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, 602 00Brno Ing. Aleš Rubina, Ph.D.
Přirozené a nucené větrání
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
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)
Vliv zeleně a jiných překážek proudění vzduchu Trajektorie proudu vzduchu http://www.vzlu.cz/cz/aktivity/aerodynamika-vypocty/cfdvypocty
Simulace proudění vzduchu budovou
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
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
Větrání Větrání =řízená výměna znehodnoceného vzduchu za čerstvý venkovní vzduch. Přirozené řízené??
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)
Druhy přirozeného větrání
Varianty větrání okny Okno uzavřené INFILTRACE NEÚČINNÉ Okno otevřené PROVĚTRÁVÁNÍ ÚČINNÉ Okno otevřené PŘÍČNÉ VĚTRÁNÍ VELMI ÚČINNÉ 12
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)
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 = 1,4.10-4 V = i.l. p n i = 0,5.10-5
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 1,276 1+ 0,00366.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 = 1,4.10.14.9,7 n = 0,05/ h 0,67 0,67 = 0,0009m 3 3 / s = 3,2m h
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 = 1,4.10.8.1,6 n = 0,009/ h 0,67 0,67 = 0,0002m 3 3 / s = 0,6m h
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 = 1,4.10.26,5.11,8 n = 0,12 / h 0,67 0,67 = 0,002m 3 / s = 3 7,0m h
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
Přívod vzduchu pro přirozené větrání samostatný prvek Tubus s vloženým tlumičem hluku a prachovým fitrem
Provětrávání - větrání otevřeným oknem b šířka okna h výška okna µ výtokový součinitel úhel úhel µ 15 0,15 30 0,30 45 0,44 60 0,56 90 0,64
Příčné větrání okny (působením větru) nevhodná poloha oken vhodná poloha oken
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
Provětrávání - větrání otevřeným oknem: příklad Pouze vliv teploty 23
Simulace proudění vzduchu oknem vektory rychlosti svislý řez středem okna Nejvyšší rychlosti u podlahy (kotníky) 0,15 až 0,25 m/s 24
Simulace proudění vzduchu oknem vektory rychlosti svislý řez středem okna interiér exteriér Průměrnárychlost v ploše okna 0,15 m/s neutrální osa 25
Simulace proudění vzduchu oknem teplotní pole svislý řez středem okna Rozdíl teploty hlava kotníky 20,2-17,7= 2,5 K 26
Simulace proudění vzduchu oknem stáří vzduchu
Animace proudění vzduchu oknem do místnosti 28
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.
Děkuji za pozornost a zazvonil zvonec a s větráním je konec. 30