Пособие 12.91 к СНиП 2.04.05-91

Пособие 12.91 к СНиП 2.04.05-91 Рекомендации по расчету инфильтрации наружного воздуха в одноэтажные производственные здания

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АРЕНДНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ПРОМСТРОЙПРОЕКТ ПОСОБИЕ 12.91 к СНиП 2.04.05-91 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ ИНФИЛЬТРАЦИИ НАРУЖНОГО ВОЗДУХА В ОДНОЭТАЖНЫЕ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ЗДАНИЯ Москва 1993 г. Рекомендовано к изданию решением Технического Совета арендного предприятия Промстройпроект. Пособие 12.91 к СНиП 2.04.05-91. Рекомендации по расчету инфильтрации наружного воздуха в одноэтажные производственные здания. /Промстройпроект - М.. 1993г./ Пособие 12.91 разработано Промстройпроектом канд. техн. наук Б. В. Баркалов в соответствии с требованиями пп. 3.1 и 3.2. СНиП 2.04.05-91 и обязательным приложением 10 "Расходы теплоты на нагревание инфильтрующего наружного воздуха через ограждающие конструкции помещений". В Пособии принята методика расчета давлений разработанная доктором технических наук профессором В. П. Титовым с применением условного нуля давлений на уровне верха наружных ограждений здания позволившая стилизовать эпюры давлений и производить расчеты простым инженерным методом. Расчеты инфильтрации многоэтажных зданий и зданий с большим числом помещений рекомендуется производить по программе 3 института Белпромпроект Белоруссия г. Минск пл. Свободы 17 . Программа написана на языке "ФОРТРАН IV" для ЕС ЭВМ с использованием системы ДОС ЕС; минимальный объем памяти - 256 Кб. Пособие предназначено для специалистов в области отопления и вентиляции. Рецензент инженер Е. И. Боброва Редактор инженер Н. В. Агафонова 1. Максимальный расход теплоты - Qи Вт на нагревание инфильтрующегося воздуха СНиП 2.04.05-91 далее СНиП требует определять по формуле: Qи=0 28?Gис tп-tн К 1 где: ?Gи - расход инфильтрующегося воздуха кг/ч через наружные ограждающие конструкции помещения здания определяемый по формуле 2 ; с - удельная теплоемкость воздуха равная 1 кДж/ кг°С ; tп tн - расчетные температуры воздуха °С в здании или в помещении средняя с учетом повышения по высоте если она превышает 4м и наружного воздуха в холодный период года параметры Б ; К - коэффициент для учета влияния встречного теплового потока в конструкциях равный 0 7 для окон с тройными переплетами 0 8 - для окон с раздельными переплетами и 1 0 - для одинарных окон и окон со спаренными переплетами и для открытых проемов и щелей. Примечание: Максимальный расход теплоты на нагревание наружного воздуха следует учитывать для каждого помещения при наиболее неблагоприятном для него направлении ветра. При расчете тепловой нагрузки здания с автоматическим регулированием отопительных приборов или с пофасадным регулированием расход теплоты на инфильтрацию следует принимать при наиболее неблагоприятном направлении ветра для всего здания. 2. Расход инфильтрирующегося или эксфильтрирующегося воздуха в здание помещение ?G кг/ч через неплотности наружных ограждений следует определять по формуле: ?G* =0 216?A1DP/R1+0 216?A2GнDP+3456?A3DP 2 где: A1 R1 - площади заполнений световых проемов - окон и фонарей с одинарным двойным и тройным остеклением м2 и сопротивления их воздухопроницанию м2?ч?Па/кг при DPi=10 Па из перечисленных в приложении 10* к СНиП II-3-79** или в приложении 1 к "Пособию"; A2Gн - площади воздухопроницаемых ограждающих конструкций м2 и нормативная воздухопроницаемость их кг/ м2?ч перечисленные в таблице 12* СНиП II-3-79** при DPi=10 Па или в приложении 2 к "Пособию"; A3 - площади щелей и неплотностей в наружных ограждениях м2 а также открытых проемов в наружных ограждениях м2; * Второй член формулы 2 вместо ?A2Gн DPi/DP1 0 67 по СНиП где DPi= 10 Па при 1/100 67=0 216 представлен в удобном для расчетов виде 0 216?A2GнDP DPi=Pн-Pв - расчетная разность давлений на наружной и внутренней поверхностях наружных ограждений Па определяемая по формуле 6 . Примечания: Сопротивление воздухопроницанию R1 в приложении 10* к СНиП II-3-79** и нормативная воздухопроницаемость ограждающих конструкции Gнкг м2?