Wentylacja poprzeczna

Wiatry krzyżowe działają, gdy dwa okna są naprzeciw siebie.

Wentylacja krzyżowa to naturalne zjawisko, w którym wiatr , świeże powietrze lub bryza wchodzą przez otwór, taki jak okno, przepływają bezpośrednio przez przestrzeń i wychodzą przez otwór po przeciwnej stronie budynku (gdzie ciśnienie powietrza jest niższe ) ). Powoduje to wytwarzanie chłodnego strumienia powietrza, a także prądu przepływającego przez pomieszczenie z obszaru odsłoniętego do obszaru osłoniętego. Inne terminy używane dla określenia tego efektu to wiatr krzyżowy , przeciąg krzyżowy , wentylacja z efektem wiatru i wentylacja z przepływem krzyżowym .

Okna lub otwory wentylacyjne umieszczone po przeciwnych stronach pomieszczenia umożliwiają przejście przez konstrukcję pasywnej bryzy, która cyrkuluje powietrze i zapewnia pasywne chłodzenie. Wentylacja krzyżowa jest efektem napędzanym wiatrem i nie wymaga energii , a ponadto jest najskuteczniejszą metodą wentylacji wiatrowej . Powszechnie stosowana technika usuwania zanieczyszczeń i ciepła w środowisku wewnętrznym, wentylacja krzyżowa może również zmniejszyć lub nawet wyeliminować potrzebę stosowania klimatyzatora i może poprawić jakość powietrza w pomieszczeniu .

Proces

Zjawisko to występuje, gdy otwory w środowisku (w tym pojazdach) lub budynku (domy, fabryki, szopy itp.) są ustawione na przeciwległych lub przylegających ścianach, które umożliwiają wchodzenie i wychodzenie powietrza, tworząc w ten sposób prąd powietrza przez środowisko wewnętrzne. Istnieje również ciśnień między przeciwległymi stronami zakładu. Efekt jest głównie napędzany przez wiatr, przez co powietrze jest wciągane do budynku po nawietrznej części o wysokim ciśnieniu i jest wypychane po zawietrznej stronie zakładu o niskim ciśnieniu (ze względu na różnicę ciśnień między otworami). Wpływ wiatru na konstrukcję tworzy regiony, w których występuje dodatnie ciśnienie w obszarze nawietrznym budynku i ujemne ciśnienie po stronie zawietrznej. Zatem kształt budynku i lokalne wzorce wiatrów mają kluczowe znaczenie dla wytwarzania ciśnienia wiatru , które wymusza przepływ powietrza przez jego otwory.

Jeżeli okna po obu stronach budynku są otwarte, nadciśnienie po stronie skierowanej na wiatr i/lub podciśnienie po sąsiedniej stronie chronionej spowoduje przepływ powietrza przez pomieszczenie od strony nieosłoniętej w kierunku strony osłoniętej. Jeśli w budynku znajdują się okna po obu stronach, wentylacja krzyżowa jest odpowiednia, gdy szerokość pomieszczenia jest do pięciokrotności wysokości od podłogi do sufitu. Jeśli otwory są tylko z jednej strony, wentylacja napędzana wiatrem jest bardziej odpowiednia dla konstrukcji, w których szerokość jest około 2,5 razy większa od wysokości podłogi do sufitu.

czynniki

Rozmiar okna jest ważny dla wentylacji poprzecznej

Wentylacja krzyżowa zależy od wielu czynników, takich jak szczelność budynku, kierunek i siła wiatru, jego potencjalna podróż przez kominy, otwory wentylacyjne i inne otwory w domu. Okna skrzynkowe mogą być instalowane w celu poprawy przenikania bryzy. Jakość powietrza może również wpływać na wentylację krzyżową. Chociaż wentylacja krzyżowa jest generalnie bardziej bezpośrednia w swoim działaniu niż wentylacja kominowa , jej wady obejmują nieproduktywne efekty w gorące, bezwietrzne dni, kiedy jest to najbardziej potrzebne. Ponadto wentylacja krzyżowa nadaje się zasadniczo tylko do wąskich budynków. Kontrastująca wysokość otworów (ścian, parapetów, paneli czy mebli) uporządkowanych względem przestrzeni również od razu wpływa na poziom i prędkość wentylacji.

