Анотація до роботи:

Кінаш О.В. Повітрообмін у приміщеннях житлових будинків і його вплив на мікроклімат. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук зі спеціальності 05.23.03 – вентиляція, освітлення і теплогазопостачання. – Донбаська національна академія будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки України, Макіївка, 2007.

У дисертації досліджено вплив повітрообміну в приміщеннях житлових будинків на їхній мікроклімат.

У лабораторних умовах досліджено процеси протікання повітряного потоку через пластинчаті щілинні отвори, прототипи щілин вікон і різнопрофільні віконні щілини, а також конструкції вікон і балконних дверей. Проаналізовано процеси природного повітрообміну приміщень (помешкань) будівель із застосуванням математичних моделей і результатів експериментальних досліджень на реальних об’єктах. За допомогою математичного моделювання повітрообміну з використанням результатів експериментальних досліджень встановлено залежність між інтенсивністю повітрообміну і кліматичними та контрольованими умовами. Розроблено рекомендації щодо керування природним повітрообміном приміщень (помешкань).

У роботі запропоновано методику розрахунку систем вентилювання приміщень житлових та інших будинків за допомогою математичної моделі тепло- й повітрообміну в помешканнях за розрахункових умов, а також математичної моделі тепло- й повітрообміну в помешканнях житлових будинків за нестаціонарних умов.

1. Для встановлення закономірностей інтенсивності повітрообміну у виокремлених об’ємах житлових будинків, залежно від їхніх техніко-економічних показників і метеорологічних умов, проаналізовано сучасний стан проблеми і визначено чинники, які впливають на процеси природного повітрообміну в приміщеннях житлових будинків.

2. Розроблена математична модель повітро- і теплообміну помешкання (приміщення) за розрахункових (проєктних) умов, за допомогою якої можна визначити повітрообмін і запропонувати конструкційні заходи для забезпечення його нормативного значення, а також визначити витрати тепла на підігрівання притікального (зовнішнього) повітря та загальні теплові потреби приміщення для його обігрівання.

Для аналізу впливу різних чинників на повітрообмін розроблена математична модель повітро- і теплообміну помешкання (приміщення) за нестаціонарних умов, яка базується на системі рівнянь теплового та повітряного балансу.

3. Розроблено і експериментально апробовано методики досліджень: повітропроникності віконних аналогів і щілинних отворів одиничної довжини за різних їхніх розмірів та конфігурацій; різних віконних конструкцій загалом; щільності помешкань і окремих їхніх приміщень зі створенням в них розрідження; повітрообміну помешкання за змінною в часі надлишковою концентрацією СО₂.

4. Визначено витратні та опірні характеристики віконних аналогів і щілинних отворів одиничної довжини шириною від 0,5 до 6 мм і товщиною від 2 до 60 мм під час всмоктування і видування та встановлено залежності між повітропроникними характеристиками отворів, їхніми геометричними параметрами і перепадом тисків. Встановлено, що в діапазоні перепаду тисків 70–400 Па на всмоктуванні повітря коефіцієнт місцевого опору щілинних отворів набуває значень в межах 0,6–0,76.

Визначені аналогічні характеристики вікон і балконних дверей різних конструкцій на всмоктуванні повітря в т.ч. з урахуванням їх міцнісних випробувань.

5. Встановлено, що сучасні “щільні” вікна характеризуються показником повітропроникності a_l, що не перевищує 0,1 м³/(м^.год^.[даПа]), а традиційні дерев’яні “нещільні” вікна масової житлової забудови, характеризуються показником повітропроникності 2,0-3,5 м³/(м^.год^.[даПа]).

6. Повітрообмін помешкання в натурних умовах виконано за методом реєстрації часової зміни надлишкової концентрації СО₂ для ущільнених і розущільнених вікон. Для розущільнених вікон повітрообмін збільшується приблизно в двічі.

7. Встановлено, що форма рельєфу підстелювальної поверхні впливає на вигляд епюри розподілення аеродинамічних коефіцієнтів на навітряному фасаді моделі будинку і не впливає на її вигляд на завітряному фасаді. Розподілення аеродинамічних коефіцієнтів приблизно однакове по висоті, а для кутів атаки вітрового потоку 45^о і –45^о спостерігаються значення, які дещо перевищують 1.0, що свідчить про пришвидшення вітрових потоків у прилеглих зонах.

8. Аналізом, виконаним за допомогою математичної моделі, встановлено, що інфільтраційний повітрообмін помешкання збільшується зі зростанням швидкості вітру до 8 м/с, а у разі подальшого зростання швидкості вітру зменшується; за швидкості вітру вище ніж 9 м/с у вентиляційному каналі кухні виникає зворотна тяга.

