ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ

СПОСОБЫ РАСЧЕТА НЕОРГАНИЗОВАННОГО ВОЗДУХООБМЕНА В МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЯХ

Расчет воздушного режима многоэтажного здания сводится к рас­чету большой системы трансцендентных уравнений с нелинейными ко­эффициентами: (XVII.28) и (XVII.29). Большой вклад в разработку способов расчета воздушного режима многоэтажных зданий внесла В. Е. Константинова. Оригинальный графоаналитический способ расче­та воздушного режима зданий предложен и разработан Н. Н. Разумо - вым. Этот способ доступен любому инженеру и обладает большой на­глядностью, оправдывающей его некоторую громоздкость.

Решение системы уравнений воздушного режима возможно также методом моделирования (электрического и гидравлического). Недо­статком этого метода является необходимость эквивалентирования со­противлений, т. е. упрощения реальной схемы воздухообмена, которая оказывается чрезвычайно сложной для моделирования.

Наиболее эффективный способ решения задачи — расчет на ЭВМ. Однако задачи воздушного режима относятся к весьма громоздким, и, несмотря на простоту постановки, их решение занимает много времени даже при применении специальных ускорителей счета. Решение возмож­но лишь на машинах, обладающих большой памятью для хранения мно­гочисленной исходной информации и промежуточных результатов, не­обходимый в процессе счета.

Метод расчета воздушного режима многоэтажных зданий на ЭВМ, разработанный в последнее время на кафедре «Отопление и вентиляция» МИСИ имени В. В. Куйбышева, отличается от обычно применяемых ме­тодов тем, что позволяет провести расчет для зданий практически лю­бой планировки и этажности без эквивалентирования. Воздушный ре­жим зданий с одинаковой планировкой этажей может быть рассчитан на малых ЭВМ типа «Наири».

Аналитический расчет воздушного режима здания в полной поста­новке задачи в настоящее время невозможен. Однако для простейших типов зданий при некоторых допущениях можно получить аналитичес­кие зависимости, удобные для анализа возможных режимов.

Например, для административного здания при балансе механичес­кой вентиляции или при выключенной вентиляции (в нерабочем режи­ме) задача сводится к решению одного уравнения — уравнения баланса воздуха в лестничной клетке. Решение возможно при некоторых упро­щающих предпосылках. Естественный воздухообмен в помещениях та­кого здания определяется действием ветра и разности плотности наруж­ного и внутреннего воздуха. Воздух последовательно проходит через окна и двери, выходящие на лестничную клетку. Используя понятие приведенного сопротивления, расчет воздушного режима здания можно свести к расчету, аналогичному рассмотренному в § 90 для помещения 'с двусторонним остеклением.

Расчет воздухообмена помещений многоэтажного здания проводит­ся с учетом типа здания и вида вентиляции.

Здание типа «башня» имеет одну лестничную клетку. Ширина фа­сада такого здания не более 25 м. Это приводит к боковому обтеканию здания ветром и, следовательно, к необходимости учета распределения скоростей по высоте. На воздушный режим зданий в виде башни замет­ное влияние оказывает воздухообмен через окна боковых фасадов.

Здание типа «пластина» имеет несколько лестничных клеток (сек­ций) и ширину фасада более 25 м. Обтекание здания ветром происхо­дит преимущественно над ним, поэтому в расчете учитывается средняя по высоте скорость ветра. Влиянием торцов (боковых фасадов) в этом случае можно пренебречь.

Расход воздуха, кг/ч, через окно площадью FOK любого л-го этажа с наветренной стороны здания можно выразить по аналогии с форму­лой (XVII.27) так:

Еи. поМга = /Ар3д5и. пом^0К, (XVII.30)

Где /др зд—единица расхода через 1 м2 площади окна здания высотой Ягд; /Дрзд=0,47 (ЯздЛр^/зпривУ/г (здесь 5прив — удельная характеристика приведенного сопротивления окна с учетом сопротивления двери); £и пом п — коэффициент, показы­вающий, сколько единиц расхода составляет инфильтрация через 1 м2 площади окна на п-ш этаже здания (зависимость этого коэффициента от ри представлена на рис. XVII.5).

Пример XVII.3. Определить теплопотери от инфильтрации помещений с наветрен­ной стороны десятиэтажного административного здания типа «пластина». Площадь ок­на в помещении каждого этажа FOK=l,4-l,8 м2 (окна спаренные с уплотнением губ­чатой резиной); площадь двери из помещения на лестничную клетку 0,8X2,2 м, ши­рина щели 6щ = 0,7 мм; 2£щ = 4; = —25°С (рн= 1,424 кг/м3); /В = 20°С (рв = ==1,205 кг/м3);®я=:5 м/с; высота этажа 3 м.

Решение. 1. Определяем характеристики сопротивления воздухопроницанию:

А) окна (по [51]) с учетом поправки на температуру

S0K = 0,216- 268/[273 + 0,5 (20 — 25)] = 0,214;

Б) двери [по формуле (XVI 1.7)3

5ДВ = 4/[26-106-1,205 (2-0,8 + 2 • 2,2)2-0.00072] = 7250-10~6.

2. Удельная характеристика приведенного сопротивления окна

*пРив = »« + 5дв ^ок = 0,214 + 7250- Ю-6 (1,4-1,8)2 = 0,26.

3. Единица расхода

/дрзд = 0,47 [3-10(1,424— 1,205)-9,8/0,2б]1/2 =7,35 кг/(ч-м2).

4. Относительное давление ветра по формуле (XVI.9)

Pv = 0,6- 1,424-5а/[3-10 (1,424— 1,205)-9,8] = 0,325. Результаты дальнейшего расчета сведены в табл. XVII. 1.

Таблица XVII.1

В последнее время большое внимание уделяется проблеме перете­кания воздуха между помещениями. В некоторых случаях перетекание недопустимо (инфекционные отделения больниц, лабораторные корпуса НИИ и т. п.). Для предотвращения перетекания устраивают дополни­тельные двери, иногда разделенные тамбуром. Это так называмое пас­сивное шлюзование, снижающее перетекание воздуха. При подаче (уда­лении) в тамбур воздуха — активное шлюзование — возможно полное предотвращение перетекания воздуха между смежными помещениями. Расчет расхода воздуха, подаваемого в шлюзовые помещения (там­бур) или в чистое помещение для создания подпора, можно провести, рассматривая воздушный режим здания в целом. Актуальность таких расчетов возрастает при анализе аварийных режимов в здании (пожар, аварийный выброс вредных веществ и пр.), когда процессы перетекания воздуха усиливаются и могут привести к трагическим последствиям.