Схемы вентиляции в частном доме с фото и видео
Главная » Вентиляция » Дома и квартиры
На чтение 2 мин Просмотров 56 Опубликовано Обновлено
Существует две схемы вентиляции в частном доме: естественная и принудительная.
Схема принудительной вентиляции в частном доме
Схема вентиляции домаЭтапы установки системы на видео вентиляции в частном доме во множестве размещены в сети. Но лучше предоставить этот процесс монтажа специалистам. Так как схема вентиляции в частном доме принудительного типа сложна.
Установка принудительной системы вентиляции не только обеспечивает жильцов свежим воздухом, но еще и дает возможность сэкономить на отоплении.
Основа схемы вентиляции в частном доме – это приточно-вытяжной модуль. Модуль содержит несколько вентиляторов и рекуператор (или теплообменник). Согласно схеме от модуля во все помещения проходят вентканалы, заканчивающиеся решетками.
Модуль монтируется на внешней стороне здания. Второй вентканал для отвода отработанного воздуха проводится из необходимых точек (кухня, туалет, ванная, котельная) и выводится через крышу. Заканчивается он дефлектором. Выводится воздух также принудительно, вентилятором. Подробную схему можно посмотреть на фото вентиляции частного дома.
Приточно-вытяжная вентиляция в частном доме дает возможность создать избыточное давление в комнатах, что предотвращает попадание в дом неприятных запахов с улицы. Под дверями комнат желательно оставлять щели для движения воздуха из одних помещений в другие.
Схема естественной вентиляции в частном доме
Чтобы естественная вентиляция в частном доме работала эффективно, необходимо смонтировать не меньше двух вытяжных каналов.
Обычно их устанавливают в санузле и на кухне. Желательно заложить вентканалы во время возведения дома. Заказать же расчеты лучше всего специалисту.
Фото вентиляции частного дома легко найти в сети.
Схема не сложна: отток воздуха осуществляется посредством вентканалов из перечисленных помещений. Каналы выходят на 1,5 — 2 метра над крышей дома. Чем выше поднята труба, тем лучше будет тяга.
Если ограничиться только вытяжной вентиляцией, в помещениях будет разряженный воздух. Необходимо позаботиться и о притоке свежего воздуха. Особенно актуален этот вопрос для владельцев домов с пластиковыми окнами.
Приток производится посредством клапанов, устанавливаемых на окна. Другая разновидность приточного клапана рассчитана на монтаж непосредственно в стену дома. Можно обеспечить приток частым проветриванием дома. Конвекция воздуха внутри дома осуществляется через щели между дверью и полом или через вентиляционные отверстия, проделанные в нижней части дверей.
Популярный материал:
Кнопки на пульте кондиционера сплит-системы: перевод на русский, температура, инструкция на обогрев и теплоУстановка вытяжки на кухню в частном доме или квартире с воздуховодом в вентиляционную шахту
Влажность воздуха в комнате помещения: сколько норма, когда устанавливать приточно-вытяжной вентилятор
Как сделать трубы для инверторного кондиционера своими руками: таблица размеров, расчёт под фреон
Как включить газовый котёл в ванной или гараже правильно: подключение клапана, проверка температуры, работы и мощности
Монтаж внутреннего блока кондиционера: схема, высота от пола, режим работы, крепить в кирпич или плиту перекрытия
Естественная вентиляция в частном доме —
Воздухообмен между улицей и внутренним пространством необходим в каждом здании.
Это важно и для людей, поскольку мы проводим внутри строений около ¾ времени и нам жизненно важен свежий воздух. Это важно и самому сооружению для продления его ресурса. В строительной отрасли существует несколько технологий обустройства этой коммуникации, принципиально специалисты подразделяют два вида: вентиляция естественная и принудительная. Во втором случае устанавливается специальное оборудование, которое выбрасывает отработанный воздух наружу и закачивает свежий внутрь. Естественная вентиляция в частном доме осуществляется за счет перепада давления и температур в постройке и на улице.
Оглавление статьи
- Принцип функционирования естественной вентиляции
- Различия вентиляции на объектах и в частном доме
- Проектирование вентиляции
- Технологии обустройства естественной вентиляции
- Аэрация
- Конвекция
- Давление ветра
- Рекуперация тепла
- Пример расчета естественной вентиляции
- Выбор технологии вентилирования, экономическая целесообразность
Принцип функционирования естественной вентиляции
Этот способ воздухообмена имеет только один недостаток – это отсутствие тяги в условиях одинаковой температуры внутри и вне здания и предельно низких значениях ветра.
То есть коммуникация в такой ситуации просто не работает. Естественная тяга вентиляции максимально функциональна при существенном перепаде температур в внутри строения и на улице. Но такой тип проветривания используется в каждом здании и сооружении, поскольку он имеет простую конструкцию, стоит недорого, не требует дополнительного оборудования и не потребляет электроэнергию. Если вы хотите обустроить естественную вентиляцию в доме своими руками схема должна быть максимально адекватна всем техническим параметрам сооружения.
Различия вентиляции на объектах и в частном доме
В многоквартирном доме, общественном здании или в производственных цехах устройство естественной вентиляции осуществляется шахтенным способом. Подобная технология не применима для частного дома. Вытяжная вентиляция с естественным пробуждением в индивидуальном строении сооружается по иным принципам, а ее схема разрабатывается для каждого конкретного здания. Вентиляция жилой комнаты может отличаться от вентиляции в ванной комнате и туалете.
