Естественная вентиляция здания: Естественная вентиляция: воздухообмен для создания здорового микроклимата в помещении

Естественная вентиляция: воздухообмен для создания здорового микроклимата в помещении

Темы

Из соображений энергосбережения здания становятся все более герметичными. Это позволяет снизить затраты на отопление, но требует разработки интеллектуальных концепций для эффективной вентиляции и проветривания зданий. Естественная вентиляция, обеспечивающаяся автоматическими окнами, — это «умное» решение, которое существенно улучшает микроклимат, при этом потребляя мало энергии и не требуя больших капитальных затрат.

Хороший микроклимат зависит от ряда факторов. Температура и влажность играют важную роль, но акустические и визуальные аспекты также способствуют хорошему самочувствию.

Так почему же обычной вентиляции часто недостаточно? Хотя тепловые, акустические и зрительные раздражители очень хорошо воспринимаются людьми, им не хватает чувствительности к качеству воздуха. Люди оценивают качество воздуха в помещении в основном по неприятным запахам. Однако, чем дольше вы находитесь в одной комнате, тем больше вы привыкаете к запахам и не замечаете, что качество воздуха снижается.

Мы замечаем плохое качество воздуха только тогда, когда уже слишком поздно. Производительность снижается, люди становятся сонными или начинают чувствовать головную боль, потому что человеческое дыхание приводит к повышению концентрации CO2. Ситуацию усугубляют загрязняющие вещества, которые могут испаряться из мебели или ковров.

Естественная вентиляция с помощью удобной вентиляционной техники

© Exorbitart / GEZE GmbH

Благодаря современным методам энергосберегающего строительства мы работаем, живем и учимся во все более герметичных зданиях. Недостатком этого является нехватка свежего воздуха, а также то, что влажность, тепло и запахи не удаляются в достаточной степени.

Однако Постановление об энергосбережении (EnEV) предусматривает, что строящиеся здания должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивать минимальный воздухообмен, необходимый для хорошего самочувствия и отопления. Поэтому в доме, построенном в соответствии с EnEV, необходима контролируемая вентиляция.

Одним из решений является механическая вентиляционная система. Но кто любит работать или жить в помещениях, где из-за вентиляционной системы невозможно открыть окна? Многие люди чувствуют себя неуютно в комнатах, где окна всегда закрыты. Альтернативой является контролируемая естественная вентиляция через окна, которая автоматически забирает свежий воздух прямо снаружи.
 

Естественная вентиляция, также известная как «свободная» вентиляция, обеспечивает воздухообмен через окна без механической вентиляционной системы. Необходимые воздушные потоки создаются исключительно за счет разницы температур и давления воздуха в помещении и снаружи, а также под воздействием ветра.

Умные фасады самостоятельно обеспечивают вентиляцию. Это означает, что окна с электроприводами управляются сигналами датчиков, например, от метеостанций или датчиков качества воздуха. Интеллектуальные системы кондиционирования определяют силу и направление ветра, температуру снаружи, осадки, а также температуру, влажность и концентрацию CO2 в помещении и соответствующим образом управляют открыванием и закрыванием автоматических окон. Управление окнами осуществляется полностью независимо от пользователя, даже если в здании нет ни одного человека.

Естественная и энергоэффективная

В классных комнатах или офисах, где находится много людей, помимо CO2 вырабатывается много тепла. А летом солнечные лучи часто нагревают помещения еще сильнее. Естественная вентиляция может удалить нежелательный теплый воздух из помещения наружу, позволяя поступать внутрь свежему прохладному воздуху извне. В прохладные ночные часы свободная вентиляция обеспечивает естественное кондиционирование воздуха в здании. Это позволяет естественным путем повысить качество воздуха без использования энергии для транспортировки и охлаждения воздуха.

Естественная вентиляция и дымо- и теплоотвод

При пожаре системы естественного дымо- и теплоотвода открывают окна в крыше или фасаде для отвода дыма и горячих газов из здания наружу. В Германии они должны использоваться всегда, когда службы технического надзора за строительством требуют наличия естественного дымоотвода. Это официальное требование к строительству распространяется на специальные здания, например, школы, магазины розничной торговли или больницы.

В качестве дополнительного преимущества автоматические окна систем естественного дымо- и теплоотвода ежедневно обеспечивают естественную вентиляцию.

Привод GEZE Slimchain с IQ box KNX

© GEZE GmbH

Системы приводов GEZE подходят для самых разных форм, конструкций и размеров для окон в крыше или фасаде. Ассортимент включает в себя цепные и шпиндельные электроприводы, а также приводы запирания.

С помощью GEZE IQ box KNX оконные приводы GEZE и системы запирания можно интегрировать непосредственно в строительную шину KNX. Это позволяет внедрить универсальные и гибкие решения для естественной вентиляции.

Характеристики продукции

• интеграция автоматизированных окон в шинную систему здания KNX
• открывание окон в любую желаемую позицию (в %)
• предоставление информации о состоянии окна (открыто/закрыто/%) и привода (количество циклов, неисправности)
• вентиляция по времени, щелевая вентиляция
• автоматическое закрытие и блокировка в случае дождя или сигнализации ветра, или если кондиционер включен
• встроенный кнопочный интерфейс (локальный/KNX) позволяет подключить переключатель вентилятора для снижения расходов

• Проектирование
• Монтаж
• Услуги

ПроектированиеМонтажУслуги

Компания GEZE оказывает поддержку при проектировании систем естественной вентиляции, например, ночного охлаждения или автоматизированного интеллектуального управления вентиляцией.

Естественная вентиляция может быть спроектирована для применения исключительно с целью вентиляции, может комбинироваться с дымо- и теплоотводом или интегрироваться в систему управления зданиями KNX более высокого уровня. Мы можем предоставить консультации для отдельных объектов по эксплуатации IQ box KNX, оконных приводов GEZE и подходящей продукции KNX от других производителей, которые могут использоваться со строительной шиной KNX. Часто это представляет собой очень непростую задачу, так как необходимо обеспечить выполнение различных требований. Мы помогаем с планированием и разработкой проектов, используя наш многолетний опыт и универсальные отраслевые ноу-хау.

Мы также можем выполнить для вас монтажные чертежи, описания продуктов и брошюры по продукции.

