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建筑科学

深入研究鼓风机门测试

Peter Yost采访了来自能源温室的Collin Olson,了解了鼓风机门的方程指数,减压vs增压,使用声音来评估空气泄漏等等

能源温室的科林·奥尔森(左)和加里·尼尔森(右)。图片由TEC提供。

在过去的几年里,我积累了一系列关于鼓风机门和鼓风机门测试如何工作的问题。所以当另一个新的问题出现在我的脑海里,一个关于AeroBarrier以及它是如何使用鼓风机门进行气密性和密封性测试的,我想是时候向专家咨询一下了。

科林·奥尔森是能量温室(TEC)。他拥有威斯康星大学麦迪逊分校的物理学博士学位,在那里他最初专注于高能粒子物理学。

科林首先解释了他为什么不是工程师,他是如何认识加里·尼尔森(TEC的创始人),最后自己在TEC工作的(这都是关于音乐的)。

“作为圣奥拉夫的本科生,我完全打算学习工程学,但后者意味着离开圣奥拉夫一年。因为在乐队里玩,我可能有相当于音乐辅修的时间,就是不能离开。”

奥尔森也是通过音乐认识加里·尼尔森的(加里吹长号,科林吹小号口)。奥尔森的一位同事在一次音乐活动上遇到了加里,她告诉加里,她有物理学博士学位,似乎更适合加里在TEC所做的工作。那是1994年,从那时起奥尔森就一直在TEC工作。

介绍完了之后,我从一些关于鼓风机门的基本问题开始着手。下面你将看到的是经过编辑的对话版本,是科林回答的转述,而不是文字记录。我这样做是为了清晰明了,并尽可能高效地将长时间面试中最有用的信息以书面形式呈现出来。关于完整的采访和更多的背景,你可以听下面的录音。

鼓风机门是如何工作的?

风扇电机和叶片通过位于空气被吸入风扇的位置的风扇传感器将空气推出建筑物[下文详细介绍]。通道A读取室内压力[参考外部],而通道B测量风扇传感器和传感器上游的压力,将压力差转换为流量。

注:建筑物内外的压差与由压差引起的空气流量之间的关系可用幂律方程表示:

Q = cΔpn

Q是流量(立方英尺每分钟),C是常数,P是压力,n是幂律方程的指数。

指数可以在0.5和1.0之间变化,建筑物上的大洞使指数0.5最适合(曲线),非常小的洞使指数1最适合(直线)。这个幂律方程很酷的地方在于它只是关于压强和流量之间的关系。是的,温度和空气密度等其他因素也有影响,但它们很容易校正,不会从根本上影响压力/流量关系。

为什么不同圆环的风扇不会产生湍流,并扰乱压力和流量之间的关键关系?

想象一下风扇传感器上游的空气——空气被吸入的地方——就像限制水流的两块岩石上方的水。那里的水是平滑的,而下游的水是湍流的。类似的情况也发生在鼓风机门上,这就是为什么风扇传感器位于设置的“平静”上游,以及为什么用环限制鼓风机门并不会真正影响传感器上发生的事情。

在这条河中,两块岩石形成的斜槽的上游是平静的水,而下面的水是湍流的。这类似于空气进入鼓风机前后的门扇。图片由作者提供。

这里发生的另一件事是,不管使用哪个环,空气移动得如此之快,以至于在空气被拉过传感器的地方没有时间产生湍流。

在进行鼓风机门测试时,对房屋进行减压是否固有地比对房屋进行加压更准确?

这是一个有趣的问题,有几个答案。首先,为了加压,你只需旋转风扇,传感器仍然在上游的“平静”点。扇子并不关心也不知道它朝哪个方向。

然而,在减压测试中,传感器上游的空气在建筑物内部,空气总是平静的。在加压测试中,传感器上游的空气在建筑物外,那里的风——无论是稳定的还是阵风——都会产生“噪音”。

风会产生一些问题,这些问题可以通过平均减压基线来克服,但风会在加压测试中产生额外的问题。

我们怎么知道对任何一栋建筑使用什么指数呢?

事实证明,对于大多数建筑来说,指数相当集中在。65附近,如果您只是做单点测试并使用cfm50结果,那么这种影响真的不值得担心。然而,如果你用一个假定的指数从单点测试中推断出4 Pa的ELA(为了更好地评估渗透),那么你可能会引入重大错误。

为了真正比较建筑物在50 Pa压差和4 Pa压差下的表现,多点测试可以生成曲线和指数n的更好值。但是在低压情况下很难获得准确的压力读数,而且这也不能告诉我们泄漏的位置,这是了解建筑物漏气的重要部分。

难道我们不应该使用不同的指数在深度能源改造之前和之后,当做航母空气密封?

从这个角度来看:你只是把这些建筑物的渗漏系数改变了20倍左右,这就像把一辆SUV从路上拉下来,换成一辆插电式普锐斯。

注意:为了公平起见,下面是他们的协议是如何工作的:

  1. 在空气密封工艺前后,在50 Pa下进行单点测试。
  2. 在密封过程中,建筑被加压到100pa, cfm50被外推。

AeroBarrier正致力于将多点测试整合到他们的协议和软件中,这样他们就可以为n生成一个值,而不是假设为0.65。aeroarrier有兴趣更好地了解增压和减压差异背后的驱动因素,以确定在他们的协议中应该扮演什么角色。

使用管道爆破器而不是鼓风机进行建筑气密性测试有何不同?

