Реклама
Цікаво

Роль вікон у системі природної вентиляції приміщень



 

Роль вікон у системі природної вентиляції приміщень Як вже зазначалося у попередніх розділах, самопочуття людей, що знаходяться в приміщенні, а також стан самого приміщення, безпосередньо залежать від параметрів його мікроклімату. Будучи слабким місцем в зовнішній оболонці будівлі, що захищає людину від несприятливих зовнішніх впливів, вікна грають визначальну роль у формуванні внутрішнього середовища. Традиційний погляд на вікно, як елемент зовнішньої огороджувальної конструкції, припускає, що воно, крім зорового контакту з навколишнім середовищем і забезпечення природного освітлення, повинна також нести на собі всі функції, пов'язані з вентилюванням приміщення. В даний час проблема доступу свіжого повітря в будівлі з герметичними віконними конструкціями є однією з найбільш гостро стоять перед фахівцями в усьому світі і до сих пір ще не знайшла свого остаточного рішення.

Як вже зазначалося у розділі 5 (звукоізоляція), на сьогоднішній день вікна українських будівель, як знову споруджуваних, так і реконструюються, є єдиним джерелом припливу свіжого повітря, що забезпечує нормальну роботу системи природної вентиляції. При цьому заміна старих дерев'яних вікон, що мали нещільності і щілини, на нові - герметичні, з добре продуманою системою ущільнень, практично в будь-якому приміщенні житлових і громадських будівель неминуче призводить до зміни мікроклімату, відчувається людиною як негативний чинник. Очевидно, що система природної вентиляції буде ефективною тільки в тому випадку, якщо вона відповідає цілому ряду суперечать один одному вимог, таких як: забезпечення необхідного обміну зовнішнього і внутрішнього повітря в приміщенні за рахунок достатнього припливу і витяжки; неприпустимість надлишкових тепловтрат; забезпечення високого ступеню ізоляції від вуличного шуму, захист від проникнення комах, дощової вологи, снігу, пилу, а також обмерзання в зимовий період. Для того, щоб правильно запроектувати вікна як пристрої для вентиляції приміщень, що забезпечують приплив свіжого повітря, необхідно вибрати критерії, які вказували б на якість вентилювання При цьому можна керуватися такими основними передумовами. Основними показниками, що впливають на умови перебування людини в приміщенні і особливості експлуатації конструкцій, що обгороджують це приміщення, є. Роль вікон у системі природної вентиляції приміщень вимірювана в так званої робочої зоні - в центрі приміщення на висоті 1,5 м від рівня підлоги. Роль вікон у системі природної вентиляції приміщеньРоль вікон у системі природної вентиляції приміщень Повітря всередині приміщення відрізняється від зовнішнього повітря за трьома основними параметрами: 1) по температурі; 2) за вологості; 3) за складом.

Зупинимося докладніше на кожному з критеріїв з точки зору природної вентиляції. У нормальному стані незабрудненій повітря складається з 21% кисню, 78% азоту, 0.95% аргону і 0.03% вуглекислого та інших газів. Крім того, у повітрі завжди міститься певна кількість водяної пари. Для життєдіяльності людини, тварин і рослин насамперед важливі показники по кисню і вуглекислого газу. Кількість вуглекислого газу СО, в зовнішньому повітрі становить для міського середовища 0.4 - 0.5 л/м3 або 0-07 - 0.1%. Допустима концентрація С02 в приміщенні становить 1 л / м3.

