Вентиляція та орієнтація вікон

Орієнтація вікон має особливо важливе значення для формування повітряних потоків у будинку. Дуже часто при розташуванні вхідних і вихідних прорізів один проти одного і перпендикулярно напрямку панівних вітрів повітряний потік проходить безпосередньо через приміщення, мало впливаючи на повітрообмін в інших частинах приміщення.

Досвід на квадратній у плані моделі показав, що при розташуванні вікон на суміжних стінах найбільша швидкість потоку спостерігається у випадку, коли напрям вітру перпендикулярно поверхні вікон.

Досліди на прямокутній моделі показали, що є явище «затінення». Правильне розміщення вікон та внутрішніх стін дозволяє уникнути цього явища. Виявилося, що повітряний потік, потрапивши в приміщення, прагне слідувати своєму напрямку, поки різниця в тиску біля вихідного отвору не змусить його змінити цей напрямок. Цей висновок дуже важливий для районів, де в теплу пору року панівними є вітри східного та західного напрямів. В даному випадку при виборі орієнтації будинку та необхідності посадки його перпендикулярно панівним вітрам може виникнути ускладнення, яке досить просто усувається при переорієнтації будівлі на північний схід або південний захід, що дозволить забезпечити умови для необхідної природної вентиляції. Наприклад, фермери провінції Квебек ставлять свої будинки так, щоб стіна найменшої площі була перпендикулярна до напряму панівних зимових вітрів. Така орієнтація дозволяє легко використовувати всі переваги літніх вітрів.

Для визначення швидкості повітряного потоку при наскрізній вентиляції має значення розмір вікон. У кімнатах, де вікна розташовані лише по одній стіні, природна вентиляція або дуже мала, або зовсім відсутня. Щобповітря могло ввійти в приміщення, воно повинно мати можливість з нього вийти.

За наявності наскрізної вентиляції її параметри змінюються за одночасного збільшення розмірів вхідних і вихідних вікон. Швидкості повітряних потоків зі збільшенням розмірів вікон, звісно, зменшуються. Зміна середньої швидкості повітряних потоків обумовлено зміною розмірів меншого отвору, але максимальна швидкість досягалася за зміни відносних розмірів вхідних і вихідних вікон.

Більшість житлових та робочих приміщень мають лише одну зовнішню стіну та найчастіше одне вікно. У цьому випадку вентиляція повинна здійснюватися іншими методами, ніж при плануванні приміщення. Швидкість повітряного потоку у цих приміщеннях становить 1/3–1/4 швидкості потоку при наскрізній вентиляції та однаковій площі вікон.

У приміщеннях з одним вікном штучно має бути створена зона високого тиску. Це досягається за допомогою вертикальних елементів стін. І тут спостерігалося збільшення швидкості повітряного потоку. Великі швидкості повітряних потоків відзначалися, коли вітер мав напрямок під кутом до площини стін. На це слід звертати увагу при проектуванні приміщень з двома вікнами, між якими розташований вертикальний елемент.

Штучні зони високого та низького тиску створювалися шляхом впуску повітря через вікно, біля якого тиск зовнішнього повітря був вищим, і випуску через вікно, біля якого тиск зовнішнього повітря був нижчим. За наявності вертикальних елементів з обох боків повітряні потоки всередині приміщення не утворювалися.

Наскрізне планування створює виключно сприятливі умови для природної вентиляції. Так як при влаштуванні природної вентиляції насамперед необхідно забезпечити охолодження приміщень,то повітряний потік повинен бути направлений в зону діяльності людей, а не в зону стель. Розташування випуску повітря та тип пристроїв, що використовуються для впуску повітря, визначають характер повітряного потоку. При проектуванні дуже важливо враховувати, що в більшості випадків максимальні швидкості повітряних потоків спостерігаються, коли площа випускного отвору більша за площу впускного. Максимальний повітрообмін відбувається при однаковій площі впускного та випускного отворів, проте для охолодження важливіша більша швидкість руху повітря. Середня швидкість руху повітря прямо пропорційна до загальної площі вікон.

Доведено, що для створення в приміщенні повітряного потоку вхідні та вихідні отвори не обов'язково повинні розташовуватись на протилежних стінах. Характер повітряних потоків залежить від рішення вхідного отвору та горизонтального розташування вихідного отвору. Вхідний проріз може виконувати роль сопла, формуючи напрямки потоку та обумовлюючи максимальний ефект охолодження. Висота стелі безпосередньо не впливає характер повітряних потоків. Якщо потік має ухил, то тепле повітря, піднімаючись уздовж нього, є спонукачем і створює умови для підсмоктування свіжого повітря в приміщення. Однак цей процес недостатньо інтенсивний для створення комфортних умов у теплу пору року. Глибина приміщення також впливає процес природної вентиляції. За наявності коридору слід враховувати, що він може виконувати роль повітроводу, і випускні отвори можуть входити до нього. Коридор іноді виконує роль припливного повітроводу; у цьому випадку необхідно ретельно аналізувати розподіл повітряних потоків у приміщенні.

Невеликі вхідні отвори мають тенденцію до формування лійкоподібних потоків, створюючи ефект Вентурі. Уце є і свої переваги, і свої недоліки. У прямокутних приміщеннях, де вікна розташовані на протилежних стінах, що мають невелику площу повітряний потік заповнює все приміщення. У квадратних приміщеннях і приміщеннях з вікнами, розташованими на протилежних стінах більшої площі, ефект вентиляції позначатиметься тільки на охолодженні зон, що знаходяться між вікнами, і мало позначиться на інших ділянках, де можливе формування застійних зон.

глибина приміщення не має істотного впливу на вентиляцію;
висота стелі трохи впливає на вентиляцію;
вертикальні елементи, що правильно поміщені між двома сусідніми вікнами на зовнішній стороні, можуть посилити повітрообмін;
при розташуванні вікон на суміжних стінах вхідний проріз повинен бути на стіні, перпендикулярній до напряму панівних вітрів;
при вікнах, розташованих один проти одного, найкращий ефект досягається, при розташуванні вхідного вікна під кутом до напряму панівних вітрів;
максимальна швидкість повітряного потоку спостерігається, коли площа вихідного отвору більша за площу вхідного;
правильний вибір вхідного отвору та горизонтального розташування вихідного формує характер повітряного потоку.