Efektywność

Wentylacja krzyżowa sprawdza się w klimatach o wyższych temperaturach, gdzie system pozwala na ciągłą wymianę powietrza w budynku, jego odświeżanie i obniżanie temperatury wewnątrz konstrukcji, a także gdy okno po nawietrznej stronie budynku nie jest otwierane tak często, jak to możliwe ten po zawietrznej stronie. Wentylacja krzyżowa nie będzie skuteczna, jeśli okna są oddalone od siebie o więcej niż 12 m i jeśli okno znajduje się za drzwiami, które są regularnie zamykane.

Otwarte okno wychodzące na dominujący wiatr i połączone z innym oknem po przeciwnej stronie budynku zapewni naturalną wentylację świeżego powietrza. Przyzwoita i skuteczna wentylacja krzyżowa usunie ciepło z wnętrza i utrzyma temperaturę powietrza w pomieszczeniu o około 1,5 C (2,7 F) poniżej temperatury powietrza na zewnątrz, zapewniając stały dopływ i odpływ świeżego powietrza wewnątrz budynku.

Poza oknami, jako skuteczne otwory wentylacyjne mogą pełnić również brise soleils , drzwi, żaluzje lub kratki i kanały wentylacyjne, chociaż okno markizowe zapewnia najmniejszą skuteczność. Wiatr otaczający konstrukcje budowlane jest ważny przy ocenie jakości powietrza i komfortu cieplnego w pomieszczeniach, ponieważ zarówno wymiana powietrza, jak i ciepła w dużym stopniu zależy od parcia wiatru na zewnątrz budynku . Aby uzyskać najlepszy przepływ powietrza, okna nawietrzne zajmowanej przestrzeni nie powinny być otwierane tak często, jak te po stronie zawietrznej. Wadami wentylacji wymuszonej wiatrem są kapryśne prędkości i kierunki wiatru (które mogą powodować silny, nieprzyjemny przeciąg) oraz zanieczyszczone powietrze z zewnątrz, które może pogarszać jakość powietrza w pomieszczeniach .

typy

W łapaczu wiatru wiatr jest skierowany w dół po stronie nawietrznej i wychodzi po stronie zawietrznej , wykorzystując efekt stosu .

Istnieją cztery różne typy wentylacji krzyżowej:

• Wentylacja jednostronna : Ta metoda polega na kontrastach ciśnień między różnymi otworami w zajmowanej przestrzeni. W przypadku pomieszczeń, które mają tylko jeden otwór, wentylacja jest wymuszana przez turbulencje, powodując w ten sposób czynność pompowania tego pojedynczego otworu, powodując niewielkie dopływy i odpływy. Warto zauważyć, że jednostronna wentylacja ma słaby efekt. Jest preferowany, gdy wentylacja krzyżowa nie jest osiągalna, gdzie wykorzystuje okna lub otwory wentylacyjne po drugiej stronie przestrzeni do kontrolowania ciśnienia powietrza.
• Wentylacja krzyżowa (pojedyncze przestrzenie) : Ten rodzaj wentylacji jest prostym i skutecznym procesem poziomym, który jest napędzany różnicami ciśnień między nawietrzną i zawietrzną stroną zajmowanego środowiska wewnętrznego. Wentylacja jest tutaj zazwyczaj zapewniana za pomocą okien i otworów wentylacyjnych po obu stronach budynku, gdzie zmiany ciśnienia wciągają i wypuszczają powietrze.
• Wentylacja krzyżowa (przestrzenie z podwójnymi rzędami) : ta metoda obejmuje pokoje z rzędami, a otwory w konstrukcji korytarza . Otwory umożliwiają przemieszczanie się hałasu między pomieszczeniami. Może zapewnić znacznie większą wymianę powietrza w porównaniu z wentylacją jednostronną.
• Wentylacja kominowa : Ta wentylacja jest procesem pionowym i jest korzystna dla wyższych budynków z centralnymi przedsionkami . Zasysa chłodniejsze powietrze na niższym poziomie, po czym powietrze unosi się w wyniku narażenia na ciepło, zanim zostanie wywietrzone na wyższym poziomie. Korzyści z podziału na temperatury i związanej z tym jakości ciśnienia powietrza, dzięki czemu ciepłe powietrze traci gęstość , gdy się unosi, a chłodniejsze powietrze zastępuje je.

