Как связаны аэродинамика и вентиляция?

Понятие аэродинамика вентиляции существует уже очень давно. Его следует понимать как движение воздушных масс и их влияние на преграды. При моделировании летательных аппаратов законы аэродинамики учитывались с первых попыток человека подняться в воздух. А вот в иные сферы человеческой деятельности аэродинамика проникла относительно недавно. Здесь можно упомянуть и спорт, и автомобилестроение, где уже более 60 лет проводятся испытания готовых изделий в аэродинамической трубе.

Схема движения воздушных масс

Схема движения воздушных масс.

Моделирование воздушных масс в строительстве

С появлением и развитием компьютерных технологий столь сложная система испытаний, как упомянутая аэродинамическая труба, себя практически изжила. А в строительстве ее изначально невозможно было применить, так как для здания создать испытательную трубу невозможно, а уменьшенная модель не дает полного представления о движении воздушных масс и их влиянии на строение.

Использование принудительной схемы в системе воздушного отопления частного дома

Использование принудительной схемы в системе воздушного отопления частного дома.

При использовании моделей малых размеров необходимо будет учитывать размеры молекул, а это уже слишком исказит картину результатов испытаний. Значительно более точные результаты показывают математические расчеты: описание законов аэродинамики с помощью формул обладает очень большой точностью. При проектировании здания все эти законы учитываются еще на начальном этапе проектирования. Для этих целей и проводится экспликация строительной площадки на местности. Увы, результаты не всегда отличаются высокой степенью гарантии комфорта в доме: стены домов периодически остаются сырыми, снежные заносы в зимний период оказываются в самых неудобных для жильцов местах.

Это ошибки архитекторов? Не всегда. Дело в том, что для отдельного нового здания все расчеты могут быть произведены просто идеально, но каждое новое строение изменяет аэродинамику района застройки в целом, что и становится причиной описанных ранее неудобств.

Важность обустройства правильной системы вентиляции

Особое отношение к законам аэродинамики существует при проектировании систем вентиляции. Ведь именно надежная вентиляция в доме позволяет решить ряд важных задач:

Проектирование вентиляции в здании

Проектирование вентиляции в здании.

  • создание микроклимата в квартире;
  • нормализация влажности, что сказывается на состоянии стен и отделочных материалов;
  • свободное перемещение воздушных масс, которое препятствует появлению плесени и иных грибковых заболеваний.

Аэродинамика вентиляции - это раздел аэродинамики, который изучает движение воздушных масс внутри определенных замкнутых каналов. При планировании систем вентиляции учитываются очень многие параметры: площадь поперечного сечения воздуховода, высота строения (длина вентиляционного канала), количество участков, где происходит потеря давления, и иные факторы, влияющие на движение воздуха.

Особенное внимание уделяется форме поперечного сечения вентиляционного колодца. От нее зависит не только площадь сечения, но и степень трения воздуха о стенки канала вентиляции. Учитывается трение не только для обеспечения скорости прохождения воздуха. Оно же влияет непосредственно на характер движения воздушного потока. В идеале лучше добиться ламинарного характера движения.

На практике получается так, что любое изменение сечения (сужение или расширение) неминуемо приводит к потере давления и дальнейшему турбулентному движению воздуха.

Турбулентным называется движение воздуха (или жидкости) с перемешиванием потоков, имеющих различные скорости. А это сопровождается избыточным шумом вентиляции и нарушением качества ее работы.

Самостоятельное изменение системы вентиляции и ее проверка

Схема реализации приточно-вытяжной вентиляции в многоэтажном здании

Схема реализации приточно-вытяжной вентиляции в многоэтажном здании.

Возникает вопрос, стоит ли жильцам самостоятельно производить ремонт системы вентиляции или ее дооборудование самодельными вытяжками или шумоизоляционными элементами. Без знаний законов аэродинамики вентиляции делать это не рекомендуется. Такую работу необходимо проводить в период строительства дома под контролем специалиста и с учетом всех законов движения воздуха. В крайнем случае возможно вмешательство в систему вентиляции только тогда, когда внутренняя часть вентиляционного колодца останется с тем же сечением, какое было запланировано в период проектирования здания.

