zavřeným a otevřeným
Větrání přirozené a nucené, výpočet průtoku vzduchu oknem Modernizace vzdělávacího obsahu a podpora rozvoje na SPŠS Havlíčkův Brod VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV TECHNICKÝCH ZAŘÍZENÍ BUDOV Veveří 95, 602 00Brno
Ing. Aleš Rubina, Ph.D.
Přirozené a nucené větrání
Působení rozdílu teplot ROZDÍL TEPLOTY → ROZDÍL HUSTOTY Hustota vzduchu zjednodušeně ρ= 1,276/(1+0,00366.t)
Se vzrůstající teplotou hustota vzduchu klesá.
∆ pt = pe - pi = h.g.(ρe - ρi) te ti
h
Působení větru Tlak vyvozený účinkem větru je výsledkem silového působení na budovu. Pro dynamický tlak větru a aerodynamický součinitel budovy návětrné strany An a závětrné Az platí pro tlakový rozdíl:
∆pw = pn - pz = (An - Az).pd = 0,5.(An - Az).w 2.ρe
PŘETLAK
PODTLAK
Pro běžný tvar budovy mají součinitelé následující hodnoty: An = 0,6 a Az = - 0,3 ⇒ A = 0,9 (až 1,0)
Vliv zeleně a jiných překážek proudění vzduchu Trajektorie proudu vzduchu
http://www.vzlu.cz/cz/aktivity/aerodynamika-vypocty/cfdvypocty
Simulace proudění vzduchu budovou
Tlakové poměry v budově Ve výšce místnosti či budovy, ve které se tlak pi rovná tlaku okolní atmosféry se nachází tzv. neutrální rovina. Komínový efekt způsobuje podtlak v místnostech spodního podlaží.
KOMÍNOVÝ EFEKT SCHODIŠTĚ NEUTRÁLNÍ ROVINA ŠÍŘENÍ ODÉRŮ
NEUTRÁLNÍ ROVINA
Vliv dispozice na proudění vzduchu budovou
PRŮTOK VZDUCHU
RYCHLOST VZDUCHU
Proudění vzduchu budovou záleží na dispozičním řešení – tlakovým odporům při proudění vzduchu, na výšce nad terénem, s kterou roste rychlost větru.
Větrání Větrání = řízená výměna znehodnoceného vzduchu za čerstvý venkovní vzduch. Přirozené – řízené ??
Hodnocení větrání – průtok a výměna vzduchu Efekt přirozeného větrání hodnotíme dosaženým průtokem vzduchu.
Intenzita výměny vzduchu Orientační hodnoty: obytné prostředí n = 0,5 /h školy n = 2,0 /h
V n= O
Průtok vzduchu (m3/h) Objem prostoru (m3)
Druhy přirozeného větrání
Varianty větrání okny
Okno uzavřené INFILTRACE NEÚČINNÉ
Okno otevřené PROVĚTRÁVÁNÍ ÚČINNÉ
Okno otevřené PŘÍČNÉ VĚTRÁNÍ VELMI ÚČINNÉ
12
Infiltrace = výměna vzduchu v místnostech vlivem netěsnosti stavebních konstrukcí
V = i.L. p 0,67
SMĚR VĚTRU
V = C.∆p
n
empirická rovnice proudění
A = 0,6
A = −0,3 PROUDĚNÍ VZDUCHU BUDOVOU
∆p = pt + pw = h.g.(ρe - ρi) + 0,5. A.w2.ρe
i … součinitel průvzdušnosti spáry (m3s-1/m.Pan) ∆p … rozdíl tlaku vzduchu vyvolaný rozdílem teplot ∆pt a působením větru ∆pw n … exponent charakterizující proudění vzduchu spárou, běžně n = 0,67 L … délka spáry (m)
Snižování průvzdušnosti oken Exfiltrace – unikání vzduchu z budovy vlivem přetlaku v budově. Infiltrace – vnikání venkovního vzduchu do budovy spárami oken a dveří vlivem podtlaku v budově.
