы бывают естественными или механическими – вместо сети воздуховодов в стены или перекрытия встраивают вентиляторы.

Особенности моноблочных и наборных систем вентиляции

Моноблочные и наборные системы вентиляции – механические. У первых все элементы находятся в одном корпусе. Поэтому они компактны и удобны при установке, но больше подходят для небольших помещений.

Так выглядит моноблочная система вентиляции

Наборные системы состоят из отдельного оборудования и комплектующих, объединенных в одну систему. Их сложнее монтировать, но они подходят для любых помещений.

Оборудование и комплектующие для систем вентиляции

Для устройства систем вентиляции используют следующее оборудование и комплектующие:

• Вентиляторы для подачи или отвода воздуха. Они отличаются размерами, полным давлением (от этого параметра зависит расстояние, на которое можно подать воздух), производительностью, уровнем шума и типом (осевые, радиальные, диаметральные).
• Воздухозаборные решетки устанавливают снаружи помещений. Они защищают систему вентиляции от попадания мелкого мусора и атмосферных осадков.
• Воздушные клапаны перекрывают доступ наружного воздуха в отключенную систему.
• Фильтры очистки задерживают пыль и мелкий мусор, очищая поступающий воздух, их использование продлевает срок службы систем вентиляции. Делятся на фильтры грубой (задерживают частицы размером более 10 мкм), тонкой (до 1 мкм) и особо тонкой очистки (до 0,1 мкм).
• Воздухонагреватели подогревают подаваемый в помещения воздух. Могут быть электрическими или водяными.
• Рекуператоры тоже нагревают подаваемый в помещения воздух за счет передачи ему тепла от отработанного воздуха, который выводится из помещений. Такие устройства уменьшают расход электроэнергии при использовании систем вентиляции.
• Воздуховоды для транспортировки воздуха. Различаются формой (круглые или прямоугольные), площадью сечения и типом (гибкие, полугибкие, жесткие).
• Шумоглушители гасят шум от работающих вентиляторов.
• Воздухораспределительные устройства – плафоны или решетки, которые устанавливают в помещениях для равномерного распределения подаваемого воздуха или его равномерного отбора.
• Фасонные изделия для сборки воздуховодов в единую систему – переходники, разветвители и повороты.

Пример комплектации системы вентиляции

Помимо перечисленного, в состав систем вентиляции входят системы управления. Самые простые для включения и выключения вентиляции. Сложные контролируют состояние фильтров, включают и выключают воздухонагреватели.

Заключение

Простейшая система вентиляции – это обычные защищенные сеткой или решеткой проемы в стенах помещения. В крупном производстве она представляет собой сложную комбинацию различного оборудования, работающего как единый организм. Наша компания предложит решение для любой задачи по устройству систем вентиляции.

Вентиляции помещений — естественная и механическая

Главными характеризующими признаками для любых вентиляционных систем являются зона обслуживания, назначение, конструктивное исполнение и способы управления воздушными потоками. На основе этого их делят на несколько видов:

• Способ циркуляции воздуха – механические и естественные;
• Назначение – вытяжные, приточные;
• Конструкция – бесканальные, канальные;
• Зона обслуживания – местные, общеобменные.

С помощью указанных разновидностей вентиляционных устройств в помещениях различных площадей обеспечиваются приемлемые метеорологические условия.

Естественные и механические вентиляционные системы помещений

Естественная вентиляция при функционировании не использует электроэнергию, не требуется закупка специализированного оборудования. Данная система работает за счет таких переменных, как ветер, разность давления, аэрация, то есть они существенно ограничены при эксплуатации.

Естественная вентиляция активно эксплуатируется при возведении нового жилья. Этот вид проветривания помещения считается наиболее распространенным. Принцип его работы основывается на воздействии естественных природных сил. Циркуляция воздуха естественным путем осуществляется под действием напоров ветра и тепла. То есть, все виды естественной вентиляции происходят вследствие разности температур, перепадов давления и других факторов. Соответственно, для реализации естественного вентилирования не требуется применение электрического оборудования.

При работе естественной системы вентиляции свежий воздух поступает в помещение по специальным каналам-воздуховодам (что и послужило появлению альтернативного названия – «канальная вентиляция»). В многоэтажных домах воздуховоды организовываются в стенах, эта конструкция предусматривается проектами. В помещениях, выделенных под производство, естественное вентилирование производится при помощи дефлекторов, присоединяемых к воздуховодной системе.

Говоря об особенностях такого типа вентиляции, конечно же, необходимо акцентировать внимание на ее доступности и дешевизне. Но следует принимать к вниманию и то, что в большинстве случаев данный метод эксплуатируется в сочетании с механическими системами.

Основные виды естественной системы вентиляции выглядят следующим образом:

• организованная;
• неорганизованная.

Неорганизованная встречается в любых помещениях. Принцип ее работы заключается в воздухообмене, производимом за счет неплотности ограждающих конструкций, форточек, окон, дверей. Рассчитать объемы циркулирующего воздуха в такой ситуации невозможно, поскольку величина его может зависеть от различных факторов (площади открываемой фрамуги, материалов окна и ограждений и прочих).

Организованным типом вентиляционной системы считается аэрация. В этом случае наличие воздуховодов не предусматривается, а их функции выполняются специальными отверстиями, оставляемых в строительных конструкциях. Такой вид вентилирования чаще всего применяется в производственных помещениях.

Механическая вентиляция, в свою очередь, зависит от наличия электроэнергии, основой для ее работы является совокупность оборудования, способного непрерывно перемещать воздух на некоторые дистанции. Главное преимущество механических систем – автономная подача и удаление воздуха, вне зависимости от окружающих природных условий. Воздух в обязательном порядке подвергается обработке – нагревается или охлаждается, очищается.

Принято выделять основные виды механической вентиляции:

• Вытяжная – состоит из вентилятора, установленного в специальном вентиляционном канале, который и отвечает за воздухообмен.
• Приточная — этот вид вентиляции сегодня не пользуется особой популярностью.
• Приточно-вытяжная – пожалуй, наиболее эффективная система, которая чаще всего монтируется в частных домах и коттеджах.

Вытяжные и приточные системы вентиляции

Вытяжная вентиляция предназначена для вывода отработанного воздуха. Вытяжку составляют из вентилятора, решетки и воздуховодов, образующих сеть каналов, помогающих вывести воздух наружу. С помощью приточной вентиляции взамен удаленного воздуха подают свежий, при необходимости его обрабатывая.

При совместном использовании вытяжных и приточных систем вентиляции необходимо сбалансировать их производительность, то есть учесть все возможности циркуляции воздушных потоков в смежных помещениях.

Канальная и бесканальная вентиляция

При наличии в вентиляционной системе разветвленной сети воздуховодов, по которым перемещается воздух, такую систему называют канальной. Если каналы отсутствуют, а вентилятор монтируется в перекрытие в качестве дополнения к естественной вентиляции, образуется бесканальная система.

Устройство общеобменной и местной вентиляции

Общеобменные вентиляционные системы предназначены для обеспечения полноценного воздухообмена полностью в помещении или в большей его части. Они способны равномерно удалять отработанный воздух и с помощью приточных систем подавать чистый.