Любая система вентиляции должна проходить проверку на эффективность ее работы. На производстве сделать это проще, так как в расчет берутся затраты на работу принудительной вытяжки и степень отвода воздуха. Для жилых помещений критериев определения эффективности работы системы вентиляции не существует. Оценка производится на глаз: хорошая ли обеспечена тяга, нормальный ли шумовой фон работы вентиляции.

Компьютерные технологии позволяют исследовать системы вентиляции и добиться от них максимальной эффективности. Сканирование поверхности воздуховода и введение всех данных в компьютер позволяют оценить эффективность работы системы при любых начальных параметрах атмосферы. Достаточно ввести показатели температуры воздуха и давления снаружи дома, чтобы программа выдала полную картину воздушного потока.

Оптимальное проектирование вытяжки

Схема организации механической и естественной вытяжной вентиляции в жилом здании

Схема организации механической и естественной вытяжной вентиляции в жилом здании.

При разных начальных параметрах этот поток может вести себя различно. Следовательно, идеальная вентиляция не может быть создана никогда. Но максимально приблизиться к ней можно: в расчет берутся все наблюдения за погодой на протяжении последних десятилетий, чтобы определить преобладающее давление в данной местности и среднегодичный температурный режим. При таком подходе вентиляция будет максимально эффективно спроектирована именно для данной местности. Резкое изменение погоды с отклонением от среднестатистических параметров очень сильно повлияет на работу вентиляции, но на протяжении всего года ее работа будет приближаться к запланированным параметрам.

Аэродинамика с ее законами может ответить и на ряд сопутствующих вопросов: как уменьшить уровень шума, создаваемого вентиляцией, и как повысить эффективность работы вентиляции при низком атмосферном давлении. Не стоит пытаться изменить конструкцию системы вентиляции без знаний законов аэродинамики вентиляции.

The concept of ventilation aerodynamics has been a very long time. It should be understood as the movement of air masses and their impact on the obstacles. In the simulation of aircraft aerodynamics laws were taken into account with the first attempts of man to rise into the air. But in other spheres of human activity aerodynamics entered relatively recently. There may be mentioned, and sports, and automotive, where for over 60 years conducted tests of finished products in the wind tunnel.

The scheme of movement of air masses

The scheme of movement of air masses.

Simulation of air masses in the construction

With the advent of computer technology and the development of such a complex test system as mentioned wind tunnel itself is practically outdated. And in building it initially could not be applied, since the building is impossible to create a test tube, and the reduced model does not give a complete picture of the movement of air masses and their influence on the structure.

Using the scheme forced air heating system of a private house

Using the scheme forced air heating system of a private house.

When using models of small size will be necessary to take into account the size of the molecules, but this is too much will distort the picture of the test results. Much more accurate results show the math: a description of the laws of aerodynamics using formulas has a very high accuracy. When designing the building, all these laws are taken into account at an early design stage. For these purposes, and the explication of the construction site is carried out on the ground. Unfortunately, the results do not always guarantee a high degree of comfort in the house: the walls of houses are periodically damp, snow drifts in the winter are in the most uncomfortable places for residents.

This error architects? Not always. The fact that a single new building for all calculations can be performed simply ideal, but each new structure alters the aerodynamics of the development area as a whole, and causes the previously described inconveniences.

The importance of the correct arrangement of ventilation systems

Of particular relevance to the laws of aerodynamics there when designing ventilation systems. After all, reliable ventilation of the house allows you to solve a number of important tasks:

Ventilation in the building

Ventilation in the building.

  • creating a microclimate in the apartment;
  • normalization of humidity, which affects the condition of the walls and finishing materials;
  • free movement of air masses, which prevents mildew and other fungal diseases.

Aerodynamics of ventilation - this is the section of aerodynamics, which studies the movement of air masses within certain closed channels. When planning the ventilation system takes into account many parameters: cross-sectional area of the duct, the height of the structure (ventilation channel length), the number of areas where there is a loss of pressure, and other factors affecting the movement of air.

Particular attention is paid to the shape of the cross section of the vent well. It influences not only the cross-sectional area, but also the degree of friction against the wall of the air ventilation duct. Guide friction not only to allow the passage of air velocity. It also directly affects the character of the air flow. Ideally, to achieve better laminar nature of the motion.