9. За високих температур зовнішнього повітря природна вентиляція працює дуже нестабільно і непередбачувано, виникає зворотний термічний напір і не забезпечується потрібний повітрообмін. Видимими наслідками поганого вентилювання приміщення є пліснява на будівельних конструкціях, запаровані шибки вікон, притікання зовнішнього повітря каналами витікальної вентиляції. Невидимими наслідками поганого вентилювання є заподіяння шкоди здоров’ю мешканців, поступове руйнування будівельних конструкцій внаслідок накопичення в них вологи. За результатами дисертаційної роботи розроблено рекомендації щодо покращання повітрообміну приміщень житлових будинків.

Основні положення дисертації опубліковані у таких роботах:

1. Жуковський С.С., Кінаш О.В. Особливості енергоощадного вентилювання помешкань зі щільними вікнами // Вісник НУ ”Львівська політехніка” Теорія і практика будівництва № 520. – Львів, 2004 – С.68–77. (Внесок здобувача – проаналізовано причини відсутності повітрообміну в помешканнях у разі застосування щільних вікон і негативні наслідки цього явища та вказані рекомендації з їхнього усунення).

2. Жуковський С.С., Кінаш О.В. Визначальні чинники природного повітрообміну помешкань і окремих приміщень багатородинних житлових будинків // Вісник НУ “Львівська політехніка” Теорія і практика будівництва № 525. – Львів, 2005. – С.61–68. (Внесок здобувача – запропоновано застосовувати “геометричний показник будинку” для одночасного оцінювання теплових потреб і повітрообміну житлових будинків).

3. Жуковський С.С., Кінаш О.В. Визначення повітрообміну помешкань і окремих приміщень багатородинних житлових будинків // Вісник ДонНАБА. Сучасні будівельні конструкції і матеріали. № 5(61). – Макіївка, 2006. – С.56–65. (Внесок здобувача – наведено значення показника повітропровідності традиційних “нещільних” вікон, проаналізовано результати досліджень природного повітрообміну для змінних швидкостей вітру і зовнішніх температур).

4. Жуковський С.С., Кінаш О.В. Визначення мінімальних одиничних витрат зовнішнього повітря для кондиціонування залів і аудиторій // Вісник ДонНАБА. №2006-6(62) - Макіївка, 2006. – С. 234–240. (Внесок здобувача – виконано розрахунковий аналіз мінімальної одиничної витрати зовнішнього повітря і розподілу приготованого зовнішнього повітря за умови забезпечення необхідного термічного комфорту).

5. Жуковський С.С., Кінаш О.В. Рекомендації щодо покращення повітрообміну приміщень житлових будинків // Видавництво НУ ”Львівська політехніка”. – Львів, 2006. – 52 с. (Внесок здобувача – опрацьовано і класифіковано основні причини незадовільного повітрообміну в термомодернізованих та новозбудованих будинках та розроблено рекомендації щодо покращання мікроклімату та забезпечення нормативного повітрообміну в житлових будинках з природною вентиляцією).

6. Жуковський С.С., Кінаш О.В. Математична модель процесів тепло- і повітрообміну помешкань за нестаціонарних умов // Вісник ДонНАБА. № 2006-6(62). – Макіївка, 2006. – С.3–9. (Внесок здобувача - запропонована спрощена математична модель тепло- і повітрообміну приміщень, яка є аналогом просторової сітки електропровідників і дає змогу розраховувати та аналізувати ці процеси у разі дії гравітаційних напорів і вітрових тисків).

7. Кінаш О.В. Інфільтрація повітря в приміщеннях житлових будинків // Збірник наукових праць. Спеціальний випуск: Сучасні тенденції в архітектурі та будівництві. – К., 2003. – С.197-198.

8. Кінаш О.В. Особливості процесів натурального повітрообміну та чинники впливу перетікання повітря в результаті інфільтрації // Збірник наукових праць. Архітектура та будівництво України в нових соціально-економічних умовах. – К., 2004. – С. 275–279.

9. Кінаш О.В. Вплив термоізоляційності і щільності вікон на тепловтрати помешкань і мікроклімат їх приміщень / Збірник наукових праць. Ресурсоекономні матеріали, конструкції, будівлі та споруди. Випуск 13. Рівне. 2005. – С.136–158.

10. Кінаш О.В., Жуковський С.С. Аеродинамічні дослідження багатоповерхового будинку з урахуванням рельєфу місцевості // 3^rd International Conference. Problems of the technical meteorology – Lviv, 2006. – P.128–136. (Внесок здобувача – проведені експериментальні аеродинамічні дослідження на моделях, оброблення і аналіз результатів).