O regime de ar de um edifício é um conjunto de fatores e fenômenos que determinam o processo geral de troca de ar entre todas as suas instalações e o ar externo, incluindo o movimento do ar dentro de casa, o movimento do ar através de cercas, aberturas, canais e dutos de ar e o fluxo de ar ao redor do edifício. Tradicionalmente, ao considerar questões individuais do regime aéreo de um edifício, elas são combinadas em três tarefas: interna, externa e externa.

Uma formulação física e matemática geral do problema do regime aéreo de um edifício só é possível na forma mais generalizada. Os processos individuais são muito complexos. Sua descrição é baseada nas equações clássicas de transferência de massa, energia e momento em um fluxo turbulento.

Na perspectiva da especialidade “Fornecimento de Calor e Ventilação”, os seguintes fenómenos são mais relevantes: infiltração e exfiltração de ar através de vedações e aberturas externas (trocas de ar naturais desorganizadas, aumentando a perda de calor na sala e reduzindo as propriedades de protecção térmica do cercas externas); aeração (troca de ar natural organizada para ventilação de ambientes com estresse térmico); fluxo de ar entre salas adjacentes (desorganizado e organizado).

As forças naturais que provocam o movimento do ar num edifício são gravidade e vento pressão. A temperatura e a densidade do ar dentro e fora do edifício geralmente não são as mesmas, resultando em diferentes pressões gravitacionais nas laterais das cercas. Devido à ação do vento, cria-se remanso no lado de barlavento do edifício e surge um excesso de pressão estática nas superfícies das cercas. No lado de barlavento, forma-se um vácuo e a pressão estática é reduzida. Assim, com a pressão do vento de fora edifício difere da pressão dentro de casa.

A gravidade e a pressão do vento geralmente atuam juntas. As trocas aéreas sob a influência dessas forças naturais são difíceis de calcular e prever. Pode ser reduzido vedando as cercas, e também parcialmente regulado através do estrangulamento dos dutos de ventilação, abertura de janelas, esquadrias e luzes de ventilação.

O regime do ar está relacionado com o regime térmico do edifício. A infiltração de ar externo leva ao consumo adicional de calor para seu aquecimento. A exfiltração do ar interno úmido umedece e reduz as propriedades de isolamento térmico dos gabinetes.

A posição e o tamanho da zona de infiltração e exfiltração num edifício dependem da geometria, características de design, modo de ventilação do edifício, bem como área de construção, época do ano e parâmetros climáticos.

A troca de calor ocorre entre o ar filtrado e a cerca, cuja intensidade depende da localização da filtração na estrutura da cerca (arranjo, junta do painel, janelas, lacunas de ar etc.). Assim, torna-se necessário calcular o regime de ar de um edifício: determinar a intensidade de infiltração e exfiltração do ar e resolver o problema de transferência de calor de partes individuais da vedação na presença de permeabilidade ao ar.

O regime de ar de um edifício é um conjunto de fatores e fenômenos que determinam o processo geral de troca de ar entre todas as suas instalações e o ar externo, incluindo o movimento do ar dentro de casa, o movimento do ar através de cercas, aberturas, canais e dutos de ar e o fluxo de ar ao redor do edifício. Tradicionalmente, ao considerar questões individuais do regime aéreo de um edifício, elas são combinadas em três tarefas: interna, externa e externa.

Uma formulação física e matemática geral do problema do regime aéreo de um edifício só é possível na forma mais generalizada. Os processos individuais são muito complexos. Sua descrição é baseada nas equações clássicas de transferência de massa, energia e momento em um fluxo turbulento.

Na perspectiva da especialidade “Fornecimento de Calor e Ventilação”, os seguintes fenómenos são mais relevantes: infiltração e exfiltração de ar através de vedações e aberturas externas (trocas de ar naturais desorganizadas, aumentando a perda de calor na sala e reduzindo as propriedades de protecção térmica do cercas externas); aeração (troca de ar natural organizada para ventilação de ambientes com estresse térmico); fluxo de ar entre salas adjacentes (desorganizado e organizado).

