دات نت نیوک

نفوذ هوا

نفوذ هوا به پدیده‌ای گفته می‌شود که هوا به‌صورت ناخواسته از جداره و درزهای پنجره‌ها وارد ساختمان می‌گردد که با یکاهای CFM سنجیده می‌شود و تعداد دفعات تعویض هوای یک فضا در ساعت (ACH یا ACHs) را به‌عنوان ضریب نفوذ هوا نیز نام می‌برند.

هوا از طریق بازشوهای ساختمان، منافذ، درزها و شکاف ها به ساختمان وارد و یا از آن خارج می‌شود. نفوذ هوا علاوه برافزایش مصرف انرژی، سطح راحتی ساکنین را تحت تأثیر قرار می‌دهد. همچنین به دلیل رطوبتی که در هوا وجود دارد، ممکن است باعث زنگ زدن و پوسیدگی مواد تشکیل‌دهنده پوشش ساختمانی شود.

  • منابع و اثرات نفوذ هوا
  • روش‌های تشخیص نفوذ هوا
  • محاسبات نفوذ هوا
  • جلوگیری از نفوذ هوا
منابع و اثرات نفوذ هوا

راه‌های نفوذ عبارت‌اند از شکاف‌ها و درزهای موجود در پوسته ساختمان˓ درزهای پنجره‌ها و دمپرهای معیوب˓ ضمناً از طریق درب‌ها و پنجره‌ها در زمان باز و بسته شدن نیز نفوذ هوا صورت می‌گیرد. کولینز در سال ۱۹۸۱به مطالعات مشابهی در مورد خانه‌های جدید در دالاس که توسط شرکت برق و نور تگزاس انجام‌گرفته است اشاره می‌کند. به‌موجب مطالعات وی ˓ نشست حرارت به میزان ۲۵٪ از کف درگاه‌ها و ۲۰٪ از بازشوهای دیوار و۱۲٪ از پنجره‌ها و قاب آن‌ها و ۱۴٪ از کانال‌های تأسیساتی صورت می‌گیرد.

منابع و اثرات نفوذ هوا

منابع و اثرات نفوذ هوا

راه‌های نفوذ عبارت‌اند از شکاف‌ها و درزهای موجود در پوسته ساختمان˓ درزهای پنجره‌ها و دمپرهای معیوب˓ ضمناً از طریق درب‌ها و پنجره‌ها در زمان باز و بسته شدن نیز نفوذ هوا صورت می‌گیرد

بعضی از روش‌های ارزان‌قیمت ابتکاری برای تشخیص محل نشست هوا در منازل ابداع‌شده است. شاید بهترین روش‌ها عبارت از بکار انداختی یک منبع تولید صدا با فرکانس بالا در داخل خانه باشد˓ درحالی‌که شخصی در خارج با یک گوشی به دنبال محل‌های نشت صدایان می‌گردد. در این مورد گوشی مخصوص مکانیک‌ها گوشی‌هایی که در موقع استماع صدای پخش صوت در هواپیما روی گوش‌ها می‌گذارند و شلنگ‌های پلاستیکی مخصوص اتومبیل قابل‌استفاده است. در زمان‌هایی که باد می‌وزد˓ می‌توان با سوزاندن عود در داخل ساختمان به محل‌های نشت هوا به درون یا خارج دیوارها و در اطراف پنجره‌ها و درب‌ها پی می‌برد.

روش‌های تشخیص نفوذ هوا

درحالی‌که نفوذ هوا در رابطه با از دست رفتن حرارت است اما ضعف دیگری هم بر آن وارد است. خروج هوای مملو از رطوبت داخلی از درون شکاف‌های سرد دیوارها و اتاق‌های زیرشیروانی غال با موجب میعان رطوبت بر روی مصالح سرد ساختمانی می‌گردد. هرقدر پوسته ساختمان بهتر درزگیری شده باشد˓ مقدار رطوبت در داخل بنا افزایش می‌یابد˓ و اگر احیاناً یک‌راه نفوذ در بنا پدید آید˓ مقدار متناهی رطوبت از داخلان عبور خواهد کرد. میعان رطوبت در داخل دیوار ابنیه جدید از طریق نفوذ هوا از منافذ بیشتر اتفاق می‌افتد تا عبور رطوبت از لایه‌های دیوار. نتیجه جمع شدن رطوبت شامل از بین رفتن پوشش سطوح ساختمان˓کاهش مقاومت عایق‌های حرارتی و آسیب اسکلت ساختمان ناشی از پوسیدگی و نیروی انبساطی یخ است. نشتی هوا موجب ورود خاک و گردوغبار (که گاهی به شناسایی محل نشت هم کمک می‌کند) و کوران هوا است.