С помощью местной вентиляции осуществляется подача воздуха на конкретные участки помещения и удаление вредных выделений с мест их образования. В первом случае действуют местное приточное оборудование, во втором – местное вытяжное. Для вылавливания и вывода посторонних веществ используются отсосы, их предназначение – локализация примесей, предотвращение их распространения по всему помещению. Разновидности местного приточного вентилирования – воздушные оазисы, души, завесы.

Общеобменная вентиляция обойдется дороже, чем местная, при необходимости рациональным может стать использование смешанного воздухообмена.

Она являются наиболее актуальной в тех случаях, когда количество вредных факторов в помещении незначительно. Использования общеобменной вентиляции не предполагает дополнительной очистки потоков воздуха. Сочетание общеобменного и естественного вентилирования помогает существенно сэкономить, добившись при этом хорошего результата.

Этот вид вентиляции применим для производственных предприятий, где он может обеспечить наиболее оптимальные условия для работы персонала. Организация общеобменной приточно-вытяжной вентиляции заключается в удалении и возврате в помещение одинакового количества воздушных масс.

Существует два основных вида данного вентилирования:

• Вытяжная общеобменная, основная цель которой – удаление вредных веществ непосредственно из места их появления (другими словами – она призвана обеспечивать баланс между притоком и оттоком воздуха).
• Приточная общеобменная — используется тогда, когда есть надобность в ассимиляции избыточного количества влаги или тепла и разбавлении скоплений вредных веществ.

Как правило, тип вентиляции, который будет оптимально подходить под каждое конкретное помещение, специалисты выбирают во время проектирования здания. Основой этому являются экономические возможности заказчика, поставленные перед зданием технические цели, а также общепринятые санитарно-гигиенические требования.

Механическая вентиляция зданий — Проектирование зданий

Вентиляция необходима в зданиях для удаления «застоявшегося» воздуха и замены его «свежим» воздухом:

В широком смысле вентиляцию в зданиях можно разделить на «естественную» или «механическую».

Естественная вентиляция обычно предпочтительнее механической, так как она обычно требует меньших капитальных, эксплуатационных и эксплуатационных затрат. Однако существует ряд обстоятельств, при которых естественная вентиляция невозможна:

Некоторые из этих проблем можно избежать или смягчить путем тщательного проектирования, и возможен смешанный режим или вспомогательная вентиляция, когда естественная вентиляция дополняется механическими системами.

Если необходима механическая вентиляция, это может быть:

В коммерческих разработках механическая вентиляция обычно приводится в действие установками для кондиционирования воздуха (AHU), подключенными к воздуховодам внутри здания, которые подают воздух и выводят воздух из внутренних помещений. Обычно AHU состоит из изолированной коробки, которая образует корпус для; стойки или камеры фильтров, вентилятор (или нагнетатель), а иногда и нагревательные элементы, охлаждающие элементы, шумоглушители и демпферы. В некоторых ситуациях, например, в плавательных бассейнах, кондиционеры могут включать осушение.См. Дополнительную информацию в разделе «Вентиляционные установки».

Если механическая вентиляция включает обогрев, охлаждение и регулирование влажности, это может называться отоплением, вентиляцией и кондиционированием воздуха (HVAC). См. Раздел Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха для получения дополнительной информации.

Забор внутреннего воздуха и замена его наружным воздухом может увеличить потребность в обогреве и охлаждении. Это можно уменьшить путем рециркуляции части внутреннего воздуха со свежим наружным воздухом или с помощью вентиляции с рекуперацией тепла (HRV), которая восстанавливает тепло от вытяжного воздуха для предварительного нагрева входящего свежего воздуха с помощью противоточных теплообменников.Дополнительную информацию см. В разделе «Вентиляция с рекуперацией тепла».

Проектирование систем механической вентиляции, как правило, является специализированной задачей, выполняемой инженером по обслуживанию зданий. Несмотря на то, что существуют стандарты и практические правила, которые можно использовать для определения расхода воздуха в простых ситуациях, когда механическая вентиляция сочетается с обогревом, охлаждением, контролем влажности и взаимодействием с естественной вентиляцией, тепловой массой и увеличением солнечной энергии, ситуация может быстро стать очень сложным.

Это, наряду с дополнительными соображениями, такими как шум, создаваемый вентиляторами, и влияние воздуховодов на акустическое разделение, означает, что жизненно важные услуги здания учитываются в самом начале процесса проектирования здания, а не рассматриваются как надстройка. .

См. Дополнительную информацию в разделе «Инженер по эксплуатации зданий».

Механическая вентиляция может управляться системой управления зданием (BMS) для максимального комфорта пассажиров и минимизации энергопотребления. Регулярные осмотры и техническое обслуживание необходимы для обеспечения оптимальной работы систем и понимания пользователями их принципов работы.

Для получения дополнительной информации см. Система управления зданием.

Вентиляция в зданиях регулируется Частью F строительных норм. Утвержденный документ F включает стандарты вентиляции и качества воздуха для всех зданий, а также требования по предотвращению образования конденсата. Типы вентиляции включают: механический, пассивный стек, фон и продувка (быстрая).

Он поддерживается Руководством по соответствию бытовой вентиляции, которое содержит подробные инструкции по установке, проверке, тестированию, вводу в эксплуатацию и предоставлению информации при установке стационарных систем вентиляции в новых и существующих жилищах.

Дополнительную информацию см. В утвержденном документе F.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЕСТЕСТВЕННАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ: ПРОСТО ИЛИ СЛОЖНО?

Энергоэффективность сейчас обычно лежит в основе качественного проектирования механических служб. Многие технологии вступили в гонку за то, чтобы стать идеальным партнером для повышения энергоэффективности в зданиях, например, комбинированное производство тепла и электроэнергии (ТЭЦ), наземные и воздушные тепловые насосы. Среди них автоматическая естественная вентиляция стоит на голову выше в технологической битве.Он предлагает простое, но очень эффективное решение для естественного охлаждения и контроля качества воздуха.

В современном строительстве естественная вентиляция встречается во многих формах. Мы видим это в приводимых в действие окнах, моторизованных жалюзи и башенках на крыше, и это лишь некоторые из них. Все это можно объединить в различные режимы стратегии вентиляции, такие как перекрестная вентиляция, вытяжная вентиляция и смешанный режим механической и естественной вентиляции.

Чтобы дать некоторое представление о различиях между этими различными конструкциями систем естественной вентиляции, мы представили следующее резюме.Он определен в Руководстве CIBSE по естественной вентиляции для нежилых зданий, AM10: 2005.

Односторонняя вентиляция с двойным открыванием

Если на фасаде предусмотрено несколько вентиляционных отверстий на разной высоте, скорость вентиляции может быть увеличена за счет эффекта стека. Потоки, индуцированные дымовой трубой, увеличиваются с вертикальным разделением отверстий и увеличением разницы температур между внутренними и внешними поверхностями. Помимо увеличения скорости вентиляции, двойное отверстие увеличивает глубину проникновения свежего воздуха в помещение, в отличие от вентиляции с одним отверстием.Как показывает практика, предельная глубина для эффективной вентиляции составляет примерно 2/5 высоты здания от пола до потолка.

