Экономичная гравитационная вентиляция (1). Строка в канале

смотреть статью в виде pdf

Гравитационная вентиляция является наиболее распространенным способом вентиляции дома в Польше. Воздушный поток вызван разницей в плотности, вызванной разностью температур. Теплый воздух легкий и выходит из здания через вертикальный вентиляционный канал - через дымоход. В место теплого воздуха через воздушные отверстия, размещенные во внешних стенах или в окнах, попадает более тяжелый холодный воздух. Конструкция такой системы довольно проста.

Строительный закон посредством стандартов определяет воздушный поток в зависимости от типа помещения и количества людей, проживающих в здании. Например, на кухне с наружным окном и газовым или угольным котлом вентиляция должна работать с производительностью не менее 70 м3 / ч. В ванной комнате должно быть 50 м3 / ч. Человек должен составлять не менее 20 м3 / ч и т. Д. Если мы посмотрим на проект строительства, а затем посмотрим на воздуховоды гравитационной вентиляции в здании, то окажется, что этот воздуховод на кухне и в ванной комнате практически одинаков. Те же размеры, часто одни и те же сетки. Если примерная кухня и ванная находятся на одном уровне, то длина обоих вентиляционных каналов одинакова. Почему тогда один канал должен транспортировать 70, а другой 50 м3 / ч? Само регулирование этого не обеспечит.

пример
Давайте рассмотрим проблему на примере. Пусть это будет одноэтажный одноэтажный дом с чердаком, пригодным для использования, без подвала.
Пусть его площадь составляет около 150 м2, объем - около 350 м3, и пусть будет обеспечено пять жителей. Соответствующие элементы дизайна включают в себя две ванные комнаты и газовую кухню.
Здание отапливается газовым конденсационным котлом, подключенным к дымовой трубе, поэтому мы не учитываем его в балансе воздуха.
Рассчитаем необходимую вентиляционную мощность за счет помещений:
кухня + 2 ванные комнаты = 70+ 2 * 50 = 170 м3 / ч.

Далее рассчитаем необходимый воздушный поток по количеству жителей:
5 жителей = 5 * 20 м3 / ч = 100 м3 / ч.

Поэтому для дальнейших рассуждений мы принимаем более высокое значение, или 170 м3 / ч. Размер воздушного потока является компромиссом между здоровой атмосферой дома и расходами, связанными с подогревом обмениваемого воздуха. Тепловой баланс был сделан для фактического здания. Для отопления здания в зимний период с начала октября до конца апреля потребовалось около 1250 м3 газа. Рассматриваемый период составляет 210 дней, то есть в среднем около 6 м3 газа в день. Предполагая, что теплота сгорания (потому что в конденсационном котле) газа GZ50 составляет 39 МДж / м3, а при КПД печи 97% - это дает мощность около 2,6 кВт. При цене около 2,5 злотых / м3 газа (тариф W3 с учетом постоянных затрат) стоимость энергии составляет 0,24 зл / кВтч. Результаты теплового баланса для рассматриваемого здания представлены в таблице 1.

Выводы из примера
Как видно из расчетов, для правильной работы самотечной вентиляции требуется около 30% энергии, в этом случае она составляет в среднем около 0,8 кВт за рассматриваемый период. Из любопытства давайте также проверим условия холодной зимы. Результаты расчетов представлены в Таблице 2. Мы можем видеть, что доля вентиляции в энергопотреблении все еще находится на уровне 30%, хотя значения мощности возросли по очевидным причинам.

Теперь давайте обратим внимание на другое физическое явление, то есть на тягу дымохода. Его зависимость от температуры показана на диаграмме 1. Дымоход должен проверять гравитационную вентиляцию, когда температура наружного воздуха составляет 12 ° C, а температура внутри - 20 ° C. В случае дымохода это будет отрицательное давление около 4 Па. Если температура наружного воздуха упадет до -20 ° C, эта труба сможет производить последовательность примерно в 18 Па, или в 4,5 раза больше. В этом случае вентиляционные каналы могут транспортировать воздух в два с лишним раза больше. Из-за охлаждения мы закрываем воздушные отверстия, чтобы поддерживать поток на текущем уровне.