ч приведенная в табл.12* СНиП II-3-79** даны при 10 Па поэтому при расчетах в Па они учитываются с коэффициентом 1/102/3=0 216. 2. В формуле 2 составленной на основании формулы 3 обязательном приложения 10 СНиП отсутствует член определяющий инфильтрацию через стыки стеновых панелей жилых зданий поскольку "Пособие" касается только производственных зданий. 3. Сопротивление воздухопроницанию параллельно и последовательно расположенных ограждений следует рассчитывать по формулам: а для параллельно расположенных Rп=?Ai/? Ai/Ri = A1+A2+ +Ai / A1/R1+A2/R2+ +Ai/Ri ; 3 б для последовательно расположенных Rпос=Aj/[? Ri/Ai 1/k]k=Aj/[ R1/A1 1/k+ R2/A2 1/k+ + Ri/Ai 1/k]k 4 где: A1 A2...Ai R1 R2...Ri - площади ограждений м2 и сопротивление их воздухопроницанию м2?ч?Па/кг; Аj - площадь ограждения к которой приводится общее сопротивление воздухопроницанию последовательно расположенных ограждений характеризуемых Ri и Ai. k=0 67 - для ограждений в приложениях 1 и 2 и 0 5 - для щелей и неплотностей. Сопротивление последовательно расположенных конструкций имеющих одинаковые площади определяется по формуле: Rпос= ?Ri1/k k=[R11/k+R21/k]k. 5 4. Инфильтрацию рекомендуется рассчитывать по первому и третьему членам формулы 2 применяя в расчете второй член как правило в тех случаях когда отсутствуют данные о воздухопроницаемости применяемых конструкций и приходится пользоваться нормативными значениями этих величин. В связи с большим числом различных воздухопроницаемых ограждений расчет инфильтрации ведется в табличной форме см. табл. 1 . В таблицу вписываются площади ограждений и сопротивление их воздухопроницаемости Rм2?ч?Па/кг при 10 Па или нормативная воздухопроницаемость Gн кг/ м2?ч?Па при 10 Па или площадь щелей неплотностей или проемов м2 в зависимости от того по какому из членов формулы 2 ведется расчет данного ограждения. Затем по выбранному члену формулы 2 определяется расход воздуха проходящего через каждое ограждение в кг/ч при разности давлений DPi=1 Па записывается в графу 4 таблицы 1 вне зависимости от того является расход инфильтрацией Gи или эксфильтрацией Gэ. Инфильтрацию для помещений имеющих наружные ограждения выходящих на два или несколько фасадов здания следует рассчитывать на направления ветра перпендикулярные каждому из фасадов принимая при этом одинаковую скорость ветра для всех фасадов и внутреннее давление в помещении здании определенное по первому расчету. 5. Расчетная разность давлений DPi Па для формулы 2 определяется по формуле: DPi=hi gн-gп +0 5vrн Сн-Сз К1-Рв 6 где: hi - расчетная высота м от верха окон дверей ворот или проемов в наружных ограждениях зданий до уровня верха наружной стены основания фонаря или устья вытяжной шахты; gн gп - удельный вес Н/м3 наружного воздуха и воздуха в здании помещении с температурой t °C определяется по формуле: g=3463/ 273+t 7 rн - плотность наружного воздуха rн=gн/9 81 кг/м3; v - скорость ветра м/с принимаемая по обязательному приложению 8 СНиП; если скорость ветра при параметрах А больше чем при Б то для проверки соответствия мощности отопительных приборов параметрам А необходимо рассчитать инфильтрациию при этих параметрах см. п. 3.2 СНиП ; Сн Сз - аэродинамические коэффициенты соответственно для наветренной и заветренной поверхностей ограждений здания помещения принимаемые по СНиП 2.01.07-85 или по приложению 3 к Пособию; К1 - коэффициент для учета изменения скоростного давления ветра в зависимости от высоты здания и типа местности принимаемый по СНиП 2.01.07-85 или по приложению 3 к Пособию; Рв - условно-постоянное давление воздуха в здании Па. 6. Разность давлений воздуха условная DPi на наружной и внутренней поверхностях ограждений здания на рис. 1 представлена по методу докт. тех. наук