Людина в результаті життєдіяльності виділяє від 25 до 45 л / годину вуглекислого газу. Таким чином, для зниження вмісту СО, в приміщенні, де знаходяться люди, до рівня допустимого, необхідно забезпечити приплив свіжого повітря близько 25 - 30 л / год на одну людину. Вимоги нормативних документів зводяться до забезпечення кратності повітрообміну всередині приміщення, або, іншими словами, до необхідної кількості повітря, що видаляється з приміщення за одиницю часу. Так, згідно з СНиП 2.08.01-89, кратність природного повітрообміну для житлових кімнат складає 3 м3/год на 1 м2 площі кімнати і 60 м3/год на все приміщення дая кухні. Таким чином, при проектуванні вентиляційних пристроїв у вікнах за критерієм змісту в приміщенні вуглекислого газу необхідно виходити з того, що приплив повітря повинен бути постійним, незалежних від пори року, погодних умов, аеродинаміки будівлі та ін Іншими словами, необхідна певна система припливних і витяжних пристроїв, цілий рік підтримує зміст С02 в повітрі приміщень у межах норми. На відміну від змісту С02, тісно взаємопов'язані між собою критерії температури і вологості внутрішнього повітря в значній мірі схильні до диференційованого аналізу для зимових та літніх умов експлуатації.

Крім того, необхідно враховувати специфіку вимог до температурно-вологісного режиму різних приміщень в межах однієї будівлі. З точки зору будівельного проектування, більшість приміщень житлових та громадських будівель відносяться до розряду приміщень з незначними виділеннями вологи - до 2 г / (м2 х ч) при температурі 15-20 ° С. Для порівняння ця величина при тій же температурі в приміщеннях бань і виробничих приміщеннях з мокрими процесами перевищує 50 г / (м2 х год). Разом з тим, навіть у межах однієї квартири існують господарські приміщення (такі як кухня і ванна кімната), вологовиділення в яких значно вище в порівнянні з житловою зоною. Кількісна характеристика можливих вла-говиделеній в різних приміщеннях квартири наведена в табл. 6.1. Інтенсивність вологовиділення визначає вміст водяної пари в повітрі приміщення при постійно підтримується в ньому внутрішньої температурі - відносну вологість ФВ. Відповідно до вітчизняними будівельними нормами, комфортної відносною вологістю внутрішнього повітря вважається величина ФВ = 55%.

У реальних умовах у зимовий час ця величина коливається в межах ФВ = 35-45%. У побутовому плані всім добре знайомі акваріуми і всілякі зволожувачі повітря, що з'являються зимою в більшості міських квартир.  Разом з тим, надмірна відносна вологість, особливо у новозбудованих будинках - з великим вмістом технологічної вологи в конструкціях, - може позначитися самим серйозним чином як на самопочутті людей, так і на їхній стан. У практиці установки герметичних вікон нерідкі випадки випадання рясного конденсату на склопакетах і монтажних швах, а також появи цвілі на віконних укосах. Явища такого плану говорять про необхідність видалення з приміщення надлишкової пароподібної вологи, іншими словами - забезпечення необхідного природного вологообміну через віконні конструкції поряд з припливом свіжого повітря. Основною складністю в цьому відношенні є необхідність обліку різних вихідних умов для зимового і літнього періоду. У зимовий час при температурі зовнішнього повітря, що дорівнює - 20 ° С, його абсолютна вологість може складати 0.5 г/м3 (при відносній вологості, близькій до 100%).

У той же час внутрішнє повітря при температурі + 20 ° С і відносній вологості 50% містить 8.7 г/м3, що в 17 разів більше, ніж у зовнішньому повітрі. При такій великій різниці парціальних тисків до інтенсивного влагооб-мену призводить лажі дуже незначна розгерметизація вікон. При цьому в літній час при приблизно рівній температурі повітря всередині приміщення і зовні, умови вологообміну будуть принципово іншими. Критерій температури внутрішнього повітря найбільш цікавий з точки зору заміни вікон в окремих приміщеннях (або квартирах) існуючих будівель. Аж до останнього часу необхідність підігріву холодного повітря, инфиль-трующегося через вікна, які мають нещільності і щілини в притворах, була закладена у вітчизняних нормах на проектування систем опалення. При інфільтрації холодного повітря в зимовий період температура поблизу таких вікон знижувалася на кілька градусів у порівнянні з температурою внутрішнього повітря приміщення tg. За даними розрахунків і спостережень, в період різкого похолодання на тепловтрати через вікна доводилося до 80% від загальних тешюпотерь приміщення. Відповідно потужність системи опалення розраховувалася, виходячи з умови необхідних витрат тепла в приміщенні за наявності повітропроникних вікон. При заміні старих вікон на герметичні в одній з квартир багатоповерхового будинку відбувається різке зниження теплопотер' через вікна за рахунок одночасної дії двох факторів, а саме: 1) фактичного зведення до нуля теплопотер' за рахунок інфільтрації, та 2) збільшення майже вдвічі термічного опору вікон (наведене термічне опору вікна зі спареним плетінням R0 - 0,3 (м2 ° С / Вт), вікна з двокамерним склопакетом - R0 = 0,56 (м2 "С / Вт)).

