РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ПОВІТРООБМІНУ В ПРИМІЩЕННЯХ
2.1. Експериментальні дослідження процесу протікання повітря крізь віконні щілини
Для аналізу повітряного і теплового режимів окремих приміщень і помешкань загалом, необхідно знати повітропроникність (інфільтраційність) віконних і дверних щілинних отворів (надалі щілин) та інші їхні характеристики, наприклад коефіцієнти місцевого опору (втрат тиску) спричинені перепадом природних тисків назовні і всередині, або штучно створеним надлишковим тиском всередині приміщення (помешкання). У зв'язку з цим необхідно виконати спеціальні лабораторні (або натурні) дослідження.
2.1.1. Особливості проведення лабораторних досліджень віконних щілинних отворів і їх аналогів на повітропроникність
З метою оцінювання впливу геометричних розмірів віконних і дверних щілин на їхню повітропроникність (інфільтраційність) виконані експериментальні дослідження аналогів цих щілин, а також натурних фрагментів віконних конструкцій, що виготовляються у м. Львові та іншими українськими та закордонними виробниками. Дослідження проводились в лабораторії "Аеродинаміка і вентиляція" Національного університету "Львівська політехніка". Схема експериментально-вимірювального комплексу зображена на рис. 2.1.
Загальний вигляд експериментально-вимірювального комплексу для дослідження процесу протікання повітря крізь аналоги віконних щілин (нещільності) зображений на рис. 2.2 - рис. 2.4.
Унікальність експериментально-вимірювального комплексу полягає у можливості одночасного дослідження повітропроникності взірців на всмоктування (рис.2.2.) та видування повітря (рис.2.4.).
Pиc. 2.1. Схема експериментально-вимірювального комплексу:
1- аналог (фрагмент) віконної щілини на всмоктуванні; 2 - те ж, на видуванні; 3 - витратомірний колектор; 4 - радіальний вентилятор з двигуном постійного електроструму; 5 - всмоктувальний трубопровід; 6 - нагнітальний трубопровід; 7, 9 - камери надлишкового плюсового тиску; 8 - камера надлишкового від'ємного тиску (розрідження); 10, 11, 12 - різницеві (диференціальні) мікроманометри типу ММН-240; 13, 14, 15 - термометри
Pиc. 2.2. Загальний вигляд експеримен-тально-вимірювального комплексу (зі сторони всмоктування повітря)Pиc. 2.3. Загальний вигляд експери-ментально-вимірювального комплексу (зі сторони видування)
Pиc. 2.4. Загальний вигляд експеримен-тально-вимірювального комплексу (зі сторони видування) Pиc. 2.5. Загальний вигляд аналога (фрагмента) віконної щілини на видуванні повітря
Рис. 2.6. Загальний вигляд аналога (фрагмента) віконної щілини на всмоктуванні повітряРис. 2.7. Фрагмент аналога віконної щілини в часі дослідження повітропроникності на всмоктування повітряа) б)
Рис.2.8. Пластина з аналогами віконних щілин довжиною 100 мм і шириною: а - 2,0; 1,0; 0,5 мм; б - 5,2; 4,3; 3,2 мма) б)
Рис. 2.9. Фрагмент аналога віконної щілини в часі дослідження повітропроникності на всмоктування повітря: а - товщиною 40мм; б - товщиною 60мм
а) б) в)
Рис. 2.10. Модель аналога віконної щілини для дослідження повітропроникності на всмоктування та видування повітря товщиною: а - 20мм; б - 40мм; в - 60мм
Важливим чинником для визначення величини інфільтрації і ексфільтрації повітря є дослідження перетікання повітря через щілини різної конфігурації і визначення витрат повітря через них за відомого перепаду тисків.
Для проведення досліджень були обрані такі об'єкти:
1) Аналоги віконних щілин у вигляді пластини з отворами різних розмірів (рис.2.8.). Ширина щілин вибрана досить малою, щоб імітувати нещільності в будівельних конструкціях огородження (вікнах, дверях). На рис.2.8 та табл.2.1 представлені досліджувані аналоги щілин і вказані їхні розміри. Товщина пластини 2 мм.
2) Круглий отвір діаметром 120 мм.
3) Отвори розмірами 2х2 см і 6х2 см.
4) Пластина зі щілинами малих розмірів (2,0; 1,0; 0,5 мм).
5) Пластина зі щілинами великих розмірів (5,2; 4,2; 3,2 мм).
6) Коробка, товщиною 20 мм зі щілинами розмірами: 6,2х100 мм; 5,4х100 мм; 4,2х100 мм; 2,7х100 мм; 1,7х100 мм; 1,2х100 мм.
7) Коробка, товщиною 40 мм зі щілинами розмірами: 6х100 мм; 3,4х100 мм; 2,5х100 мм; 1,6х100 мм.
8) Коробка, товщиною 60 мм зі щілинами розмірами: 6х100 мм; 4,5х100 мм; 3,8х100 мм; 2,3х100 мм; 1,2х100 мм.
9) Фрагменти вікон з ПВХ (рис.2.11).
10) Лабораторні дослідження вікон і балконних дверей на повітропроникність (рис.2.14).
а) б)
Рис. 2.11. Фрагмент вікна для дослідження повітропроникності:
а - у закритому і б - відкритому стані
Дослідження віконних аналогів і фрагментів вікон проводились в лабораторії "Аеродинаміка та вентиляція" Національного університету "Львівська політехніка". Заміри тисків виконані мікроманометрами ММН 2400 №2073 1991 року випуску і ММН 2400 №1931 1987 року випуску. Під час проведення досліджень барометром-анероїдом БАММ-1 були такі параметри в приміщенні лабораторії:
- на 13.12.03 р.: tатм=12оС; Pатм=99600 Па;
- на 27.12.03 р.: tатм=12оС; Pатм=98500 Па;
- на 30.12.03 р.: tатм=15оС; Pатм=98850 Па;- на 31.12.03 р.: tатм=13,7оС; Pатм=98725 Па;
- на 24.01.04 р.: tатм=10,5оС; Pатм=98800 Па;
- на 31.01.04 р.: tатм=12оС; Pатм=99200 Па. Програма досліджень і геометричні розміри аналогів віконних щілин на всмоктуванні і видуванні подані в табл. 2.1.
Таблиця 2.1
Програма досліджень аналогів віконних щілин
№ аналогаГеометричні розміри щілини, ммПлоща щілини, мм2товщина bдовжина lширина ?12,094,00,54722,095,01,09532,094,02,018842,095,03,230452,095,54,2401,162,095,55,2496,6720,0100,01,6160820,0100,02,5250920,0100,03,43401020,010