проф. В. П. Титова: а общей гравитационной составляющей Pг Па равной произведению разности удельных весов наружного и внутреннего воздуха на высоту здания в виде основания Рг треугольника с высотой Н на наветренной и заветренной сторонах здания; внутрь треугольников против воздухопроницаемых ограждений окон дверей ворот и др. вписаны прямоугольники горизонтальная сторона которых Рг представляет гравитационное давление соответствующее уровню верхней отметки данного ограждения высотой hi м определяющие расчетное гравитационное давление на это ограждение Рг=hi gн-gв Па; б прямоугольники изображенные вне пределов описанных треугольников обозначают давление ветра Рве=0 5vrнСК1 - положительное на наветренной стороне при С=Сн и отрицательное при С = -Сз на заветренной стороне здания Па; в внутреннее давление в здании представлено прямоугольником изображенным внутри контура здания со сторонами Рв и Н м - в расчете рассматривается как условное постоянное давление Рв Па. 7. Расходы воздуха; инфильтрирующего в помещение здание ?Gи и уходящих из него ?Gэ определяются разностью давлений наружного воздуха ?Рн и воздуха в помещении Рв Па. Давление снаружи рассчитывается по первому и второму членам формулы 2 а давление внутри здания помещения Рв Па определяется в результате решения уравнения воздушного баланса помещения ?Gи+?Gэ=0 одним из следующих методов: а универсальным методом последовательного приближения к указанному выше равенству масс воздуха проходящего через помещение здание расчетом по пп. 8-10; б по пункту 11 и формула 10 - пригодной для решения частных задач. При наличии в помещении здании дисбаланса масс воздуха DGм кг/ч создаваемого средствами механической вентиляции или действием технологического оборудования производятся дополнительные расчеты по пп. 12 и 13. Допускается неувязка баланса с превышением расхода инфильтрирующего воздуха над эксфильтрирующим в 10%. При наличии баланса вносится 10% запас на инфильтрацию. Расчет рекомендуется выполнять оперируя как правило только целыми значениями Па. Если при этом баланс не представляется возможным свести с указанной выше погрешностью то за расход инфильтрирующегося воздуха следует принимать полусумму абсолютных значений инфильтрации и эксфильтрации воздуха с указанным 10% запасом. 8. Расчет условных давлений наружного воздуха на ограждения здания в соответствии со СНиП ведется по верхнему их краю для того чтобы иметь возможность рассматривать каждое ограждение как работающее в одном направлении - на инфильтрацию и эксфильтрацию. Связанное с этим некоторое уменьшение расходов инфильтрирующегося воздуха по сравнению с расчетом на давления по средней оси ограждений рекомендуется компенсировать условно разделяя высокие ограждения на части. В зданиях высотой до 4 м рекомендуется принимать за максимальную высоту ограждения или его части 1 2 м а в более высоких зданиях - 2 4 м. Кроме того компенсация учитывается указанным выше 10% превышением инфильтрации над эксфильтрацией. 9. Первое приближение величины условного внутреннего давления в помещении здании Рв Па для расчетов по п. 7а рекомендуется принимать: а при одностороннем остеклении и отсутствии шахт или фонарей Рв 1=Рн ср; б при двухстороннем остеклении с плотно закрытыми вытяжными шахтами или фонарями: Рв 1= 0 5Рн ср; в с открытыми или неплотно закрытыми вытяжными шахтами или фонарями: Рв 1=1 Па где Рн ср=0 5 Рн макс+?Рн мин? 8 Рн макс ?Рн мин? - полные максимальное и минимальное давление воздуха на воздухопроницаемые наружные ограждения Па при отрицательном значении Рн мин - учитывается его абсолютная величина выбираются из рассчитанных по п. 5 в таблице 1. 