Поперечная вентиляция

Это происходит, когда с обеих сторон помещения есть вентиляционные отверстия. Воздух проходит в одну сторону здания и выходит из другой, например, через окно или дверь. Поперечная вентиляция обычно приводится в движение ветром, но также может быть вызвана разницей плотности в прикрепленном вертикальном дымоходе. По мере того, как воздух движется через зону, температура будет повышаться, а качество воздуха ухудшаться, так как воздух забирает тепло и загрязняющие вещества из занимаемого пространства.

Обычный подход к обеспечению поперечной вентиляции — открывание окон. Однако другие подходы также могут быть успешными. Более старый пример — «ветряк», встроенный в основную инфраструктуру здания. Установленный на крыше вентилятор представляет собой более современный метод этого. Он использует перепад давления в сегментированном вентиляционном устройстве, чтобы направить воздух вниз через сегмент, обращенный к ветру, в пространство. Всасывание, которое создается за счет отрицательного давления, втягивает воздух обратно из пространства.Скорость потока можно регулировать с помощью заслонки, а распределение воздуха достигается через модуль диффузора.

Приточная вентиляция

Вентиляция стеллажа зависит от разницы в плотности. Подход втягивает воздух через вентилируемое пространство, а затем выпускает воздух через вертикальный путь потока. Это означает, что рабочие зоны вентилируются поперечно, при этом воздух входит в одну сторону помещения и выходит из противоположной. Для достижения необходимого распределения потока без чрезмерно больших размеров выпускных вентиляторов выпускное отверстие дымовой трубы обычно должно быть не менее чем на половину одного этажа над уровнем потолка верхнего этажа.Этого можно добиться с помощью специального дымохода или атриума. Преимущество атриумной вентиляции состоит в том, что воздух может поступать с обеих сторон здания к центральной вытяжной точке, эффективно удваивая ширину в плане, которая может эффективно вентилироваться естественным путем.

Смешанная вентиляция

Различные стратегии могут применяться к разным частям здания или в разное время. Это так называемый «смешанный режим». Например, в смешанном режиме переключения учитывается, что требования к охлаждению любого помещения варьируются от сезона к сезону.Примером этого может быть использование механической вентиляции в экстремальных погодных условиях, как жарких, так и холодных, но использование естественной вентиляции в более мягкую погоду. Это уменьшает проблему холодных сквозняков зимой и позволяет использовать механическую ночную вентиляцию для предварительного охлаждения в жаркие летние периоды.

Каждый подход к естественной вентиляции требует разного уровня управления BMS, мониторинга, интерфейса или интеграции для создания успешной системы управления естественной вентиляцией.Ключевым аспектом этого является то, что он дает возможность жильцу здания вносить изменения в оконные проемы, чтобы поддерживать личный комфорт без ущерба для комфорта других. Это означает, что стратегии автоматического управления должны быть тщательно интегрированы с поведением пользователя.

Некоторые системы, такие как турели на крыше, поставляются с дополнительными автономными элементами управления, которые не требуются, когда технология интегрируется в стратегию BMS для всего объекта. Оконные приводы также могут вызывать осложнения, когда в типичной контрактной цепочке они закупаются как часть фасадного пакета, предоставляемого непосредственно основным подрядчиком, а не в поле зрения специализированного субподрядчика BMS по мониторингу и оценке.Слишком часто к тому времени, когда подрядчик BMS привлекается к проекту, выбор привода уже согласован. Это исключает возможность просмотра и выбора лучших технологий, согласованных с общим дизайном BMS. В идеальной ситуации выбор привода будет отложен до тех пор, пока не будет назначен подрядчик BMS, и такие детали могут быть разработаны путем консультации.

Для покупателя M&E уточнение того, какие дополнительные элементы требуются, слишком часто оказывается минным полем, представляя возможное перекрытие затрат, пробел в оценке или проблемы с гарантией.Специалист по BMS должен быть в состоянии помочь в определении граничных точек всех пакетов, чтобы обеспечить их совмещение для получения комбинированного рабочего технического решения.

Если это еще не оговорено консультантами по проектированию, предварительный анализ и детальное проектирование работоспособности, сигналов и требований к питанию между устройствами (такими как BMS, оконные приводы и турели) у всех поставщиков (фасадный пакет, закупка M&E, подразделение BMS) подрядчиков) имеет решающее значение для успеха общего результата.

Чем может помочь ABEC?

Мы тесно сотрудничаем с нашими клиентами, чтобы предоставить эту консультацию, обеспечивая успешный результат проектов автоматизированной естественной вентиляции BMS. Это дает множество преимуществ, обеспечивая конечному клиенту общий контроль над зданием, энергоэффективность и успешное выполнение проекта по контракту.

Вентиляция с эффектом стеклопакета и принцип Бернулли

При проектировании систем естественной или пассивной вентиляции может применяться как вытяжная вентиляция, так и принцип Бернулли, или эффект Бернулли.Как правило, бывает даже так, что если здание стратегически построено с использованием одного из вышеупомянутых явлений, другое также будет иметь место. Короче говоря, проектирование с учетом этих эффектов требует большой разницы в высоте между входными и выходными отверстиями для воздуха. Чем больше разница, тем лучше. Но что такое пассивная вентиляция? Что это за эффекты? И каковы преимущества использования пассивных методов по сравнению с системами механической вентиляции? В этой статье мы ответим на эти вопросы.

Что такое пассивная вентиляция?

Пассивная или естественная вентиляция подает и удаляет воздух из помещений без помощи механических систем. Пассивная вентиляция вместо этого полагается на разницу давления естественных сил для облегчения воздушного потока. При использовании в системе этот тип вентиляции работает для регулирования температуры через входные и выходные отверстия (например, окна, вентиляционные отверстия и т. Д.) Тремя способами:

1. Ветровая вентиляция: Управляется разницей давления между внутренним и внешним воздухом вокруг здания
   Применяется пассивная вентиляция с использованием оконных ветровых установок
2. Вентиляция, управляемая плавучестью : Зависит от разницы температур между внутренней и внешней средой (т.е.е., вытяжная вентиляция)

Визуализация разницы внутренней и внешней температуры, которая создает эффекты вентиляции, управляемые плавучестью, такие как вытяжная вентиляция

1. Ночная вентиляция с охлаждением: Возникает за счет выделения тепла, поглощаемого тепловой массой здания в дневное время

Визуализация того, как вентиляция с ночным охлаждением работает в конструкции здания (Источник)

В этой статье мы сосредоточимся на двух эффектах, которые существуют в этих методах вентиляции; вытяжная вентиляция и принцип Бернулли.

Что такое Stack Ventilation

После ветровой вентиляции, которой в основном способствует открывание и закрывание окон, вытяжная вентиляция является наиболее часто используемой формой пассивной вентиляции. Стековая вентиляция, наряду с принципом Бернулли, может быть чрезвычайно эффективной и недорогой для реализации в рамках конструкции здания. При рассмотрении тактики пассивной вентиляции важно учитывать стратегии, основанные на плавучести, такие как вытяжная вентиляция, в дополнение к стратегиям, управляемым ветром, потому что природные силы, такие как ветер, обычно замедляются ночью и, следовательно, могут сделать ветровые стратегии менее эффективными и неэффективными. .

Скорость воздушного потока через дымоход в моделировании вентиляции в зимних условиях. На этом изображении показано, как вытяжная вентиляция за счет разницы внешнего и внутреннего давления и температуры создает систему естественной вентиляции.