i = 1,4.10-4 V= i.L.∆pn
i = 0,5.10-5
Infiltrace - příklad: působení větru A=0,6
v= 5m/s
t = −5°C ρ = 1,299kg / m3
L=7m L=7m L=12,5m L=5m
A = 0,6 1 p = A.ρ .w2 = 9,7 Pa 2
ti=20°C L=5m
ρ=
1,276 1 + 0,00366.t
L=5m L=5m Výpočet pro horní místnost (pouze pro situaci návětrné strany) :
A = 0,6 V = i.L. p 0, 67 = 1,4.10 −5.14.9,7 0, 67 = 0,0009m3 / s = 3,2m3 h O = 60m 3 → n = 0,05 / h
Infiltrace - příklad: působení teploty - uzavřená místnost L=8m
t = −5°C ρ = 1,299kg / m3
L=4m te= -5°C
H=1,5m
H=1,5m L=2m
L=2m
L=4m
t = 20°C ρ = 1,189kg / m 3
ti=20°C Uplatní se pouze vliv teplot, ve výpočtu jsou uvažovány pouze spáry dolní, neuvažují se svislé spáry
p = h.g (ρ e − ρi ) = 1,5.9,81(1,299 − 1,189 ) = 1,6 Pa
V = i.L. p 0,67 = 1,4.10−5.8.1,60, 67 = 0,0002m 3 / s = 0,6m3 h O = 60m 3 → n = 0,009 / h
Infiltrace - příklad: působení teploty - budova se schodištěm t = −5°C ρ = 1,299kg / m3 Odpor vnitřních dveří zanedbán H=11m
t = 20°C ρ = 1,189kg / m3
L=7m te= -5°C
místnost jako v předcházejícím příkladě
ti=20°C
L=7m
L=26,5m
L=12,5m
délka spár oken v místnosti
p = h.g (ρ e − ρi ) = 11.9,81(1,299 − 1,189 ) = 11,8 Pa
V = i.L. p 0,67 = 1,4.10−5.26,5.11,80,67 = 0,002m 3 / s = 7,0m 3h O = 60m 3 → n = 0,12 / h
Přívod vzduchu pro přirozené větrání – prvky v oknech Přívod vzduchu ve styku okenního rámu a křídla
Štěrbinový větrací systém
Větrací mřížka v prosklené části okna
Přívod vzduchu v okenním rámu
Přívod vzduchu pro přirozené větrání – samostatný prvek
Tubus s vloženým tlumičem hluku a prachovým fitrem
Provětrávání - větrání otevřeným oknem
b … šířka okna h … výška okna µ … výtokový součinitel
úhel
úhel
µ
15
0,15
30
0,30
45
0,44
60
0,56
90
0,64
Příčné větrání okny (působením větru) nevhodná poloha oken
vhodná poloha oken
Případová studie větrání oknem
+15 °C +20 °C 12 m
10 m
Plně otevřené okno 1,8 x 1,2 m
Vítr 4 m/s Dynamický tlak 10 Pa
22
Provětrávání - větrání otevřeným oknem: příklad Pouze vliv teploty
23
Simulace proudění vzduchu oknem – vektory rychlosti
svislý řez středem okna
Nejvyšší rychlosti u podlahy (kotníky) – 0,15 až 0,25 m/s
24
Simulace proudění vzduchu oknem – vektory rychlosti svislý řez středem okna
exteriér
Průměrná rychlost v ploše okna 0,15 m/s
interiér
neutrální osa
25
Simulace proudění vzduchu oknem – teplotní pole svislý řez středem okna
Rozdíl teploty hlava – kotníky 20,2 - 17,7= 2,5 K
26
Simulace proudění vzduchu oknem – stáří vzduchu
Animace proudění vzduchu oknem do místnosti
28
Šachtové větrání s využitím sluneční energie Experimentální dům pro výzkum větrání Odboru termomechaniky a techniky prostředí Fakulty strojního inženýrství VUT
Solární komín, který je instalován nad schodištěm, slouží k intenzivnímu větrání budovy v teplém ročním období, kdy výměna vzduchu v domě není spojena s tepelnou ztrátou a právě naopak je žádoucí odvádět tepelnou zátěž větráním. Principiálně je solární komín vzduchovým kolektorem, ve kterém se slunečním zářením ohřívá vzduch a zvyšuje se tak vztlaková síla pro přirozené (šachtové) větrání.
Děkuji za pozornost
… a zazvonil zvonec a s větráním je konec.
30