Потужність системи опалення, спроектованої для всього будинку, при цьому залишається незмінною, У результаті в окремо взятій квартирі (або в одному з приміщень квартири) утворюється надлишок тепла, в порівнянні з тим, до якого організм людини адаптувався протягом багатьох років або, кажучи іншими словами, відбувається локальне потепління внутрішнього мікроклімату. Таким чином, необхідність природної вентиляції приміщень житлових та громадських будівель викликається такими факторами як: забезпечення допустимої концентрації двоокису вуглецю - С02 в приміщенні (1 л/м3ілі 1.5 г / кг (0.15%)); забезпечення необхідної відносної вологості внутрішнього повітря приміщення (ФВ = 55% для цивільних будівель відповідно до МГСН 2.01.94) 1; забезпечення необхідної температури внутрішнього повітря приміщення (t '= 20 еС для цивільних будівель відповідно до МГСН 2.01.94); забезпечення утримання кількості кисню в повітрі, необхідного для приміщень з джерелами відкритого вогню ( кухонь, в яких встановлені газові плити). При цьому всі перераховані умови повинні бути дотримані цілий рік - як в зимовий, так і в літній час. Основним засобом для підтримки необхідних гігієнічних умов у приміщеннях житлових і адміністративних будівель є природний повітрообмін. В даний час у житловому будівництві приймається наступна схема вентиляції квартир. Витяжка здійснюється природним шляхом безпосередньо із зони його найбільшого забруднення, тобто з кухонь і санітарних приміщень через вентиляційні канали. Його заміщення відбувається за рахунок зовнішнього повітря, що надходить через негерметичність зовнішніх огороджень (головним чином через вікна) і за допомогою провітрювання всіх приміщень квартири. Квартира розглядається в якості єдиного обсягу, в якому повітря перетікає з одного приміщення в інше через міжкімнатні двері, що мають підрізування внизу, або знаходяться у відкритому положенні. При цьому характер повітрообміну в квартирі в значній мірі визначається повітряним режимом всієї будівлі в цілому.

Природне перенесення повітря в будівлі здійснюється під дією різниці тисків внутрішнього і зовнішнього повітря, що виникає в & гедствіе перепаду температур або під дією вітру. Під впливом зовнішніх впливів в будівлі створюється розподіл тисків, залежне від геометричної форми будівлі та її аеродинамічній характеристики, висоти приміщень і різниці температур всередині і зовні, ступеня ізоляції окремих поверхів або груп приміщень один від одного, а також захищеності будівлі від дії вітру. У холодний період року, при безвітрі, в нижній зоні будівлі або приміщення через будь-які нещільності і отвори в конструкціях, що відбувається приплив холодного зовнішнього повітря до приміщень (інфільтрація), а у верхній зоні, де створюється надлишковий тиск в порівнянні з атмосферним - видалення теплого повітря назовні (ексфільтрація). Ці явища, що викликають природний повітрообмін в приміщенні або в будівлі, особливо помітні при сильних морозах, коли різниця температур зовнішнього і внутрішнього повітря опалювальних приміщень найбільш велика. За рахунок дії вітру на вітряної сторони будівлі створюється підпір, а надмірне статичний тиск виникає на зовнішніх поверхнях огорож. На заветренной стороні утворюється розрідження, і статичний тиск виявляється зниженим. Таким чином, з навітряного боку дію вітру посилює інфільтрацію, а з підвітряного - зменшує її.