یکی دیگر از روش‌های شناسایی محل نشت،. تکنیک‌ گاز ردیاب است. این روش معمولاً برای اندازه‌گیری نرخ‌های تهویه در ساختمان‌ها بکار می‌رود. چرخش هوای ساختمان را می‌توان با مانیتور کردن تزریق و پراکندگی گاز ردیاب (که گازی است بی‌اثر، بی‌خطر و به‌آسانی با هوا ترکیب می‌شود) تخمین زد.

محاسبات نفوذ هوا

دو روش ساده برای محاسبه میزان نفوذ هوا مورداستفاده است. اول روش تبادل هوا که عبارت از برآورد تقریبی از جایگزینی کل هوای داخل بنا است. این نوع محاسبه تجربی است و در خانه‌های معمولی با شرایط آب و هوایی متوسط به کار می‌رود. به همین جهت این روش در خانه‌های جدید و مقاوم در مقابل نفوذ هوا دقیق نیست. روش دیگر تعیین مدت‌زمانی است که طول می‌کشد تا تمام هوای خانه عوض شود. به همین جهت برای مشخص شدن مقدار نفوذناپذیری ساختمان از تعویض هوا در ساعت صحبت می‌شود. خانه‌هایی که ۳/ ۲ هوای داخل آن‌ها در یک ساعت با هوای بیرون عوض می‌شود بر اساس استاندارهای کنونی ساختمان˓ به‌عنوان عنوان ابنیه ‹‹نشت دار›› تلقی می‌شود. در منازلی که خوب ساخته‌شده‌اند˓ ۲/۰ تعویض هوای داخل در ساعت مناسب است.

محاسبات نفوذ هوا

روش شکاف، نرخ نفوذ هوا را در ارتباط با تفاوت فشار باد در داخل و خارج و مساحت شکاف‌ها و درزهای باز معین می‌کند. هرچند روش شکاف بیش از روش تعویض هوا˓ تحلیلی و انعطاف‌پذیر است˓ ولی دقت آن بستگی به تخمین‌های نامطمئن از فشار باد و طول و عرض شکاف‌ها دارد. روش شکاف بیشتر در مورد عملکرد به کار می‌رود. مزیت روش شکاف این است که نرخ نفوذ هوا را با فشار باد که تابعی از مجذور سرعت باد است مرتبط می‌کند.

P = فشار ثابت باد به مانعی که به‌طور عمودی بر سر راه آن است

= Vسرعت باد (mph)

نحوه محاسبه میزان نفوذ هوا

به‌منظور محاسبه میزان نفوذ، از فرمول ارائه‌شده توسط انجمن مهندسان تأسیسات و تهویه مطبوع آمریکا به شرح ذیل استفاده می‌گردد:

نحوه محاسبه میزان نفوذ هوا

که در رابطه بالا، Q، میزان نفوذ هوا، AL ، سطح مؤثر نفوذ هوا ، CS ، ضریب توده ، T∆، قدر مطلق اختلاف دمای متوسط طرح داخل و خارج در زمان محاسبه ، CW، ضریب باد و V سرعت متوسط باد که توسط ایستگاه هواشناسی محل موردنظر اندازه‌گیری شده است، می‌باشند.

یکی از راه‌های اتلاف حرارت که چه در ساختمان‌های قدیمی و چه در جدید موردبحث است نفوذ هوای بیرون به داخل است که این عمل وقتی انجام می‌شود که هوای گرم بالا می‌رود و هوای سرد از راه درزها به ساختمان نفوذ می‌کند و مصرف سوخت در ساختمان را تا ۲۵ بالا می‌برد که وجود نورگیرها سقف‌های بلند و باز بودن دودکش شومینه‌ها و سرعت باد می‌تواند آن را تشدید کند. برخی از راه‌های جلوگیری از نفوذ هوا عبارت‌اند از:

  • درزگیری درها و پنجره‌ها
  • نصب فنر بر روی درها
  • پر کردن منافذ و شکاف‌ها
  • مسدود کردن نورگیرهای سقفی
  • نصب هواکش با دریچه خودکار
  • نصب دریچه یا درپوش بر دودکش
  • بستن کانال‌های پشت بام
  • کاشت گیاهان همیشه ‌سبز و بلند در اطراف بنا بدون ایجاد سایه بر روی ساختمان
راه‌های جلوگیری از نفوذ هوا

میزان حدودی دفعات تعویض هوا

میزان نفوذ هوا در فصل‌های سرد و گرم سال برای یک ساختمان به خاطر وجود فشار مثبت هوا در داخل یا خارج ساختمان و جریان باد متفاوت است و در ساختمان‌هایی که خوب درزگیری نشده‌اند، نفوذ هوا تا ۴۰% کل بار حرارتی ساختمان را تشکیل می‌دهد.