Проектирование вентиляции
Проектирование осуществляется с учетом особенностей внутренней планировки постройки и сообразно необходимым объемам воздухообмена. Также в зависимости от типа загородного поместья и его особенностей естественная вентиляция в доме может быть организована несколькими способами. Возможно, для эффективности коммуникации будет необходима установка дополнительного оборудования. Например, решетка с обратным клапаном для естественной вентиляции, которая предотвратит повтор потока воздуха.
Технологии обустройства естественной вентиляции
Специалисты различают несколько типов конструкции вентиляционной коммуникации. Выбор способа обустройства естественной приточной вытяжной вентиляции зависит от функциональности конкретной комнаты, его объемов и целесообразности. Но следует понимать, что вне зависимости от того, какая технология используется, каждое помещение должно быть обустроено приточным каналом и обратным клапаном для естественной вентиляции.
Аэрация
Это общеобменная естественная вентиляция в доме, в установленных параметрах. Результативной такая коммуникация может быть лишь при определенном расположении сооружения, которое должно быть возведено под углом в 45 или 90 градусов к господствующему направлению ветра на территории. Эффективным результат работы аэрации будет только при регулярном открывании фрамуг, которые должны быть максимально грамотно рассчитаны.
Конвекция
Эта естественная вентиляция в частном доме из сип-панелей применима, когда присутствуют избытки теплого воздуха. Тяжелые наружные массы, поступая во внутрь, вытесняют из него легкие. Естественная вентиляция в жилом доме осуществляется за счет циркуляции воздуха вокруг источника тепла. Технология предполагает обязательный перепад (не менее трех метров) между уровнем забора и выброса воздушных масс. Скорость их перемещения не должна превышать 1 м/с.
Давление ветра
Этот принцип естественной приточной вентиляции в частных домах по энергоэффективной технологии предполагает высокое давление воздуха с наветренной стороны и низкое – с подветренной.
При проектировании системы берется в расчет расположение дома. Массы поступают в помещение через каналы естественной вентиляции, расположенные с наветренной стороны и выходят из противоположных. Скорость приточной вентиляции с естественным побуждением зависит от скорости ветра.
Рекуперация тепла
Естественная вытяжная вентиляция вместе с отработанными воздушными массами выводит из помещения и тепло. Потеря ресурса требует его возобновления для комфортного проживания человека. Естественная приточно вытяжная вентиляция рекуперационного типа способна обеспечить возврат тепла до 90%. Для эффективной и надежной работы системы необходим профессиональный расчет естественной вентиляции для каждого конкретного объекта.
Пример расчета естественной вентиляции
Расчет системы естественной вентиляции в частном энергопассивном доме производится согласно установленным нормативам. Для примера возьмем одноэтажный коттедж с жилой площадью в 60 кв.м. Также в доме есть туалет, кухня, ванная комната и кладовка.
Высота потолка – 3 метра. Естественная вытяжная вентиляция сооружается из бетонных блоков.
Приток воздушных масс, согласно нормативам, должен составлять 180 куб.м/час. Вытяжка из помещений с воздухоотводами (кухня, ванная и туалет) – 140 куб.м/час и в кладовке 0,2 куб.м/час. Так, требуемый вывод воздушных масс должен составлять 142, 7 куб.м/час. Одноэтажный коттедж имеет чердак, поэтому высота канала будет составлять 4 метра. Далее нужно руководствоваться таблицей.
| Высота канала (м) | Температура воздуха в помещении | |||
| t=32°с (м³/час) | t=25°с (м³/час) | t=20°с (м³/час) | t=16°с (м³/час) | |
| 2 | 54,03 | 43,56 | 34,17 | 24,16 |
| 4 | 72,67 | 58,59 | 45,96 | 32,50 |
| 6 | 85,09 | 68,56 | 53,79 | 38,03 |
| 8 | 94,18 | 75,93 | 59,57 | 42,12 |
| 10 | 101,32 | 81,69 | 64,08 | 45,31 |
При температуре в 20 градусов и согласно значениям в таблице производительность 1 воздуховода естественной вытяжной вентиляции составляет 45,96 куб.
Если же вы хотите, чтобы система работала эффективно, лучше доверить проектирование схемы и расчет естественной вентиляции в частном доме профильным инженерам. Кроме этого, необходимо понимать, что производительность системы снижается или увеличивается выбором места и конструкции таких элементов, как клапан обратный вентиляционный или вентиляционная решетка для естественной вентиляции.
Выбор технологии вентилирования, экономическая целесообразность
Если вы задались вопросом, какую систему воздухообмена выбрать, стоит произвести несложные экономические расчеты. Стоимость коммуникации складывается из двух значений – цена возведения и цена эксплуатации. Выбрав традиционную конструкцию, вы затратите меньше денежных средств в процессе строительства.
Но уже с первого дня использования вы столкнетесь с эксплуатационными расходами, поскольку потери тепла потребуют дополнительного расхода ресурсов (дров, угля, электроэнергии, бензина или дизеля).
Практика показывает, что вентиляция с рекуперацией – это наиболее экономически выгодная и технологически целесообразная технология вентиляционной системы. Например, если вы отапливаете коттедж с помощью электричества, то при установке традиционной системы воздухообмена, вы будете расходовать от 6 до 10 кВт/час, в то время как вентилирование с рекуперацией снизит расход до 1-2 кВт/час. Согласитесь, что показатели значительные.
Естественная вентиляция: кто, что, когда, где, зачем и как | Консалтинг — инженер-специалист | Consulting
Как уже известно большинству инженеров ОВиК, большое внимание уделяется энергоэффективности в сфере обслуживания зданий, при этом меры по значительному сокращению заложены в типовых нормах энергопотребления, таких как ASHRAE 90.1-2010. В сочетании с вызовом «Архитектура 2030», принятым в настоящее время Американским институтом архитекторов и Конференцией мэров США, стремление к решениям с нулевым потреблением энергии к 2030 году потребует значительного сокращения энергопотребления по сравнению с обычным бизнесом.