Курс подготовки специалистов GEZE предназначен для обучения монтажников установке, проверке и техническому обслуживанию оконной техники и предоставляет описание необходимых для этого действий в виде контрольного листа.

Мы также предоставляем технические консультации по монтажу, оснащению и реализации проектов.

Компания GEZE предлагает монтажные планы, электрические схемы, программу WinCalc для расчетов, связанных с оконными приводами, схемы соединений и т. д.

Клиент или пользователь должен самостоятельно осуществлять ремонт, техническое обслуживание и проверку. Он обязан принять все необходимые меры предосторожности для предотвращения опасности для людей и имущества в здании. Регулярно проводя техническое обслуживание, он значительно снижает реальный риск нанесения ущерба и риск возникновения ответственности в случае нанесения ущерба (см. также обязанности по обеспечению безопасности в Гражданском кодексе Германии [BGB], Раздел 823).

Техническое обслуживание приводов GEZE для вентиляции должно выполняться компетентным специализированным предприятием с учетом конкретных условий эксплуатации не реже одного раза в год. 

Компания GEZE предлагает помощь с проведением технического обслуживания либо силами GEZE Service, либо авторизованных партнеров.

Всё о естественной вентиляции

• Что такое естественная вентиляция
• Преимущества и недостатки естественной вентиляции
• Виды естественной вентиляции
• Неорганизованная вентиляция
• Организованная вентиляция
• Приточная и вытяжная вентиляция
• Создание естественной вентиляции
• Основные ошибки в организации естественной вентиляции

Что такое естественная вентиляция

Под естественной вентиляцией подразумевается система, исключающая использование любого оборудования, которое бы могло принудительно побуждать воздушные потоки к движению. Таким образом, в условиях естественной вентиляции воздухообмен в помещении осуществляется сам по себе. Это и отличает её от принудительной вентиляции, предполагающей установку специального оборудования, обеспечивающего принудительный приток свежего воздуха и вывод отработанного наружу.

Преимущества и недостатки естественной вентиляции

Перечислим основные преимущества и недостатки естественной вентиляции. Какие из них окажутся важными именно для вас и какая чаша весов в итоге перевесит, решать вам (на наш взгляд, лучше всё же проконсультироваться со специалистом).

Преимущества естественной вентиляции:

• ничего не стоит. Это главное и, пожалуй, единственное очевидное преимущество. Нет необходимости покупать вентиляционное оборудование. Естественная вентиляция создаётся с помощью открытых дверей, окон, форточек, а также специальных отверстий в стенах
• легкость создания. Весьма сомнительное преимущество, но, тем не менее, если предусмотреть создание системы вентиляции еще на этапе строительства дома, то, действительно, в дальнейшем об этом задумываться не придётся
• обеспечивает приток свежего воздуха. Пусть не так хорошо и качественно, как принудительная вентиляция, но всё же: с естественной вентиляцией жизнь гораздо комфортнее, чем совсем без вентиляции.

Недостатки естественной вентиляции:

• невозможность обработки воздуха. С улицы в помещение поступает необработанный воздух, то есть неочищенный, не прогретый/не охлаждённый. А это значит, что зимой в квартире (доме) при открытых окнах или даже одной только форточки практически сразу становится холодно. Летом же приточный воздух приносит жару (вместе с пылью и насекомыми)
• низкое качество и недостаточность воздухообмена. Естественная вентиляция сама по себе (не усиленная установкой принудительной вентиляции) не способна обеспечить качественный и полноценный воздухообмен
• спорная лёгкость создания. Да, для организации естественной вентиляции не требуется установка дополнительного оборудования. Но стоит понимать, что качество естественной вентиляции напрямую зависит от того, насколько профессионально она была спроектирована и каким образом реализована на этапе строительства дома. Если проигнорировать этот момент, то в будущем, когда дом уже будет построен, создание вентиляции влетит в копеечку.

Виды естественной вентиляции

Естественная вентиляция бывает 3-х видов:

1. Неорганизованная вентиляция
2. Организованная вентиляция
3. Приточная вентиляция

Неорганизованная естественная вентиляция

Неорганизованная система естественной вентиляции предполагает поступление воздуха в помещение и его вывод наружу самым что ни на есть естественным образом. В этом случае воздухообмен осуществляется за счёт разницы температур (в помещении и за окном), скорости ветра и вообще – его наличия, повышения/понижения атмосферного давления. Таким образом, неорганизованная вентиляция создаётся при помощи окон (или форточек) и дверей, периодически открываемых жильцами для проветривания.

Организованная естественная вентиляция

Организованная система естественной вентиляции представлена специальными отверстиями, которые создаются в стенах, под потолком и над полом. Через эти отверстия осуществляется приток и вывод воздуха. Система отверстий называется «организованной», потому что для создания такой вентиляции необходимо произвести точный расчёт, учитывающий размеры помещения и технические параметры вентиляции, а также правильно спроектировать систему вентиляционных каналов и безошибочно реализовать её при строительстве дома.

Приточная и вытяжная естественная вентиляция

Приточная вентиляция призвана обеспечить приток свежего воздуха с улицы, вытяжная – отток отработанного воздуха из помещения наружу. В зависимости от поставленных задач, акцент может быть сделан либо на приточную вентиляцию, либо на вытяжную. Важно правильно реализовать естественную вентиляцию, особенно, если никакого дополнительного климатического оборудования устанавливать не планируется. От того, насколько правильно и качественно будет реализована система естественной вентиляции, в итоге зависит здоровье домочадцев, срок службы строительно-отделочных материалов, да и срок эксплуатации дома в целом.

Создание естественной вентиляции

Возвращаясь к главному преимуществу естественной вентиляции, вспомним, что для её обустройства не нужно покупать никакого климатического оборудования. Зато нужно уделить особое внимание грамотному проектированию, учитывающему параметры и особенности помещения, в котором планируется создавать вентиляцию.