Równanie

W przypadku prostej objętości z dwoma otworami natężenie przepływu wiatru bocznego można obliczyć za pomocą następującego równania:

$wiatr}}} {\ sqrt { \frac {C_{\textrm {p1}}-C_{\textrm {p2}}}{1/\left(A_{\textrm {1}}^{2}C_{\textrm {1}}^{2 }\right)+1/\left(A_{\textrm {2}}^{2}C_{\textrm {2}}^{2}\right)}}}\qquad {}\left(1\right) )}$

gdzie ${\ displaystyle U _ {\ textrm {wiatr}}}$ to prędkość wiatru na dalekim polu; do ${\ Displaystyle C _ {\ textrm {p1}}}$ jest lokalnym współczynnikiem oporu ciśnienia dla budynku, określonym w miejscu otworu górnego; do ${\ displaystyle C _ {\ textrm {p2}}}$ jest lokalnym współczynnikiem oporu ciśnienia dla budynku, określonym w miejscu otworu odpływowego; ${1}}}$ textrm $jest$ dolnego; ${\ Displaystyle C _ {\ textrm {1}}}$ jest współczynnikiem wypływu górnego otworu; i $.$ dolnego otworu

W przypadku pomieszczeń z pojedynczym otworem obliczenie współczynnika wentylacji jest bardziej skomplikowane niż wentylacja krzyżowa ze względu na dwukierunkowy przepływ i silny efekt turbulencji. Szybkość wentylacji w przypadku wentylacji jednostronnej można dokładnie przewidzieć, łącząc różne modele przepływu średniego, przepływu pulsacyjnego i penetracji wirów. Średnie natężenie przepływu dla wentylacji jednostronnej określa się na podstawie:

$\ Displaystyle {\ bar {Q}} = {\ Frac {C_ {d} \ ;l\;{\sqrt {Cp}}\;\int \limits _{z_{0}}^{h}{\sqrt {-{\frac {2\;\Delta \;P(z)}{ \rho }}}}\,\mathrm {d} z}{z_{ref}^{1/7}}}\;{\bar {U}}}$

Gdzie

l = szerokość okna;

h = wysokość górnej krawędzi okna;

₀ z = podwyższenie poziomu neuronalnego (gdzie równowaga ciśnienia wewnętrznego i zewnętrznego);

z _ref = wysokość odniesienia, na której mierzona jest prędkość wiatru (w odległości 10 m) oraz

${\ Displaystyle {\ bar {U}}}$ = średnia prędkość wiatru na wysokości odniesienia.

Jak widać z równania (1), wymiana powietrza zależy liniowo od prędkości wiatru w miejscu urbanistycznym, w którym realizowany będzie projekt architektoniczny. Narzędzia CFD ( obliczeniowa dynamika płynów ) i modelowanie strefowe są zwykle używane do projektowania budynków wentylowanych naturalnie. Łapacze wiatru mogą wspomagać wentylację napędzaną wiatrem, kierując powietrze do i z konstrukcji.

Zobacz też

• Łapacz wiatru
• Chłodzenie pasywne
• Wentylacja pasywna
• Jakość powietrza wewnętrznego
• Dystrybucja powietrza w pomieszczeniu
• Komfort termiczny
• Efekt stosu