У каждого канала есть резерв, который он пытается использовать. Начинается «борьба» между каналами. Бой обычно теряется по самому короткому каналу и становится «воздушной дырой», а остальные забирают подаваемый воздух. Происходит чрезмерная вентиляция помещений.
Обычно самый короткий канал находится в ванной комнате на чердаке, поэтому он дует в воздухе, а затем ванная комната является самой холодной комнатой в доме.
Даже если это одноэтажный дом или квартира и все вентиляционные каналы имеют одинаковые размеры, включая длину, баланс будет оставаться нестабильным в течение некоторого времени.
Небольшой порыв ветра, на мгновение открывающиеся окна или двери, более высокая температура в одной из комнат и т. Д. Приведут к тому, что система выйдет из равновесия, и тогда один из каналов станет раздутым, а другой истощится.
В этом случае также произойдет неконтролируемое охлаждение помещения.

Энергетический баланс
Давайте проверим баланс энергии для нашего примера в Таблице 2, но с неконтролируемой избыточной вентиляцией. При этом доля потерь энергии увеличилась до 51% (Таблица 3). Абсолютное количество энергии, необходимой для вентиляции, также увеличилось более чем в два раза. В строительстве, как правило, не уделяется внимания вопросам вентиляции, поэтому подавляющее большинство гравитационных установок работают неконтролируемым образом. Результатом этого является мнение, что гравитационная вентиляция создает большие потери. Другим следствием отсутствия контроля над гравитационной вентиляцией является попытка решить эту проблему путем засорения вентиляционных решеток, что может привести к опасным ситуациям, связанным с отравлением углекислым газом. Если имеется больше вентиляционных каналов или дом протекает (например, протекает через уплотнения, регуляторы и т. Д.), Неконтролируемый поток воздуха может быть настолько высоким, что система отопления не сможет даже нагреть желаемую температуру в здании, и расходы на отопление возрастут несколько раз.
Таким образом, герметичность здания, которая позволит нам контролировать поток воздуха через соответствующие устройства, очень важна. Вакуум в вентиляционном канале, обычно называемый сквозняком дымовой трубы, может быть получен несколькими способами. Одним из способов уже описан природный феномен, возникающий из-за разницы в плотности теплого и холодного воздуха. Вентиляция работает, когда есть разница в температуре внутри и снаружи здания.

Другой источник, который может вызвать тягу в дымовой трубе - это ветер. Ветер, текущий вокруг разных типов дымоходов, создает отрицательное давление. Время работы гравитационной вентиляции увеличивается на периоды, в которые она ветренна.

Третий источник, который может генерировать тягу дымохода, - это электричество через вращающиеся гибридные основания. У этих крышек есть ветряная турбина, которая производит отрицательное давление, которое одновременно связано с двигателем. При отсутствии ветра система управления двигателем чувствует, что скорость турбины имеет тенденцию к снижению, и включает мощность двигателя. Во-первых, используется разница в температуре и ветре, и, если эти два фактора недоступны, используется электричество.

В первых двух случаях отрицательное давление в вентиляционном канале зависит от переменных факторов, поскольку со временем меняется температура, особенно снаружи здания, и скорость ветра. Следовательно, отрицательное давление, создаваемое этими источниками, будет меняться, то есть гравитационная вентиляция будет работать с переменной эффективностью (график), часто ненормальным образом, как описано ранее.

Как решить эту проблему в следующей части статьи.

Марцин Рокита

Иллюстрации из архива Darco.

Таблица 1. Результаты энергетического баланса здания - среднее значение за рассматриваемый период.
Таблица 2. Результаты энергетического баланса здания - морозный период.
Таблица 3. Результаты энергетического баланса здания - избыточная вентиляция.

Диаграмма. Эффективность образцовых колпачков.

Похожие