Větránípřirozenéa nucené, výpočet průtoku vzduchu oknem

Transkript

1 Větránípřirozenéa nucené, výpočet průtoku vzduchu oknem Modernizace vzdělávacího obsahu a podpora rozvoje na SPŠS Havlíčkův Brod zavřeným a otevřeným VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV Veveří 95, Brno Ing. Aleš Rubina, Ph.D.

2 Přirozené a nucené větrání

3 Působení rozdílu teplot ROZDÍL TEPLOTY ROZDÍL HUSTOTY Hustota vzduchu zjednodušeně ρ= 1,276/(1+0,00366.t) Se vzrůstající teplotou hustota vzduchu klesá. p t = p e -p i = h.g.(ρ e -ρ i ) t e ti h

4 Působení větru Tlak vyvozený účinkem větru je výsledkem silového působení na budovu. Pro dynamický tlak větru a aerodynamický součinitel budovy návětrné strany A n a závětrné A z platí pro tlakový rozdíl: p w = p n - p z = (A n - A z ).p d = 0,5.(A n - A z ).w 2.ρ e PŘETLAK PODTLAK Pro běžný tvar budovy mají součinitelé následující hodnoty: A n = 0,6 a A z = - 0,3 A = 0,9 (až 1,0)

5 Vliv zeleně a jiných překážek proudění vzduchu Trajektorie proudu vzduchu

6 Simulace proudění vzduchu budovou

7 Tlakové poměry v budově Ve výšce místnosti či budovy, ve které se tlak p i rovná tlaku okolní atmosféry se nachází tzv. neutrální rovina. Komínový efekt způsobuje podtlak v místnostech spodního podlaží. KOMÍNOVÝ EFEKT SCHODIŠTĚ NEUTRÁLNÍ ROVINA ŠÍŘENÍ ODÉRŮ NEUTRÁLNÍ ROVINA

8 Vliv dispozice na proudění vzduchu budovou Proudění vzduchu budovou záleží na dispozičním řešení tlakovým odporům při proudění vzduchu, na výšce nad terénem, s kterou roste rychlost větru. RYCHLOST VZDUCHU PRŮTOK VZDUCHU

9 Větrání Větrání =řízená výměna znehodnoceného vzduchu za čerstvý venkovní vzduch. Přirozené řízené??

10 Hodnocení větrání průtok a výměna vzduchu Efekt přirozeného větrání hodnotíme dosaženým průtokem vzduchu. Intenzita výměny vzduchu Orientační hodnoty: obytné prostředí n = 0,5 /h školy n = 2,0 /h n = V O Průtok vzduchu (m3/h) Objem prostoru (m3)

11 Druhy přirozeného větrání

12 Varianty větrání okny Okno uzavřené INFILTRACE NEÚČINNÉ Okno otevřené PROVĚTRÁVÁNÍ ÚČINNÉ Okno otevřené PŘÍČNÉ VĚTRÁNÍ VELMI ÚČINNÉ 12

13 Infiltrace = výměna vzduchu v místnostech vlivem netěsnosti stavebních konstrukcí SMĚR VĚTRU V = i. L. p V = C. p 0,67 n A = 0,6 empirická rovnice proudění A = 0,3 PROUDĚNÍ VZDUCHU BUDOVOU p = p t + p w = h.g.(ρ e - ρ i ) + 0,5. A.w 2.ρ e i součinitel průvzdušnosti spáry (m 3 s -1 /m.pa n ) p rozdíl tlaku vzduchu vyvolaný rozdílem teplot p t a působením větru p w n exponent charakterizujícíprouděnívzduchu spárou, běžněn = 0,67 L délka spáry (m)

14 Snižování průvzdušnosti oken Exfiltrace unikání vzduchu z budovy vlivem přetlaku v budově. Infiltrace vnikání venkovního vzduchu do budovy spárami oken a dveří vlivem podtlaku v budově. i = 1, V = i.l. p n i = 0,5.10-5

