the Stack Effect: How It Works and Its Impact on Your Energy Efficiency

By Patti Dees

Stack effect, jota kutsutaan myös savupiippuvaikutukseksi, ohjaa ilman kulkua rakennusten läpi. Ilman liikkumisen säätely rakennukseen ja sen kautta voi lisätä energiatehokkuutta ja säästää rahaa.

Mikä On Stack-Efekti?

Pinoefekti on lämpöerojen aiheuttama ilman liike. Korkeampilämpöinen ilma on vähemmän tiheää kuin viileämpi ilma. Kun lämpimämpi ilma nousee, syntyy paine-ero, jonka alapuolella on alempi paine ja yläpuolella korkeampi paine. Talvisin rakennuksissa matalapaine mahdollistaa ulkopuolelta tulevan viileämmän ilman siirtymisen alimpiin kerroksiin. Viileämmän ilman lämpötila alkaa nousta jatkaen kiertoa. Kesällä tai lämpimämmässä ilmastossa pinovaikutus on päinvastainen. Ulkona oleva kuuma ilma tulee viileämmän rakennuksen yläosaan ja luo vedon alas.

jokaisella rakennuksella on neutraali painetaso (NPL), jossa paine-ero rakennuksen ja sen ympäristön välillä on sama. Ilman liikkuminen rakennukseen tai sieltä pois vähenee tätä tasoa pitkin ja kasvaa siitä edelleen. Laitteet, jotka aktiivisesti siirtävät ilmaa sisään tai ulos rakennuksesta, kuten Pakokaasujärjestelmät, siirtävät NPL-sijaintia rakennuksessa. Rakennuksen NPL: n tunteminen antaa suunnittelijoille ja isännöitsijöille mahdollisuuden keskittyä valvontatoimenpiteisiin siellä, missä niitä eniten tarvitaan.

kun pino on sinua vastaan

pino vaikutus voi olla hyödyllinen, mutta vain, jos mallit ovat suunnitelleet sen vaikutuksia. Ilman suunnittelua pinoefekti voi aiheuttaa vakavia ongelmia etenkin korkeissa rakennuksissa. Esimerkiksi siksi, että:

• kuormittaa LVI-laitteita, koska ne kamppailevat ilmahäviöiden tai lisäkuormituksen kanssa. Tehottomat LVI-järjestelmät lisäävät Energia-ja ylläpitokustannuksia, ja riittämätön lämpötilansäätely vähentää asukkaiden viihtyvyyttä.
• rakennukseen tulee kosteutta, joka asettaa vaiheen homeelle ja bakteerien kasvulle. Kosteusvaurio on vakava asia, joka vahingoittaa rakennuksia ja aiheuttaa asukkaiden terveyteen liittyviä ongelmia.
• Ovien ja hissien avaaminen tai sulkeminen voi vaatia enemmän voimaa, tai sitten voi käydä päinvastoin ja ne voivat paisahtaa helposti.
• halkeamien läpi kulkeva ilma aiheuttaa melua.
• ilman liike voi vaikuttaa palontorjuntaan, liekkien ja savun leviämiseen. Joissakin tapauksissa kylmimmälle ilmavirralle altistuneilla rakennusalueilla voi olla jäätyneitä sprinklerijärjestelmän putkistoja.

suunnittelijat, rakentajat ja tilanhoitajat voivat ryhtyä toimenpiteisiin pino-ilmiön vaikutusten lieventämiseksi. Jotkin niistä ovat energiatehokkuuden perustoimenpiteitä, kuten putkiaukkojen asianmukainen tiivistäminen ja eristäminen rakennuksen kuoressa vuotojen estämiseksi tai tiukkojen ulkoseinien suunnittelu. Sen määrittäminen, mistä ilma todennäköisimmin tulee rakennukseen joko aukkojen tai vuotojen kautta, on ensimmäinen askel pinovaikutuksen hallinnassa. Tuulenpaine-ja äärilämpötilojen skenaarioiden mallinnus ja arviointi ovat myös tärkeitä työkaluja, joiden avulla ammattilaiset laativat suunnitelman rakennustarpeita varten.

etuuksien pinoaminen

luonnollinen ilmanvaihto voi säästää omistajien ja isännöitsijöiden rahaa, joissakin tapauksissa jopa 30 prosenttia. Suunnitteluominaisuuksien tulisi keskittyä sekoittamaan raitista ilmaa nykyiseen ilmaan ja hallitsemaan pinovaikutusta rakennuksessa.

sisäikkunat ja sisäseinät ohjaavat virtauksen miehitettyjen alueiden läpi. Epäsuora polku mahdollistaa raikkaamman ilman sekoittumisen tunkkaiseen ilmaan ja sen poistamisen. Sisätilojen pakoaukkojen tulisi olla syöttöaukkojen yläpuolella niin, että pinovaikutus pyyhkäisee tunkkaista ilmaa ylös ja ulos. Luontaiseen ilmanvaihtoon suunnitellut uudet rakennukset tulisi sijoittaa niin, että ne saisivat kesällä tuulta ja talvella estoaltistusta.

ennen kuin turvaudutaan pinovaikutukseen luonnollisen ilmanvaihdon aikaansaamiseksi, harkitaan joitakin rajoja. Luonnollinen ilmanvaihto ei sisällä kosteuden hallintaa. Rakennuksen korkeudella ja leveydellä on väliä. Hyvin laajojen rakennusten keskusta-alueet eivät hyödy pelkästä luonnollisesta ilmanvaihdosta. Lisäksi matalakattoiset rakennukset eivät näe merkittävää ilmavirtaa pinoefektistä. Puhallusavusteinen ilmanvaihto voi olla tarpeen. Nykyaikaiset turvallisuus-ja palokoodit voivat myös rajoittaa joitakin historiallisesti käytettyjä suunnitteluvaihtoehtoja esimerkiksi portaikoissa.

koska pino-efekti on väistämätön, rakennussuunnittelulla voidaan rajoittaa ei-toivottuja vaikutuksia ilmavirtausmalleja hyödyntäen.

elämäkerta:

Patti Dees on kemian insinööriksi kääntynyt kirjailija. Hän pyörittää moniäänisyyttään tuottaakseen selkeitä ja informatiivisia teoksia teknisistä aiheista.

Lisätietoja:

• https://global.ctbuh.org/resources/papers/download/3084-stack-effect-in-high-rise-buildings-a-review.pdf
• https://www.trane.com/content/dam/Trane/Commercial/global/products-systems/education-training/engineers-newsletters/airside-design/admapn003en_0502.pdf
• https://www.buildingscience.com/documents/digests/bsd-014-air-flow-control-in-buildings