10423
.pdf170
щений, t 6 С для теплонапряженных, t 3 С для не теплонапряженных об-
щественных и административно-бытовых и t 5 С для теплонапряженных.
В случае если неравенства не выполняются, то для них проектируют аэрационный воздухообмен при наличии аэрационных фрамуг на нижнем и верхнем уровне.
Аэрационные воздухообмены рассчитываются по 3-м методикам:
1. Метод расчета аэрации по избыткам явной теплоты, применяется, ко-
гда динамическое давление ветра меньше половины располагаемого давления:
Рд.в. 0,5Н
Метод был разработан Каменевым П.Н. с использованием понятия нуле-
вой зоны. Нулевая зона существует в помещении при отсутствии ветровых на-
грузок или при слабом их воздействии. Если есть ветровые нагрузки, то нуле-
вая зона исчезает.
1. Метод расчета при совместном действии теплоизбытков и ветра:
0,5Н Рд.в. 10Н
2. Метод расчета под действием только ветровых нагрузок:
Рд.в. 10Н
2 и 3 методы были разработаны Батуриным В.В. Эти методы основаны на использовании понятия избыточного давления. Батуриным также был модифи-
цирован расчет П.Н.Каменева.
По значению Ризб определяется назначение аэрационной фрамуги:
при |
Ризб >0 |
–фрамуга является вытяжной; |
при |
Ризб <0 – фрамуга является приточной. |
Цель расчета аэрации заключается в определении расположения и разме-
ров приточных и вытяжных фрамуг
171
15.4. Расчет аэрации однопролетных промышленных зданий под
действием теплоизбытков
Данный метод расчёта аэрации называется методом Каменева П.Н.[1].
Однопролетное здание имеет фонарь. Аэрация по теплоизбыткам рассчи-
тывается когда динамическое давление ветра меньше Рд.в. 0,5Н
tн , t р.з. , t ух , Рв Дано: Lмех . ух. , Qт
Рис. 101. Однопролетное промышленное здание с фонарём.
|
Порядок расчёта |
|
1) |
Количество теплоты удаляемое из помещения механическими систе- |
|
мами вентиляции: |
|
|
|
Qмех. уд. 0,278 Lмех. уд. ух св t ух t н |
(115) |
2) |
Количество теплоты, которое необходимо удалитть при помощи аэра- |
|
ции: |
|
|
|
Qаэр Qт Qмех. уд. |
(116) |
3) |
Массовый расход аэрационного вытяжного воздуха: |
|
|
|
|
|
172 |
|
|
|
|
Gаэр. ух. |
|
|
3,6 Qаэр |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
св |
t ух |
tн |
|
||||
|
|
Gаэр. ух. |
|
|
(117) |
|||
Lаэр. ух. |
|
ух. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
4) Согласно исследованиям Каменева П.Н. положение нулевой зоны от
уровня приточных и вытяжных фрамуг определяется по соотношению:
Н1 |
1 |
|
Н |
|
||
|
|
|
||||
|
3 |
|
|
(118) |
||
|
|
|
2 |
|
||
Н 2 |
Н |
|
||||
3 |
|
|||||
|
|
|
|
|
||
5) Как было показано выше избыточное давление на уровне приточных |
||||||
фрамуг определяется: |
|
|
|
|
|
|
Ризб.1 Рв |
|
Н1 н |
ср.в. |
|||
Избыточное давление на уровне вытяжных фрамуг 2: |
||||||
Ризб.2 |
Рв |
Н 2 н |
ср.в. |
|||
И соответственно: |
|
|
|
|
|
|
Ризб.3 |
Рв |
Н 2 н |
ср.в. |
|||
Ризб.4 |
Рв |
|
Н1 н |
ср.в. |
Внутренне давление(разряжение) определяется из воздушного баланса помещения, при отсутствии данных для расчета Рв 0
6) Считается, что вся энергия приточного и вытяжного воздуха теряется при прохождении через соответствующие фрамуги. Тогда скорость воздуха при проходе через первые фрамуги определяется по зависимости:
1 |
|
|
2 |
|
Ризб.1 |
|
|
(119) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
н |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Соответственно: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
Ризб.2 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
ух |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
173
|
|
3 |
|
|
|
2 |
|
Ризб.3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
ух |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
2 |
|
Ризб.4 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7) Составляется массовый воздушный баланс: |
|
|||||||||||||||||
|
|
Gаэр.прит. Gаэр. ух. Gмех. ух. |
