Из Википедии, бесплатной энциклопедии
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 в помещении и вне помещения 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, фактически, обычно оптимизирована для усиления эффекта дымовой трубы для 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. Шахта, опущенная вниз, позволяла воздуху попадать 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 :
куда: 
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 :
куда: 
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 уравнения, представленного ниже. [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 дымовой трубы.

Единицы СИ :
куда: 
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 :
куда: 
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