Вытяжная вентиляция (также известная как эффект стеклопакета или дымохода) создает воздушный поток, используя естественную силу, возникающую при изменении давления, температуры и плотности воздуха между соответствующими внутренними и внешними средами. Соответствующими переменными, которые создают этот эффект окружающей среды, являются тепловые контрасты в сочетании с высотой данной конструкции.Поток воздуха через дымоход — один из примеров эффекта стека, поскольку он включает в себя две основные действующие переменные; высота и перепад температур. Вы можете узнать больше о стековом эффекте в этом тематическом исследовании.

Загрузите нашу техническую документацию «Ветроэнергетика», чтобы узнать о проектировании зданий, последствиях ветровой нагрузки, ветровом комфорте пешеходов, естественной и механической вентиляции, уменьшении загрязнения и многом другом!

Солнечное излучение можно использовать для улучшения вытяжной вентиляции в высоких открытых помещениях.Допуская солнечное излучение в помещении (например, с помощью оконного остекления, обращенного к экватору), вы можете нагреть внутренние поверхности для повышения температуры в помещении, что затем ускорит вытяжную вентиляцию между верхним и нижним входными отверстиями.

Как сопоставимы вытяжная вентиляция и принцип Бернулли?

Хотя оба эти явления считаются эффектами вентиляции, обусловленными плавучестью, основное различие заключается в том, где находится разница давления. Низкое давление воздуха на больших высотах может пассивно втягивать воздух через здание.Для вытяжной вентиляции используется разница температур. Горячий воздух поднимается вверх из-за его характеристик низкого давления.

Принцип Бернулли использует разницу скоростей ветра для перемещения воздуха, поэтому он также может попасть в категорию ветровой вентиляции. Общий принцип гидродинамики гласит, что чем быстрее движется воздух, тем ниже его давление. Наружный воздух, который находится дальше от земли, менее затруднен, поэтому он движется быстрее, чем воздух, ближе к земле. Следовательно, более высокий воздух имеет более низкое давление.Это более низкое давление может помочь «всасывать» свежий воздух через здание. Окружение здания может сильно повлиять на эту стратегию, так как может возникнуть большее или меньшее препятствие в зависимости от того, находится ли здание в более тихой или более застроенной среде.

Линии скорости потока воздуха через дымоход за счет вытяжной вентиляции

Преимущества естественной вентиляции

Большинство инженеров согласятся, что принцип Бернулли, или эффект Бернулли, полезен во многих сценариях проектирования, поскольку он использует эффективность ветровой вентиляции и вентиляции, основанной на плавучести.Преимущество вытяжной вентиляции над принципом Бернулли состоит в том, что она не зависит от ветра; он продолжает действовать в безветренные дни (когда это может быть больше всего необходимо). Во многих случаях при проектировании одного пассивного метода вентиляции эффективно учитываются оба. Можно использовать конкретные подходы, чтобы просто подчеркнуть одно или другое. Например, дымоход оптимизирует вентиляцию трубы, а совки оптимизированы по принципу Бернулли.

Заключение

Успешная пассивная система вентиляции позволит достичь высокого уровня теплового комфорта и оптимального свежего воздуха для соответствующего внутреннего пространства, полагаясь на эти стратегии, при этом потребляя мало энергии или вообще не требуя ее для активных процессов охлаждения и вентиляции HVAC.Стековая вентиляция и эффект Бернулли можно комбинировать с перекрестной вентиляцией и использовать несколько горизонтальных и вертикальных воздуховодов для достижения максимального качества воздуха в помещении и теплового комфорта. В заключение, инженеры должны стремиться использовать оба эффекта, но помните, что вытяжная вентиляция не зависит от силы ветра и в целом может считаться более надежной из-за этого.

Дополнительные ресурсы по вентиляции от SimScale можно найти в этих блогах:

Естественная вентиляция | Revit 2018

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

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

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

Эта страница включает

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

Когда не следует использовать естественную вентиляцию

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

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

Количественная оценка эффективности вентиляции

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

Q_wind = K • A • V

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

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

Скорость и температура воздуха в зданиях

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

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

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

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

Существуют стандарты и рекомендации относительно того, сколько свежего наружного воздуха должно подаваться в различные помещения здания и людям внутри здания. Например, ASHRAE 62.2001 определяет 0,35 воздухообмена в час для жилых жилых помещений, но также определяет минимальный объемный расход 15 фут3 / мин на человека.
Уравнение:

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

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

Тепловая масса

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

Надежная и качественная система естественной вентиляции

Если вы пытаетесь приобрести систему естественной вентиляции по наиболее конкурентоспособным ценам и с бескомпромиссным качеством, Alibaba.com — это идеальный выбор для вас. Различные разновидности системы естественной вентиляции , предлагаемые на сайте, отличаются высоким качеством и изготовлены с использованием новейших технологий, обеспечивающих долговечное качество и долговечность. Эти продукты, представленные здесь, продаются ведущими поставщиками и оптовиками систем естественной вентиляции , обеспечивая превосходное качество и стабильную производительность.Эти продукты можно использовать как в коммерческих, так и в домашних проектах, они легко устанавливаются и ремонтируются.

Многочисленные типы систем естественной вентиляции , продаваемые здесь, на сайте, сделаны из прочных и жестких материалов, таких как металлы, АБС и т. Д., Которые обладают высокой прочностью и устойчивы к любым видам использования и внешним воздействиям. Система естественной вентиляции усовершенствована и эффективно контролирует микроклимат в вашей комнате. Эти системы естественной вентиляции работают с температурой, влажностью, качеством воздуха, движением воздуха и чистотой воздуха, чтобы сделать воздух вокруг вас более безопасным и комфортным.

Alibaba.com предлагает несколько систем естественной вентиляции разных цветов, размеров, форм, функций и т. Д. В зависимости от ваших требований и выбранной модели. Эти продукты оснащены самыми современными типами охлаждения и теплообменниками для повышения эффективности работы. Система естественной вентиляции Доступные модели также оснащены мощными компрессорами различной производительности. Выберите из этой мощной системы естественной вентиляции , чтобы удовлетворить все ваши индивидуальные требования по улучшению качества воздуха, обогрева и охлаждения.

Изучите различные варианты системы естественной вентиляции , чтобы приобрести эти продукты в рамках своего бюджета и сэкономить деньги при покупках. Эти сертифицированные ISO продукты предлагаются с подробными инструкциями и простыми процессами установки. Они идеально подходят для всех зданий, нуждающихся в первоклассном управлении внутренней средой.

Устойчивое развитие | Бесплатный полнотекстовый | Пассивная вентиляция для комфорта в помещении: сравнение результатов мониторинга и моделирования исторического здания в умеренном климате

1.Введение

Треть населения мира живет в районах с жаркой сухой или жаркой влажной погодой, покрывающей пятую часть поверхности планеты, в то время как внутренние континентальные районы, даже в высоких широтах (50 °), характеризуются летними температурами выше комфортного уровня [1 ]. Использование систем кондиционирования воздуха и связанные с этим затраты на электроэнергию, особенно в Европе, постоянно растут. Эта тенденция рискует свести на нет выгоды от политики стимулирования энергосбережения, проводимой европейскими и другими промышленно развитыми странами [2].