(120) |
|||||||||||||||
8) Площадь приточных аэрационных фрамуг рассчитывается по форму- |
||||||||||||||||||
ле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fаэр.пр. |
|
|
|
Lаэр.пр |
ср.в |
|
, |
(121) |
|||||||||
|
3600 |
|
пр 1 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
н |
|
|||||||||||||
где пр – коэффициент расхода приточных фрамуг. |
|
|||||||||||||||||
Возможны два варианта при расчете площади: |
|
|||||||||||||||||
А) Если 1 |
4 , то Fаэр.пр.1 Fаэр.пр. / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(122) |
|||||||
|
Fаэр.пр.4 |
Fаэр.пр. / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Б) Если 1 |
4 , то Lаэр.пр.1 |
Lаэр.пр. / 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(123) |
Lаэр.пр.1 Lаэр.пр. / 2
при этом по формуле (121) рассчитывается Fаэр.пр.1
Аналогичным образом определяется площадь вытяжных фрамуг:
Fаэр. ух. |
|
Lаэр. ух |
|
ср.в |
(124) |
|
|
|
|||
|
|
3600 ух 2 ух |
|
При расчете площади вытяжных фрамуг так же возможны два варианта:
А) Если 2 3 , то Fаэр. ух.2 Fаэр. ух. / 2
Fаэр. ух.3 Fаэр. ух. / 2 |
|
Б) Если 2 3 , то Lаэр. ух.2 Lаэр. ух. / 2 |
(125) |
Lаэр. ух.3 Lаэр. ух. / 2 |
|
при этом по формуле (124) рассчитывается Fаэр. ух.2
174
В настоящее время данный метод расчета несколько модифицирован и
имеет следующую последовательность.
15.5. Современный метод расчета аэрации под действием
теплоизбытков
Пункты 1-3 те же, что и в методе Каменева П.Н. |
|
3. Определяется значение располагаемого давления: |
|
Рр Н н ух |
(126) |
4.Избыточные давления по каждому уровню определяется как доля от
Рр . Т.к. промышленные здания имеют различную конфигурацию, поэтому зна-
чение доли находится от 10% до 40%. |
|
|
Избыточное давление на уровне первых приточных фрамуг: |
|
|
Ризб1 (0,1 0,4)Рр |
(127) |
|
Для зданий с фонарем доля равна 0,25, то есть Ризб.=0,25 Рр |
|
|
На уровне 2-х фрамуг с этой же стороны здания: |
|
|
Ризб2 Рр Ризб.1 |
(128) |
|
Ризб4 |
(0,1 0,4)Рр |
|
Ризб3 |
Рр Ризб.4 |
|
5. Рассчитывается площадь приточных аэрационных фрамуг:
Fаэр.пр. |
|
|
Gаэр.пр. |
|
|
|
|
|
(129) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2 |
|
Pизб.1 |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|||||||||||
|
|
3600 |
|
|
н |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где пр – коэффициент местного сопротивления приточных фрамуг, при этом
Ризб <0 – приточная фрамуга;
Ризб >0 – вытяжная фрамуга
175
Аналитические рассуждения по равенству скоростей и их неравенству ос-
таются в силе.
6. Площадь вытяжных аэрационных фрамуг:
Fаэр. ух. |
|
|
Gаэр. ух. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3600 |
2 |
|
Pизб.2 |
|
ух |
|
|
||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ух |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(130)
Рассмотрим формулы для определения коэффициента расхода μ.
Рис. 102. Угол раскрытия фрамуги.
Для приточных и вытяжных фрамуг коэффициента расхода μ определяется:
пр |
|
|
|
1 |
|
; |
(131) |
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
пр |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
ух |
|
|
1 |
|
|
(132) |
|||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||||
|
ух |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Реальная площадь для прохода воздуха через фрамугу меньше расчётной.
Значения μ принимаются из справочной литературы в зависимости:
1)от назначение фрамуги (приточная или вытяжная);
2)от конструктивных особенностей;
176
3) от угла раскрытия фрамуги α.
15.6. Аэрация под действием ветра
При обтекании воздушными массами препятствий образуются зоны сры-
ва потоков и зоны завихрения.
Вертикальные ограждающие конструкции зданий и сооружений препят-
ствуют перемещению воздушных масс в результате чего у их поверхностей об-
разуются зоны торможения с избыточным давлением и в зонах срыва – разря-
жение.
