- •Содержание
- •Назначение систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
- •1.1 Особенности климатических условий России и их влияние на развитие систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха
- •1.2 Требования по совершенствованию систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в нормативно-технической документации
- •2. Основные характеристики влажного воздуха
- •2.1 Термодинамические характеристики и физико-математическое описание процессов влажного воздуха.
- •2.2 I-d диаграмма влажного воздуха
- •3. Выбор расчетных условий и средств обеспечения заданного воздушно-теплового режима
- •3.1 Расчетные характеристики наружного климата и обеспеченность расчетных внутренних условий
- •3.2 Нестационарный тепловой режим ограждения
- •3.3 Расчет требуемого термического сопротивления ограждений
- •3.4 Расчет приведенного сопротивления теплопередаче
- •4. Тепловая обстановка и условия комфортности для человека в помещении
- •4.1 Тепловой баланс организма человека
- •4.2 Условия комфортности для человека в помещении
- •4.3 Обеспеченность расчетных условий
- •4.3.1 Теплоустойчивость помещения
- •4.3.2 Регулярный тепловой режим: остывание и нагревание помещения
- •5. Тепловой и влажностный баланс помещений
- •5.1 Тепловой баланс помещения
- •5.2 Влажностный баланс помещения:
- •6. Нормативный метод расчета теплопотерь через ограждающие конструкции
- •6.1 Расчет теплопотерь через ограждающие конструкции
- •7. Нормативный метод расчетов теплопотерь на вентиляцию и технологически-бытовых тепловыделений
- •7.1 Расчет теплопотерь на вентиляцию
- •7.2 Расчет технологически - бытовых тепловыделений
- •7.3 Теплота, вносимая в помещение за счет солнечной радиации
- •7.4 Теплопоступления от источников искусственного
- •8. Расчет влагопритоков. Тепло-влажностное соотношение. Анализ тепло-влажностного соотношения
- •8.1 Расчет влагопритоков
- •8.2 Тепловлажностное соотношение
- •8.3 Анализ тепловлажностного соотношения
- •8.4 Процессы тепловлажностной обработки воздуха
- •9. Выбор системы отопления
- •9.1 Характеристика систем отопления
- •9.2 Теплообмен в помещении
- •10. Основы гидро- и аэродинамики систем отопления, вентиляции и кондиционирования
- •10.1 Задачи и способы гидро- и аэродинамического расчетов систем отопления, вентиляции и кондиционирования
- •10.2 Методы гидравлического расчета трубопроводов
- •10.3 Основы пневмотранспорта
- •1. Движение частицы в вертикальном трубопроводе
- •2. Движение частицы в горизонтальном трубопроводе
- •11. Баланс вредных выделений в помещении и методика их определения
- •11.1 Методика определения вредных выбросов в помещение
- •11.2 Расчет требуемого воздухообмена помещения
- •11.2.1 Расчет воздухообмена по теплоизбыткам
- •11.2.2 Воздухообмен по избыткам тепла и влаги
- •11.2.3 Расчет воздухообмена по газовым вредностям
- •11.2.4 Требуемые воздухообмены в помещении с местной вытяжной вентиляцией
- •11.2.5 Расчет воздухообмена по кратности
- •12. Аэродинамические основы организации воздухообмена в помещении
- •12.1 Основы теории турбулентных струй
- •12.1.1 Распространение изотермической турбулентной струи
- •12.1.2 Распространение неизотермической турбулентной струи
- •12.1.3 Настилающие струи
- •12.2 Основные принципы организации воздухообмена в помещении
- •1. Воздухообмен в жилых зданиях
- •2. Воздухообмен в общественных зданиях
- •3. Воздухообмен в кухнях и торговых залах предприятий общественного питания
- •13. Основы аэродинамики здания
- •13.1 Основы аэродинамики здания а) Аэродинамические характеристики здания
- •Б) Распределение давления воздуха по высоте здания
- •13.2 Распределение давления в здании
- •Список рекомендуемой литературы
- •Список дополнительной литературы
- •Теоретические основы обеспечения микроклимата в помещении
13. Основы аэродинамики здания
Лекция 16. Цель лекции: охарактеризовать подобие процессов обтекания зданий потоками воздуха.