As forças naturais que provocam o movimento do ar num edifício são gravidade e vento pressão. A temperatura e a densidade do ar dentro e fora do edifício geralmente não são as mesmas, resultando em diferentes pressões gravitacionais nas laterais das cercas. Devido à ação do vento, cria-se remanso no lado de barlavento do edifício e surge um excesso de pressão estática nas superfícies das cercas. No lado de barlavento, forma-se um vácuo e a pressão estática é reduzida. Assim, quando há vento, a pressão no exterior do edifício é diferente da pressão no interior das instalações.

A gravidade e a pressão do vento geralmente atuam juntas. As trocas aéreas sob a influência dessas forças naturais são difíceis de calcular e prever. Pode ser reduzido vedando as cercas, e também parcialmente regulado através do estrangulamento dos dutos de ventilação, abertura de janelas, esquadrias e luzes de ventilação.

O regime do ar está relacionado com o regime térmico do edifício. A infiltração de ar externo leva ao consumo adicional de calor para seu aquecimento. A exfiltração do ar interno úmido umedece e reduz as propriedades de isolamento térmico dos gabinetes.

A posição e o tamanho da zona de infiltração e exfiltração num edifício dependem da geometria, características de projeto, modo de ventilação do edifício, bem como da área de construção, época do ano e parâmetros climáticos.

A troca de calor ocorre entre o ar filtrado e a cerca, cuja intensidade depende da localização da filtração na estrutura da cerca (arranjo, junta do painel, janelas, entreferros, etc.). Assim, torna-se necessário calcular o regime de ar de um edifício: determinar a intensidade de infiltração e exfiltração do ar e resolver o problema de transferência de calor de partes individuais da vedação na presença de permeabilidade ao ar.

Parâmetros básicos de fatores físicos e climáticos

Clima - totalidade condições do tempo, repetindo-se de ano para ano. O clima é influenciado por: altitude, posição geográfica, proximidade de grandes massas de água, correntes, ventos predominantes. Ar (temperatura, umidade, vento), temperatura e umidade do solo, precipitação, radiação solar.

Fatores que determinam o microclima interno

O ambiente térmico na sala é determinado ação conjunta uma série de fatores: temperatura, mobilidade e umidade do ar na sala, a presença de correntes de jato, a distribuição dos parâmetros do estado do ar na planta e na altura da sala (todos os itens acima caracterizam o regime de ar da sala) , bem como a radiação das superfícies circundantes, dependendo da sua temperatura, geometria e propriedades de radiação (caracterizando o regime de radiação da sala). Uma combinação confortável destes indicadores corresponde a condições sob as quais não há tensão no processo de termorregulação humana.

Condições de ar e radiação da sala

Os processos de movimento do ar dentro de casa, seu movimento através de cercas e aberturas em cercas, através de canais e dutos de ar, o fluxo de ar ao redor de um edifício e a interação do edifício com o ambiente aéreo circundante são combinados conceito geral ar condicionado do edifício. O aquecimento considera o regime térmico de um edifício. Estes dois regimes, bem como o regime de humidade, estão intimamente relacionados. Da mesma maneira condições térmicas Ao considerar o regime aéreo de um edifício, distinguem-se três tarefas: interna, de borda e externa.

As tarefas internas do regime aéreo incluem as seguintes questões:

a) cálculo da troca de ar necessária na sala (determinação da quantidade de emissões nocivas que entram nas instalações, escolha do desempenho dos sistemas de ventilação local e geral);

b) determinação dos parâmetros do ar interno (temperatura, umidade, velocidade de movimento e conteúdo Substâncias nocivas) e sua distribuição de acordo com o volume das instalações em várias opções fornecimento e remoção de ar. Escolha opções ideais fornecimento e remoção de ar;

c) determinação dos parâmetros do ar (temperatura e velocidade) nas correntes de jato criadas pela ventilação de insuflação;

d) cálculo da quantidade de emissões nocivas que escapam das coberturas dos sistemas de sucção locais (difusão das emissões nocivas no fluxo de ar e nas instalações);

e) criação de condições normais nos locais de trabalho (banhos) ou em determinadas partes das instalações (oásis) através da seleção dos parâmetros do ar fornecido.

Regime de radiação. Transferência de calor radiante.

Um componente importante do complexo processo físico que determina o regime térmico de uma sala é a troca de calor em suas superfícies.