Это часто приводит к тому, что проектные группы рассматривают возможность использования естественной вентиляции в качестве метода компенсации охлаждения на основе хладагента в течение части года. Важно помнить, что естественная вентиляция — это лишь одна из многих концепций проектирования с низким энергопотреблением в наборе инструментов инженера, и, скорее всего, она имеет самые большие ограничения на ее применимость.
Признавая тот факт, что проектные группы все чаще рассматривают естественную вентиляцию, эта статья представляет собой обзор ряда практических проблем, которые необходимо серьезно рассмотреть до и во время проектирования схем естественной и/или смешанной вентиляции. Статья условно разделена на три основные категории вопросов:
- Кто и что : В этом разделе обобщаются основные источники знаний, касающиеся естественной вентиляции, и дается краткий обзор ключевых определений, относящихся к этой части области.
- Когда и где : В этом разделе представлены результаты исследования климатического анализа, в котором отображается процент времени, в течение которого естественная вентиляция может быть полезной в качестве альтернативного источника охлаждения, и перечислены основные проблемы, ограничивающие использование естественной вентиляции.
. - Почему и как : В этом разделе описывается, почему схемы естественной вентиляции могут применяться в различных контекстах (и почему они не применяются), и как они обычно конфигурируются.
.Кто и что
Ведущим экспертом в области естественной вентиляции в США является доктор Гейл Брагер из Центра искусственной среды Калифорнийского университета в Беркли. Ее исследования, основанные на полевых исследованиях, привели к разработке стандарта адаптивного комфорта, который включен в стандарт ASHRAE 55. Команда Калифорнийского университета в Беркли поддерживает веб-сайт с доступной для поиска базой данных зданий с естественной и смешанной вентиляцией, а также тематических исследований и отчетов продолжающиеся исследования в этой области.
Согласно ASHRAE Fundamentals 2009 г., «естественная вентиляция — это поток наружного воздуха, создаваемый ветром и тепловым давлением через специальные отверстия в корпусе здания». Раздел 6.4 стандарта ASHRAE 62.
1-2010 устанавливает размеры и конфигурации проемов, необходимые для определения зоны с естественной вентиляцией, и рекомендует наличие механических систем вентиляции в сочетании с системами естественной вентиляции, за исключением случаев, когда предусмотрена искусственная система естественной вентиляции. или некондиционируемая зона имеет постоянно открытые проемы в течение всего времени ожидаемого присутствия.
И, наконец, стандарт ASHRAE 55-2010 устанавливает ограничения доступа и температуры на основе использования расширенного диапазона допустимых температур для определения комфорта в условиях естественного кондиционирования (т. пространство). Этот расширенный допустимый диапазон температур в помещении известен как модель адаптивного комфорта, которая была разработана на основе 21 000 точек данных эмпирических полевых измерений в зданиях с естественной вентиляцией. По-видимому, это происходит из-за сочетания осмотрительности жильцов в одежде, физиологических эффектов и психологических факторов с когнитивным признанием ограничения температуры источника охлаждения, частично влияющим на подсознательные ожидания внутренней среды.
Часто бывает так, что свободный приток наружного воздуха сам по себе не может удовлетворить потребности помещения в тепле. В таких ситуациях многие разработчики применяют смешанную (или гибридную) стратегию, чтобы постепенно увеличивать степень возможного охлаждения за счет постоянно растущей интенсивности энергопотребления. Например, в помещении может перейти от потребности в отоплении ранним утром к прекрасной утренней температуре, которая заставляет обитателей открывать окна и наслаждаться свежим воздухом. Когда днем становится жарко после обеда, потолочные вентиляторы или неохлаждаемая механическая система вентиляции могут включаться для обеспечения комфорта пассажиров. Когда день становится настолько жарким, что эти меры не увенчались успехом, большинство систем смешанного режима возвращаются к состоянию либо традиционного кондиционирования воздуха, либо схемы, в которой используется лучистое охлаждение в сочетании с ограниченным количеством естественной вентиляции. В течение дня экономия энергии может быть достигнута за счет наблюдения за падением температуры наружного воздуха и поощрения жильцов к тому, чтобы как можно скорее снова открыть пространство.
Как указано в ASHRAE Handbook Fundamentals, экономайзеры на стороне воздуха технически можно рассматривать как гибридную схему управления вентиляцией. Преимущество естественной вентиляции по сравнению с большинством схем экономайзера заключается в том, что можно экономить как энергию вентилятора, так и энергию охлаждения, а ее недостатком является отсутствие фильтрации и присущие колебания температуры, влажности и давления в пространстве.
Когда и где
Ключевые вопросы, которые всегда возникают в связи с естественной вентиляцией или естественным кондиционированием: когда и где ее можно использовать; эти вопросы, как правило, изначально связаны с местным качеством наружного воздуха и местным климатом.
Недостатком схемы естественного кондиционирования является то, что на наружном оконном проеме редко устанавливается сажевый фильтр. Какие бы загрязнители ни присутствовали на открытом воздухе, по определению они присутствуют как минимум в тех же концентрациях в помещении с конструкцией естественной вентиляции.