13.1 Основы аэродинамики здания а) Аэродинамические характеристики здания
Подобие аэродинамического обтекания показано на рисунке 13.1.
1 – пластина; 2 – элементарная струйка воздуха; 3 – вихревое движение воздуха в зоне аэродинамического следа; 4 граница аэродинамического следа; 5 – линии тока в зоне аэродинамического следа; А и Б – точки торможения (положение точек не фиксировано).
Рисунок 13.1.
Если пренебречь потерей энергии между сечениями 1-1 и 2-2, и сжимаемостью воздуха, то уравнение сохранения энергии представится уравнением Бернулли:
Р1 + *w12/2 = Р2 + *w22/2 . (13.1)
Тогда избыточное статическое давление в сечении 2-2 определится по выражению:
Рст=Р2-Р1=(1-w22/w12)*w2/2=Каэр*w2/2. (13.2)
Аэродинамический коэффициент показывает отношение избыточного статического давления в одной из точек наружной поверхности здания к динамическому давлению ветра:
(13.3)
Энергетический смысл Каэр заключается в том, что его значение показывает в долях, какая часть удельной кинетической энергии превращается в удельную потенциальную.
Если w2 w1, то Каэр 0 – наветренный коэффициент.
Если w2 w1, то Каэр 0 – заветренный коэффициент.
В точках А и Б – Каэр=1.
Аэродинамические коэффициенты определяются экспериментально в аэродинамической трубе.
Задачами аэродинамики здания являются:
– определение ветровой нагрузки на здание;
– определение разности давлений снаружи и внутри здания;
– определение размеров застойной зоны (аэродинамического следа) и условий циркуляции воздуха в ней.
Характер потоков воздуха при обтекании здания показан на рисунке 13.2.
1 – здание; 2 – зона избыточного давления; 3 – зона разрежения; 4 – зона возникновения обратных потоков; 5 – граница зоны аэродинамического следа; 6 – граница зоны влияния здания на поток воздуха
Рисунок 13.2.
Эпюра скоростей ветра по высоте здания имеет криволинейный характер и, соответственно, эпюра давления – тоже. Величина аэродинамического коэффициента уточняется коэффициентом распределения давления по высоте здания:
– если соотношение высоты здания к протяженности фасада Н/L1, то обтекание происходит над зданием и принимают среднюю по высоте скорость ветра;
–для высоких зданий (Н/L1) считается, что обтекание происходит в горизонтальном направлении с боков здания. Давление определяется по локальному аэродинамическому коэффициенту и скорости в каждой точке здания.
Эти соотношения получены на основе теории подобия, т. к. при Re103 наступает автомодельный режим течения воздуха и коэффициент Каэр не зависит от Re, а зависит только от геометрического масштаба (Н/L).
Б) Распределение давления воздуха по высоте здания
Давление воздуха по высоте здания переменно и определяется уравнением
. (13.4)
Давление в любом сечении
где . (13.5)
Воздух проникает в здание снизу, а выходит вверху вследствие разности давлений внутри здания и снаружи.
Для расчетов естественного циркуляционного давления принимаются:
– способ нейтральной зоны;
– эффективность избыточных давлений;
а) снаружи здания аэростатическое давление определяется по вертикали от точки условного нуля до заданной высоты от этой точки (см. рисунок 13.3а);
б) внутри здания эпюра давления имеет вид трапеции, где Ро – избыточное давление относительно условного нуля (внутреннее статическое давление) (см. рисунок 13.3б);
в) при вычитании эпюр получим расчетное давление при действии гравитационных сил.
П
а) б) в)
Рисунок 13.3