1. Воздушный режим.

1. Перепады давлений.

Для большинства зданий естественный воздухообмен является основным средством поддержания необходимых гигиенических условий в его помещениях. Природными силами, которые обуславливают движение воздуха в здании, являются гравитационное (тепловой напор) и ветровое (ветровой напор) давления.

температура и плотность воздуха внутри и снаружи здания не постоянны, в связи с этим создаются разные давления по обеим сторонам ограждения, так называемый тепловой напор

Иллюстрация действия теплового напора представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема действия теплового напора воздуха на здание.

Максимальное значение перепада давлений определяется по формуле:

Δр_t = (Н-h_i) (γ_з – γ_в), (2.1)

где Н – высота здания от уровня пола до верха вытяжного канала, м;

γ_з, γ_в – удельный вес воздуха снаружи и внутри помещения, соответственно Н/м³;

h_i - высота от уровня пола первого этажа до середины i-го ограждения, м.

За счет действия ветра на здание на одной его стороне возникает повышенное давление (наветренная сторона), а на другой – пониженное (заветренная сторона). Таким образом, благодаря ветру, на внешних поверхностях здания давление будет отличатся от давления внутри помещения, так называемый ветровой напор.

При анализе ветрового напора здание рассматривается отдельно стоящим, достаточно протяженным и длинной стороной ориентированно перпендикулярно направлению ветра. В таком положении здание находится под максимальным воздействием ветра. Предполагается, что температуры внутреннего и наружного воздуха равны. Схема воздействия положительного и отрицательного давления на здание приведены на рис.2.

Рис.2 Схема действия ветрового напора на здание; к₁, к₂ – аэродинамические коэффициенты, принимаемые соответственно 0,8 и (-0,4).

Разность давлений за счет ветрового напора Δр_ν = р₁ – р₂ определится по формуле:

Δр_ν = 0,03 γ_з ν² , (2.2.)

где ν – скорость ветра, м/с, ее изменение по высоте учитывается коэффициентом .

В инженерных расчетах принято, что тепловой напор и ветровой напор действуют совместно. Разность давлений воздуха на наружной и внутренней поверхностях ограждения Δр (Па) в таком случае определяется по формуле:

Δр = (Н-h_i) (γ_з – γ_в)+ 0,03 γ_з ν² . (2.3.)

При наличии разности давлений по обе стороны ограждения через него проходит определенное количество воздуха G (кг/ м²·ч), которое определяется по формуле:

G = , (2.4.)

где i – коэффициент воздухопроницания материала (кг/м·ч·Па), показывающий какое количество воздуха (кг), проходит через ограждение площадью 1 м², толщиной 1 м за 1 час при разности давлений 1 Па.

δ – толщина конструктивного слоя, м.

2. Сопротивление воздухопроницанию

Очевидно, что ограждение обладает сопротивлением воздухопроницанию R_g (м²·ч·Па/кг), величина которого определяется по формуле:

R_g = . (2.5.)

Для многослойных конструкций принимается:

R_g = (2.6.)

Однако при определении сопротивления воздухопроницанию следует учитывать его особенности. Оно, в основном, зависит от плотности и структуры внешних поверхностей слоев однородной конструкции. В бетонах, например, распределение объемного веса по толщине неравномерно. При бетонировании цементно-песчаный раствор располагается у опалубки, отсюда сопротивление внешнего слоя возрастает. В многослойной конструкции может возникнуть продольная фильтрация воздуха – перемещение воздуха вдоль плотных слоев.

С учетом изложенного, сопротивление воздухопроницанию ограждения зависит от одного наиболее плотного слоя. Такой слой должен отвечать следующим условиям: непрерывность, неизменность свойств на период эксплуатации и предельная близость к наружной поверхности (во избежание продольной фильтрации).

В действительности приток воздуха в помещение происходит по всей площади вертикальных ограждений и через перекрытие в уровне пола, а вытяжка через вентиляционные каналы и конструкцию чердачного перекрытия. Для снижения поступления воздуха следует увеличивать сопротивление воздухопроницанию в приточной зоне. В многоэтажных зданиях поступление воздуха через лестничную клетку необходимо ограничивать уплотнением внутренних ограждений.

3. Требуемое сопротивление воздухопроницанию.

Требуемое сопротивление воздухопроницанию (м²·ч·Па/кг), определяется в зависимости от вида ограждений. Для несветопрозрачных по формуле:

R_{g н} = , (2.7.)

где G_Н – нормативная воздухопроницаемость, кг/м²ч, определяется по табл. 7 [3].

Для светопрозрачных ограждений по формуле

R_{g н} = , (2.8.)

где Δр₀ = 10 Па – разность давлений, при котором испытывается ограждения.

Все наружные ограждения должны удовлетворять условию

R_g ≥ R_{g н} (2.9.)

Сопротивление воздухопроницаемости светопрозрачных ограждающих конструкций определяются на основании испытаний, проводимых в аккредитованных лабораториях согласно ДСТУ Б.В.2-6-18 [5] и рассчитывается по формуле

R_{g ск} = . (2.10)

где n – показатель режима фильтрации светопрозрачной конструкции, полученный по результатам испытаний;

G_ск - воздухопроницаемость светопрозрачной конструкции, кг/(м²год), при р_о = 10 Па, полученная по результатам испытаний акредитоваными лабораториями.

В случае, если R_g ск ≥ R_{g н} в пять и больше раз, обязательно выполнение требований 5.23 ДБН В.2.2-15 [6], которые предусматривают дополнительную подачу воздуха через специальные клапаны, устраиваемые в окнах или стенах.