Если не решить проблему летнего кондиционирования воздуха, потребление электроэнергии будет продолжать расти. Двумя факторами, которые привели к увеличению кондиционирования воздуха, являются:

• глобальное потепление из-за производства газа в результате парникового эффекта;

• растущее экономическое развитие развивающихся регионов азиатского континента — часто без чрезмерного экологического контроля.

Необходимость в охлаждении жилых помещений становится все более важной в нынешнем строительном ландшафте, особенно потому, что повышение эффективности зимнего отопления привело, в некоторых случаях, к снижению эффективности систем охлаждения зданий летом [3].Следствием этого является увеличение затрат на энергию, вызванное необходимостью контролировать температуру и влажность в помещении летом и круглый год для других зданий. Действительной альтернативой этой тенденции является использование критериев проектирования и технологий, основанных на «пассивном» кондиционировании воздуха в зданиях, или использование физико-технических механизмов, естественных или индуцированных, направленных на достижение комфортных условий в здании без или с минимальным использованием экзогенной энергии [4,5].Широкое распространение пассивных систем охлаждения, не использующих электрическую энергию, несомненно, будет выгодным с экологической и экономической точки зрения [6]. Пассивное охлаждение состоит из ряда мер, принятых для контроля внутренних условий, минимизации энергопотребления за счет использования местных климатических ресурсов и создания систем с низким уровнем воздействия на окружающую среду [7]. Использование ветра, например, для обеспечения комфортных условий жизни не является чем-то новым. и использовался веками [8,9]. Виллы Costozza — интересный пример; ветер проходил через пещеры, чтобы летом охлаждать комнаты.Пещеры были созданы руками человека и были раскопаны в древние времена для получения камня, в результате чего образовалась серия подземных пещер и галерей, называемых «коволи». В семнадцатом веке, когда землевладельцы строили свои виллы на этой земле, они использовали воздух пещер для охлаждения внутренней среды, соединив свои подвалы с пещерами туннелями, а внутри самих вилл разработали систему, которая позволяла регулировать воздушный поток. Система используется до сих пор, свежий воздух поступает через подвал и достигает верхних этажей, причем поток воздуха создается разницей в температуре и давлении [10].Еще один инновационный проект охлаждения и естественной вентиляции можно найти в Zisa (Рисунок 1), летней резиденции королей в городе Палермо (Италия). Естественная вентиляция и охлаждение замка были достигнуты за счет пяти элементов: большого пруда спереди; фонтан на первом этаже; две вентиляционные трубы; большие влажные полотенца, развешанные в разных комнатах на верхних этажах; и две боковые башни, похожие на «вентиляционные трубы», соединенные со всеми тремя этажами сооружения (рис. 2).Морские бризы сначала охлаждались бассейном и фонтаном, затем ветер проникал в здание и начинал нагреваться. Горячий воздух поднимался через вентиляционные трубы из-за более холодного воздуха внизу («эффект дымохода»). Таким образом, во всех комнатах была создана естественная циркуляция воздуха, чему способствовал ряд отверстий в дверях. Горячий воздух охлаждали большие влажные тряпки, свисающие с балок, детали которых можно увидеть и сегодня. Эстетический комфорт и осведомленность об окружающей среде делают Зиса выдающимся примером биоклиматической архитектуры [11,12].«Ветряные башни» (распространенные в арабской архитектуре) — еще один пример пассивной вентиляции и хорошо известных конструкций, в которых для охлаждения применяется принцип естественной конвекции. Ветряная башня строится на фундаменте здания и подвергается внутреннему делению на ряд дымоходов и вертикальных каналов, прежде чем выйти наверху здания. Между воздуховодами возникают конвективные движения (регулируемые с помощью ряда дверей и проемов), которые по желанию влияют на температуру циркулирующего воздуха.Движение воздуха ускоряется при наличии ветра, и охлаждающий эффект часто усиливается за счет «испарения» через фонтаны, аккуратно расположенные в месте прохождения потоков; Важный вклад в охлаждение также вносит влажность, возникающая из-за грунта и фундамента [13,14]. Во многих исследованиях солнечные дымоходы рассматривались с помощью математического моделирования и экспериментальных исследований: этот выбор пассивной вентиляции зависит от проектных параметров и тепловых характеристик для разные геометрические конфигурации.Исследования показали, что скорость воздуха в дымоходах зависит от ширины канала и угла наклона дымохода. Saifi et al. [15] разработали экспериментальное и численное исследование наклонного солнечного дымохода (30 ° и 45 °), в то время как Chung et al. [16] изучали эффективность солнечного дымохода в жарком и влажном климате, чтобы улучшить тепловые характеристики дома с террасой в Малайзии: девять конфигураций размеров дымохода были протестированы и подтверждены с помощью CFD в программном обеспечении Design Builder, чтобы найти лучшую решение для анализируемого тематического исследования.Еще одно исследование CFD было разработано Baxevanou и Fidaros для двухэтажного здания с солнечным дымоходом: были исследованы три модификации базовой 2D-геометрии, чтобы использовать функциональный дизайн солнечного дымохода, который лучше работал утром и днем, худшее время — полдень июня [17]. Ян и др. [18] сравнили теоретические исследования, численное моделирование и экспериментальные результаты, показывающие, как такие факторы, как высота и ширина теплообмена, интенсивность солнечного излучения, соотношение площадей на входе и выходе из дымохода и скорости входящего воздуха и т. Д.влияют на вентиляцию дымохода.

Несмотря на большое количество литературы по аналитическим исследованиям работы вентиляционных дымоходов, широко подтвержденным CFD-анализом и оптимизированным по геометрии, исследования по интеграции этих систем в исторические здания, которые представляют собой большую часть итальянских построек, отсутствуют. наследство.

К сожалению, потенциал ветра как возобновляемого источника энергии, альтернативного нефти, для производства электроэнергии в Италии довольно ограничен [11].Геоморфологические характеристики Италии определяют широко распространенный ветер с преобладающим режимом бриза; ветер с относительно невысокой средней скоростью (1–2 м / с), переменной периодичностью и переменным направлением в течение дня. Однако эти характеристики, хотя и неблагоприятны для производства электроэнергии, особенно подходят для использования в системах естественной вентиляции для обновления воздуха в замкнутых пространствах и пассивного охлаждения зданий [9]. Такое использование, если оно будет использоваться, приведет к гораздо большей экономии электроэнергии, чем может быть получено непосредственно от производства энергии ветра.

Поэтому в данном исследовании рассматривалась интеграция вентиляционных дымоходов в исторические здания в центральной Италии. Целью было оценить преимущества с точки зрения внутреннего комфорта после установки дымохода с пассивной вентиляцией в Palazzo Galeota, Poggio Picenze (L’Aquila, Италия). Аспекты, связанные с его эксплуатационной оптимизацией, не рассматривались в этом исследовании: фактически, интеграция в большинстве случаев накладывает ограничения на размер воздуховода. Эти ограничения не должны препятствовать вмешательству, которое, как показано в данном документе, тем не менее может гарантировать улучшение характеристик здания.