Итак, проект по обустройству естественной вентиляции должен учитывать:

• площадь помещения (квартиры или дома)
• планировочные особенности помещения
• специфику строительно-отделочных материалов, используемых в строительстве и для наружной/внутренней отделки. Так, например, в «дышащем» деревянном доме бывает достаточно организовать вентиляцию в сложных помещениях, к которым относится кухня, санузел, подвал
• количество постоянно проживающих людей
• количество окон и способы их открытия (будут ли это окна с форточками или распространенные пластиковые стеклопакеты с функцией проветривания)

От этих факторов напрямую зависит объем и кратность воздухообмена, необходимые для создания комфортных условий пребывания в помещении, на основе чего, в свою очередь, и должна создаваться вентиляция. Решается: нужно ли делать вентиляционные отверстия в стенах, какими должны быть отверстия между полом и нижней частью двери, какого размера делать окна и форточки и т.д.

Особого внимания при составлении проекта вентиляции заслуживают сложные помещения, к которым относятся указанные выше кухня, санузел (ванная и туалет) и подвал. Всё это помещения с повышенным уровнем влажности и вытекающими отсюда проблемами в виде плесени, грибков, бактерий и неприятного запаха.

Если у вас нет опыта в составлении проекта вентиляции, не пренебрегайте услугами профессионалов. В этом случае экономия приведёт к ещё большим затратам в дальнейшем!

Основные ошибки в организации естественной вентиляции

О первой ошибке мы сказали чуть ранее: экономия на проекте вентиляции – самая большая ошибка! Её трудно исправить. А всё, что трудно исправить, как правило, стоит немалых денег. Другими наиболее распространёнными ошибками являются:

• отсутствие вентиляции на втором и последующих этажах дома. Многие отчего-то считают, что в вентиляции нуждается только первый этаж, соседствующий с подвалом. Но это не так. В вентиляции одинаково нуждаются все этажи дома!
• неправильное расположение вентиляционных отверстий (слишком высоко или, наоборот, слишком низко) замедляет воздухообмен, отчего в доме ощущается постоянная нехватка воздуха
• пренебрежение вентиляцией на кухне, в подвале и ванной комнате – причина появления и распространения плесени в доме и, как следствие, ухудшения здоровья домочадцев
• неправильно выбранный (и сделанный) скат крыши, в результате чего через трубу с улицы в помещение поступает холодный воздух и отработанный к тому же не выводится.

Это, пожалуй, самые распространённые ошибки, допускаемые тогда, когда вентиляция организуется своими руками. Избежать их можно. Если довериться специалистам. Так вы сэкономите и деньги, и время.

• Все о вентиляцииПро КондиционерНовые технологииНе стандартные решения Сервис СВиК

• Всё о естественной вентиляции

  Всё о принудительной вентиляции

  Правила обустройства вентканалов

  Принудительная вентиляция в квартире / в доме

  Приточно-вытяжная вентиляция в квартире

  Особенности системы вентиляции в деревянном доме

  Особенности системы вентиляции в частном доме

  Приточная вентиляция в квартире

• Установка вытяжки на кухне

  Основные типы вентиляции

  Расчет вентиляции

  Разновидность систем вентиляции в загородном доме

  Берегите свои уши!

  Вытяжная вентиляция в доме

  Как правильно установить вытяжку

  Особенности вентиляции в каркасном доме

• Виды вентиляционных систем, процесс создания вентиляции и основные правила ухода

  Вентиляция коттеджа

  Меры по снижению шума в системах вентиляции и кондиционирования

  Примеры использования систем кондиционирования и вытяжной вентиляции Часть №1

  Примеры использования систем кондиционирования и вытяжной вентиляции Часть №2

  Примеры использования систем кондиционирования и вытяжной вентиляции Часть № 3

  Климатические системы для бассейнов Часть №1

  Климатические системы для бассейнов Часть №2

• Как противостоять опасности возгорания воздуховодов

  Дышите свободно

  Вентиляция дома

  Отопление, вентиляция и кондиционирование офисных помещений

  Новинки для систем вентиляции бассейнов

  Классификация систем вентиляции

  Приточная вентиляция для массового строительства жилых зданий

  Проблема очистки воздуховодов систем вентиляции

• Проектирование систем вентиляции и кондиционирования

  Системы вентиляции с управлением по уровню CO2

  Системы для создания здорового микроклимата дома

  Эффективный воздухообмен с противоточными агрегатами

  Установка вытяжной вентиляции как эффективное решение «аммиачной» проблемы

  Из чего состоит наборная приточная установка

  Этапы проектирования

  Тепловой баланс в помещении

• Зачем нужна вентиляция в гараже

  Вентиляция в загородных коттеджах

  Вентиляция в ванной комнате

• Системы кондиционирования воздуха офисных зданий

  СНиПы использующиеся при проектировании систем кондиционирования и вентиляции.

  Функции и характеристики кондиционера

  Типы кондиционеров

  Конструкция кондиционера

  Не волнуйтесь за чистоту воздуха. Пусть об этом волнуется кондиционер

  Монтаж дело тонкое

  Ионизаторы воздуха и все про аэроионы кислорода

• Влияние кондиционеров на здоровье человека

  Системы VRV-кондиционирования общественных и коммерческих помещений

  В чем разница между дорогими и дешевыми кондиционерами?

  Правила монтажа кондиционеров Часть №1

  Правила монтажа кондиционеров Часть №2

  Ошибки заказчика при покупке климатических систем

  Особенности эксплуатации бытовых кондиционеров зимой

  Правильное пользование режимами работы кондиционера Часть №1

• Правильное пользование режимами работы кондиционера Часть №2

  Что нужно знать при покупке кондиционера

  Супермультисистемы

  Холодоснабжение — недооценённый энергетический ресурс

  Мультизональные системы vrv и vrf

  Центральный кондиционер

  Система Чиллер — Фанкойл

  Прецизионные кондиционеры

• Крышные системы (ROOFTOP)

  Шкафные кондиционеры

  Этапы проектных работ

  Основные принципы выбора

  Сравнение систем промышленного кондиционирования

• Новые технологии управления климатом в помещении

• Кондиционер-хамелеон!

  Декоративные вентиляционные решетки

• Что делать если кондиционер не работает?

  Неисправности компрессора и их причины

  Зачем нужен компрессор?