Чтобы понять, какие загрязнители могут существовать на открытом воздухе в соответствии с ASHRAE 62.1, проектировщик должен вместе с владельцем просмотреть карты Агентства по охране окружающей среды США, показывающие статус «достижения» или «недостижения» местных национальных стандартов качества окружающего воздуха для контролируемых загрязнителей и сравните их с действующими стандартами Управления по охране труда и технике безопасности. В дополнение к этим опубликованным данным для муниципалитета проектировщик должен определить любые необычные источники загрязнения вблизи площадки (нефтеперерабатывающие заводы, промышленные предприятия, крупные автомагистрали, свалки или места сбора мусора и т. д.) и оценить качество воздуха путем проведения испытаний, необходимых для обеспечить стандарты здоровья. Кроме того, проектировщик и застройщик должны оценить потребности пользователей/арендаторов, особенно в отношении людей с аллергией или повышенной чувствительностью, которым может потребоваться размещение в закрытом помещении с более традиционной фильтрованной и кондиционируемой внутренней средой в соответствии с американцами с ограниченными возможностями.
Требования акта.
Второй основной набор критериев в этой категории связан с климатом, в котором находится проект. В то время как многие стандарты ASHRAE заботятся об ограничении использования естественной вентиляции в некондиционируемых помещениях, существует мало рекомендаций по надлежащему использованию естественной вентиляции в смешанной конфигурации. Несмотря на то, что эмпирические правила для оценки на ранней стадии могут быть пересмотрены для общей применимости, каждый инженер должен понимать уникальные климатические характеристики площадки, прежде чем применять схему, основанную на естественной вентиляции для охлаждения.
В Соединенных Штатах относительно немного мест, где только естественная вентиляция могла бы поддерживать человеческий комфорт, как показано на рисунке 1. На этом рисунке показан анализ, который подсчитывает количество часов в типичном метеорологическом году, которые попадают в психрометрические состояния, которые быть пригодным для естественного кондиционирования.
Следует отметить, что города были выбраны в качестве представителей для типичных пронумерованных климатических зон ASHRAE 90.1-2010, разработанных Бриггсом и др., Чтобы обеспечить эквивалентную применимость на основе климата для других руководящих документов, опубликованных ASHRAE.
Один из наиболее часто используемых подходов к смешанному режиму называется «переход», который подходит, если условия наружного воздуха подходят для естественной вентиляции только в течение части года. Ключевой вопрос, связанный с конкретным проектом, при таком подходе заключается в том, достаточно ли часов в году, чтобы оправдать расходы на вторичную действующую оконную систему сверх первоначальной стоимости системы ОВКВ базового здания. За исключением областей, в которых более 30% часов отсроченного охлаждения, редко когда годовая экономия энергии приводит к достаточно короткому периоду окупаемости, чтобы приносить заметную экономическую выгоду.
Тем не менее, открывающиеся окна часто являются желаемым удобством, и помимо энергии могут быть и другие факторы, связанные с этой стратегией проектирования.
Поэтому важно понимать конкретно и в зависимости от сезона, когда будет возможно использование открытых окон. На рис. 2 для одних и тех же климатических зон ASHRAE показано процентное соотношение часов в четырех типичных месяцах, в течение которых возможна естественная вентиляция или естественное кондиционирование. В большинстве климатических зон предусмотрена возможность смены типа систем хотя бы на один сезон в году.
На приведенных ниже картах показаны те же самые данные с географическим разбросом, с перекрестными ссылками на среднесуточные температуры. Следует отметить, что географические и местные топографические особенности сильно влияют на потенциал естественной вентиляции данного участка. Веб-сайт с данными о погоде EnergyPlus содержит файлы *.epw для более чем 1100 местоположений в США и Канаде, поэтому разработчикам настоятельно рекомендуется определять местный потенциал естественного кондиционирования конкретного места путем просмотра количества часов в целевом диапазоне 60 часов.
до 80 F и относительной влажности от 0% до 70% в течение часов работы объекта.
Помимо климата, также важно оценить, есть ли на объекте доступ к движущемуся воздуху. В некоторых местах в центре города, где преобладающие ветры отводятся на целые строительные блоки, иногда невозможно обеспечить движение воздуха вокруг самого здания, тем более через отверстия в фасаде. Точно так же полезно анализировать данные *.epw, чтобы понять преобладающие ветровые условия, чтобы можно было проанализировать и скорректировать массив здания для эффективного захвата естественного бриза. Наконец, важно определить в среднеэтажных и высотных зданиях при сильном ветре, каковы будут внутренние эффекты открытия окон даже на щель, поскольку скорость значительно увеличивается с высотой.
Дополнительным соображением, которое часто возникает при использовании систем естественной вентиляции, является проблема проникновения шума с окружающих дорог или соседних зданий. Первое, что нужно принять, это то, что транспортный шум в городских условиях будет проникать через любое отверстие в стене.
В недавнем исследовании акустических измерений офисного помещения в центре Нью-Йорка измерения шума на расстоянии 3 фута от открытых окон в сочетании с опросами пассажиров показали, что внутренняя шумовая среда может поддерживать хорошую разборчивость речи, несмотря на измеренное усиление шума от движения. Стоит оценить потенциальное проникновение шума снаружи всякий раз, когда рассматривается естественная вентиляция, чтобы понять, не повлияет ли повышенный фоновый шум в помещении на концентрацию людей. Часто бывает так, что усиление дорожного шума компенсируется устранением типичного шума системы HVAC в режиме естественной вентиляции. Кроме того, также необходимо понимать культурные ожидания жителей, связанные с фоновым шумом, создаваемым соседями, и конфиденциальностью речи, когда предлагаются какие-либо схемы естественной вентиляции всего здания. В одном недавнем проекте динамики для генератора белого шума были интегрированы в осветительные приборы, чтобы дополнительно маскировать шум и обеспечить конфиденциальность речи, поскольку существовала возможность отражения звука от одной кабины к другой от бетонных потолочных плит здания (что были оставлены открытыми для включения термического охлаждения массы).