2. Метод и инструменты

Это исследование направлено на то, чтобы показать, как термогигрометрические характеристики, которые уже существуют в построенном объеме, могут быть использованы для улучшения внутреннего теплового комфорта и обеспечения значительной экономии энергии при использовании кондиционирования воздуха [19] . В исследовании рассматриваются вентиляционные дымоходы с различными отверстиями и анализируются преимущества, которые дает установка вентиляционного канала в историческом здании в центральной Италии. Методология исследования состояла из пяти этапов — анализ вентиляционных дымоходов, проектирование вентиляционного устройства. , моделирование с помощью программного обеспечения, установка и мониторинг, проверка моделей и завершается тестированием.Методология исследования показана на рисунке 3.

Модели для моделирования были созданы с помощью Design Builder. Учитывалась только естественная вентиляция, и результаты рассчитывались на весь день 21 июня (летнее солнцестояние) в 12:00. и летний период с июня по август с использованием средних значений.

Моделирование проводилось в предположении, что вытяжная труба использовалась в умеренном климате, например, в Кампобассо в Италии. Результаты этих симуляций показали эффективность моделей пассивной вентиляции, согласно индексу Фангера, достигнутую.Однако результаты зависят от местоположения; различное окружение может не дать одинаковых результатов. Действительно, климатическая зона играет решающую роль в установлении того, как можно достичь термогигрометрического благополучия, и было бы интересно посмотреть на функциональность этих систем в более экстремальных климатических зонах, например, в тропическом климате [9,20].

Процесс тестирования и валидации состоял из сравнения результатов моделирования, полученных на схематических и реалистичных моделях, с данными, собранными в ходе мониторинга тематического исследования, после установки вентиляционного канала.

2.1. Типологии конструкций, схемы функционирования и модели

Самыми древними «тепловыми машинами», построенными человеком, являются дымоходы. Дымоходы отвечают за естественную вентиляцию здания, и это явление известно в биоклиматической архитектуре как «эффект трубы». Часто наши здания действуют как гигантские дымоходы, в которых воздух циркулирует под разным давлением. Разница в давлении, по сути, отвечает за естественную вентиляцию здания и имеет основополагающее значение для изменения воздуха во внутренних помещениях и термогигрометрического благополучия жителей.Различное давление между разными этажами здания, даже небольшое, увеличивается с высотой и разницей в температуре снаружи и внутри [1,21]. В доме с несколькими этажами более теплый воздух поднимается на верхние этажи, создавая давление. это выше атмосферного, в отличие от того, что происходит на нижних этажах, где давление ниже атмосферного. Двери и окна играют важную роль в регулировании естественной вентиляции, как и тип вытяжного дымохода и количество этажей, и именно их роли в данном исследовании пытается определить путем тщательного анализа различных примеров.Существует два типа ветряных мачт: пассивная охлаждающая площадка и пассивная градирня (см. Рисунок 4). Были изучены различные модели вентиляционных дымоходов, чтобы получить решения, совместимые с различными тематическими исследованиями. После определения нескольких стандартных моделей было проведено моделирование с использованием специального программного обеспечения. Предполагалось, что помещения будут среднего размера (20 м ² ), а здания расположены в климатической зоне E. Модель создана с помощью Design Builder. Учитывалась только естественная вентиляция, и результаты рассчитывались на весь день 21 июня (летнее солнцестояние) в 12:00 ч.м. и летний период с июня по август с использованием средних значений. Моделирование и результаты для каждой проанализированной модели подробно описаны в [22,23,24]. Характеристики каждой модели, проанализированной в этой работе, показаны в Таблице 1 и на Рисунке 5. На Рисунке 6 показан анализируемый вентиляционный дымоход в данном случае. исследование, которое состоит из ветряной башни, которая соединяет две внутренние части здания, расположенные на разных уровнях, с отверстием на нижнем этаже [25,26], а также воздуховоды, предназначенные для обеспечения пассивной вентиляции на основе систем, используемых в виллы эпохи Возрождения Костоцца, Торри дель Венто и Зиза ди Палермо.

3. Пример из практики

Пример представляет собой здание, представляющее историческую и архитектурную ценность, расположенное в Поджио-Пиченце (муниципалитет Л’Акуила) и известное как «Палаццо Галеота» (рис. 7). Палаццо Галеота был построен в 15 веке на месте предыдущего подземного строения. Здание пострадало в результате землетрясения, произошедшего в Аквиле и прилегающей территории 6 апреля 2009 года, и до сих пор не отремонтировано. Зданию были нанесены серьезные повреждения, в том числе частичное обрушение полов и трещины вдоль несущих стен; внешняя конструкция также требовалась для защиты внешних стен, которые все еще стояли.Здание построено из смешанной кирпичной кладки, кровля — дерево; эти материалы были сохранены на протяжении многих лет, и по сей день сохранились многие оригинальные черты. В вертикальных, горизонтальных и наклонных конструкциях не было теплоизоляции, а окна оригинальные в деревянных рамах и однослойном остеклении.

Палаццо имеет внутренний двор, состоящий из двух надземных этажей и одного нижнего. На цокольном этаже есть открытый колодец, а также комнаты и винный погреб.Надземные этажи имеют внутреннюю лоджию, а на подземные этажи можно подняться по лестнице из внутреннего двора. Главный вход в палаццо находится по улице Виа Галеота, которая ведет в холл, который служит горизонтальным соединительным элементом: отсюда можно попасть во внутренний двор, а также на лоджию и другие помещения по всей длине.

С энергетической точки зрения конструкция неэффективна зимой, но более эффективна летом, в основном из-за массивного покрытия или толстых стен, которые гарантируют высокую тепловую инерцию системы, таким образом, поддерживая комфортные температуры — однако не на 2-й этаж, где помещения, непосредственно контактирующие с легким деревянным покрытием крыши, подвергались воздействию солнечного излучения, из-за чего в летние месяцы температура внутри помещения была некомфортной.

Можно предположить, что существует различная внутренняя температура между тремя этажами (подземный, цокольный и второй) из-за внутренних и материальных характеристик здания, помимо солнечного воздействия всего объема помещения. кровельное покрытие. Подземный этаж имеет особый потенциал в отношении пассивного охлаждения, поскольку средняя температура, зарегистрированная в течение дней с 1 по 15 апреля, составляла 6 ° C. Влажность из открытого колодца помогает получить более низкую внутреннюю температуру, и разница между дневным и ночным режимами очень небольшая, как летом, так и зимой.

3.1. Установка вентиляционного канала

Как было полностью описано в [22], канал соединяет подвал с комнатой 1, транспортируя холодный воздух из подземного помещения на первый этаж (Рисунок 8 и Рисунок 9). Поскольку оригинальные окна были удалены в результате землетрясения 2009 года, отверстия были закрыты листом ПВХ, чтобы гарантировать в комнате такое же солнечное излучение. Это, безусловно, способствовало падающему солнечному излучению и повышению температуры в помещении, создавая эффект теплицы, подобный остеклению.Тип используемого воздуховода был совместим с повторным использованием существующих дымоходов. Трубка имела диаметр 250 мм и была сделана из проводящего материала (металла) для обеспечения внешнего теплообмена за счет улучшения движения воздуха за счет разницы в температуре и давлении (Рисунок 10). Кроме того, в ходе кампании по мониторингу было подтверждено, что изоляция воздуховода не оказывает положительного воздействия на вентиляционную способность. Исследуемые помещения ориентированы на юг, чтобы имитировать более невыгодное с точки зрения внутреннего комфорта состояние из-за повышенного внутреннего перегрева из-за воздействия засветки.