Таким чином, у багатоповерхових будівлях в умовах відносного безвітря можна виділити зони характерних (переважаючих в часі) тиску: позитивних (що перевищують атмосферний), негативних (менших атмосферного) і нестійких (що змінюють свій знак). У зоні позитивних тисків, що розташовується в самій верхній частині будівлі, переважає видалення повітря через отвори і нещільності в захисних конструкціях; в зоні негативних тисків, що займають всю нижню і середню по висоті частина будівлі, характерна інфільтрація холодного повітря. Зона нестійких тисків близька до нейтральної поверхні. Такий розподіл тисків характерно практично для всіх багатоповерхових будівель внаслідок недостатньої ізоляції квартир від сходових клітин. При цьому на епюру тисків для будівлі в цілому накладається розподіл тисків у кожному окремому поверсі (рис. 6.1). Таким чином, в багатоповерхових будинках окремі приміщення і квартири, розташовані на різних поверхах, спочатку знаходяться в неоднакових умовах природного повітрообміну, що виникають за рахунок аеродинаміки будівлі. Ситуація може бути додатково ускладнена такими чинниками, як наявність балконів і лоджій, а також суцільний повітронепроникної перегородки всередині будівлі. Крім того, істотна різниця в характері повітрообміну існує між будинками, що мають теплий горище або поєднану покрівлю, і будинками з холодним горищем. Різниця тисків, що викликає перенос повітря у приміщенні та виникає за рахунок температурного градієнта, може бути визначена за формулою [Ільїнський. Будівельна теплофізика]; Роль вікон у системі природної вентиляції приміщеньРоль вікон у системі природної вентиляції приміщень - Об'ємна вага теплого внутрішнього повітря [кг/м3]; Н - вертикальна відстань між нижніми і верхніми припливними витяжними отворами (наближено дорівнює висоті всього будинку), [м]. Рис. 6.1. Схема фільтрації повітря через нещільність прорізів у опалювальному багатоповерховому будинку з природним повітрообміном: 1 - епюра тисків від теплового напору для будівлі в цілому, 2 - епюри тисків у кожному поверсі, 3 - епюра сумарних тисків при відсутності вітру, 4 - епюра тиску від вітру в умовах міської забудови, 5 - нейтральна поверхня при відсутності вітру Залежність ваги повітря від температури може бути проілюстрована табл. 6.2. У літню пору, (згідно з формулою (6.1) і табл. 6.2,) коли температури зовнішнього і внутрішнього повітря приблизно однакові, різниця тисків Арх близька до нуля. Рух повітря через нещільності у віконних отворах може здійснюватися тільки під дією вітру. Роль вікон у системі природної вентиляції приміщень= + 20 ° С і t н = - 20 ° С, може бути визначена із залежності, прямо пропорційною загальній висоті будівлі, а саме: Д Р. - Н (1.396 - 1.205) = 0.2 М. Іншими словами, чим вище будинок (саме по собі виконує роль аеродинамічна мічної труби), тим більший ефект притоку холодного повітря створюється в зимовий час. З іншого боку, поряд з інфільтрацією холодного повітря, має місце зворотний процес - ексфільтрація водяної пари зсередини приміщення назовні, викликана різницею парціальних тисків. Так, згідно з табл. 6.2, при температурі повітря, рівній + 20 ° С, парціальний тиск міститься в ньому пара Д Pt = 17.2 г/м3, а при температурі повітря, рівній -20 ° С, парціальний тиск міститься в ньому пара A Pt = 1.1 г/м3 . Як вже зазначалося вище, така велика різниця парціальних тисків викликає інтенсивний вологоперенос через зовнішні огороджувальні конструкції, в першу чергу - через вікна. При цьому умови вологообміну не залежать від аеродинаміки будівлі, а визначаються виключно температуро-волого-стним режимом приміщення.

Роль вікон у системі природної вентиляції приміщень

Роль вікон у системі природної вентиляції приміщень

Роль вікон у системі природної вентиляції приміщень

Copyright © 2015. Всі права захищені. Копіювання матеріалів припустиме лише з посиланням на наш сайт