Эффект стека - Википедия - Stack effect

Эффект стека или же эффект дымохода движение воздуха в здания и из них, дымоходы, дымовые трубы, или другие емкости, образовавшиеся из воздуха плавучесть. Плавучесть возникает из-за разницы между внутренним и внешним плотность воздуха в результате разницы температур и влажности. Результатом является положительная или отрицательная выталкивающая сила. Чем больше разница температур и высота конструкции, тем больше выталкивающая сила и, следовательно, эффект суммирования. Эффект стека помогает двигаться естественная вентиляция, инфильтрация воздуха, и срабатывает (например, Капрунский туннельный огонь и Пожар на станции метро King's Cross ).

Эффект стека в зданиях

Поскольку здания не полностью герметичны (как минимум, всегда есть вход с уровня земли), эффект стека вызовет проникновение воздуха. Во время отопительного сезона более теплый воздух в помещении поднимается вверх через здание и выходит через открытые окна, вентиляционные отверстия или непреднамеренные отверстия в потолке, такие как потолочные вентиляторы и встроенные светильники. Поднимающийся теплый воздух уменьшает давление в основании здания, втягивание холодного воздуха через открытые двери, окна или другие отверстия и утечку. Во время сезона охлаждения эффект стека меняется на противоположный, но обычно он слабее из-за более низкой разницы температур.[1]

В современном высотное здание с хорошо запечатанным конверт, эффект пакета может создавать значительные перепады давления, которые необходимо учитывать при проектировании и, возможно, потребуется устранить механическими средствами. вентиляция. Лестничные клетки, шахты, лифты и т.п., как правило, способствуют возникновению эффекта стека, в то время как внутренние перегородки, полы и противопожарные перегородки могут смягчить его. Особенно в случае пожара необходимо контролировать эффект стека, чтобы предотвратить распространение дыма и огня, а также поддерживать приемлемые условия для пассажиров и пожарных.[2] Хотя методы естественной вентиляции могут быть эффективными, например, воздуховыпускные отверстия устанавливаются ближе к земле, механическая вентиляция часто предпочтительнее для более высоких конструкций или в зданиях с ограниченным пространством. Дымоудаление является ключевым моментом при строительстве новых зданий и должно оцениваться на этапах проектирования.[3]

В Пожар в башне Гренфелл, в результате чего погиб 71 человек,[4] было частично усугублено эффектом суммирования. Полость между внешней алюминиевой обшивкой и внутренней изоляцией образовывала дымоход и тянула огонь вверх.[5][6]

Эффект дымовой трубы в дымоходах и дымоходах

Эффект трубы в дымоходах: манометры показывают абсолютное давление воздуха, а поток воздуха обозначен светло-серыми стрелками. Стрелки манометра перемещаются по часовой стрелке с увеличением давления.[сомнительный – обсуждать]

Эффект дымовой трубы в промышленных дымовых трубах аналогичен эффекту в зданиях, за исключением того, что он включает горячие дымоход газы, имеющие большие перепады температур с окружающим воздухом. Кроме того, промышленная дымовая труба обычно мало препятствует прохождению дымового газа по всей своей длине и, фактически, обычно оптимизируется для усиления эффекта дымовой трубы для снижения энергопотребления вентилятора.

Большая разница температур между наружным воздухом и дымовыми газами может создать сильный эффект дымовой трубы в помещении. дымоходы для зданий с использованием камин для отопления.

До появления вентиляторов большого объема шахты вентилировались с помощью дымового эффекта. Шахта, опущенная вниз, позволяла воздуху попадать в шахту. У подножия заброшенной шахты постоянно горела печь. Шахта (обычно глубиной несколько сотен ярдов) вела себя как дымовая труба, и воздух поднимался по ней, втягивая свежий воздух вниз по опускаемой шахте и вокруг шахты.

Причина эффекта стека

Существует разница давления между наружным воздухом и воздухом внутри здания, вызванная разницей в температуре между наружным и внутренним воздухом. Эта разница давлений ( ΔP ) является движущей силой для суммированного эффекта, и ее можно рассчитать с помощью уравнений, представленных ниже.[7][8] Уравнения применимы только к зданиям, в которых воздух находится как внутри, так и снаружи зданий. Для одно- и двухэтажных зданий час высота здания. Для многоэтажных, многоэтажных домов, час - это расстояние от отверстий на уровне нейтрального давления (NPL) здания до самых верхних или самых нижних отверстий. Ссылка[7] объясняет, как NPL влияет на эффект стека в многоэтажных зданиях.

