ГлавнаяРазмещение вентиляционных вытяжных стояков относительно вытяжной шахты определяет движение потоков воздуха и формирование поля давлений в объеме чердака. При расположении шахты в центре чердака, из-за взаимного воздействия перемещающихся воздушных потоков друг на друга, влияния местных сопротивлений в виде продольных и поперечных опорных элементов крыши, в нее с разных сторон поступают различные по объему потоки удаляемого воздуха. Указанные факторы вызывают турбулизацию воздушных потоков, вихреобразование и развитие неравномерного, пульсирующего поля давлений в чердачном помещении. В этих условиях увеличиваются потери давления в системах естественной вентиляции, особенно верхних этажей зданий. Для поля давлений также характерно возникновение пульсаций, вызванных нестабильностью воздушных струй вытекающих из сборных каналов и каналов-спутников стояков.
Поступление нагретого воздуха из стояков в чердак осуществляется через оголовок, имеющий вертикальные центральный сборный канал и боковые каналы-спутники (рис. 10.17 а). Выход воздуха из оголовка происходит вертикально вверх в направлении потолка чердачного помещения. Более мощная вытекающая струя воздуха из центрального сборного канала ударяется в потолок и создает область подпора из-за повышения давления в результате торможения потока. В области подпора находятся каналы-спутники. Вытекающий из них воздух попадает под воздействие вихревых образований, как от прямого воздействия потока из магистрального канала вентстояка, так и от воздействия притекающего к этому потоку воздуха из помещения чердака, что вызывает пульсацию давлений в каналах-спутниках. Это служит причиной возникновения перепадов давлений между каналами-спутниками и нарушением режима выпуска воздуха из оголовка стояка с возникновением опрокидывания потоков, хаотическим изменением расходов воздуха.
Наличие указанной нестабильности поля давлений связано и с конструктивными особенностями стандартных оголовков стояков, у которых потоки воздуха направлены вертикально вверх.
Данные выводы основываются на исследованиях аэродинамических особенностей «стандартной» конструкции «теплого» чердака, представленных ранее.
Для стабилизации аэродинамических условий развития равномерного поля давлений в объеме чердака, обеспечения одинаковых условий для поступления удаляемого стояками воздуха в вытяжную шахту, организации функционирования чердака как камеры статического давления и налаживания устойчивой работы систем вытяжной вентиляции верхних этажей зданий, выполнен комплекс исследований на модели чердака (рис. 10.7).
В модели были выполнены следующие изменения.
1. Выпуск воздуха из сборного центрального канала организован через горизонтальную перфорированную насадку рассредоточенными быстрозатухающими струями, а из каналов-спутников - вертикальными или горизонтальными компактными струями (рис. 10.17 а и б).
Для сравнения на рис. 10.17 изображены схема движения потоков воздуха в типовом оголовке вытяжного стояка (а), а также в оголовке с горизонтальной перфорированной насадкой с вертикальным (в) и горизонтальным (б) выпуском воздуха из каналов-спутников.
2. «Тёплый» чердак в пределах планировочной секции дома в районе лестничной клетки или машинного помещения лифта разделен поперечной перегородкой на две части. Поперечная перегородка имеет герметично закрывающуюся дверь.
Вытяжные шахты чердака располагаются в дальнем участке выделенной полусекции и обслуживают вентиляционные стояки, воздушные потоки от которых перемещаются не пересекаясь друг с другом, тем самым улучшая аэродинамический и тепловой режимы (рис. 10.18).
Экспериментальные исследования на модели включали.
1. Исследование аэродинамических особенностей «теплого» чердака, разделенного на две полусекции, при этом выпуск воздуха из сборного и каналов-спутников стояков осуществляется горизонтальными струями (Модель I).
2. Исследование аэродинамического режима «теплого» чердака, разделенного на две полусекции, с удалением воздуха из магистральных каналов стояков через горизонтальные перфорированные насадки, а из каналов-спутников через прямоугольные вертикальные (Модель II).
