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建筑科学

皮特的难题:老式涡轮通风口

这些旋转的屋顶通风口是由风、烟囱效应还是排风机驱动的?

这台有近100年历史的屋顶通风机,在最轻柔的微风中自由旋转。

事实证明,这些通风口是由每种……

首先,通风口非常漂亮

这里显示的涡轮通风口被称为Effico屋顶通风机,由WF赫希曼公司在20世纪20年代制造。

赫希曼屋顶通风机的铭牌。Brian Knowles摄。

较大的直径约为4英尺,已有近100年历史,仍在自由旋转。

我确实找到了一个架构师手册在eBid上购买这些喷口,但没有以35美元的价格购买。但在上世纪初,它们显然是最先进的。

他们是该留还是该走?

这些通风口位于弗吉尼亚州布瑞特伯勒的圣迈克尔学校(St. Michael 's school)的屋顶上,作为一项更换现有屋顶膜、增加屋顶太阳能系统的屋顶工程的一部分,它们正在接受仔细检查。不过,在施工过程中,建筑师和屋顶承包商开始担心护墙砖上的斑点状花,以及在顶楼教室天花板和屋顶平台之间约16英寸(约合16厘米)的空间中出现的大量纤维素和玻璃纤维绝缘材料。

在圣迈克尔学校的屋顶上,有3个较大的和3个较小的屋顶通风机。通风机有外部的风向标,但内部也有弯曲的风向标。

砖上的花是冬天在阁楼上凝结的吗?通风口是否促使温暖潮湿的空气进入阁楼,加剧了潮湿问题?

这是圣迈克尔学校大楼的东侧。你可以在砖护墙上看到白色的花蕊,最明显的是在入口凸起的左侧。

为什么有两种尺寸的通风口(每种三种),每个通风口有什么作用?它们是阁楼的通风口还是建筑物通风系统的一部分?我们花了不少时间追踪每个屋顶通风机和它们的内部连接。

较小的屋顶通风机

三个较小的屋顶通风机都被发现是通到排气扇的管道。其中两个较小的被直接输送到顶楼浴室的排风机。这些风扇是建筑工用的洗浴风扇,流量仅够转动屋顶的通风机。第三个较小的屋顶排气孔连接到一个强大的皮带驱动叶轮排风机,该风机连接到地下室男女更衣室和厨房排气孔(由厨房的一个简单开关控制)。

在地下室的保管室,这个叶轮电机驱动排气为厨房和地下室的两个更衣室。
矩形风管上的黑色格栅是厨房排气。
在右上方,你可以看到这个地下室更衣室的开放式排气管道。

当打开时,这个排气系统让屋顶的通风机旋转大时间(见上面的视频)。

更大的屋顶通风机

在每间教室里,我们都在一排后墙上的小隔间里找到了一个格栅和舷窗孔。

在学校的每个教室后面都有一个这样的格栅。
这些小隔间在每个教室的后面包含通风格栅和舷窗孔,以进入大追逐上方的小隔间。

我们爬进这个追逐空间,顺着连接着格栅的管道进入阁楼。最后一次爬进阁楼空间(见下面走廊通道的照片)证实,每个教室的管道都连接着一个3英尺乘3英尺的静压箱,每个静压箱都连接着三个较大的屋顶通风机。

连接到较大的屋顶通风机的静压箱。

这是一个20世纪20年代的被动通风和冷却系统,利用风和烟囱效应来创造新鲜空气进入教室。在春季和秋季学年,这种方法可能效果很好,但在冬季(每个格栅都用塑料胶带封住)就不那么好了。

这是顶楼走廊的通道口可以进入阁楼的静压室。
在阁楼上,你可以看到直接连接到更大的屋顶通风机的大管道。在前景是原来的铸铁管为两个屋顶排水口之一。

我们解开了学校鬼魂之谜

原来项目建筑师和屋顶承包商都是学校学生的家长。他们的孩子坚持说,男孩和女孩的更衣室被尖叫的鬼魂“闹鬼”。是的,当我们在工作时,缓慢转动的呼吸机确实发出了一声尖叫,在金属管道中上下回响——很吓人,但至少在我们看来不是鬼。

但阁楼潮湿和胸墙开花怎么办?