In practice, it turns out that any cross-section change (contraction or expansion) will inevitably lead to pressure loss and further turbulent motion of air.

Called turbulent air flow (or liquid) with stirring flows having different velocities. And this is accompanied by excessive noise and disturbance of ventilation quality of its work.

Unauthorized modification of the ventilation system and its verification

Driving the implementation of ventilation in high-rise building

Driving the implementation of ventilation in high-rise building.

The question arises, whether tenants attempt to repair the ventilation system or retrofitting homemade hoods or noise insulation elements. it is not recommended without the knowledge of aerodynamics ventilation laws. Such work should be carried out during the construction of houses under the supervision of a specialist, and taking into account all the laws of motion of air. In the extreme case it is possible to intervene only when the ventilation system, when the inside of the ventilation remains well with the same cross section, which has been planned in the design phase of the building.

Any ventilation system should be inspected to ensure the effectiveness of its work. On the production to make it easier, as are taken into account the cost of the work and the degree of forced exhaust air outlet. For residential criteria for determining the efficiency of the ventilation system does not exist. The estimation is made on the eye: if provided good traction, whether normal background noise of ventilating.

Computer technologies allow us to study the ventilation system and achieve their maximum efficiency. Scanning the surface of the duct and the introduction of data into a computer to measure the effectiveness of the system for any initial parameters of the atmosphere. Simply enter the temperature indicators and pressure outside the house, so that the program has given a full picture of the air flow.

Optimal design of the hood

The scheme of mechanical and natural ventilation in residential building

The scheme of mechanical and natural ventilation in residential building.

When different initial parameters of this stream may behave differently. Therefore, the ideal ventilation can not be created ever. But as close to it as possible: are taken into account all the observations of the weather over the past decades to determine the pressure prevailing in the area and Average annual temperature conditions. This approach is the most effective ventilation is designed for the locality. A sharp change in weather with deviation from the average parameters greatly affect the operation of ventilation, but throughout the year, its work will be to approach the planned parameters.

Aerodynamics with its laws and may respond to a number of related issues: how to reduce the noise generated by ventilation, and how to improve ventilation performance at low air pressure. Do not try to change the design of the ventilation system without the knowledge of aerodynamics ventilation laws.

Поняття аеродинаміка вентиляції існує вже дуже давно. Його слід розуміти як рух повітряних мас і їх вплив на перепони. При моделюванні літальних апаратів закони аеродинаміки враховувалися з перших спроб людини піднятися в повітря. А ось в інші сфери людської діяльності аеродинаміка проникла відносно недавно. Тут можна згадати і спорт, і автомобілебудування, де вже понад 60 років проводяться випробування готових виробів в аеродинамічній трубі.

Схема руху повітряних мас

Схема руху повітряних мас.

Моделювання повітряних мас в будівництві

З появою і розвитком комп'ютерних технологій настільки складна система випробувань, як згадана аеродинамічна труба, себе практично вичерпала. А в будівництві її спочатку неможливо було застосувати, так як для будівлі створити випробувальне трубу неможливо, а зменшена модель не дає повного уявлення про рух повітряних мас та їх вплив на будову.

Використання примусової схеми в системі повітряного опалення приватного будинку

Використання примусової схеми в системі повітряного опалення приватного будинку.

При використанні моделей малих розмірів необхідно буде враховувати розміри молекул, а це вже занадто спотворить картину результатів випробувань. Значно більш точні результати показують математичні розрахунки: опис законів аеродинаміки за допомогою формул володіє дуже великою точністю. При проектуванні будівлі всі ці закони враховуються ще на початковому етапі проектування. Для цих цілей і проводиться експлікація будівельного майданчика на місцевості. На жаль, результати не завжди відрізняються високим ступенем гарантії комфорту в будинку: стіни будинків періодично залишаються сирими, снігові замети в зимовий період виявляються в самих незручних для мешканців місцях.

Це помилки архітекторів? Не завжди. Справа в тому, що для окремого нового будинку всі розрахунки можуть бути проведені просто ідеально, але кожне нове будова змінює аеродинаміку району забудови в цілому, що і стає причиною описаних раніше незручностей.