دفعات تعویض هوا با توجه به درزبندی

دفعات تعویض هوا در ساعت در تابستان با توجه به میزان درزبندی

نوع ساختمان

دما
32+ 35+ 38+ 41+ 48+
دفعات تعویض هوا در ساعت (ACHs)
کیپ 0.34 0.35 0.36 0.37 0.38
متوسط 0.48 0.5 0.52 0.54 0.56
درزدار 0.7 0.72 0.74 0.76 0.78

که به‌صورت متوسط نتیجه زیر حاصل می‌گردد

 جدول پیشنهاد تقریبی نفوذ هوا بر پایه فضا

جدول پیشنهاد تقریبی نفوذ هوا بر پایه فضا

فضای موردنظر دفعات تعویض هوا در ساعت (ACHs)
اتاق بدون پنجره یا در رو به فضای خارج ۰٫۵
اتاق با یک پنجره یا یک در رو به فضای خارج ۱
اتاق با دو پنجره یا دو در رو به فضای خارج ۱٫۵
اتاق با سه پنجره یا سه در رو به فضای خارج ۲
راهرو و ورودی ساختمان ۲

روش اندازه‌گیری و محاسبه

محاسبه حجم هوای ورودی:

که در این معادله، V حجم هوای نفوذ یافته CFM، v حجم فضای موردنظر، n دفعات تعویض هوامی‌باشد.

روش اندازه‌گیری میزان نفوذ هوا توسط دو روش زیر انجام می‌گیرد

یک روش دیگر برای اندازه¬گیری نفوذ هوا در ساختمان استفاده از دستگاه بلوور در است. دستگاه بلوور در، تغییرات نرخ جریان حجمی هوا را با اختلاف فشار بین داخل و خارج ساختمان مشخص می‌نماید. معمولا برای انجام اندازه‌گیری¬ها چندین مقدار اختلاف فشار فرض می‌شود و یک رابطه به دست می‌آید :

Q، نرخ جریان حجمی هوا

ΔPRef ، اختلاف فشار (به‌طور معمول 4 پاسکال در آمریکا و 10 پاسکال در کاندا)

ELA ، سطح مؤثر نشتی (m2 or in2)

CBuilding ضرایب نشت هوای ساختمان

n توان فشار ساختمان

درب دمنده درب دمنده

ELA ، برآوردی از سطح معادل حفره‌های پوشش ساختمان که نشتی از طریق آن‌ها ممکن است اتفاق می‌افتد، ارایه می‌دهد. در این روش میزان دقیق نشتی مشخص نمی‌شود و معمولا برای ساختمان¬های مسکونی و کوچک کارایی دارد.

ELA

تزریق گاز ردیاب در مدت کوتاهی انجام شده و سپس قطع می‌شود. سپس در زمان‌های بعدی، پراکندگی گاز ردیاب مانیتور می‌شود. میزان تهویه به وسیله نرخ تغییر هوا بر ساعت داخل ساختمان اندازه‌گیری می‌شود و از تغییرات زمانی پراکندگی گاز ردیاب تعیین می‌شود.

تغییر هوا بر ساعت در فشار هوای مشخص ساختمان:

تغییر هوا بر ساعت در فشار هوای مشخص ساختمان:

ACH50 = جابجایی هوا بر ساعت در فشار 50 پاسکال

Q50= جریان هوا در فشار 50 پاسکال

Vbiulding = حجم ساختمان

نرمال کردن نشت:

نرمال کردن نشت، نسبت مقدار مقاومت ساختمان به ارتفاع ساختماناست و از رابطه ی زیر به دست می‌آید. این رابطه در استاندار ASHRE تعریف شده است

NL = نرمال کردن نشت

ELA = سطح مؤثر نشتی

AFloor = سطح کف ساختمان

H = ارتفاع ساختمان

HRef = ارتفاع مرجع

نرمال کردن نشت