После того, как было принято решение о том, что качество наружного воздуха и климата обеспечивает естественную вентиляцию, последний вопрос, связанный с тем, когда и где находится тип помещения. Необходимо позаботиться о том, чтобы качество воздуха в помещении и стандарты очистки соответствовали зданию с естественной вентиляцией — чувствительному электронному оборудованию, хрупким предметам искусства или музыкальным инструментам, а также пациентам с дыхательной недостаточностью, вероятно, не следует применять схемы естественной вентиляции из-за обоих факторов. проблемы с твердыми частицами и влажностью. Точно так же области здания, требующие жесткого давления или соотношения направления потока (например, лаборатории), не будут выполнять свою защитную функцию в помещении с естественной вентиляцией. Наконец, для проектировщика крайне важно четко сформулировать и спрогнозировать диапазон температуры и влажности в помещении, чтобы его можно было обсудить с арендаторами и любым из связанных с ними профсоюзов.
По мнению автора, профессиональная обязанность инженера-регистратора заключается в проведении динамического анализа теплопередачи и моделирования комфорта с целью прогнозирования вероятных диапазонов температур, ожидаемых в помещении. Эти данные должны быть переданы сначала первоначальному инвестору/застройщику в простой и прозрачной форме, а затем путем обучения арендаторов, чтобы было четкое понимание того, что с точки зрения статистики будут дни и часы, в течение которых естественно вентилируемые помещения здание превысит традиционный верхний предел температуры кондиционированного воздуха в помещении. Точно так же в смешанных системах абсолютно необходимо рассчитать и указать «время восстановления» от режима естественной вентиляции до режима полного кондиционирования воздуха, а также записать последовательность операций управления, чтобы информировать жильцов о том, когда пришло время. начать закрывать окна, особенно в более влажном климате.
Один из аспектов, о котором часто забывают, заключается в том, что естественное кондиционирование предполагает наличие достаточного потока охлаждающего воздуха снаружи для поглощения тепла, выделяемого в помещении.
Для проектировщика важно использовать обычные расчеты конвективного теплообмена, чтобы определить, какая скорость воздухообмена требуется для достижения желаемой температуры в помещении (даже с адаптивной моделью комфорта). Большинству клиентов будет интересно сопоставить потерю комфорта с потенциальной экономией энергии и возможными первоначальными затратами.
Например, в недавнем проекте был проведен анализ стоимости жизненного цикла для оценки добавления системы кондиционирования воздуха с подачей охлажденной воды в кухонную зону помещения, в остальном естественно вентилируемого, с лучистым вторичным охлаждением. В результатах сообщались первая стоимость, годовая экономия энергии, процент часов дневного времени выше 70 F / 74 F / 78 F и количество баллов LEED Совета по экологическому строительству США, полученных за счет смоделированной экономии энергии для каждого из вариантов дизайна. В конце концов было установлено, что в зонах общественного питания не только требуется высокий уровень фильтрации, но также неприемлемо, чтобы постоянные сотрудники, работающие над горячими варочными поверхностями, были вынуждены дополнительно увеличивать максимальную температуру, в то время как на краткосрочных сидячих студентов в обеденных зонах не повлияют более широкие диапазоны температур, и они могут оценить открытую атмосферу, которую принесет естественно вентилируемое пространство.
Почему и как
Часто не только экономия энергии, но и другие причины являются движущей силой естественной вентиляции. Для команды проектировщиков крайне важно понять, предусмотрены ли естественные вентиляционные отверстия для удобства жильцов или отверстия должны быть такого размера и расположения, чтобы обеспечить значительный отвод тепла из помещения. Относительные размеры и распределение отверстий между этими двумя подходами сильно различаются.
Как отмечено в определении естественной вентиляции и связанных с ней уравнений из ASHRAE Handbook-Fundamentals, существует два основных физических механизма, которые управляют потоком между отверстиями с разным давлением. Механизмы, как правило, поддаются следующим типичным конфигурациям:
- Локальные эффекты тепловой плавучести: Обычно это проявляется в виде односторонней вентиляции, которая обычно применяется на уровне отдельной зоны периметра. Это особенно эффективно, если предусмотрены отверстия высокого и низкого уровня (Рисунок 4d) или если предусмотрено одно высокое отверстие для обеспечения двустороннего потока (Рисунок 4c). Эта конфигурация может быть эффективной, даже если зона не открыта для всей плиты пола, но для внутренних зон обычно по-прежнему требуются системы механической вентиляции.
- Эффект тепловой плавучести всего здания: Обычно это включает использование световых колодцев, дымоходов или атриумов для создания эффекта дымовой трубы по всей высоте здания, достаточной для создания воздушного потока по периметру, через внутренние пространства и в дымовую трубу большого объема. зона, из которой тепло уходит из здания. Эти схемы обычно должны иметь инженерный дизайн и анализ, а также иметь определенный уровень автоматизированной работы, поскольку на верхних уровнях могут возникать неблагоприятные последствия в отношении обратного отвода тепла высокого уровня в занимаемые помещения. Кроме того, эти системы редко могут изолировать влияние ветра от воздействия плавучести. Таким образом, необходимо тщательно изучить как то, что происходит в безветренный день, когда недостаточно тепла в помещении для управления потоком, так и то, что происходит в ветреный день, когда термические эффекты плавучести пренебрежимо малы по сравнению с ветровым давлением.