Измерительные и калибровочные инструменты

Электронный мониторинг позволил нам получить данные в режиме реального времени для этого исследования. Были установлены датчики температуры, влажности, количества осадков, направления ветра и анемометр (качество воздуха в помещении не отслеживалось в этом исследовании, но это может быть интересно в будущих исследованиях) (Рисунок 11). Эта сенсорная сеть состояла из элементов, способных измерять, обрабатывать и отправлять данные на центральную станцию, и включать сетевой протокол для связи с различными датчиками, приложение, необходимое для обработки и запоминания данных, внешний интерфейс для консультации. и анализ данных, базы данных, а также веб-сервера с конкретным веб-приложением (рис. 12).

Структура сенсорной сети обычно предусматривает несколько беспроводных узлов или, если возможно, проводных, распределенных в четко определенной области, которые периодически отправляют данные, полученные с помощью датчиков, в точку сбора (известную как приемник, базовая станция или шлюз). В точке сбора данные собираются и отправляются в другую удаленную систему для записи и дальнейшей обработки. В этой установке датчики использовались для мониторинга помещений 1 и 2, подвала и внешних климатических условий с помощью метеостанции, установленной на крыше.

В разрезе на Рисунке 13 показано расположение датчиков. Есть два датчика температуры и относительной влажности в подвале гипогея, комната 1, комната 2 и снаружи. На крыше также расположена метеостанция для регистрации атмосферного давления, осадков, анемометра и данных о направлении ветра.

Не удалось вставить другие датчики внутрь воздуховода.

3.2. Результаты моделирования с помощью программного обеспечения Design Builder

Здание было смоделировано с помощью Design Builder, поэтому условия здания до и после установки воздуховода были проанализированы с помощью инструмента моделирования.

С Design Builder можно выполнять точные исследования тепловых масс и естественных вентиляционных потоков в соответствии с внешними метеорологическими условиями под управлением динамических программ работы (Energy Plus). В частности, Design Builder позволяет нам определять массу воздуха, обмениваемого между внутренней и внешней средой, а также между различными зонами модели через отверстия в результате ветра и перепадов давления. После установки флажка под заголовком естественной вентиляции метод определения наружного воздуха позволяет нам выбрать метод, который будет использоваться для установки максимальной скорости естественной вентиляции наружного воздуха.В этом случае использовались параметры «по зонам», и зоны в модели, соединенные отверстиями, были объединены.

Смоделировано только одно крыло здания (рис. 14). На рисунке 15 показан план моделирования гипогейского уровня и комнат 1 и 2 первого этажа. Воздуховод был упрощен, чтобы он представлял собой настоящую и правильную вентиляционную трубу. При моделировании для двух комнат предполагалось использование в жилых помещениях, поэтому метаболическая активность была установлена ​​на 1,2 (расслабленная), а типичная домашняя одежда — на 0,5.

4.Результаты

Были измерены четыре температуры: температура воздуха, температура излучения, эффективная температура и температура по сухому термометру.

Чтобы подтвердить достоверность динамического моделирования, выполненного с помощью программного обеспечения Design Builder, результаты, полученные с помощью программного обеспечения, сравнивались с результатами мониторинга.

4.1. Результаты моделирования

При моделировании вентиляции с использованием дымохода, смоделировав воздуховод, было получено значительное падение температуры в комнате 1 по сравнению с комнатой 2 примерно на 2.5 ° С. В отношении влажности не было получено аналогичных преимуществ. Значения влажности в помещениях 1 и 2 обусловлены наличием открытого колодца на полу гипогея, откуда поступает прохладный воздух. Однако, поскольку рабочая температура, зарегистрированная в комнате 1, отличалась от температуры в комнате 2, проверки комфорта для двух комнат привели к разным результатам [27]. См. Таблицу 2, Таблицу 3 и Рисунок 16.

4.2. Кампания по мониторингу и экспериментальные данные

После установки датчиков данные регистрировались и контролировались с мая по первую неделю сентября.В течение этого периода здание контролировалось в семи различных конфигурациях (Таблица 4), чтобы проверить и оптимизировать систему в соответствии с различными погодными условиями и окружающей средой. Эти конфигурации относятся к разным периодам Время 0, Время 1, Время 2 и т. Д., Как показано в Таблице 4 и на Рисунке 17.

Семь проанализированных конфигураций были спроектированы следующим образом:

Данные записывались каждые пять минут на всем протяжении день. Хотя данные записывались каждые 5 мин в течение дня, время, выбранное для анализа работы воздуховода, соответствует 12:00 p.м. потому что разница во внешней и внутренней температуре была максимальной. В течение первого периода мониторинга данные, относящиеся к двум комнатам, в момент T0, были записаны, при этом обе комнаты были изолированы, а воздуховод был закрыт, чтобы установить базовые измерения для сравнения.

Анализ периода T0 выявил разницу температур около половины градуса (ΔT = 0,50 ° C) и разницу относительной влажности ΔU = 0,32% между двумя комнатами. Эти различия были учтены в последующих анализах.

В следующей таблице показаны данные за различные периоды мониторинга с поправочными коэффициентами для комнаты 1 (таблица 5): сравнение этих записанных данных со стандартными комфортными условиями, относительной влажностью от 40 до 60% и комфортной температурой от 20 до 26 % результаты, наиболее близкие к достижению оптимального комфорта в помещении, были получены в летний период, с июля до первой недели сентября (T4, T5 и T6). Относительная влажность в двух комнатах значительно различалась из-за наличия в комнате 1 воздуховода, который снижает уровень относительной влажности в комнате.График суммирует различия в температуре воздуха за семь проанализированных периодов (рис. 18). На графике отображается температура по оси ординат, а отслеживаемые дни — по оси абсцисс. Весь период разделен на семь периодов: от T1 до T6. Наружная температура — оранжевым, температура в подвале — синим, Комната 1 — красным, Комната 2 — зеленым. В первый период мониторинга температура в помещении 2 ниже, чем в помещении 1, а в последний период кривая перекрывается и часто меняется на противоположную.Это связано с тем, что в течение первого периода мониторинга система еще не полностью функционирует, и к последнему периоду наблюдается оптимальная работа. На следующем графике показана относительная влажность двух комнат, подвала и снаружи, а также скорость ветра (Рисунок 19).

Красная линия представляет комнату 1 с воздуховодом, а зеленая линия представляет комнату 2. Зеленая линия соответствует внешней относительной влажности (фиолетовый), в то время как относительная влажность в комнате 1 (красная) уменьшается в жаркие месяцы, когда система начинает работать. .Интенсивность ветра также влияет на влажность помещения 1: по мере увеличения интенсивности ветра относительная влажность уменьшается благодаря наличию дымохода на крыше, который увеличивает тянущее усилие канала. В период 5 датчик относительной влажности в помещении 1 вышел из строя из-за технической проблемы.