唯一真正改变的是裹尸布。我们应该更经常地使用管道爆破器来建造气密性。它适用于3到5 ACH50范围内的家庭。对于多家庭单元测试,你可以把风扇留在面板上,从一层楼移动到另一层楼,从一个单元移动到另一个单元,假设单元入口门的尺寸相同。在欧洲,他们把TEC公司的管道爆破机叫做迷你鼓风机门。

这张照片显示了被动式房屋项目上的鼓风机门,风管爆破机用作风扇。照片由Steve Baczek提供。

声波LQ法测量漏气的可行选择?

从根本上说,如果你想知道有多少空气流过一个建筑,你需要测量有多少空气流过一个建筑。鼓风机门测试基本上是一种直流现象,而声音更像是一种交流现象。帕斯卡原理当你在一个封闭的容器中施加压力时,压力会以音速在整个建筑中传播。

声波的强度随其产生半径的平方根而减小。这使得声音的交流现象成为局部或目标漏风的良好补充评估工具,但不适用于整个建筑物。

注意:一个红外大型建筑的密封性测试是有问题的:难以安排,对施工进度影响很大,经常需要分段等。

如果索尼克LQ不是答案,那么大型建筑的答案是什么?

当我们开始把我们的效率产业看得和大厅里的瓷砖一样重要时,我们的时间表和计划中就会有测试的场所,我们行业的人就不用在晚上和周末工作了。这是人们认识到气密性测试的重要性并给予该问题应有的重视的问题。

TEC DG1000是一个巨大的突破,本质上是将压力表和计算机结合起来。

是的。TEC DG1000有什么新特点?

最新的更新之一增加了蓝牙功能。这是一个非常困难的技术障碍,尽管我们已经把天线安装在仪表里了。以前,如果你打开手机上的TEC应用程序来远程运行鼓风机门,它几乎会关闭手机的其他功能。通过蓝牙,仪表和你的手机之间建立了点对点连接,所以你仍然可以在你的手机上使用谷歌。

请听作者对科林·奥尔森的完整采访:

-Peter Yost是GBA的技术总监。他还是一家咨询公司的创始人,该公司位于佛蒙特州的伯瑞特波罗Building-Wright.他经常为新住宅和改造项目的设计和建造提供咨询。二十多年来,他一直在建造、研究、教学、写作和咨询高性能住宅,他被公认为NAHB年度教育家。你有建筑科学的难题吗?在这里联系皮特

6个评论

  1. 用户- 723121||# 1

    我们很幸运能在MSP拥有能量温室。不得不说,他们都很聪明。我和加里·尼尔森一起参加了2007年被动式房屋会议。11月一个非常寒冷的早晨,我们参观了史密斯之家,那天加里带着一台非常灵敏的红外摄像机。我记得墙壁是12或14英寸的TJI,还有吹过的绝缘材料。尽管由于TJI的深度和狭窄的腹板,热桥轻微,加里的摄像机可以检测到干墙紧固件的温度略低于墙壁表面温度。这是一个被动式房屋,非常节能,这只是表明我们有技术来评估建筑物,并建造得更好。

  2. john_m1||#2

    毫无疑问,在我看来,鼓风机门和必要的仪器。在我100YO的房子里,我一直在空气密封。我是一个狂热的diy玩家,希望有人来检查我的进度,但我不能重复这么做一次,因为每次都要花费500美元或更多。

    用我周围的1500cfm旧风扇做我的门(或窗是我在想的)会遇到什么问题?
    我发现门窗周围有明显的裂缝。有了家酿的门,我可以走得更远,同时检查我的工作。

    我在时间和材料行业工作了很长时间,我意识到专业知识可能是最有价值的东西。请不要把我的问题当成挖苦,TEC在建筑科学史上是非常重要的名字。伟大的采访。

    1. 专家成员
      Dana多赛特||# 3

      “用我身边那台1500cfm的旧风扇做我的门(或窗)会遇到什么问题?”

      一个大的可逆窗户风扇(安装在窗户上)和一个200美元的FLIR摄像机,使用智能手机或平板电脑作为显示器,可以做鼓风机门在寻找泄漏方面所做的大部分工作,主要的区别是没有校准,压力差也没有那么大。对于大而漏水的房子,你可能只能在门关着的情况下一次检查一个房间,但对于一个足够紧密的房子,通过一扇窗户进行加压和减压就足以发现其他房间的漏水。

      窗户和门的漏水是最明显的,但通常不是最大的。基础窗台和带梁的裂缝通常比所有门窗裂缝的总和还要大。水管和烟道是百年老房子的另一个常见的大泄漏,还有气球框架外墙,甚至没有顶板的隔墙框架。

      1. john_m1||# 6

        以上这些我都有。诅咒你还没给吊带托梁修完半个地下室。

  3. jj1||# 4

    嗨,约翰:供你参考,加里·雷萨在这里描述了如何DIY一个30美元的鼓风机门:
    https://www.builditsolar.com/Projects/Conservation/BlowerDoor/BlowerDoor.htm

  4. john_m1||# 5

    非常感谢,那篇文章启发了我去买打折的扇子和裹尸布,也问了这个问题。

    热成像相机是我送给圣诞老人的礼物之一。

    我想这个问题更好的表达方式应该是我如何达到80%。

    丹娜,你的意见是无价的,帮助我走到我要去的地方。

    我知道乐队托梁,但从没想过它们会这么漏

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