Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено из Natural Draft )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Эффект стека или дымохода - это движение воздуха в здания, дымоходы , дымовые трубы или другие контейнеры и из них в результате плавучести воздуха . Плавучесть возникает из-за разницы в плотности воздуха внутри помещения и снаружи в результате разницы температуры и влажности. Результатом является положительная или отрицательная выталкивающая сила. Чем больше разница температур и высота конструкции, тем больше выталкивающая сила и, следовательно, эффект суммирования. Эффект стека помогает управлять естественной вентиляцией , проникновением воздуха и пожарами (например, пожар в туннеле Капрун иПожар на станции метро King's Cross ).

Эффект стека в зданиях [ править ]

Поскольку здания не полностью герметичны (как минимум, всегда есть вход с уровня земли), эффект стека вызовет проникновение воздуха. Во время отопительного сезона более теплый воздух в помещении поднимается вверх через здание и выходит через открытые окна, вентиляционные отверстия или непреднамеренные отверстия в потолке, такие как потолочные вентиляторы и встроенные светильники. Поднимающийся теплый воздух снижает давление в основании здания, втягивая холодный воздух через открытые двери, окна или другие отверстия и утечки. Во время сезона охлаждения эффект стека меняется на противоположный, но обычно он слабее из-за более низких температурных перепадов. [1]

В современном многоэтажном здании с хорошо герметизированной оболочкой эффект стека может создавать значительные перепады давления, которые необходимо учитывать при проектировании и, возможно, устранять с помощью механической вентиляции . Лестничные клетки, шахты, лифты и т.п., как правило, способствуют возникновению эффекта стека, в то время как внутренние перегородки, полы и противопожарные перегородки могут смягчить его. Особенно в случае пожара необходимо контролировать эффект стека, чтобы предотвратить распространение дыма и огня, а также поддерживать приемлемые условия для пассажиров и пожарных. [2]Хотя методы естественной вентиляции могут быть эффективными, например, воздуховыпускные отверстия устанавливаются ближе к земле, механическая вентиляция часто предпочтительнее для более высоких конструкций или в зданиях с ограниченным пространством. Дымоудаление является ключевым фактором при строительстве новых зданий и должно оцениваться на этапах проектирования. [3]

Grenfell башня огонь , в результате которого погибли 71 человек, [4] была частью усугубляется эффектом стека. Полость между внешней алюминиевой обшивкой и внутренней изоляцией образовывала дымоход и тянула огонь вверх. [5] [6]

Эффект стека в дымовых трубах и дымоходах [ править ]

Эффект стека в дымоходах: манометры показывают абсолютное давление воздуха, а поток воздуха обозначен светло-серыми стрелками. Стрелки манометра перемещаются по часовой стрелке с увеличением давления. [ сомнительно - обсудить ]

Эффект дымовой трубы в промышленных дымовых трубах аналогичен таковому в зданиях, за исключением того, что он связан с горячими дымовыми газами, имеющими большую разницу температур с окружающим наружным воздухом. Кроме того, промышленная дымовая труба обычно мало препятствует прохождению дымового газа по всей своей длине и, по сути, обычно оптимизирована для усиления эффекта дымовой трубы с целью снижения энергопотребления вентилятора.

Большая разница температур между наружным воздухом и дымовыми газами может создать сильный эффект дымовой трубы в дымоходах зданий, использующих камин для отопления.

До появления вентиляторов большого объема шахты вентилировались с помощью дымового эффекта. Опущенная вниз шахта пропускала воздух в шахту. У подножия разлитой вверх шахты постоянно горела печь. Шахта (обычно глубиной в несколько сотен ярдов) вела себя как дымовая труба, и воздух поднимался по ней, втягивая свежий воздух вниз по опускаемой шахте и вокруг шахты.

Причина эффекта стека [ править ]

Существует разница давлений между наружным воздухом и воздухом внутри здания, вызванная разницей температур между наружным и внутренним воздухом. Эта разница давлений ( ΔP ) является движущей силой стекового эффекта, и ее можно рассчитать с помощью уравнений, представленных ниже. [7] [8] Уравнения применимы только к зданиям, в которых воздух находится как внутри, так и снаружи зданий. Для одно- или двухэтажных зданий h - высота здания. Для многоэтажных высотных зданий h - это расстояние от проемов на уровне нейтрального давления (NPL) здания до самых верхних или самых низких проемов. Ссылка [7] объясняет, как NPL влияет на эффект стека в высотных зданиях.

Для дымовых труб и дымоходов, где воздух находится снаружи, а дымовые газы - внутри, уравнения дадут только приблизительное значение, а h - высота дымовой трубы или дымовой трубы.