- Перекрестная вентиляция всего здания: обычно требуется относительно неглубокая плита пола в направлении преобладающего потока ветра. Если нет преобладания сильного ветра, то схема резервного проектирования имеет тенденцию использовать атриумы и дымоходы с улавливателями ветра или другими устройствами контроля, которые используют эффект Вентури для создания давления всасывания, создаваемого скоростью, в верхней части объема воздуха. Проблемы, которые должны быть решены с помощью проектирования и анализа, включают контроль скорости и направления воздуха в занимаемом пространстве.
Когда естественная вентиляция сочетается с вспомогательным охлаждением, обычно используются следующие определения:
- Смешанная вентиляция с переключением: В этой схеме механическое охлаждение и естественная вентиляция будут обслуживать одно и то же помещение, но в разное время в течение года. . Этот тип конфигурации в основном использует сезонные результаты приведенного выше анализа климата и обычно запускается, полагаясь на человеческий выбор или путем отслеживания температуры наружного воздуха, в зависимости от сложности системы. В целом, полезно сохранять эти системы простыми, но обеспечивать обратную связь с пользователями о соответствующем взаимодействии с фасадом здания. В некоторых недавних схемах используется система красного/зеленого света (рис. 4а), чтобы напомнить пользователям, что наружный воздух достаточно прохладен, чтобы открывать окна, в то время как в других для предоставления аналогичной информации используется электронная почта или текстовые сообщения. Обычно оконные выключатели включаются в схемы переключения, особенно когда жильцы отвечают за открытие и закрытие окон, чтобы обеспечить экономию энергии. Точно так же окна с электроприводом, которые открываются в зависимости от температуры наружного воздуха, могут быть уместны в переходных зонах с общим присутствием (холлы, атриумы, обеденные зоны, конференц-залы и т. д.), поскольку в зонах без постоянного владения, как правило, отсутствует активное участие жильцов с окнами. если базовое состояние при входе не считается неадекватным. Воздушные системы охлаждения подходят для переключения систем смешанного режима, поскольку ОВКВ работает в режиме включения/выключения, и существует меньший риск кондиционирования воздуха снаружи по сравнению с другими типами вентиляции смешанного режима.
- Параллельная смешанная вентиляция: В этой схеме механическое охлаждение и естественная вентиляция будут обслуживать одно и то же помещение одновременно. Конфигурация этого типа чаще всего включает в себя форму лучистого охлаждения или обогрева в качестве дополнительной теплопередачи в пространстве для обеспечения комфорта человека. Радиационное охлаждение (рис. 4b) имеет преимущества перед системами воздушного охлаждения в параллельном режиме, поскольку оно экономит энергию вентилятора и ограничивает потери энергии, связанные с разбавлением охлаждающего воздуха воздухом снаружи. При радиационном охлаждении в качестве преимущественно независимого механизма теплопередачи по сравнению с конвективным охлаждением посредством «ветра на коже» можно допустить повышение температуры по сухому термометру до 80 F или выше, при этом поглощение лучистой теплоты происходит за счет к искусственно заниженной средней температуре излучения, тем самым снижая воспринимаемую температуру.
- Зональная смешанная вентиляция: в этой схеме механическое охлаждение обеспечивается в одних помещениях, а в других помещениях в том же здании используется естественная вентиляция. Эта схема часто используется с плитами глубокого пола, поскольку естественная вентиляция имеет ограниченную применимость только к зонам периметра глубиной ~ 20 футов, которые имеют прямой доступ к оконным проемам. Кроме того, часто бывают зоны с высокой тепловой нагрузкой, такие как серверные комнаты или конференц-залы или учебные классы с высокой плотностью размещения, которые не могут обеспечить достаточное охлаждение только за счет температуры наружного воздуха. Эти схемы должны быть осторожны, чтобы избежать неблагоприятного воздействия на энергоемкие внутренние системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха из-за изменчивости давления в зонах с естественной вентиляцией. Кроме того, в некоторых схемах используется алгоритм сброса температуры для внутренних систем HVAC, чтобы избежать чрезмерной разницы в воспринимаемой температуре между зонами с естественной вентиляцией и зонами с постоянным кондиционированием воздуха.
При разработке проекта схемы естественной вентиляции важно также учитывать следующие вопросы этапа строительства:
- Ответственность за спецификацию оконных элементов
- Конструктивность и коммерческая координация оконных элементов, содержащих моторизованные устройства и переключатели управления
- Предоставление высокодетализированного контроля последовательности операций при использовании моторизованных оконных приводов в связи с незнанием подрядчиком нестандартного устройства комфортного кондиционирования
- Ввод в эксплуатацию систем естественной вентиляции, включая подтверждение скоростей и направлений воздушных потоков и моделей температурной стратификации по сравнению с первоначальным проектным замыслом
- Обучение жильцов их роли в работе с фасадом для достижения собственного комфорта.
В этой статье сделана попытка обобщить ключевые аспекты, которые необходимо изучить при рассмотрении естественной вентиляции или схемы смешанного режима, уделяя особое внимание использованию климатических данных при оценке потенциала естественного кондиционирования по сезонам и климатическим зонам. Поскольку дизайнеры понимают применимость этого устаревшего метода проектирования, который теперь сочетается с новыми дополнительными подходами смешанного режима, может оказаться возможным компенсировать некоторую часть энергопотребления, связанного с кондиционированием воздуха внутри помещений. Сколько энергии может быть сэкономлено, конечно, уникально для каждого отдельного проекта в зависимости от площади периметра, предлагаемой конструкции естественной вентиляции и климатических ограничений. Тем не менее, есть надежда, что презентация этого консолидированного материала будет полезна проектировщикам, рассматривающим возможность естественной вентиляции.
МакКонахи — директор лос-анджелесского офиса Arup.