  Принцип работы кондиционера

  Замена компрессора кондиционера

  Ремонт домашнего кондиционера

  Заправка кондиционеров

  Ремонт и обслуживание кондиционеров

• Ремонт кондиционеров различного вида и назначения

  Ремонт кондиционеров Daikin

  Ремонт кондиционеров Fujitsu и Mitsubishi

  Ремонт кондиционеров: основные проблемы и причины их возникновения

  Стоимость замены компрессора

  Цены на ремонт кондиционеров

  Ремонт кондиционеров в Санкт-Петербурге

  Зачем нужно сервисное обслуживание систем вентиляции?

• Обследование вентиляции

  Анализ воздуха

  Чистка вентиляции от жира

  Дезинфекция вентиляции

  Восстановление вентиляции

  Уход за кондиционером

  Ремонт компрессора кондиционера Часть №1

  Ремонт компрессора кондиционера Часть №2

• Срочный ремонт кондиционеров

Естественная вентиляция | WBDG – Руководство по проектированию всего здания

Введение

На этой странице

• Введение
• Описание
• Соответствующие нормы и стандарты
• Дополнительные ресурсы

Почти все исторические здания имели естественную вентиляцию, хотя многие из них были скомпрометированы добавлением перегородок и механических систем. С повышением осведомленности о затратах и ​​воздействии использования энергии на окружающую среду естественная вентиляция становится все более привлекательным методом для сокращения потребления энергии и затрат, а также для обеспечения приемлемого качества окружающей среды в помещении и поддержания здорового, комфортного и продуктивного климата в помещении, а не более преобладающий подход с использованием искусственной вентиляции легких. В благоприятных климатических условиях и типах зданий естественная вентиляция может использоваться как альтернатива установкам кондиционирования воздуха, что позволяет сэкономить 10–30 % общего энергопотребления.

Системы естественной вентиляции используют перепады давления для перемещения свежего воздуха по зданиям. Перепады давления могут быть вызваны ветром или эффектом плавучести, создаваемым разницей температур или разницей влажности. В любом случае объем вентиляции будет в решающей степени зависеть от размера и расположения отверстий в здании. Полезно думать о системе естественной вентиляции как о контуре, в котором одинаковое внимание уделяется притоку и вытяжке. Проемы между комнатами, такие как оконные рамы, жалюзи, решетки или открытые планировки, — это методы, позволяющие завершить воздушный поток через здание. Требования норм, касающиеся переноса дыма и огня, создают проблемы для проектировщика системы естественной вентиляции. Например, в исторических зданиях в качестве выхлопной трубы использовалась лестница, что во многих случаях теперь запрещено требованиями кодекса.

Описание

Естественная вентиляция, в отличие от принудительной вентиляции, использует естественные силы ветра и плавучесть для подачи свежего воздуха в здания. Свежий воздух необходим в зданиях для устранения запахов, обеспечения кислородом для дыхания и повышения теплового комфорта. При скорости воздуха в салоне 160 футов в минуту воспринимаемая внутренняя температура может быть снижена на целых 5°F. Однако, в отличие от настоящего кондиционирования воздуха, естественная вентиляция неэффективна для снижения влажности поступающего воздуха. Это накладывает ограничения на применение естественной вентиляции во влажном климате.

A. Виды естественной вентиляции

Ветер может задувать воздух через отверстия в стене с наветренной стороны здания и засасывать воздух из отверстий с подветренной стороны и крыши. Разница температур между теплым воздухом внутри и холодным воздухом снаружи может привести к тому, что воздух в помещении будет подниматься и выходить через потолок или конек, а входить через нижние отверстия в стене. Точно так же плавучесть, вызванная разницей во влажности, может позволить сжатому столбу плотного, испарительно охлажденного воздуха заполнить пространство, а более легкому, более теплому и влажному воздуху выйти вверху. Эти три типа эффектов естественной вентиляции более подробно описаны ниже.

Ветер

Ветер создает положительное давление с наветренной стороны и отрицательное давление с подветренной стороны зданий. Чтобы выровнять давление, свежий воздух будет поступать в любой наветренный проем и выходить из любого подветренного проема. Летом ветер используется для подачи как можно большего количества свежего воздуха, а зимой вентиляция обычно снижается до уровней, достаточных для удаления избыточной влаги и загрязняющих веществ. Выражение для объема воздушного потока, вызванного ветром:

Qwind = K x A x V, где

Qwind = объем воздушного потока (м ³ /ч)
A = площадь меньшего отверстия (м ² )
V = скорость наружного ветра (м/ч)
K = коэффициент эффективности

Коэффициент эффективность зависит от угла ветра и относительного размера входных и выходных отверстий. Он колеблется примерно от 0,4 для ветра, дующего в отверстие под углом 45°, до 0,8 для ветра, дующего прямо под углом 90°.

Иногда ветровой поток преобладает параллельно стене здания, а не перпендикулярно ей. В этом случае еще можно вызвать ветровую вентиляцию по архитектурным особенностям или по тому, как открывается створчатое окно. Например, если ветер дует с востока на запад вдоль северной стены, первое окно (которое открывается наружу) будет иметь петли с левой стороны, чтобы действовать как совок и направлять ветер в комнату. Второе окно будет навешиваться на правую сторону, чтобы отверстие было направлено с подветренной стороны от открытого стекла, а отрицательное давление вытягивало воздух из комнаты.

Важно избегать препятствий между наветренными воздухозаборниками и подветренными выхлопными отверстиями. Избегайте перегородок в помещении, ориентированных перпендикулярно потоку воздуха. С другой стороны, принятый проект избегает входных и выходных окон, расположенных прямо напротив друг друга (вы не должны видеть сквозь здание, в одно окно и наружу из другого), чтобы способствовать большему смешиванию и повысить эффективность вентиляция.