Единицы СИ :
где: 
ΔP= имеющийся перепад давления, Па
C= 0,0342, К / м
а= атмосферное давление, Па
час= высота или расстояние в м
Т о= абсолютная наружная температура, в К
Т я= абсолютная внутренняя температура, в К
Обычные единицы США :
где: 
ΔP= имеющийся перепад давления, фунт / кв. дюйм
C= 0,0188, ° R / фут
а= атмосферное давление, фунт / кв. дюйм
час= высота или расстояние в футах
Т о= абсолютная наружная температура, ° R
Т я= абсолютная внутренняя температура, ° R

Индуцированный поток [ править ]

Осадка (осадка на британском английском языке ), вызванная эффектом дымовой трубы, может быть рассчитана с помощью приведенного ниже уравнения. [9] [10] Уравнение применимо только к зданиям, в которых воздух находится как внутри, так и снаружи зданий. Для одно- или двухэтажных зданий h - высота здания, а A - проходное сечение проемов. Для многоэтажных высотных зданий A - это проходное сечение проемов, а h - расстояние от проемов на уровне нейтрального давления (NPL) здания до самых верхних или самых низких проемов. В [7] объясняется, как NPL влияет на эффект суммирования в высотных зданиях.

Для дымовых труб или дымоходов, где воздух находится снаружи, а дымовые газы - внутри, уравнение дает только приблизительное значение. Кроме того, A - это площадь поперечного сечения потока, а h - высота дымовой трубы или дымохода.

Единицы СИ :
где: 
Q= осадка с эффектом стакана (осадка в британском английском) расход, м 3 / с
А= проходное сечение, м 2
C= коэффициент расхода (обычно принимается от 0,65 до 0,70)
грамм= ускорение свободного падения, 9,81 м / с 2
час= высота или расстояние, м
Т я= средняя внутренняя температура, К
Т о= температура наружного воздуха, К
Обычные единицы США :
где: 
Q= скорость вытяжного потока при дымоходе, фут 3 / с
А= площадь, фут 2
C= коэффициент расхода (обычно принимается от 0,65 до 0,70)
грамм= ускорение свободного падения, 32,17 фут / с 2
час= высота или расстояние, футы
Т я= средняя внутренняя температура, ° R
Т о= температура наружного воздуха, ° R

Это уравнение предполагает , что сопротивление к проекту потоку аналогично сопротивлению потока через отверстие , характеризующееся коэффициент разряда C .

См. Также [ править ]

  • HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование)
  • Солнечный дымоход
  • Солнечная восходящая башня
  • Тяга (котел)
  • Инко Суперстек
  • Экибастузская ГРЭС-2 Электростанция
  • Windcatcher

Ссылки [ править ]

  1. ^ http://www.mdpi.com/2071-1050/9/10/1731/pdf Решение проблем с эффектом стеклопакетов в многоэтажном офисном здании с помощью механического наддува | date = сентябрь 2017 г. | access-date = 2020-08-01 | Юнг-Ён Ю; Kyoo-dong Song; и Донг-ву Чо
  2. ^ Техническое примечание NIST 1618 , Дэниел Маджиковски и Стивен Кербер, Национальный институт стандартов и технологий
  3. ^ «Моделирование дыма: отвод тепла и дыма для проектирования зданий» . SimScale . 2019-04-23 . Проверено 4 июля 2019 .
  4. ^ «Окончательное число погибших в башне Гренфелл: полиция сообщает, что в результате пожара погиб 71 человек» . Хранитель . 16 ноября 2017 . Проверено 16 ноября 2017 года .
  5. ^ «Встретил заявление полиции. Обновление: расследование пожара в башне Гренфелл» . MPS . MPS. 6 июля 2017 . Проверено 6 июля 2017 года .
  6. ↑ Гриффин, Эндрю (14 июня 2017 г.). «Роковая ошибка, допущенная при пожаре в башне Гренфелл» . Независимый . Архивировано 14 июня 2017 года . Проверено 16 июня 2017 года .
  7. ^ a b c Мадьяр, Золтан. «Лекция 2 по естественной вентиляции» (PDF) . Архивировано из оригинального (PDF) 12 февраля 2020 года . Проверено 12 февраля 2020 .
  8. ^ «Учебный пакет вентиляции - Лекция 3: Механическая (принудительная) вентиляция» (PDF) . www.energiazero.org . IDES_EDU / Интеллектуальная энергия в Европе. 28 октября 2011 . Проверено 4 октября 2019 года .
  9. ↑ Энди Уокер (2 августа 2016 г.). «Естественная вентиляция» . WBDG - Руководство по проектированию всего здания . Национальный институт строительных наук . Проверено 1 апреля 2020 года .
  10. ^ Стив Ирвинг; Брайан Форд; Дэвид Этеридж (2010). AM10 Естественная вентиляция в нежилых зданиях . CIBSE. ISBN 9781903287569.

Внешние ссылки [ править ]

  • Эффект стека: когда здания действуют как дымоходы - советник по зеленому строительству
  • Национальный исследовательский совет Канады - Эффекты стека CBD-104 в зданиях
  • Моделирование эффекта стека на YouTube