Frico. В чем причина теплопотерь и сквозняков?

Двери и ворота в зимний период становятся основным источником потерь тепла. Интенсивность перетечек воздуха через открытый проем будет определяться величиной разности давлений внутри и снаружи помещения.

Расход воздуха через открытый проем зависит от следующих основных факторов:

• Разности давлений снаружи и внутри
• Разности температур (плотностей воздуха)
• Скорости и направления ветра

Предположим, что имеет место, по крайней мере, один из этих факторов. В этом случае перемещение воздуха через открытый проем будет происходить до тех пор, пока не уравняется давление и температура по обе стороны проема. В обогреваемых помещениях холодный, более плотный воздух будет выдавливать теплый через неплотности в верхней части помещения. Свой вклад в нагрузку на проем внесет и ветровая составляющая.

Поток воздуха из-за разности давлений

Для нормального функционирования воздушной завесы важно, чтобы не было большой разности давлений внутри и снаружи здания. Для уменьшения нагрузки на проем и, соответственно, перетечек воздуха, необходимо принять меры по балансировке работы системы вентиляции.

Обычно системы вентиляции отлаживаются по принципу «нулевого» давления, когда на момент проведения пусконаладочных работ достигается равенство давлений. Однако, в процессе эксплуатации меняются давление, температура, влажность воздуха, направление и сила ветра и в результате равенство давлений все равно нарушается. Для украинских условий чаще приходится сталкиваться, когда снаружи избыточное давление, таким образом, нагрузка на проем увеличивается.

Воздушные завесы способны справиться с перепадом давлений до 5 Па, поэтому следует отдавать себе отчет, что воздушная завеса сама по себе не всегда сможет решить проблему перетечек. Особенно остро эта проблема возникает в зданиях большого объема и высотности, там, где на внешние факторы накладываются особенности архитектуры и взаимного расположения зданий.

В этих случаях решение может дать только комплекс мер, включающий в себя балансировку вентиляции с возможностью создания локальных подпоров в зоне входов, архитектурное оформление входных групп в соответствии с климатическими особенностями, установка воздушных завес с параметрами, гарантирующими компенсацию термальной разности давлений. Расход воздуха через проем из-за разности давлений, Qp, рассчитывается по формуле:

W = Ширина проема [м]

H = Высота проема [м]

ΔP = Разность давлений

р = Плотность воздуха

Поток воздуха из-за разности температур

Теплый воздух внутри помещения имеет меньшую плотность и, стало быть легче, чем холодный воздух снаружи. Разность плотностей подразумевает разность давлений и это становится причиной перетечек воздуха при каждом открытии дверей. Холодный воздух проникает в помещение через нижнюю часть проема, вытесняя теплый воздух через его верхнюю часть. Интенсивность потока воздуха пропорциональна разности температур. Если известны температуры воздуха внутри и снаружи, то можно найти их плотность и определить расход воздуха через открытый проем.

Расход воздуха через проем из-за разности температур, Q_T, рассчитывается по формуле:

W = Ширина проема [м]

H = Высота проема [м]

µ₀ = Коэффициент расхода (0.1-1.0)

g = Ускорение свободного падения (9.81 м/сек²)

Δ ρ = Разность плотностей теплого/холодного воздуха

ρ_m = Средняя плотность воздуха

Ветровая нагрузка

Если ветер дует в направлении двери, то при ее открытии он будет проникать в помещение, распределяясь по всему сечению проема. Следовательно, величина расхода воздуха пропорциональна скорости ветра под углом к проему. (Через какое-то время в помещении создастся такое избыточное давление, что расход воздуха будет ограничиваться протечками через щели и неплотности в здании). Скорость ветра в 3 м/сек эквивалентна перепаду давления в 5 Па.

Расход воздуха через проем в результате воздействия ветровой нагрузки Q_V, рассчитывается по формуле:

W = Ширина проема [м]

H = Высота проема [м]

σ₁₀ = средняя скорость на высоте 10м

0,25 = фактор направленности 0,25

L = Положение; 1= нормальное, >1 cподветренной стороны

Суммарный воздушный поток

Суммарный поток воздуха через открытый проем представляет собой сумму расходов, образующихся вследствие разности давлений, температур и воздействия ветра.

Выводы и рекомендации

• Разряжение в помещении будет существенно снижать эффективность работы воздушной завесы. Не следует ожидать, что она сможет справиться с нагрузкой вследствие несбалансированной работы системы вентиляции. Необходимо принять меры по нормализации ее работы.
• Если проем располагается с наветренной стороны, то напор ветра будет негативно влиять на работу завесы. В зависимости от конкретных условий завеса может противостоять скорости потока до 3м/cек. Для входов ориентированных на север мы рекомендовали бы выбирать модели с большей тепловой составляющей. Для жестких климатических условий, к которым могут быть отнесены и украинские, следует применять конструкцию входных групп с повышенным шлюзующим эффектом (двойные тамбура, вращающиеся двери).
• В большинстве случаев, когда завесы используются для защиты помещений от проникновения холода, они устанавливаются с внутренней стороны проема. Если же завесы применяются для изоляции охлажденных или кондиционируемых объемов, они устанавливаются с «теплой» стороны.
• Для обеспечения максимального эффекта завеса должна располагаться как можно ближе к краю проема и перекрывать всю его ширину.
• Направление и скорость воздушного потока должны выбираться в соответствии с конкретными условиями. Напор холодного воздуха будет стремиться развернуть воздушную струю завесы внутрь помещения, поэтому воздушный поток должен быть направлен под углом в сторону улицы, а его скорость должна быть достаточна для перекрытия проема по всей его высоте (ширине).