5. Обсуждение

Мониторинг показывает, насколько вытяжной дымоход улучшил комфортные условия в летние месяцы. Таким образом, можно достичь комфортных условий в помещении в умеренном средиземноморском климате без использования механических средств [17,21].Анализируя данные различных конфигураций, выясняется, что наилучшие результаты были получены в T3, T4 и T5) и что даже небольшое изменение относительной влажности, изменяющее внутренний комфорт, позволяет проверять параметры внутри комнаты (см. Рисунок 20. Результаты схематического моделирования, реалистичного моделирования и фактически обнаруженные данные были очень похожи в отношении температуры (таблица 6). Однако данные о влажности не были достоверными. Это произошло из-за того, что реальная влажность на открытом воздухе была намного ниже, чем оцененная в климатических данных программного обеспечения (46–58%).Таблица 5 иллюстрирует разброс данных в процентах между моделями. Как видно из таблицы 6, значения моделей и данные мониторинга надежны в пределах погрешности 6%. В реальной установке, однако, наблюдался существенно другой процент по отношению к схематической модели; это, вероятно, было связано с климатическим файлом моделирования модели, содержащим исторические, а не текущие данные.

Можно утверждать, что мониторинг позволил нам проверить достоверность моделирования с использованием вентиляционного канала в теплые месяцы: и, действительно, исследования показывают, что вентиляционный канал способствует достижению адекватного уровня комфорта для жилых помещений.Более того, хотя в этом исследовании не рассчитывалась соответствующая экономия энергии, было бы логично сделать вывод, что потребление энергии снизится в результате сокращения использования систем кондиционирования воздуха.

В заключение, хотя использование дымохода не всегда может быть оптимизировано в исторических зданиях, преимущества, которые его установка привносит в термогигрометрические условия жилой среды, тем не менее значительны. Установка вентиляционного канала в историческом здании «Палаццо Галеота» является примером использования пассивной вентиляции и оптимизации существующих полостей или интеграции новых устройств с минимальным воздействием на уже существующие конструкции.

6. Исследования и разработки

Следующей областью исследований, несомненно, будет качество воздуха в помещениях и оценка преимуществ естественной вентиляции и систем охлаждения [7]. Система, установленная в этом исследовании, показала, как использовать природные ресурсы, такие как прохладный воздух из гипогеальных областей, которые имеют постоянные тепловые характеристики в течение года, находясь под землей. Тем не менее, эти гипогеальные комнаты часто используются как подвалы и склады, а отсутствие воздушного потока часто приводит к росту микроорганизмов и плесени, вредных для здоровья человека.В этом тематическом исследовании вытяжной воздух поступает с винодельни, что ставит вопрос о качестве воздуха и необходимости установки дополнительного датчика для проверки качества воздуха. Фактически, датчики температуры и влажности воздуха, датчики качества воздуха также были установлены: CO ₂ , VOC, качество воздуха, в помещении, где находится воздуховод (Рисунок 21).

Эти датчики предназначены для проверки качества воздуха в помещении в июле и августе, когда система работает на максимальной скорости и, следовательно, расход воздуха выше.Частицы пробы воздуха также будут собираться с помощью кассет с биоаэрозолями и анализироваться в лаборатории. Если качество воздуха плохое, в воздуховоде будут установлены системы фильтрации для улучшения параметров.

7. Выводы

Установка систем естественной вентиляции обычно включается в новые здания, в то время как эти системы редко используются в исторических зданиях из-за сложности их интеграции в первоначальный дизайн и с учетом потенциального визуального воздействия.Дальнейшие трудности с архитектурной интеграцией также возникают при распределении жилых внутренних пространств и управлении ими. Фактически, стратегии естественной вентиляции обязательно требуют, чтобы воздушный поток «проходил» через замкнутые пространства.

Таким образом, этот аспект определяет внутреннюю организацию здания до такой степени, что он ограничивает перегородки, перпендикулярные преобладающему потоку воздуха. К сожалению, национальное и региональное регулирующее законодательство не предприняло никаких шагов для поощрения использования технологических устройств для пассивного охлаждения и не способствовало их архитектурной интеграции даже в более сложных городских условиях, таких как исторические центры.Тем не менее, тщательное изучение строительного объекта вмешательства позволяет применять такие системы путем повторного использования дымоходов вышедших из употребления каминов или путем создания специальных проходов, соответствующих не имеющим ценности элементам (полам, стенам и т. Д.). К счастью, гипогеальные среды, пещеры и полости широко распространены в регионах Средиземного моря, как и помещения под землей, для которых температура ниже, чем на этажах выше. Следовательно, большее понимание систем, способных использовать естественный поток вентиляции, может определить более «широкое» применение в самых различных контекстах с последующей экономией энергии и ископаемых ресурсов.

Изучение систем охлаждения в зависимости от климатического контекста имеет важное значение: это исследование, проведенное в умеренном климате, подтверждает, что использование пассивных систем охлаждения позволяет достичь адекватного уровня комфорта без использования механических систем и, следовательно, без Стоимость. Дальнейшие исследования различных конфигураций зданий в различных климатических условиях приведут к более эффективному использованию энергии.

Естественная вентиляция для экономии энергии в коммерческих зданиях Калифорнии

Аннотация

В рамках этой исследовательской программы изучалась потенциальная экономия энергии, которую можно получить за счет модернизации небытовых зданий в Калифорнии с помощью естественной вентиляции для охлаждения.Самый простой и самый экономичный вариант модернизации — это открыть окна на фасаде и отключить механическую вентиляцию. Чтобы решить эту проблему, внимание было сосредоточено на естественной вентиляции с помощью ветра. На практике также, вероятно, будет присутствовать вытяжная вентиляция, которая обычно улучшает охлаждающий потенциал.

Программа была разделена на три основных проекта. Проект 1 оценил потенциал и препятствия на пути внедрения естественной вентиляции. В рамках Проекта 2 исследовалось индуцированное движение воздуха и возможное попадание внешних загрязнителей.Проект 3 разработал новые инструменты для прогнозирования энергоэффективности зданий с естественной вентиляцией и провел обучение их использованию.

Основными препятствиями на пути к внедрению являются отсутствие конкретных руководств по проектированию и отсутствие простых в использовании инструментов моделирования. Они усугубляются отсутствием опыта проектирования и тематических исследований, а также обязательными требованиями к количеству и расположению открытых площадок, указанным в Разделе 24.

Исследования ветровой естественной вентиляции с использованием вычислительной гидродинамики и испытаний в аэродинамической трубе предоставили новые алгоритмы для поперечная вентиляция, односторонняя вентиляция и угловая вентиляция с учетом размера, расположения и количества проемов, а также влияния укрытия соседними зданиями.Эти алгоритмы были реализованы в EnergyPlus, и новая версия кода использовалась в трех учебных сессиях, чтобы познакомить проектное и инженерное сообщество с новыми модулями, рассчитывающими естественную вентиляцию.

Общий результат этой программы — всестороннее исследование текущих вопросов, касающихся модернизации коммерческих зданий в Калифорнии, и оценка потенциальных рисков и выгод. Он также значительно расширил возможности моделирования, проектирования и эксплуатации зданий с естественной вентиляцией в Калифорнии.

Основное содержание

Загрузить PDF для просмотраПросмотреть больше

Больше информации

Меньше информации

Закрывать

Введите пароль, чтобы открыть этот PDF-файл:

Отмена
Ok

Подготовка документа к печати…

Отмена

.