Полученные на моделях I и II результаты сравнивались с результатами исследований на модели стандартной конструкции чердака.
При выполнении исследований моделировались режимы движения воздуха:
- I режим - режим разряжения, включен вентилятор, установленный в вентиляционной шахте;
- II режим - режим нагнетания, включен вентилятор, размещенный в камере статического давления.
Результаты исследований сведены в табл. 10.5.
Полученные результаты исследований также свидетельствуют о том, что наибольшее влияние на перепад давлений между каналами-спутниками оказывает скоростной воздушный поток, выходящий из магистрального канала. Он создает над каналами-спутниками вихревые потоки. Подтверждением этому являются значения перепада давления между каналами-спутниками стояка IV с горизонтальным выпуском воздуха в режиме разряжения в первом эксперименте (модель I). В режиме разряжения воздух из этого стояка движется преимущественно в сторону каналов-спутников 7 и 8, что создает различные давления над каналами 7-8 и 4-5. Выходя из стояка III, воздух, огибая узкую перегородку напротив магистрального выпуска, движется по обе ее стороны, примерно одинаково воздействуя, как на каналы-спутники 4-5, так и на 7-8. Результаты второго эксперимента, с горизонтальным модифицированным выпуском из сборных каналов и вертикальными из каналов-спутников, подтвердили принятую гипотезу. Как в режиме разряжения, так и нагнетания поле давлений над каналами спутниками относительно стабильное, подпор потоку воздуха из каналов-спутников отсутствует. Поле давлений воздушного объема чердака стабилизируется, и он выполняет функции камеры статического давления.
Выпуск воздуха из сборного магистрального канала вентиляционного стояка рекомендуется осуществлять горизонтально через оголовок свободными рассредоточенными струями, а из каналов-спутников - вертикально.
Рассредоточенные струи должны выходить через отверстия, расположенные в боковой панели оголовка, обращенной в сторону вытяжной шахты.
Натурные экспериментальные исследования на эксплуатируемых объектах и стендовые исследования на модели системы вентиляции здания с «теплым» чердаком показали, что максимальная скорость воздуха на выходе из отверстий каналов не должна превышать V = 1,4 м/с, а оптимальная скорость истечения должна быть в пределах v = 1,1...1,2 м/с.
Оптимальная скорость выхода воздуха из отверстий оголовка вентиляционного стояка принимается в том случае, если в чердачном помещении, на расстоянии менее 2,5 м от оголовка расположены перегородки или иные массивные конструкции. В случае, если это расстояние превышает 2,5 м, то следует принимать к расчету максимальную рекомендуемую скорость выхода воздуха.
Наиболее приемлемым является веерный выпуск воздуха из оголовка (рис. 10.19).
Располагать отверстия на каждой стороне панели рекомендуется в шахматном порядке, что обеспечит более плавное затухание скорости потока воздуха в помещении «теплого» чердака.
Оптимальный размер сечения отверстия 140х140 мм. Максимальный размер сечения отверстия не более 200х140 мм. Минимальное расстояние между отверстиями насадки не менее 120 мм.
Количество отверстий насадки оголовка вентиляционного стояка определяется как:
где L - расход воздуха через насадок вентиляционного стояка, м3/ч; F - площадь живого сечения одного отверстия насадка, м2.
Проведенные стендовые исследования, а также исследования на жилых зданиях различных серий с «тёплыми» чердаками, указывают на возможность исключения области повышенного давления под потолком чердака, пульсации давления в каналах-спутниках, уменьшения перепадов давлений между каналами-спутниками и исключения опрокидывания потоков воздуха, выходящих из них. Это позволяет упорядочить аэродинамический и тепловой режимы «теплого» чердака, а также интенсифицировать удаление воздуха из помещений верхних этажей зданий, которое осуществляется через каналы-спутники.
Рассмотренные конструктивные решения модернизации систем вытяжной вентиляции жилых зданий с «тёплым» чердаком подтверждены патентами.