Рушійна сила повітропроникності огороджень.

Рушійною силою повітропроникності огородженя є різниця D р повних тисків повітря на зовнішньню і внутрішню поверхні огородження. В розрахунках огороджень на повітропроникність величину D р визначають як суму теплового (термогравітаційного) і вітрового напорів повітря за формулою

D р= D р_t+ D р_V, (5.1)

де D р_t – тепловий напір, Н/м²; D р_V – вітровий напір, Н/м².

Тепловий напір (термогравітаційний напір) зумовлений різницею об’ємної ваги повітря з боку зовнішньої і внутрішньої поверхонь вертикальної огороджувальної конструкції будинку. Наприклад, якщо розглядати багатоповерховий житловий будинкок за умов, що вікна і вхідні двері зачинені, а входи до вентиляційних каналів перекриті, то при температурах t в і t з внутрішнього і зовніш­нього повітря, що задовольняють нерівності t в> t з, в нижній частині будинку тепловий напір буде направлений від зовнішнього до внутрішнього середовища, а в верхній частини будинку – у протилежному напрямі.

 

За розподілом теплового напору повітря можна розподілити будівлю на дві зони: нижню (зона притоку повітря) і верхню (зона витоку повітря), що розділені нейтраль­ною площиною, де тепловий напір дорівнює нулю.

 

У випадку, коли вентиляційні канали нормально функціонують, (тобто входи до каналів відкриті), нейтральна площина буде займати положення на рівні верху витяжної шахти, до якої приєднані вентиляційні канали. В такому випадку розрахунковий тепловий напір D р_t.і для і -го поверху будинку визначається за формулою

 

D р_t.і =(H-h_i)(g_з-g_в), (5.2)

 

де H – висота будинку (від рівня підлоги першого поверху до верху витяжної шахти), м; h_i – висота від рівня підлоги першого поверху до середини вертикальної огороджувальної конструкції і -го поверху; g_з, g_в – питома вага відповідно зовнішнього і внутрішнього повітря, Н/м³.

Значення g, Н/м³, в залежності від температури повітря t, °С, розраховують за формулою:

. (5.3)

 

При розрахунках огороджень на повітропроникність температура зовнішнього повітря при визначені g за формулою (5.3) приймається за [1, додаток Ж] залежно від температурної зони району будівництва.

Джерелом вітрового напору є кінетична енергія повітря, що дорівнює ½(mV ²), де m – маса повітря, V – швидкість повітря. Якщо значення кінетичної енергії розділити на об’єм повітря, то отримуємо питому кінетичну енергію, що дорівнює ½(r V ²), де r – густина повітря. З курсу аеродинаміки відомо, що вітровий напір зовнішнього повітря на поверхню огороджувальної конструкції дорівнює питомій кінетичній енергії повітря, помноженій на аеродинамічний коефіцієнт b. З урахуванням рівності r_з=g_з/ g, де g – прискорення вільного падіння (9,81 м/с²), отримуємо наступне рівняння для визначення вітрового напору , Па,

(5.4)

 

де b _V – поправковий коефіціент, що враховує залежність швидкості вітру від висоти будівлі і від характеристики місцевості, приймається згідно [1, додаток Т, табл. Т1]; – питома вага зовнішнього повітря, Па/м³.

Для вертикальних поверхонь огороджувальних конструкцій значення аеродинамічних коефіцієнтів становить: з навітреної сторони =0,8, із завітряної сторони –0,4, а розрахункове значення аеродинамічного коефіцієнту b дорівнює [2]

(5.5)

 

У результаті підстановок в (5.4) отриманного значеня b=0,6 і з урахування наближення 2 g»20 залежність (5.4) приймає вид

 

(5.6)

 

де розрахункове значення швидкості повітря V, м/с, приймається для району будівництва згідно СНиП 2.01.01 як максимальна ії середніх швидкостей вітру за румбами за січень, повторюваність яких складає 16 % і більше (дод. 4).

З (5.1), (5.2) і (6.6) випливає, що розрахункова різниця тисків D р_і для і -того поверху опалювального будинку визначається за формулою

 

(5.7)

 

В курсовій роботі значення H і h_i, м, визначають за формулами

 

H = mh _пов + D h _в.ш , (5.8)

h_i =(і –1/2) h _пов, (5.9)

 

де h _пов – висота поверху, м, в курсовій роботі приймається в межах 3... 3.5 м; m – кількість поверхів будинку; D h _в.ш – висота від рівня верху вертикальної огороджувальної конструкції m -го поверху до верху витяжної шахти, в курсовій роботі приймається в межах 4¼6 м; і – номер поверху, для якого визначають h_i.

Мета рорахунку.

В курсовій роботі виконується розрахунок на повітропроникність непрозорої конструкції (тришарової зовнішьої стіни) і світлопрозорої конструкції (вікна) з метою перевірки цих огороджувальних конструкцій житлового будинку на відповідність умові

R_g ≥ R_g.н , (5.10)

 

де R_g і R_{g. н} – фактичний і необхідний опори повітропроникності огороджувальної конструкції (літера g в нижньому індексі походить від англійського gas, у перекладі – газ, оскільки повітря розгляда­ється як суміш газів).

З (5.10) випливають наступні вимоги до значень фактичних опорів повітропроникності і відповідно непрозорої і світлопрозорої конструкцій

 

³ , (5.10 а)

³ , (5.10 б)

 

де і – необхідні опори повітропроникності непрозорої і світлопрозорої конструкцій.

В курсовій роботі розрахунок на повітропроникність непрозорої конструкції виконується тільки для 1-го поверху, а для світлопрозорої конструкції – для першого і останього поверхів.