Важливість облаштування правильної системи вентиляції

Особливе ставлення до законів аеродинаміки існує при проектуванні систем вентиляції. Адже саме належна вентиляція в будинку дозволяє вирішити ряд важливих завдань:

Проектування вентиляції в будівлі

Проектування вентиляції в будівлі.

  • створення мікроклімату в квартирі;
  • нормалізація вологості, що позначається на стані стін і оздоблювальних матеріалів;
  • вільне переміщення повітряних мас, яке перешкоджає появі цвілі та інших грибкових захворювань.

Аеродинаміка вентиляції - це розділ аеродинаміки, який вивчає рух повітряних мас усередині певних замкнутих каналів. При плануванні систем вентиляції враховуються дуже багато параметрів: площа поперечного перерізу воздуховода, висота будівлі (довжина вентиляційного каналу), кількість ділянок, де відбувається втрата тиску, і інші чинники, що впливають на рух повітря.

Особлива увага приділяється формі поперечного перерізу вентиляційного колодязя. Від неї залежить не тільки площа перетину, але і ступінь тертя повітря об стінки каналу вентиляції. Враховується тертя не тільки для забезпечення швидкості проходження повітря. Воно ж впливає безпосередньо на характер руху повітряного потоку. В ідеалі краще домогтися ламинарного характеру руху.

На практиці виходить так, що будь-яка зміна перетину (звуження або розширення) неминуче призводить до втрати тиску і подальшого турбулентному руху повітря.

Турбулентним називається рух повітря (або рідини) з перемішуванням потоків, що мають різні швидкості. А це супроводжується надмірним шумом вентиляції і порушенням якості її роботи.

Самостійна зміна системи вентиляції та її перевірка

Схема реалізації припливно-витяжної вентиляції в багатоповерховій будівлі

Схема реалізації припливно-витяжної вентиляції в багатоповерховій будівлі.

Виникає питання, чи варто мешканцям самостійно проводити ремонт системи вентиляції або її дообладнання саморобними витяжками або шумоїзоляционнимі елементами. Без знань законів аеродинаміки вентиляції робити це не рекомендується. Таку роботу необхідно проводити в період будівництва будинку під контролем фахівця і з урахуванням всіх законів руху повітря. В крайньому випадку можливе втручання в систему вентиляції тільки тоді, коли внутрішня частина вентиляційного колодязя залишиться з тим же перетином, яке було заплановано в період проектування будівлі.

Будь-яка система вентиляції повинна проходити перевірку на ефективність її роботи. На виробництві зробити це простіше, так як в розрахунок беруться витрати на роботу примусової витяжки і ступінь відведення повітря. Для житлових приміщень критеріїв визначення ефективності роботи системи вентиляції не існує. Оцінка проводиться на око: хороша чи забезпечена тяга, нормальний чи шумовий фон роботи вентиляції.

Комп'ютерні технології дозволяють досліджувати системи вентиляції і домогтися від них максимальної ефективності. Сканування поверхні воздуховода і введення всіх даних в комп'ютер дозволяють оцінити ефективність роботи системи при будь-яких початкових параметрах атмосфери. Досить ввести показники температури повітря і тиску ззовні будинку, щоб програма видала повну картину повітряного потоку.

Оптимальне проектування витяжки

Схема організації механічної та природної витяжної вентиляції в житловому будинку

Схема організації механічної та природної витяжної вентиляції в житловому будинку.

При різних початкових параметрах цей потік може вести себе по-різному. Отже, ідеальна вентиляція не може бути створена ніколи. Але максимально наблизитися до неї можна: в розрахунок беруться всі спостереження за погодою протягом останніх десятиліть, щоб визначити переважне тиск в даній місцевості і середньорічної температурний режим. При такому підході вентиляція буде максимально ефективно спроектована саме для даної місцевості. Різка зміна погоди з відхиленням від середньостатистичних параметрів дуже сильно вплине на роботу вентиляції, але протягом усього року її робота буде наближатися до запланованих параметрах.

Аеродинаміка з її законами може відповісти і на ряд супутніх питань: як зменшити рівень шуму, створюваного вентиляцією, і як підвищити ефективність роботи вентиляції при низькому атмосферному тиску. Не варто намагатися змінити конструкцію системи вентиляції без знань законів аеродинаміки вентиляції.


» » » Как связаны аэродинамика и вентиляция?