Плавучесть

Плавучесть вентиляции может быть вызвана температурой (вентиляция дымовой трубы) или влажностью (градирня). Их можно объединить, если охладительная градирня подает охлажденный испарительным воздухом нижний уровень пространства, а затем опирается на повышенную плавучесть влажного воздуха, когда он нагревается, чтобы выпустить воздух из помещения через дымовую трубу. Подача холодного воздуха в помещение герметизируется за счет веса столба холодного воздуха над ним. Хотя и градирни, и дымовые трубы использовались отдельно, автор считает, что градирни следует использовать только в сочетании с дымовой вентиляцией помещения, чтобы обеспечить стабильность потока. Плавучесть возникает из-за разницы в плотности воздуха. Плотность воздуха зависит от температуры и влажности (холодный воздух тяжелее теплого воздуха при той же влажности, а сухой воздух тяжелее влажного воздуха при той же температуре). Внутри самой градирни влияние температуры и влажности направлено в противоположные стороны (температура вниз, влажность вверх). В помещении тепло и влажность, выделяемые людьми и другими внутренними источниками, имеют тенденцию поднимать воздух вверх. Несвежий, нагретый воздух выходит через отверстия в потолке или крыше и позволяет свежему воздуху поступать в нижние отверстия, чтобы заменить его. Вентиляция с эффектом дымовой трубы особенно эффективна зимой, когда разница температур в помещении и на улице максимальна. Вентиляция с дымовым эффектом не будет работать летом (предпочтительнее использовать приводы от ветра или влажности), потому что для этого требуется, чтобы в помещении было теплее, чем на улице, что нежелательно летом. Дымоход, нагретый солнечной энергией, можно использовать для создания эффекта дымовой трубы без повышения температуры в помещении, а солнечные дымоходы очень широко используются для вентиляции биотуалетов в парках. 91/2, где

Qstack = объем скорости вентиляции (м ³ /с)
Cd = 0,65, коэффициент расхода.
A = свободная площадь впускного отверстия (м ² ), равная площади выпускного отверстия.
г = 9,8 (м/с ² ). ускорение свободного падения
h = расстояние по вертикали между средними точками входа и выхода (м)
Ti = средняя температура воздуха в помещении (K), обратите внимание, что 27°C = 300 K.
To = средняя температура наружного воздуха (K)

Вентиляция градирни эффективен только при очень низкой влажности наружного воздуха. Следующее выражение для воздушного потока, создаваемого столбом холодного воздуха, создающим давление в системе подачи воздуха, основано на форме, разработанной Томпсоном (1995 г.), с коэффициентом, полученным на основе данных, измеренных в Центре посетителей национального парка Зайон . Эта башня имеет высоту 7,4 м, квадратное сечение 2,4 м и проем 3,1 м ² .

Qградирня =0,49 * A* [2gh (Tdb-Twb)/Tdb]1/2, где
Qградирня = объем скорости вентиляции (м ³ /s)
0,49 — эмпирический коэффициент, рассчитанный на основе данных Центра для посетителей Сиона, Юта, который включает поправку на плотность влажности, эффекты трения и эффективность испаряющей прокладки.
A = свободная площадь впускного отверстия (м ² ), равная площади выпускного отверстия.
г = 9,8 (м/с ² ). ускорение свободного падения
h = расстояние по вертикали между средней точкой входа и выхода (м)
Tdb = температура наружного воздуха по сухому термометру (K), обратите внимание, что 27°C = 300 K.
Twb = температура наружного воздуха по влажному термометру (K)

Общий воздушный поток при естественной вентиляции является результатом комбинированного воздействия давления ветра, плавучести, вызванной температурой и влажностью, а также любых других воздействий таких источников, как вентиляторы. Воздушный поток от каждого источника может быть объединен по принципу корневого квадрата, как описано в Справочнике ASHRAE — Основы. Наличие механических устройств, использующих комнатный воздух для горения, негерметичных систем воздуховодов или других внешних воздействий может существенно повлиять на работу систем естественной вентиляции.

B. Рекомендации по проектированию

Конкретный подход и конструкция систем естественной вентиляции зависят от типа здания и местного климата. Однако количество вентиляции в решающей степени зависит от тщательного проектирования внутренних пространств, а также от размера и расположения отверстий в здании.

• Максимизируйте ветровую вентиляцию, разместив конек здания перпендикулярно направлению летних ветров.
  • Приблизительные направления ветра представлены на сезонных диаграммах «розы ветров», которые можно получить в Национальном управлении океанографии и атмосферы (NOAA). Однако эти розы обычно основаны на данных, полученных в аэропортах; фактические значения на удаленной строительной площадке могут существенно отличаться.
  • Здания должны располагаться там, где препятствия для летнего ветра минимальны. Ветрозащитная полоса из вечнозеленых деревьев также может быть полезна для смягчения холодных зимних ветров, которые, как правило, дуют преимущественно с севера.
• Здания с естественной вентиляцией должны быть узкими.
  • При естественной вентиляции трудно распределить свежий воздух во все части очень большого здания. Максимальная ширина, которую можно ожидать для естественной вентиляции, оценивается в 45 футов. Следовательно, здания, которые полагаются на естественную вентиляцию, часто имеют сочлененный план этажа.
• Каждое помещение должно иметь два отдельных приточных и вытяжных отверстия. Расположите выхлоп высоко над впуском, чтобы максимизировать эффект дыма. Расположите окна поперек комнаты и сместите их друг от друга, чтобы максимизировать перемешивание в комнате и свести к минимуму препятствия для воздушного потока в комнате.
• Оконные проемы должны открываться пассажирами.
• Предусмотреть вентиляционные отверстия.
  • Вентиляционное отверстие в коньке представляет собой отверстие в самой высокой точке крыши, обеспечивающее хороший выход как для плавучести, так и для ветровой вентиляции. Отверстие конька не должно быть загромождено, чтобы воздух мог свободно выходить из здания.
• Обеспечьте достаточный внутренний поток воздуха.
  • В дополнение к первоочередному рассмотрению потока воздуха в здание и из здания, большое значение имеет поток воздуха между помещениями здания. По возможности, внутренние двери должны быть открыты, чтобы обеспечить вентиляцию всего здания. Если требуется уединение, вентиляция может быть обеспечена через высокие жалюзи или фрамуги.
• Рассмотрите возможность использования фонарей или вентилируемых световых люков.
  • Фонарь или вентилируемый световой люк обеспечат выход застоявшегося воздуха в стратегии плавучей вентиляции. Световой колодец светового люка также может действовать как солнечный дымоход для увеличения потока. Для завершения вентиляционной системы необходимо предусмотреть отверстия ниже в конструкции, например, окна подвала.
• Обеспечьте чердачную вентиляцию.
  • В зданиях с мансардой вентиляция чердачного помещения значительно снижает передачу тепла в кондиционируемые помещения внизу. Вентилируемые чердаки примерно на 30°F холоднее, чем невентилируемые чердаки.
• Рассмотрите возможность использования стратегий охлаждения с помощью вентилятора.
  • Потолочные вентиляторы и вентиляторы для всего здания могут обеспечить эффективное падение температуры до 9°F при потреблении электроэнергии в десять раз меньше, чем у механических систем кондиционирования воздуха.
• Определите, выиграет ли здание от открытого или закрытого подхода к вентиляции.
  • Закрытый подход к зданию хорошо работает в жарком и сухом климате, когда температура днем ​​и ночью сильно меняется. Массивное здание проветривается ночью, а утром закрывается, чтобы не проникал горячий дневной воздух. Затем обитатели охлаждаются за счет лучистого обмена с массивными стенами и полом.
  • Открытое строительство хорошо работает в теплых и влажных районах, где температура не сильно меняется от дня к ночи. В этом случае рекомендуется перекрестная вентиляция в дневное время для поддержания температуры в помещении близкой к температуре наружного воздуха.
• Используйте механическое охлаждение в жарком и влажном климате.
• Попытайтесь обеспечить естественную вентиляцию для охлаждения массы здания ночью в жарком климате.
• Открытые лестницы обеспечивают вентиляцию с эффектом дымохода, но соблюдайте все меры предосторожности против пожара и дыма для закрытых лестниц.