Она специализируется на машиностроении и консалтинге в области устойчивого развития. Она является членом Редакционно-консультативного совета инженера-консультанта по спецификациям .
Ссылки
[1] Стандарт ANSI/ASHRAE/IES 90.1-2010, Энергетический стандарт для зданий, кроме малоэтажных жилых зданий. Атланта: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха.
[2] https://architecture2030.org
[3] Брагер Г. и Р. де Дир. «Стандарт естественной вентиляции», журнал ASHRAE, октябрь 2000 г.
[4] Стандарт ANSI/ASHRAE 55-2010, Тепловые условия окружающей среды для пребывания человека. Атланта: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха.
[5] Центр искусственной среды Калифорнийского университета в Беркли, веб-сайт смешанного режима: https://www.cbe.berkeley.edu/mixedmode/index.html
[6] ASHRAE Handbook-Fundamentals, I-P Версия. Атланта: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха.
[7] Стандарт ANSI/ASHRAE 62.1-2010. Вентиляция для приемлемого качества воздуха в помещении. Атланта: Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха.
[8] https://www.epa.gov/air/oaqps/greenbk/
[9] https://apps1.eere.energy.gov/buildings/energyplus/cfm/weather_data.cfm
[ 10] Бриггс, Р.С., Р.Г. Лукас и З.Т. Тейлор. 2003. Климатическая классификация строительных энергетических норм и стандартов: Часть 1 – Процесс разработки. АШРАЭ Транзакция 109(1):109-121.
[11] https://cdo.ncdc.noaa.gov/cgi-bin/climaps/climaps.pl для карт средней температуры в фоновом режиме
[12] Fields, C.D., and J. Digerness. Критерии акустического проектирования для зданий с естественной вентиляцией. Конференция «Акустика ’08» в Париже.
[13] McConahey, E. «Finding the Right Mix», журнал ASHRAE, сентябрь 2008 г.
Есть ли у вас опыт и знания по темам, упомянутым в этом содержании? Вам следует подумать о том, чтобы внести свой вклад в нашу редакционную команду CFE Media и получить признание, которого вы и ваша компания заслуживаете.
Нажмите здесь, чтобы начать этот процесс.
The Wind Eyes: Проектирование естественной вентиляции в многоквартирных домах
Ежегодно более трети потребляемой в США энергии приходится на освещение, обогрев и охлаждение зданий. Затраты на энергию являются бременем как для отдельного человека, так и для нации. Механическое охлаждение и вентиляция зависят от электричества; для производства электроэнергии требуется в три раза больше основного топлива, такого как уголь или природный газ.
В разных культурах и на протяжении всей человеческой истории люди формировали свои дома и ставили окна, чтобы защитить себя от нежелательного солнца и сильного ветра, а также улавливать прохладный бриз. По мере того, как архитекторы, проектировщики и застройщики реагируют на общественный интерес к экологичным зданиям, естественная вентиляция снова становится критическим компонентом многоквартирных домов.
Как мы обсуждаем в нашей книге Этот дом в самый раз: руководство по выбору дома и района , комфортабельный дом спроектирован так, чтобы поддерживать естественное освещение, хорошую вентиляцию и оптимальные уровни температуры и влажности.
Когда на улице жарко и влажно, экологичный дом открыт для бризов, которые охлаждают и сушат кожу. Когда на улице холодно, в экологичном доме тепло, нет сквозняков и циркулирует свежий воздух, чтобы не было душно.
Многие люди предпочитают естественную вентиляцию механической, потому что она дешевле, ее легче контролировать и она естественным образом соединяет дом с внешней средой. Механическая вентиляция может усугубить астму и аллергию из-за конденсата и плесени в воздуховодах или на них. Кондиционер стоит дорого, и многим людям не нравится ощущение нахождения в закрытом холодильнике. В воздухе может ощущаться холодная влажность и неприятный затхлый запах. При естественной вентиляции окна открыты для свежего воздуха и пения птиц, шелеста листвы ветерка, играющих детей. Может быть, пробки, сирены и автосигнализация тоже, но это уже другая история.
Количество окон, их расположение в помещении и расположение на внешней стороне здания определяют, как часто воздух в помещении заменяется свежим воздухом.
Пример коридора с двойной нагрузкой. (Изображение Р. Томаса Джонса)
Пример одиночной ориентации комнат в зданиях с высокой плотностью размещения. (Изображение Р. Томаса Джонса)
Тем не менее, можно спроектировать здания, которые обеспечивают желаемую плотность для городской жизни, а также пропускают свежий воздух в каждую комнату. Понимание того, как направить ветер в здание, может существенно повлиять на то, насколько комфортно в нем будет жить, работать или планировать.
Большие здания отражают ветер; хорошо распределенные проемы как с подветренной, так и с наветренной стороны здания извлекают выгоду из давления ветра, нагнетающего воздух через окна. При поперечной вентиляции воздух входит с одной стороны и выходит с противоположной, но давление может также вызывать односторонние и вертикальные вентиляционные потоки.
Секция здания, показывающая несколько способов вентиляции.
(Изображение Р. Томаса Джонса)
Вентиляция, возникающая, когда несколько отверстий открываются в тень. (Изображение Р. Томаса Джонса)
Стратегии проектирования, использующие преимущества давления ветра и выталкивающей силы для подачи свежего воздуха в каждую единицу многоквартирного дома, включают следующее: 1) размещение окон как высоко, так и низко в помещениях без поперечной вентиляции, 2) включение выступов и ниш, увеличить количество экспозиций и 3) построить отдельные ядра в виде внутренних дворов и вентиляционных колодцев, одинарных загруженных коридоров, этажных сквозных квартир. Примеры таких стратегий есть в книге 9.0153 Хорошие соседи: доступное семейное жилье
Апартаменты Cascade Court в Сиэтле и Yorkshire Terrace в Лос-Анджелесе являются примерами использования простых выступов зданий, таких как эркеры и внутренние дворы, для увеличения количества экспозиций и перекрестной вентиляции внутренних помещений.