15 Infiltrace - příklad: působení větru L=12,5m L=7m L=7m A=0,6 ti=20 C v= 5m/s L=5m L=5m t = 5 C ρ = 1,299kg / m A = 0,6 1 p = A. ρ. w 2 ρ = 2 = 3 1, ,00366.t 9,7Pa L=5m L=5m Výpočet pro horní místnost (pouze pro situaci návětrné strany) : A = 0,6 V = i. L. p O = 60m 3 5 = 1, ,7 n = 0,05/ h 0,67 0,67 = 0,0009m 3 3 / s = 3,2m h

16 Infiltrace - příklad: působení teploty - uzavřená místnost te= -5 C L=8m L=4m H=1,5m L=2m L=4m L=2m H=1,5m t = 5 C ρ = 1,299kg t = 20 C ρ = 1,189 kg / m / m 3 3 ti=20 C Uplatní se pouze vliv teplot, ve výpočtu jsou uvažovány pouze spáry dolní, neuvažují se svislé spáry p = h. g( ρ ρ ) = 1,5.9,81 ( 1,299 1,189 ) = 1, Pa V = i. L. p O = 60m 3 e i 6 5 = 1, ,6 n = 0,009/ h 0,67 0,67 = 0,0002m 3 3 / s = 0,6m h

17 Infiltrace - příklad: působení teploty - budova se schodištěm Odpor vnitřních dveří zanedbán H=11m t = 5 C ρ = 1,299kg t = 20 C ρ = 1,189 kg / m / m 3 3 te= -5 C ti=20 C L=7m L=7m L=26,5m L=12,5m délka spár oken v místnosti místnost jako v předcházejícím příkladě p = ρ ρ h. g( ) = 11.9,81( 1,299 1,189 ) = 11, Pa V = i. L. p O = 60m 3 e i 8 5 = 1, ,5.11,8 n = 0,12 / h 0,67 0,67 = 0,002m 3 / s = 3 7,0m h

18 Přívod vzduchu pro přirozené větrání prvky v oknech Přívod vzduchu ve styku okenního rámu a křídla Štěrbinový větrací systém Větrací mřížka v prosklené části okna Přívod vzduchu v okenním rámu

19 Přívod vzduchu pro přirozené větrání samostatný prvek Tubus s vloženým tlumičem hluku a prachovým fitrem

20 Provětrávání - větrání otevřeným oknem b šířka okna h výška okna µ výtokový součinitel úhel úhel µ 15 0, , , , ,64

21 Příčné větrání okny (působením větru) nevhodná poloha oken vhodná poloha oken

22 Případová studie větrání oknem 12 m +20 C +15 C Plně otevřené okno 1,8 x 1,2 m 10 m Vítr 4 m/s Dynamický tlak 10 Pa 22

23 Provětrávání - větrání otevřeným oknem: příklad Pouze vliv teploty 23

24 Simulace proudění vzduchu oknem vektory rychlosti svislý řez středem okna Nejvyšší rychlosti u podlahy (kotníky) 0,15 až 0,25 m/s 24

25 Simulace proudění vzduchu oknem vektory rychlosti svislý řez středem okna interiér exteriér Průměrnárychlost v ploše okna 0,15 m/s neutrální osa 25

26 Simulace proudění vzduchu oknem teplotní pole svislý řez středem okna Rozdíl teploty hlava kotníky 20,2-17,7= 2,5 K 26

27 Simulace proudění vzduchu oknem stáří vzduchu

28 Animace proudění vzduchu oknem do místnosti 28

29 Šachtové větrání s využitím sluneční energie Experimentální dům pro výzkum větrání Odboru termomechaniky a techniky prostředí Fakulty strojního inženýrství VUT Solárníkomín, který je instalován nad schodištěm, slouží k intenzivnímu větrání budovy v teplém ročním období, kdy výměna vzduchu v doměneníspojena s tepelnou ztrátou a právěnaopak je žádoucíodvádět tepelnou zátěžvětráním. Principiálněje solárníkomín vzduchovým kolektorem, ve kterém se slunečním zářením ohřívávzduch a zvyšuje se tak vztlakovásíla pro přirozené(šachtové) větrání.

30 Děkuji za pozornost a zazvonil zvonec a s větráním je konec. 30