Фотография центра для посетителей в Национальном парке Зайон, показывающая градирню с нисходящим потоком воздуха с испарительной средой наверху и вытяжку через высокие окна фонаря.
Фото: Робб Уильямсон

Естественная вентиляция в большинстве климатических условий не будет в 100 % случаев перемещать внутренние условия в зону комфорта. Убедитесь, что обитатели здания понимают, что от 3% до 5% времени температурный комфорт не может быть достигнут. Это делает естественную вентиляцию наиболее подходящей для зданий, где не предполагается кондиционирование помещений. Как проектировщику важно понимать сложность одновременного проектирования естественной вентиляции и механического охлаждения — может быть сложно спроектировать конструкции, рассчитанные на естественную вентиляцию и искусственное охлаждение. Структура с естественной вентиляцией часто включает в себя сочлененный план и большие оконные и дверные проемы, в то время как зданию с искусственным кондиционированием иногда лучше всего подходит компактная планировка с герметичными окнами. Более того, тщательно интерпретируйте данные о ветре. Местная топография, растительность и окружающие здания влияют на скорость ветра, обрушивающегося на здание. Данные о ветре, собранные в аэропортах, могут мало рассказать вам о местных условиях микроклимата, на которые могут сильно влиять естественные и искусственные препятствия. Подсказки о том, какой тип стратегий естественной вентиляции может быть наиболее эффективным, часто можно найти в исторической и народной практике строительства региона.

C. Материалы и методы строительства

Некоторые из материалов и методов, используемых для проектирования надлежащих систем естественной вентиляции в зданиях, включают солнечные дымоходы, ветряные башни и методы управления летней вентиляцией. Солнечный дымоход может быть эффективным решением там, где преобладающие бризы недостаточно надежны, чтобы полагаться на ветровую вентиляцию, и где поддержание температуры в помещении достаточно выше температуры наружного воздуха для создания плавучего потока было бы неприемлемо теплым. Дымоход изолирован от занимаемого помещения и может максимально нагреваться солнцем или другими способами. Воздух просто выбрасывается через верхнюю часть дымохода, создавая всасывание внизу, которое используется для удаления спертого воздуха.

Ветряные башни, часто увенчанные тканевыми парусами, которые направляют ветер в здание, являются обычным явлением в исторической арабской архитектуре и известны как «малкафы». Входящий воздух часто направляется мимо фонтана для достижения испарительного охлаждения, а также вентиляции. Ночью процесс меняется на противоположный, и ветряная башня действует как дымоход для выпуска воздуха из помещения. В современном варианте, называемом «Cool Tower», в верхней части градирни размещаются испарительные охлаждающие элементы для повышения давления приточного воздуха холодным плотным воздухом.

Летом, когда наружная температура ниже желаемой внутренней температуры, окна следует открывать, чтобы максимизировать приток свежего воздуха. Для поддержания внутренней температуры не более чем на 3-5 °F выше наружной температуры требуется большой поток воздуха. В жаркие безветренные дни скорость воздухообмена будет очень низкой, и температура внутри дома будет выше, чем снаружи. Использование принудительной вентиляции или тепловой массы для лучистого охлаждения может иметь важное значение для контроля этих максимальных температур.

D. Инструменты анализа и проектирования

Справочные методы, такие как представленные в ASHRAE’s Fundamentals Handbook или Bansal and Minke’s Passive Building Design: A Handbook of Natural Climatic Control (ISBN: 044481745X), очень полезны при расчете воздушного потока от природные источники для очень простой геометрии зданий.

Вычислительная гидродинамика (CFD): Для прогнозирования деталей естественного воздушного потока можно использовать численные вычислительные модели гидромеханики. Эти компьютерные модели являются подробными и трудоемкими, но они оправданы там, где важно точное понимание воздушного потока. Они использовались для анализа новых зданий, включая атриум здания суда в Фениксе и ангар музея авиации и космонавтики в Вашингтоне, округ Колумбия.

Обширный список журналов, книг и других справочных материалов по естественной вентиляции и другим пассивным технологиям включен в Архив Солнцестояния. Например:

Программа норм энергопотребления зданий Министерства энергетики США

Информационный бюллетень EERE: Естественное охлаждение вашего дома

Программные пакеты для анализа естественной вентиляции включают:

распределение влажности и тепловой комфорт с помощью вычислительной гидродинамики.

FLOVENT: рассчитывает воздушный поток, теплопередачу и распределение загрязнения для строений с использованием вычислительной гидродинамики.

FLUENT: программа вычислительной гидродинамики, полезная при моделировании естественной вентиляции в зданиях. Он моделирует воздушный поток при заданных условиях, поэтому для оценки годовой экономии энергии требуется дополнительный анализ.