A troca de calor radiante em uma sala tem uma peculiaridade: ocorre em um volume fechado sob condições de temperaturas limitadas, certas propriedades de radiação das superfícies e a geometria de sua localização. Radiação térmica as superfícies da sala podem ser consideradas monocromáticas, difusas, obedecendo às leis de Stefan-Boltzmann, Lambert e Kirchhoff, radiação infra-vermelha corpos cinzentos

Como um dos tipos de superfície de uma sala, o vidro da janela possui propriedades de radiação únicas. É parcialmente permeável à radiação. O vidro da janela, que transmite bem a radiação de ondas curtas, é praticamente opaco à radiação com comprimento de onda superior a 3-5 mícrons, o que é típico da troca de calor em uma sala.

Ao calcular a transferência de calor radiante entre superfícies, o ar ambiente é geralmente considerado um meio transparente à radiação. É constituído principalmente por gases diatômicos (nitrogênio e oxigênio), que são praticamente transparentes aos raios térmicos e não emitem energia térmica. Conteúdo insignificante de gases poliatômicos (vapor de água e dióxido de carbono) com uma pequena espessura da camada de ar na sala praticamente não altera esta propriedade.

Devido à diferença de temperatura sob a influência da pressão gravitacional nos quartos andares inferiores o ar externo penetra pela cerca; no lado de barlavento, a ação do vento aumenta a infiltração; com o de barlavento diminui.

O ar interno dos primeiros andares tende a penetrar no cômodo superior (flui através portas interiores e corredores que estão ligados à escada).

Das instalações andares superiores o ar escapa através de cercas externas sem densidade fora do edifício.

As instalações nos andares intermediários podem estar em condições mistas. A troca natural de ar no edifício é afetada pela ação da ventilação de insuflação e exaustão.

1. Na ausência de vento, pressões gravitacionais de magnitudes variadas atuarão nas superfícies das paredes externas. De acordo com a lei da conservação da energia, a pressão média da altura dentro e fora do edifício será a mesma. Em relação ao nível médio na parte inferior do edifício, a pressão da coluna de ar interno quente será menor que a pressão da coluna de ar frio externo com superfície externa paredes.

Densidade zero sobrepressão chamado de plano neutro do edifício.

Figura 9.1 – Construção de diagramas de sobrepressão

A magnitude do excesso de pressão gravitacional em um nível arbitrário h em relação ao plano neutro:

(9.1)

2. Se o edifício for soprado pelo vento e as temperaturas dentro e fora do edifício forem iguais, será criado um aumento na pressão estática ou vácuo nas superfícies externas das cercas.

De acordo com a lei da conservação da energia, a pressão no interior de um edifício com a mesma permeabilidade será igual ao valor médio entre o valor aumentado a barlavento e o valor diminuído a barlavento.

Valor absoluto excesso de pressão do vento:

, (9.2)

onde k 1 ,k 2 são os coeficientes aerodinâmicos nos lados do edifício a barlavento e a favor do vento, respectivamente;

Pressão dinâmica fluxo de ar fluindo para dentro do edifício.

Para calcular a infiltração de ar através do invólucro externo, a diferença na pressão do ar fora e dentro da sala, Pa, é:

onde Nsh é a altura da boca poço de ventilação do nível do solo (marca de localização do ponto de pressão zero condicional);

H e – altura do centro do elemento construtivo em questão (janela, parede, porta, etc.) em relação ao nível do solo;

Um coeficiente introduzido para a pressão de velocidade e tendo em conta a mudança na velocidade do vento a partir da altura do edifício, a mudança na velocidade do vento a partir de Temperatura exterior depende da área;

Pressão do ar na sala, determinada a partir da condição de manutenção do equilíbrio do ar;

Pressão relativa excessiva na sala devido à ventilação.

Por exemplo, para edifícios administrativos edifícios de institutos de pesquisa e similares são caracterizados por fornecimento equilibrado e ventilação de exaustão em modo de operação ou desligamento completo ventilação fora do horário de trabalho P in = 0. Para tais edifícios, o valor aproximado é:

3. Para avaliar a influência do regime de ar do edifício no regime térmico são utilizados métodos de cálculo simplificados.

Caso A. EM edifício de vários andares em todos os ambientes a exaustão da ventilação é totalmente compensada pela entrada de ventilação, portanto = 0.

Este caso inclui edifícios sem ventilação ou com fornecimento e ventilação de exaustão todas as salas com taxas de fluxo de entrada e exaustão iguais. A pressão é igual à pressão na escada e nos corredores diretamente conectados a ela.

