7 Воздушный режим здания и учет воздухопроницания в процессе теплопередачи через ограждения

Воздушным режимом здания называется совокупность факторов и явлений, определяющих общий процесс обмена воздуха между всеми его помещениями и наружным воздухом, включающий перемещение воздуха внутри помещений, движение воздуха через ограждения, проемы, каналы, воздуховоды и обтекание зданий потоком воздуха.

Рисунок 7.1 – Схема воздухообмена в здании

С позиции ТГСВ наиболее актуальны следующие явления:

• инфильтрация и эксфильтрация воздуха через наружное ограждения и проемы (неорганизованный естественный воздухообмен, увеличивающий теплопотери помещения и снижающий теплозащитные свойства ограждений);

• аэрация (организованный естественный воздухообмен для вентиляции теплонапряженных помещений - для помещений с большими теплоизбытками);

• перетекание воздуха между смежными помещениями (организованная и неорганизованная).

Воздухообмен в здании происходит под действием естественных сил и работы искусственных побудителей движения воздуха.

1. Естественными силами, вызывающими движение воздуха в здании является гравитационное и ветровое давление. Температура и плотность воздуха внутри и снаружи здания не одинаковы, вследствие чего гравитационное давление по сторонам ограждения оказывается разным.

За счет действия ветра на наветренной стороне здания создается подпор, а на поверхностях ограждений возникает избыточное статическое давление.

На заветренной стороне образуется разряжение, статическое давление оказывается пониженным. Таким образом, при ветре давление с внешней стороны здания отличается от давления внутри помещений.

2. Гравитационное и ветровое давления действуют совместно.

Воздухообмен можно уменьшить, уплотняя ограждения, а также частично регулировать с помощью дросселирования каналов вентиляции, открыванием окон и вентиляционных фонарей.

Воздушный режим связан с тепловым режимом здания: инфильтрация наружного воздуха приводит к дополнительным затратам тепла на его подогрев.

Эксфильтрация влажного внутреннего воздуха увлажняет и снижает теплозащитные свойства ограждений.

Положение и размеры зоны инфильтрации и эксфильтрации зависят от геометрии, конструктивных особенностей, режима вентиляции здания, а также от района строительства, времени года, параметров климата.

3. Между фильтрующимся воздухом и ограждением происходит теплообмен, интенсивность которого зависит от места фильтрации и конструкции ограждения (массив, стык панелей, окна, воздушные прослойки, двери и т.д.)

8 Воздухопроницаемость конструкций

Воздушный режим здания зависит от воздухопроницаемости наружных и внутренних ограждений.

В технических расчетах применяют или используют различные характеристики воздухопроницаемости.

Коэффициент воздухопроницания I, кг/(м²∙ч∙Па), и обратная величина – сопротивление воздухопроницанию:

(8.1)

где I – коэффициент воздухопроницания равен количеству воздуха, кг, проходящему через 1 м² ограждения (или через 1 м щели, стыка) за 1 час при разности давлений 1 Па.

Рисунок 8.1 – Кривые граничных значений воздухопроницания через отдельные элементы здания:

1÷2 – диапазон воздухопроницаемости для стыков панелей;

2÷4 – то же, для массива ограждений; 3÷5 – то же, для окон;

4÷6 – то же, для дверей, 5÷7 – то же, для воздуховодов

Для большинства конструктивных элементов здания воздухопроницание зависит от разности давлений в виде:

(8.2)

где n = 1÷2;

S – коэффициент проводимости воздуха конструкции, .

Для окна и балконной двери:

(8.3)

Сопротивление воздухопроницанию ограждающих конструкций за исключением заполнений световых проемов (окон, балконных дверей, фонарей) зданий и сооружений должно быть R_u не менее ,, определяемого по формуле:

(8.4)

где - разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждений конструкций, определяется по формуле (10.5);

G^н – нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкций, , из СНиПII.3 – 79*.

Разность давлений воздуха определяют:

(8.5)

где Н – высота здания (от поверхности земли до верха карниза), м;

- удельный вес наружного и внутреннего воздуха, ,

(8.6)

где t – температура воздуха;

- максимальная из средних скоростей ветра по румбам за январь повторяемость которых составляет 16% и более, принимая согласно СНиП II.3 – 79* для типовых проектов скорость ветра следует принимать 5 м/с.

Сопротивление воздухопроницанию в многослойной ограждающей конструкции:

(8.7)

Сопротивление воздухопроницанию окон и балконных дверей жилых и общественных зданий, а также окон и фонарей производственных зданий R_n должно быть не менее требуемого:

(8.8)

где Па – разность давлений воздуха, при которой определяется сопротивление воздухопроницанию.

Для стен стыковых соединений и входных дверей (в квартире) согласно СНиП «Строительная климатология и геофизика» предполагается линейная зависимость между расходом воздуха и разностью давлений.

(8.9)

Для открытых отверстий и каналов показатель n=2, поэтому расход воздуха G, кг/час, через всю их площадь равен:

(8.10)

где S^/ – показатель проводимости воздуха всей площадью отверстия или канала, .