STAR-CD: STAR-CD использует вычислительную гидродинамику, чтобы помочь инженерам-строителям, архитекторам и руководителям проектов, которым требуется лучшее и более подробное понимание вопросов, связанных с отоплением и вентиляцией, рассеиванием дыма и загрязняющих веществ, анализом пожарной опасности и проектированием чистых помещений. .

Модели зданий включают очень ограниченные функции для преднамеренной естественной вентиляции, но они включают расчет естественной инфильтрации воздуха в зависимости от разницы температур, скорости ветра и эффективной площади утечки, а также графики и определяемые пользователем функции для скорости инфильтрации.

URBAWIND: UrbaWind моделирует ветер в городской местности и автоматически рассчитывает естественный расход воздуха в зданиях в соответствии с эффектами окружающих зданий и местной климатологией.

Проектирование зданий с низким энергопотреблением с помощью Energy-10: программа почасового моделирования, предназначенная для информирования на самых ранних этапах процесса проектирования. Работает на IBM-совместимых платформах. Лучше всего работать с процессором Pentium или выше и 32 мегабайтами оперативной памяти.

DOE-2: комплексное почасовое моделирование; Расчеты дневного света и бликов интегрированы с почасовым моделированием энергопотребления. IBM или совместимый Pentium рекомендуется.

EnergyPlus™: программа моделирования энергопотребления зданий, предназначенная для моделирования зданий с соответствующими потоками энергии, связанными с обогревом, охлаждением, освещением, вентиляцией и другими потоками энергии.

Применение

К основным типам зданий, в которых можно использовать естественную вентиляцию, относятся:

• автобусные остановки, навесы для пикников и другие сооружения, в которых не предполагается жесткое кондиционирование помещений,
• казармы и другие проекты одно- и многоквартирного жилья,
• большинство небольших отдельно стоящих конструкций в теплом и умеренном климате и

склады

• , ремонтные бассейны и другие многоярусные сооружения в теплом климате.

Соответствующие кодексы и стандарты

• Закон об энергетической политике от 2005 г.

Здания с естественной вентиляцией должны быть спроектированы так, чтобы обеспечивать температурный комфорт, обеспечивать достаточное удаление влаги и загрязняющих веществ, а также соответствовать государственным стандартам энергосбережения или превосходить их.

• Стандарты теплового комфорта зданий определены ASHRAE 55.
• Стандарты адекватной скорости вентиляции и уровней загрязнения можно найти в ASHRAE 62.1 и 62.2.
• Дополнительные стандарты, регулирующие практику вентиляции, были разработаны:
  • Американская конференция государственных специалистов по промышленной гигиене (ACGIH)
    ACGIH устанавливает пороговые предельные значения для химических веществ и физических агентов, а также индексы биологического воздействия.
  • Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA)
    OSHA Загрязнители воздуха (1989) исследует допустимые пределы воздействия загрязнителей воздуха (раздел 29 Свода федеральных правил, часть 19).10.1000).
• Федеральные энергетические стандарты — Министерство энергетики США (DOE) обновило Свод федеральных правил , 10 C.F.R. § 435, чтобы отразить кодифицированную версию Стандарта 90.1 Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc. /Общества инженеров по светотехнике Северной Америки (ASHRAE/IESNA), чтобы быть ближе к существующему добровольному отраслевому кодексу. Этот новый федеральный стандарт, Свод федеральных правил , 10 C.F.R. § 434 «Энергетический кодекс для новых федеральных коммерческих и многоквартирных многоэтажных жилых домов» является обязательным для всех новых федеральных зданий. Для существующих зданий см. ASHRAE 100 Энергоэффективность существующих зданий . Для жилых зданий применяется стандарт ASHRAE 90.2 «Энергоэффективное проектирование малоэтажных жилых зданий ». Методология и процедуры анализа стоимости жизненного цикла описаны в Своде федеральных правил , 10 C.F.R. § 436.

Соблюдайте все нормы и стандарты, касающиеся переноса дыма и огня, при принятии решения о применении естественной вентиляции и при проектировании системы.

Дополнительные ресурсы

Публикации

• Справочник ASHRAE — основы, глава 26 Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). Атланта, Джорджия. Хорошее обсуждение уравнений естественной вентиляции и основной источник современной практики принудительной вентиляции.
• Дизайн с климатом от Виктора Олгяй. Принстон, Нью-Джерси: Издательство Принстонского университета. 1963. Определена зона теплового комфорта человека и исследованы способы обеспечения расширенного комфорта с помощью естественных средств.
• Руководство по энергоэффективной вентиляции , Мартин В. Лиддамент. Центр вентиляции с инфильтрацией воздуха, 1996 г.
• Как работает естественная вентиляция Стивен Дж. Хофф и Джей Д. Хармон. Эймс, ИА: Департамент сельскохозяйственной и биосистемной инженерии, Университет штата Айова, ноябрь 1994 г.

.

• Характеристики HVAC и здоровье пассажиров   В.К. Зибер, М.Р. Петерсен, Л.Т. Стейнер, Р. Малкин, М.Дж. Менделл, К.М. Уоллингфорд, Т.Г. Уилкокс, М.С. Крэндалл и Л. Рид. Журнал ASHRAE , сентябрь 2002 г.
• Наизнанку, Процедуры проектирования пассивных экологических технологий Г.З. Браун, Б. Хаглунд, Дж. Лавленд, Дж. Рейнольдс и М. Уббелоде. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc., 1992. ISBN: 0471898740. Основное обсуждение вопросов естественной вентиляции, предназначенное для студентов-архитекторов.
• Пассивное проектирование зданий: Справочник по управлению естественным климатом Наренда Бансал, Наренда, Герд Хаузер и Гернот Минке. Нидерланды: Elsevier Science BV, 19 лет.94. ISBN: 044481745X. Содержит информацию о физике естественной вентиляции, включая обсуждение уравнений, связанных с эффектами вентиляции от ветра и плавучести.
• Уровень вентиляции и здоровье Олли Сеппянен, член ASHRAE, Уильям Дж. Фиск, PE, член ASHRAE, и Марк Дж. Менделл, доктор философии. Журнал ASHRAE , август 2002 г.