Cascade Court имеет эркеры, глубокие ниши в контуре здания и выступы в контуре. Yorkshire Terrace имеет линейный внутренний двор и глубокие углубления в основании.
Если один комплект окон находится на теплой стороне здания, а другой — на прохладной, как показано в приведенных выше примерах, разница в давлении воздуха будет стимулировать поток воздуха. Выступы и углубления в наружной части здания могут создавать микроклимат, а также стимулировать поток воздуха. Закрытые ниши, которые затеняют одну сторону комнаты, как показано на рисунке, создают карман для прохладного воздуха, вызывая разницу в воздушном давлении, которая стимулирует движение воздуха.
Пример закрытых ниш. (Изображение Р. Томаса Джонса)
В типовом многоквартирном доме с двойным нагруженным коридором, ориентированным с востока на запад, половина жильцов имеет единую ориентацию на север. нет прямого солнца; дома холодные и темные, а счета за отопление высокие. Другая половина, обращенная лицом на юг, может столкнуться с противоположной проблемой: чрезмерным нагревом летом.
Напротив, коридоры с одинарной загрузкой представляют собой стратегию, позволяющую воздуху проходить через блок. Коридор находится на одной стороне здания и открыт для воздуха. Каждый блок имеет окна в коридор и окна на противоположную сторону здания. Модернистские архитекторы часто использовали эти внешние коридоры, которые служили тротуарами в воздухе. Здание с одним загруженным коридором вдоль оси восток-запад даст южную ориентацию и перекрестную вентиляцию всем блокам. Примером может служить здание Chicago Prairie Avenue Courts архитектора Джорджа Кека. (Вот ссылка на блог Энтони Дензера о темах, связанных с его книгой,
Пример однонагруженного коридора. (Изображение Р. Томаса Джонса)
Шарль-Эдуар Жаннере-Гри, псевдоним артиста которого был Ле Корбюзье, использовал коридоры с одинарной загрузкой и сквозные квартиры, чтобы оптимизировать солнечную ориентацию и перекрестную вентиляцию. Ле Корбюзье, швейцарско-французский архитектор и градостроитель, задумался о том, как сделать города пригодными для жизни, несмотря на рост их масштабов и плотности, вызванный промышленной революцией.
Его цель состояла в том, чтобы создать жилища для масс, которые обеспечивали бы солнечный свет и свежий воздух. Отвечая на лабиринт комнат без окон в ветхих зданиях, населенных рабочим классом, он спроектировал здания со сквозными квартирами, используя схему коридора с пропуском. Коридоры, дающие доступ к отдельным помещениям, встречаются через каждые два-три этажа. Лифт пропускает этажи без коридоров; отдельные блоки имеют внутренние лестницы, ведущие на этажи коридора. Мы должны признать, что по причинам, отличным от стратегии умной вентиляции, некоторые поместья Ле Корбюзье считались невоспроизводимыми моделями.
Жилая единица Ле Корбюзье в Марселе, Франция, является примером пространственной организации единиц, так что они охватывают одну сторону здания до другой стороны. Жилые помещения двойной высоты сокращают необходимое количество коридоров до одного на каждые три этажа. В конце каждого блока есть окна, обеспечивающие перекрестную вентиляцию по всему блоку, проходящую через узкие спальни в пространство двойной высоты.
Жилые помещения нуждаются в постоянной подаче насыщенного кислородом воздуха. В прежние времена низких затрат на энергию здания не строились настолько плотно, чтобы предотвратить утечки необходимого воздуха. Текущие строительные нормы и правила основаны на механической вентиляции, хорошо изолированных и плотно построенных зданиях. Городские застройщики используют драгоценные возможности заполнения для более глубоких зданий с помещениями, расположенными все дальше от наружных стен.
Способы проникновения воздуха вглубь этих зданий включают отдельные открытые к небу ядра для каждой группы квартир и выступы, располагающие помещения ближе или дальше от фасада, такие как эркеры и крытые балконные ниши, открытые коридоры, и пол через блоки. Почему эти стратегии не используются более широко? Строительные нормы и правила препятствуют этому, потому что они предназначены для защиты жизни, а не для повышения качества и комфорта внутренних помещений. Кроме того, отходить от обычного прямоугольного здания с двойным нагруженным коридором и типичным плоским фасадом с равномерными рядами окон стоит дороже.
Проектирование многоквартирного дома, позволяющего жильцам использовать естественную вентиляцию своих домов, имеет экологический, экономический и человеческий комфорт. Расходы на электроэнергию в американских домах составляют в среднем почти 2000 долларов в год на одно домохозяйство. Бытовое потребление электроэнергии растет из-за более широкого использования технологических устройств и кондиционирования воздуха. Каждый год в США на кондиционирование воздуха расходуется около 5 процентов производимой электроэнергии, при этом в воздух выбрасывается около 100 миллионов тонн углекислого газа. Это около двух тонн на каждый дом с кондиционером. В настоящее время строительные нормы не требуют естественной вентиляции. «В IMC 401.3 (Международный механический кодекс) не говорится: «Должна быть обеспечена возможность управления вентиляцией…» или «Жильцы должны иметь возможность управлять вентиляцией…» Города могут добавить это в правила землепользования. и может сделать это в будущем. В Сан-Франциско, штат Калифорния, этот вопрос рассматривается в суде.