Знание этого избыточного давления Po необходимо, в первую очередь, при расчете дополнительных потерь теплоты на нагревание инфильтрующегося наружного воздуха в холодный период года с целью определения установочной мощности системы отопления и суммарных энергозатрат здания за отопительный период, а также для решения других задач, связанных с воздушным режимом здания. В частности, речь здесь может идти о том, чтобы найти требуемое сопротивление воздухопроницанию заполнений светопроемов и получить необходимые данные для аэродинамического расчета вентиляционных систем, как естественных, так и механических. Обычно считается, что давление Po складывается из гравитационной Poг и ветровой Pov составляющих [1, 2]. Последняя в первом приближении может быть вычислена как 0,5Рvн [2], где Рvн = Рv(Сн – Сз) — избыточное ветровое давление на наветренной стороне здания по отношению к заветренной, Па. Величина Рv = 0,5Kдин?vн2 [Па] называется динамическим давлением ветрового потока [3]. Здесь ? — плотность наружного воздуха, кг/м3; vн — его скорость на высоте 10 м над уровнем земли, м/с [4]; Кдин — т.н. «коэффициент динамичности» [5], учитывающий влияние типа местности и характера застройки на скорость ветра и ее изменение по высоте здания. Параметры Сн и Сз представляют собой безразмерные аэродинамические коэффициенты наветренного и заветренного фасада [5], численно равные отношению избыточного ветрового давления у плоскости этих фасадов к величине Рv. Аналогичным образом избыточное ветровое давление на боковой стороне можно определить через аэродинамический коэффициент бокового фасада Сб как Рvб = Рv(Сб – Сз).Более точное выражение Pov, по предложению профессора В.П. Титова [6]:Здесь Fон, Fоб и Fоз — площадь остекления, соответственно, наветренного, боковых и заветренного фасадов здания при выбранном направлении ветра, м2. Иначе говоря, ветровая составляющая внутреннего избыточного давления в здании в этом случае принимается как средневзвешенное из ветровых давлений на каждый фасад с учетом их остекленности. Однако, и такое приближение не всегда адекватно отражает поведение Роv, особенно при резком различии в площади остекления фасадов. Поэтому, строго говоря, каждый раз необходимо непосредственное решение системы уравнений воздушного баланса для помещений здания и воздухопроницаемости наружных ограждений [2]. Практически в силу нелинейности данных уравнений и их большого количества это можно сделать только численными методами с применением ЭВМ. Тем не менее, при одинаковом сопротивлении воздухопроницанию всех заполнений светопроемов для зданий простой формы, близкой к прямоугольному параллелепипеду, когда значения аэродинамических коэффициентов составляют Сн = +0,8, Сб = –0,4 и Сз = –0,6 [5], можно все же получить и достаточно простое аналитическое решение. Для этого следует принять в качестве начального приближения значение Роv = 0,5Рvн, а затем осуществить одну итерацию метода Ньютона [7] на основе линеаризации уравнений воздухопроницаемости в малой окрестности точной величины Роv. Результирующее выражение может быть записано в виде следующей формулы:где параметр А = 0 при выполнении условия Fоб > Fон + Fоз, т.е. в случае, когда ветер направлен на узкий (торцевой) или вообще на менее остекленный фасад здания, и 0,06, когда Fоб < Fон + Fоз, или при направлении ветра на широкий (наиболее остекленный) фасад. Если учесть, что Рvб и Рvз могут быть выражены через Рvн, по структуре выражение (2) в целом аналогично соотношению (1), но имеет другие весовые коэффициенты при площадях остекления, более обоснованные с точки зрения реального направления потоков воздуха. Следует, однако, отметить, что при аналитическом решении всегда получается А = 0,06, а равенство А = 0 при Fоб > Fон + Fоз возникает в результате сопоставления с данными численного расчета. Для иллюстрации сказанного было предпринято построение графиков, показывающих зависимость относительной величины Роv в процентах от Рv по данным численного расчета с использованием программы для ЭВМ, составленной автором на языке Fortran6.6 фирмы Compaq, а также по формулам (1) и (2) для различных вариантов площади остекления фасадов. При вычислениях принималось, что Fон = 250 м2, Fоз = 125 м2, а величина Fоб менялась в пределах от 50 до 250 м2. Для сравнения заметим, что «нулевое» приближение Роv = 0,5Рvн при использованных значениях аэродинамических коэффициентов соответствует 70 % от Рv. По графикам можно было заметить, что выражение (2) в рассматриваемых обстоятельствах дает результаты, практически совпадающие с численным решением. В то же время соотношение (1) давало довольно значительную погрешность, особенно при резко различающейся остекленности фасадов, т.е., собственно, как раз в той области, для которой оно первоначально и предназначалось. При этом в случае примерно одинаковых значений Fон, Fоб и Fоз все три способа дают величину Роv, близкую к 0,5Рvн, что в определенной степени свидетельствует о правдоподобности получаемых данных и одновременно об условии справедливости такого простейшего приближения к Роv. По графикам можно было убедиться, что и для других комбинаций площади остекления результаты оказываются аналогичными. Таким образом, мы получили достаточно несложную формулу для оценки ветровой составляющей внутреннего избыточного давления в зданиях прямоугольной формы, но в то же время значительно более точную, чем существующие [2, 6]. Предлагаемая зависимость имеет инженерный вид и пригодна для использования в практике проектирования инженерных систем подавляющего большинства объектов, в первую очередь при расчете дополнительных теплопотерь на нагрев инфильтрующегося наружного воздуха в холодный период года, а также для других аналогичных целей, возникающих в процессе расчета воздушного режима здания. 1. Сканави А.Н., Махов Л.М. Отопление. — М.: АСВ, 2002. 2. Малявина Е.Г. Теплопотери здания. — М.: АВОКПресс, 2007. 3. Альтшуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравлика и аэродинамика. — М.: Стройиздат, 1987. 4. СНиП 2301–99*. Строительная климатология. — М.: ГУП ЦПП, 2004. 5. СНиП 2.01.07–85*. Нагрузки и воздействия. — М.: ГУП ЦПП, 1993. 6. Титов В.П., Рымаров А.Г., Самарин О.Д. Метод. указ. по курсовой работе «Расчет мощности системы отопления и воздухообмена в помещениях здания». Изд. 2е, перераб. и доп. — М.: МГСУ, 1999. 7. Амосов А.А., Дубинский Ю.А., Копченова Н.В. Вычислительные методы для инженеров. — М.: Высшая школа, 1994.