Для зданий с вертикальными выступающими ограждающими конструк-
циями при лобовом натекании ветра образуются зоны торможения А и зоны разряжения Б.
Рис. 103. Обтекание воздушными массами препятствий.
При конструировании вентиляционных систем в зонах А предпочтитель-
нее размещать оголовки приточных шахт, а в зонах Б – срезы гравитационных вытяжных шахт. Но воздух имеет среднестатистический характер движения по направлению (его направление переменно), поэтому срезы гравитационных вы-
тяжных шахт выносят за пределы зон А или Б.
Размеры зоны А определяются равнобедренным треугольником с кате-
том по высоте здания.
177
Аэродинамическая тень – зона разряжения за вертикальной ограждаю-
щей конструкцией (зона Б), то есть с заветренной стороны здания.
Фронтально расположенные вертикальные ограждения, где образуются зоны А (зоны избыточного давления) – наветренная сторона здания, сторона здания, где образуется аэродинамическая тень – заветренная сторона.
В процессе действия ветра у элементов ограждающих конструкций обра-
зуются снежные заносы, поэтому срезы вытяжных шахт следует располагать,
согласно требованиям, выше уровня парапетов на 500 мм и выше уровня кров-
ли с учетом следующих требований:
с учётом 3-х метровой зоны от конька;
выше уровня аэродинамической тени и зоны подпора;
выше уровня снежного покрова в данном регионе.
Так как на территории РФ среднее значение уровня снежного покрова
500900 мм, то срезы вытяжных шахт гравитационных систем располагают над уровнем кровли на отметке 1-1,5 м.
Значения повторяемости ветра по различным направления в данном ре-
гионе приводятся в СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».
Графическое выражение повторяемости ветра по направлению называет-
ся роза ветров. Данные приведена в СП131.13330.2012 в процентах и по сред-
ним скоростям по направлениям для регионов РФ. Роза ветров строиться по 8
направлениям, которые измеряются в румбах.
1 румб соответствует 1/32 длины окружности, 1 румб = 11 25`
Воздействие ветра на ограждающие конструкции определяется характе-
ристиками, которые называются аэродинамическими коэффициентами. Они определяют перераспределение давлений по наружной поверхности здания в зависимости от конструкции его элементов и направлении действия ветра.
Физический смысл аэродинамических коэффициентов:
Аэродинамический коэффициент показывает какая доля динамического-
давления переходит в статическое на данном элементе конструкции.
Аэродинамический коэффициент обозначается Сv
178
Сv |
|
P |
ст |
(133) |
|
Рд |
|||||
|
|
|
Аэродинамический коэффициент с наветренной стороны здания является положительным и его значение находится в пределах (+0,4) – (+1), с заветрен-
ной стороны здания он имеет отрицательные знак (–1) – (-0,3).
Аэродинамические коэффициенты определяются экспериментальным способом, на моделях для наиболее часто встречающихся форм и конструкций зданий и их элементов. Значения аэродинамических коэфициентов для наибо-
лее часто встречающихся конструкций приведены в СНиП 2.01.07-85 «Воздей-
ствия и нагрузки».
15.7. Примеры расчета аэрации под действием ветровой нагрузки
Данный метод расчета используется, когда динамическое давление ветра больше 10 Рр ( Рд.в. 10Н )
Дано: Рв , vv ,Cv , tн (летняя),tв , в ,Gм.о.
Порядок расчета:
1)Определяется средне значение динамического давления ветра с навет-
ренной стороны здания:
Рд.v |
|
vv2 |
н |
(134) |
|
||||
|
2 |
|
|
179
Рис. 104. Однопролетное промышленное здание.
2) Определяется давление ветра на уровне каждой из фрамуг:
|
Рv1 Cv1 Pд.v |
(135) |
|
Рv2 |
Cv2 |
Pд.v |
|
Рv3 |
Cv3 Pд.v |
|
|
Рv4 |
Cv4 |
Pд.v |
|
3) Определяется избыточное давление: |
|
||
Pизб1 |
Рв Рv1 |
(136) |
|
Pизб2 |
Рв |
Рv2 |
|
Pизб3 |
Рв |
Рv3 |
|
Pизб4 |
Рв |
Рv4 |
|
4) По знаку Pизб можно судить о назначении фрамуг : «-» - приточные, «+» - вытяжные.