10. Уточнение условного внутреннего давления в здании начиная с Рв 1 ведется методом последовательного приближения как правило оперируя только целыми значениями Па добиваясь обеспечения указанного в п. 7 равенства масс поступающего Gи и уходящего Gэ воздуха кг/ч причем равенство масс воздуха достигается в пределах одной-трех итераций. Если искомое не достигается при второй итерации то третью итерацию выполняют после вычисления величины Рв 3 интерполяцией по формуле: Рв 3=Рв 1+ Рв 2-Рв 1 Е1/ Е1-Е2 9 где: Рв 1 Рв 2 - условное внутреннее давление принятое при 1-ой и 2-ой итерациях; Е1 Е2 - невязка между расходом воздуха на инфильтрацию и эксфильтрацию полученная при 1-ой и 2-ой итерациях. Внутреннее давление воздуха Рв 3 полученное по формуле 9 вводится в расчетную таблицу и если полученный расход инфильтрации удовлетворяет условиям п. 7 то принимается для дальнейших расчетов. Если невязка Е3 превышает установленные 10% то за расчетный расход воздуха инфильтрующего в здание помещение принимается расход равный полусумме расходов на инфильтрацию и эксфильтрацию полученных при третьей итерации с установленным запасом в 10%. 11. Если с достаточной долей вероятности представляется возможным разделить воздухопроницаемые ограждения и соответствующие им расходы воздуха при DРi=1 Па строка 4 табл.1 на приточные - инфильтрующие воздух в здание - и на эксфильтрующие: ?Gи и ?Gэ кг/ч то внутреннее давление воздуха в здании помещении определяется по формуле Рв= nРс и+Рс э / 1+n 10 где n= ?Gи/?Gэ 1/k 11 Рс и Рс э - среднее наружное давление воздуха Па соответственно для ограждений инфильтрующих воздух в здание и эксфильтрующее его наружу Па см. ст. 9 табл. 2 . ?Gи ?Gэ - расходы воздуха при разности давлений в 1 Па см. п. 4 Пособия ; k - показатель степени в формуле 2 . В ряде случаев практики деление расходов воздуха на инфильтрирующие и эксфильтрирующие не представляет трудности. Например это совершенно ясно из табл. 2 где положительное наружное давление имеет только ограждение 01 работающее на приток а все остальные - работают на вытяжку т.к. имеют отрицательное давление. Легко так делить ограждения в зданиях с фонарями и шахтами особенно если они неплотно закрыты а также в зданиях имеющих окна в нижней и верхней части стен. В особом положении находятся здания в местностях с высокими скоростями ветра vв>5м/с например в г. Новороссийске рассчитать для них инфильтрацию без применения методики изложенной в данном пункте чрезвычайно трудно см. пример 2 а определить ограждения работающие на приток наветренные и вытяжку - просто. 12. При дисбалансе масс воздуха между притоком воздуха и удалением его из здания средствами механической вентиляции или действием технологического оборудования величину отрицательного дисбаланса DGм кг/ч иногда прибавляют к расходу воздуха инфильтрующего в здание а величину положительного дисбаланса отнимают от этого расхода. При этом в обоих случаях допускается ошибка. Фактически дисбаланс оказывает меньшее влияние на инфильтрацию. Он должен рассчитываться методом последовательного приближения вместе с расчетом инфильтрации см. пример 3. Дисбаланс вносится в расчетную таблицу 3 со знаком минус при отрицательном дисбалансе когда он увеличивает инфильтрацию и со знаком плюс при положительном когда уменьшает инфильтрацию . Варьируя величиной внутреннего давления воздуха Рв в целых значениях Па добиваются решения уравнения: ?Gи-?Gэ±DGм?0 10?Gи. 12 13. Суммарный расход наружного воздуха инфильтрующегося в здание помещение при наличии заданной величины отрицательного дисбаланса DGм кг/ч определяется после расчета естественной инфильтрации по п. 7а или п. 7б. Если расчет сделан по п. 7б то необходимо определить расходы воздуха при найденном давлении Рв по каждому ограждению вписать их в строку 10 табл.1 и найти минимальное из полученных давлений Рв м. В примере 1 оно равно 2 3 Па. Дальнейший расчет ведется как указано в примере 3 и в табл. 3 при внутреннем давлении Рв м. В примере 3 и табл. 3 расход воздуха при Рв м=2 3 Па равен Gи пр=4400 кг/ч. При расходе DGм>Gи пр все воздухопроницаемые ограждения работают на инфильтрацию приток следовательно здесь Gм представляет суммарный расход воздуха Gc поступающего в помещение. При DGм