Pressão interna quartos separados está entre a pressão e a pressão na superfície externa desta sala. Assumimos que devido à diferença, o ar passa sequencialmente pelas janelas e portas internas voltadas para o Escadaria, e corredores, o fluxo de ar inicial e a pressão dentro da sala podem ser calculados usando a fórmula:

onde estão as características de permeabilidade da área da janela, porta da sala que dá para o corredor ou escada.

Condições térmicas do edifício

Esquema geral troca de calor na sala

O ambiente térmico em uma sala é determinado pela ação combinada de uma série de fatores: temperatura, mobilidade e umidade do ar ambiente, presença de correntes de jato, distribuição dos parâmetros do ar na planta e altura da sala, também como radiação das superfícies circundantes, dependendo da sua temperatura, geometria e propriedades de radiação.

Para estudar a formação de um microclima, sua dinâmica e métodos de influenciá-lo, é necessário conhecer as leis da troca de calor em uma sala.

Tipos de troca de calor em uma sala: convectiva - ocorre entre o ar e as superfícies das cercas e dispositivos do sistema de aquecimento e refrigeração, radiante - entre superfícies individuais. Como resultado da mistura turbulenta de jatos de ar não isotérmicos com o ar do volume principal da sala, ocorre a troca de calor em “jato”. Superfícies internas as cercas externas transferem principalmente calor para o ar externo por meio da condutividade térmica através da espessura das estruturas.

O balanço térmico de qualquer superfície i da sala pode ser representado com base na lei da conservação da energia pela equação:

onde Li radiante, Ki convectivo, Ti condutivo, componentes da transferência de calor na superfície.

Umidade do ar ambiente

Ao calcular a transferência de umidade através de cercas, é necessário conhecer o estado de umidade do ar no ambiente, determinado pela liberação de umidade e troca de ar. As fontes de umidade em instalações residenciais são processos domésticos (cozinhar, lavar pisos, etc.), em edifícios públicos- as pessoas que estão neles, nos edifícios industriais - os processos tecnológicos.

A quantidade de umidade no ar é determinada pelo seu teor de umidade d, g de umidade por 1 kg de parte seca de ar úmido. Além disso, seu estado de umidade é caracterizado pela elasticidade ou pressão parcial do vapor d'água e, Pa, ou humidade relativa vapor de água φ,%,

E é a elasticidade máxima a uma determinada temperatura.

O ar tem uma certa capacidade de retenção de umidade.

Quanto mais seco o ar, mais maior força o vapor de água fica retido nele. Pressão de vapor de água e reflete energia livre umidade no ar e aumenta de 0 (ar seco) até a elasticidade máxima E, correspondendo à saturação completa do ar.

A difusão da umidade ocorre no ar de locais com maior elasticidade do vapor d'água para locais com menor elasticidade.

η ar = ∆d /∆е.

A elasticidade de saturação completa do ar E, Pa, depende da temperatura t us e aumenta com o seu aumento. O valor de E é determinado:

Se você precisar saber a temperatura t à qual corresponde um determinado valor de E, você pode determinar:

Ar condicionado do edifício

O regime de ar de um edifício é um conjunto de fatores e fenômenos que determinam o processo geral de troca de ar entre todas as suas instalações e o ar externo, incluindo o movimento do ar dentro de casa, o movimento do ar através de cercas, aberturas, canais e dutos de ar e o fluxo de ar ao redor do edifício.

A troca de ar em um edifício ocorre sob a influência de forças naturais e do trabalho de estimuladores artificiais do movimento do ar. Ar do lado de fora entra nas instalações através de vazamentos em cercas ou através de canais de abastecimento sistemas de ventilação. Dentro de um edifício, o ar pode fluir entre as salas através de portas e vazar estruturas internas. O ar interno é retirado das instalações externas ao edifício através de vazamentos nas cercas externas e através de dutos de ventilação Sistemas de escape.

As forças naturais que causam o movimento do ar em um edifício são a gravidade e a pressão do vento.

Diferença de pressão de projeto:

A 1ª parte é a pressão gravitacional, a 2ª parte é a pressão do vento.

onde H é a altura do edifício desde a superfície do solo até o topo da cornija.

Máximo das velocidades médias por ponto de referência para janeiro.