Для дымовых труб и дымоходов, где воздух находится снаружи, а дымовые газы находятся внутри, уравнения будут обеспечивать только приближение и час это высота дымовой трубы или дымовой трубы.

Единицы СИ:
куда: 
ΔP= имеющийся перепад давления, дюйм Па
C= 0,0342, дюйм K /м
а= атмосферное давление, Па
час= высота или расстояние в м
То= абсолютная наружная температура, дюйм K
Тя= абсолютная внутренняя температура, в К
Обычные единицы США:
куда: 
ΔP= имеющийся перепад давления, дюйм psi
C= 0,0188, дюйм ° R /футов
а= атмосферное давление, дюйм psi
час= высота или расстояние, дюйм футов
То= абсолютная наружная температура, дюйм ° R
Тя= абсолютная внутренняя температура, ° R

Индуцированный поток

Проект (проект в Британский английский ) расход, вызванный эффектом суммирования, можно рассчитать с помощью уравнения, представленного ниже.[9][10] Уравнение применимо только к зданиям, в которых воздух находится как внутри, так и снаружи зданий. Для одно- и двухэтажных зданий час высота здания и А - проходное сечение отверстий. Для многоэтажных, многоэтажных домов, А - проходное сечение отверстий и час это расстояние от отверстий на уровне нейтрального давления (NPL) здания до самых верхних или самых нижних отверстий. Ссылка[7] объясняет, как NPL влияет на эффект стека в многоэтажных зданиях.

Для дымовых труб или дымоходов, где воздух находится снаружи, а дымовые газы - внутри, уравнение дает только приблизительное значение. Также, А - площадь поперечного сечения потока и час это высота дымовой трубы или дымовой трубы.

Единицы СИ:
куда: 
Q= осадка с эффектом стакана (осадка в британском английском) расход, м3/ с
А= проходное сечение, м2
C= коэффициент расхода (обычно принимается от 0,65 до 0,70)
грамм= гравитационное ускорение, 9,81 м / с2
час= высота или расстояние, м
Тя= средняя внутренняя температура, К
То= температура наружного воздуха, К
Обычные единицы США:
куда: 
Q= скорость тяглового потока, фут3/ с
А= площадь, фут2
C= коэффициент расхода (обычно принимается от 0,65 до 0,70)
грамм= ускорение свободного падения, 32,17 фут / с2
час= высота или расстояние, футы
Тя= средняя внутренняя температура, ° R
То= температура наружного воздуха, ° R

Это уравнение предполагает, что сопротивление тяговому потоку аналогично сопротивлению потока через отверстие, характеризующееся коэффициентом расхода C.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ http://www.mdpi.com/2071-1050/9/10/1731/pdf Решение проблем стекового эффекта в многоэтажном офисном здании за счет механического наддува | date = сентябрь 2017 г. | access-date = 2020-08-01 | Чон Ён Ю; Киу-дон Сон; и Донг-ву Чо
  2. ^ Техническое примечание NIST 1618, Даниэль Маджиковски и Стивен Кербер, Национальный институт стандартов и технологий
  3. ^ «Моделирование дыма: отвод тепла и дыма для проектирования зданий». SimScale. 2019-04-23. Получено 2019-07-04.
  4. ^ "Окончательное число погибших в башне Гренфелл: полиция сообщает, что в результате пожара погиб 71 человек". Хранитель. 16 ноября 2017 г.. Получено 16 ноября 2017.
  5. ^ «Встреча с заявлением полиции. Обновление: расследование пожара в башне Гренфелл». MPS. MPS. 6 июля 2017 г.. Получено 6 июля 2017.
  6. ^ Гриффин, Эндрю (14 июня 2017 г.). «Роковая ошибка, допущенная при пожаре в башне Гренфелл». Независимый. В архиве из оригинала 14 июня 2017 г.. Получено 16 июн 2017.
  7. ^ а б c Мадьяр, Золтан. «Естественная вентиляция, лекция 2» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 12 февраля 2020 г.. Получено 12 февраля 2020.
  8. ^ «Учебно-комплексная вентиляция - Лекция 3: Механическая (принудительная) вентиляция» (PDF). www.energiazero.org. IDES_EDU / Интеллектуальная энергия в Европе. 28 октября 2011 г.. Получено 4 октября 2019.
  9. ^ Энди Уокер (2 августа 2016 г.). «Естественная вентиляция». WBDG - Руководство по проектированию всего здания. Национальный институт строительных наук. Получено 1 апреля 2020.
  10. ^ Стив Ирвинг; Брайан Форд; Дэвид Этеридж (2010). AM10 Естественная вентиляция в нежилых зданиях. CIBSE. ISBN  9781903287569.

внешняя ссылка