Wentylacja i chłodzenie bez energii
Przed klimatyzacją budynki oddychały same: wieże wiatrowe, wysokie przeszklenia, otwory przewietrzające na przestrzał. wentylacji naturalnej wykorzystuje siły darmowe — ciepło i wiatr — do wymiany powietrza i odprowadzania nadmiaru ciepła, bez zużycia jakiejkolwiek energii.
Ale ta pozorna prostota kryje realne wymagania inżynierskie: źle dobrany układ nie wentyluje albo obraca się przeciw komfortowi. Cała sztuka polega na tym, aby zapewnić wydatek we wszystkich warunkach pory roku i wiatru.
Czym jest wentylacja naturalna?
wentylacji naturalnej to wymiana powietrza w pomieszczeniu bez użycia wentylatora, wyłącznie pod wpływem naturalnych różnic ciśnienia: tych wywołanych różnicą temperatury (ciąg termiczny) oraz działaniem wiatru na przegrody zewnętrzne.
Może być przewietrzaniem na przestrzał (wloty i wyloty na przeciwległych elewacjach), wentylacją ciągiem (wloty niskie, wyloty wysokie) albo mieszaną. Jej skuteczność zależy całkowicie od położenia i wielkości otworów oraz od wysokości między wlotami a wylotami.
Dwa napędy: ciepło i wiatr
wentylacji naturalnej opiera się na dwóch zjawiskach, które w zależności od układu mogą się wzmacniać albo znosić:
Ciąg termiczny
- Ciepłe powietrze, lżejsze, unosi się i uchodzi górą.
- Świeże powietrze wpływa dołem na jego miejsce.
- Napęd dominujący latem i w dużych kubaturach.
Działanie wiatru
- Nadciśnienie od strony nawietrznej, podciśnienie od zawietrznej i na dachu.
- Ta różnica « przepycha » powietrze przez budynek.
- Napęd silny, ale zmienny w zależności od pogody.
Ciąg termiczny, czyli efekt kominowy
Gdy powietrze wewnętrzne jest cieplejsze niż zewnętrzne, jego gęstość maleje: staje się lżejsze i unosi się. Na danej wysokości ta różnica tworzy różnicę ciśnienia napędowego:
Tę samą zasadę wykorzystują wieże wiatrowe, przeszklenia oraz hale przemysłowe: duża wysokość w świetle zamienia niewielką różnicę temperatury w znaczący wydatek powietrza.
Opracowanie dedykowane: efekt ciągu termicznegoDziałanie wiatru na przegrody zewnętrzne
Wiatr napotykający budynek tworzy pole ciśnienia: nadciśnieniu na elewacji nawietrznej, podciśnieniu na elewacjach bocznych, dachu i stronie zawietrznej. Umieszczając wloty powietrza w strefie nadciśnienia, a wyloty w strefie podciśnienia, zamienia się to pole w napęd wentylacji.
Działanie wiatru jest silniejsze niż ciąg, ale też bardziej zmienne: kierunek i prędkość zmieniają się bez przerwy. Dobry układ pozostaje skuteczny niezależnie od kierunku wiatru — co wymaga przeanalizowania wszystkich kierunków.
Oba napędy mogą sobie przeszkadzać
Przy silnym wiatrze jego działanie może odwrócić kierunek oczekiwany od ciągu termicznego i wytworzyć przeciwprądy. W tym właśnie pomaga symulacja: sprawdzeniu, że wydatek pozostaje prawidłowy we wszystkich kombinacjach pory roku i wiatru, a nie tylko w przypadku idealnym.
Dobór otworów otwieralnych
Naturalny wydatek powietrza zależy od powierzchni czynnej otworów, ich rozmieszczenia oraz wysokości między wlotami a wylotami. Dobór to kompromis:
Dość otworów
- Zapewnić wydatek higieniczny i odprowadzenie nadmiaru ciepła.
- Zrównoważone powierzchnie wlotów i wylotów.
Nie za dużo otworów
- Unikać przeciągów i strat ciepła zimą.
- Panować nad hałasem, opadem i bezpieczeństwem.
Nomogramy z przepisów dają pierwszy rząd wielkości, ale pomijają rzeczywistą geometrię oraz przeszkody wewnętrzne. Dla dużej kubatury lub złożonej formy rozstrzyga tylko symulacja.
CFD potwierdza naturalny wydatek
symulacji CFD odwzorowuje budynek, jego wysokość, otwory otwieralne i otoczenie, a następnie obliczy rzeczywisty wydatek powietrza oraz temperatury w każdym punkcie — dla każdej pory roku i każdego kierunku wiatru. Sprawdza się w ten sposób komfort latem, ustala położenie otworów i testuje warianty przed budową.
Nasi inżynierowie potwierdzają wydatek i komfort latem w Twoim projekcie symulacją CFD. Porozmawiajmy.