C n, C p - coeficientes aerodinâmicos das superfícies de sotavento e barlavento da cerca do edifício.

K i -coeficiente levando em consideração as mudanças na pressão da velocidade do vento.

A temperatura e a densidade do ar dentro e fora do edifício geralmente não são as mesmas, resultando em diferentes pressões gravitacionais nas laterais das cercas. Devido à ação do vento, cria-se remanso no lado de barlavento do edifício e surge um excesso de pressão estática nas superfícies das cercas. No lado de barlavento, forma-se um vácuo e a pressão estática é reduzida. Assim, quando há vento, a pressão no exterior do edifício é diferente da pressão no interior das instalações. O regime do ar está relacionado com o regime térmico do edifício. A infiltração de ar externo leva ao consumo adicional de calor para seu aquecimento. A exfiltração do ar interno úmido umedece e reduz as propriedades de isolamento térmico dos gabinetes. A posição e o tamanho da zona de infiltração e exfiltração num edifício dependem da geometria, características de projeto, modo de ventilação do edifício, bem como da área de construção, época do ano e parâmetros climáticos.

A troca de calor ocorre entre o ar filtrado e a cerca, cuja intensidade depende da localização da filtração na estrutura (massa sólida, junta do painel, janelas, entreferros). Assim, torna-se necessário calcular o regime de ar de um edifício: determinar a intensidade de infiltração e exfiltração do ar e resolver o problema de transferência de calor de partes individuais da vedação na presença de permeabilidade ao ar.

A infiltração é a penetração de ar em uma sala.

A exfiltração é a remoção do ar de uma sala.

Assunto da termofísica da construção

Termofísica da construção– uma ciência que estuda os problemas das condições térmicas, do ar e da umidade ambiente interno e estruturas de fechamento de edifícios para qualquer finalidade e tratando da criação de um microclima nas instalações, utilizando sistemas de ar condicionado (aquecimento, refrigeração e ventilação) tendo em conta a influência do clima externo através de vedações.

Compreender a formação do microclima e determinar maneiras possíveis impacto sobre ele, é necessário conhecer as leis da transferência de calor radiante, convectiva e por jato em uma sala, as equações de transferência geral de calor das superfícies da sala e a equação da transferência de calor do ar. Com base nos padrões de troca de calor entre humanos e ambiente são formadas condições de conforto térmico no ambiente.

A principal resistência à perda de calor da sala é fornecida pelas propriedades de proteção térmica dos materiais da cerca, portanto, as leis do processo de transferência de calor através da cerca são as mais importantes no cálculo do sistema de aquecimento ambiente. O regime de umidade da cerca é um dos principais no cálculo da transferência de calor, uma vez que o alagamento leva a uma diminuição perceptível nas propriedades de proteção térmica e na durabilidade da estrutura.

O regime de ar da cerca também está intimamente relacionado ao regime térmico da edificação, pois a infiltração do ar externo exige o gasto de calor para aquecê-la, e a exfiltração do ar interno úmido umedece o material da cerca.

O estudo das questões acima discutidas permitirá resolver os problemas de criação de um microclima em edifícios em condições de utilização eficiente e económica dos combustíveis e dos recursos energéticos.

Condições térmicas do edifício

O regime térmico de um edifício é a totalidade de todos os fatores e processos que determinam o ambiente térmico nas suas instalações.

O conjunto de todos os meios e dispositivos de engenharia que fornecem as condições microclimáticas especificadas nas instalações de um edifício é denominado sistema de condicionamento microclimático (MCS).

Sob a influência da diferença entre as temperaturas externas e internas, radiação solar e o vento, a sala perde calor através da cerca no inverno e aquece no verão. As forças gravitacionais, a ação do vento e a ventilação criam diferenças de pressão, levando ao fluxo de ar entre salas comunicantes e à sua filtração pelos poros do material e vazamento das cercas.

A precipitação atmosférica, a liberação de umidade nos ambientes, a diferença de umidade entre o ar interno e externo levam à troca de umidade no ambiente através de cercas, sob a influência das quais é possível umedecer os materiais e deteriorar as propriedades de proteção e durabilidade das paredes externas e revestimentos .

Os processos que moldam o ambiente térmico de uma sala devem ser considerados em estreita ligação entre si, uma vez que a sua influência mútua pode ser muito significativa.