Другие

• Вентиляционный центр с инфильтрацией воздуха (AIVC)
  • Обзор воздушной информации бюллетень
• Международное энергетическое агентство (МЭА)
• Проект NATVENT (Европа) Томпсон, Лью. Переписка с Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии от 26.09.95.

Назад к основам. Естественная вентиляция и ее использование в различных условиях

Назад к основам: Естественная вентиляция и ее использование в различных условиях

Автоматизация окружает нас повсюду — в наших домах, мебели, офисах, автомобилях и даже в нашей одежде; мы настолько привыкли к автоматизированным системам, что забыли, какой была жизнь без них. И хотя автоматизация заметно улучшила качество внутренних помещений с помощью таких решений, как очищенный воздух и контроль температуры, ничто не сравнится с естественным прохладным бризом матушки-природы.

Но, как и все остальное в архитектуре, не существует универсального размера; то, что работает в Танзании, не работает в Швейцарии или Колумбии. Это связано с несколькими причинами, такими как разница в направлении ветра, средняя температура, пространственные потребности и ограничения окружающей среды (или их отсутствие). В этой статье мы рассмотрим естественную вентиляцию во всех ее формах и то, как архитекторы использовали это пассивное решение в различных контекстах.

+ 30

Что такое вентиляция и почему она важна?

Связанная статья

Как превратить загрязненную внутреннюю среду в здоровый дом

Движение воздуха создается за счет подъема теплого и опускания холодного воздуха. Когда воздух над землей становится теплее, он поднимается вверх и создает область низкого давления. Когда воздух продолжает подниматься, он охлаждается и движется к поверхности воды, где падает и создает область высокого давления, толкая холодный воздух к земле. Это движение областей и создает ветер.

Предоставлено Princeton University Press

В архитектуре вентиляция подает наружный воздух и распределяет его по пространству. В основном он известен в трех различных типах: механический, естественный и смешанный режим. Управление воздухообменом и циркуляцией с внешней средой имеет решающее значение для создания комфортной атмосферы. Будь то механические или естественные средства, стабильные потоки воздуха выделяют влагу и обеспечивают поток инфильтрованного воздуха, обеспечивая здоровый воздух для дыхания. Успешная система вентиляции должна быть согласована с контекстом проекта, который включает в себя географическое положение, материал, из которого она построена, ее архитектуру в целом и привычки пользователей, занимающих пространство.

© Matheus Pereira

Но с недавнего времени люди стали гораздо более заботиться об окружающей среде, выбирая более пассивные решения для снижения энергопотребления и сокращения выбросов углекислого газа. Это понимание отодвинуло в сторону автоматизированные системы HVAC и заменило их ветром, естественным, бесплатным, возобновляемым и здоровым природным ресурсом, который в достаточной степени способен улучшить качество воздуха в помещениях. В книге Дэниела А. Барбера «Современная архитектура и климат: дизайн до кондиционирования воздуха» автор исследует, как ведущие архитекторы двадцатого века включили в свои проекты стратегии посредничества в изменении климата и как региональные подходы к адаптации к климату были важны для развития современной архитектуры. .

Предоставлено Yazdani Studio

Типы естественной вентиляции

Естественная вентиляция — это использование экологически безопасных систем, не требующих каких-либо автоматизированных или механических решений. Помимо того, что естественная вентиляция более экологична, она также более экономична и зависит от естественных внешних факторов, таких как ветер и температура внутреннего пространства и окружающей среды.

Односторонняя вентиляция

Односторонняя вентиляция – это использование отверстий на одной стороне здания. Это используется для естественной вентиляции помещений проектов с ограниченной площадью. Односторонние системы вентиляции также используются в проектах, где перекрестная вентиляция не может быть обеспечена из-за конструктивных или экологических ограничений. Имейте в виду, однако, что этот тип вентиляции создает наименьшую циркуляцию воздуха, когда речь идет о системах естественной вентиляции.

Перекрестная вентиляция

Перекрестная вентиляция — это когда отверстия в конструкции расположены на противоположных или смежных стенах, что позволяет воздуху входить с обеих сторон, пересекать пространство и выходить с противоположного направления. Эта система обычно используется в зданиях, расположенных в климатических зонах с более высокими температурами, так как создает постоянное обновление воздуха внутри здания, снижая внутреннюю температуру.

Предоставлено Teal Products

Вентиляция дымовой трубы

Вентиляция дымовой трубы подает более холодный воздух снаружи в здание на нижнем уровне, который постепенно нагревается по мере того, как подвергается воздействию источников тепла в помещении. Это заставляет уже теплый воздух подниматься и покидать пространство через отверстия, расположенные на более высоком уровне. Обычно дымовая вентиляция более эффективна в высотных зданиях с центральными атриумами, но также может быть полезна в зданиях, где перекрестная вентиляция не может достаточно проникать во все пространство. Чтобы эта система вентиляции работала должным образом, температура в помещении должна быть выше, чем снаружи, поэтому она не всегда может быть достаточно эффективной, чтобы использовать ее самостоятельно.

Эффект дымохода

В вертикальных зданиях постоянно используется эффект дымохода. Холодный воздух создает давление под теплым воздухом, заставляя его двигаться вверх. Однако в этом случае открытые участки в центре проекта или башнях позволяют тому же воздуху циркулировать по всему помещению, выходя через крышу, фонарь, зенитные проемы или ветряные трубы.

Предоставлено Майком Пирсом

Естественная вентиляция в различных контекстах

Будь то по экологическим или экономическим причинам, некоторые архитекторы не могут использовать автоматизированные вентиляционные решения в своих проектах и ​​вынуждены вместо этого полагаться на пассивные системы. Эффективность естественной вентиляции зависит от нескольких факторов. Общая форма, масштаб, ориентация, расположение и материал, используемые в проекте, могут определить, сколько воздуха поступает и циркулирует в пространстве, а также насколько это эффективно. Теоретически воздух должен входить и выходить через отверстия в архитектуре, такие как окна, перфорация фасада, двери, солнечные дымоходы или ветряные башни. С точки зрения конструкции проекты с изогнутыми стенами и перегородками обеспечивают большую циркуляцию воздуха. К другим влиятельным факторам относятся местный климат, близость к рекам, озерам или морю и уровень загрязнения в районе проекта.

The Eastgate / Mick Pearce
Хараре, Зимбабве