阁楼的湿润模式更强烈地表明大量的水泄漏,而不是空气泄漏凝结。可以肯定的是,有相当多的温暖潮湿的空气通过天花板和透气的玻璃纤维和纤维素绝缘材料进入阁楼。但我们知道在屋顶平台和薄膜之间有一定程度的刚性绝缘,加热阁楼的空气空间(尽管我们目前不知道屋顶平台上有多少刚性绝缘)。看看下面照片中的外部砖花和阁楼框架水渍和他们建议的模式。

阁楼上的屋顶框架紧靠着砖砌的胸墙,上面有水渍,就在建筑外部砖砌的花蕊处。

当水通过砖和砂浆等多孔材料时,钙盐被溶解,并随着水从砖表面蒸发而留下。风化本身并不是问题,虽然它通常是大量水泄漏的结果,但有时也可能是由凝结引起的砖花发育的BIA资源).虽然上面讨论的湿润模式,对应于斑点砖花,所以几乎可以肯定是在胸墙帽闪烁处大量漏水的结果。

那么,解决方案是什么呢?

现有的屋顶膜肯定会出现。到那时,较大的屋顶通风口将被吊起重新使用(我在eBay上发现了一个较大的Effico屋顶通风口,它是一个古董,售价约2100美元)。连接小浴室的两个较小的通风口将被取消,并可能重新配置为穿墙排气。有可能最后一个较小的Effico屋顶通风机可以留下来,继续为两个更衣室和厨房提供排气通风。屋顶甲板将被检查水分破坏的模式,特别是在渗透和胸墙。

顶部屋顶平台框架上的水渍更容易引起大面积漏水,而下部天花板覆盖层和捆扎带上的水渍则更容易引起冬季冷凝水。当这张照片拍摄时,外面大约是华氏20度,屋顶甲板是干燥的(内外),纤维素绝缘材料有点潮湿。

我认为顶楼天花板上安装得不好的玻璃纤维和纤维素隔热层不必拆掉;我认为我们可以使用露点计算和足够的屋顶甲板刚性绝缘,以确保阁楼空间保持在露点以上,以避免冬季凝结。

学校应该投资安装一个或多个二氧化碳监测器,以确定在这座公认的漏水严重的建筑中,教室需要多少主动通风。学校当然有兴趣保护他们的历史建筑和他们的学生。

-Peter Yost是GBA的技术总监。他还是佛蒙特州伯瑞特伯勒市一家咨询公司的创始人Building-Wright.他经常为新住宅和翻新项目的设计和施工提供咨询。20多年来,他一直致力于高性能住宅的建设、研究、教学、写作和咨询,他被评为NAHB年度教育家。你有建筑科学难题吗?联系Pete照片由作者提供,特别注明者除外。

5个评论

  1. adam5532||# 1

    《建筑师手册》可在建筑技术遗产图书馆(Building Technology Heritage Library)免费下载(搜索Hirschman):
    https://archive.org/details/buildingtechnologyheritagelibrary

  2. adam5532||# 2

    您确定要删除它们吗?在夏天,它们似乎是空调的环保替代品。根据手册,他们有电动阻尼器在他们。

  3. 专家成员
    彼得·约斯特||# 3

    非常感谢Adam。

    我捐了钱,然后下载了手册。

    这栋楼里的赫希曼通风机既没有阻尼也没有动力。我怀疑在这种情况下我们能否使它们有效地工作,但我们不会立即放弃它。

    Best - Peter

  4. Yupster||# 4

    这些“皮特的谜题”总是那么有趣。感谢分享您的现场经验!

  5. 专家成员
    彼得·约斯特||# 5

    很高兴听到Yupster的声音,谢谢。

    写这个工作就像指挥它一样有趣。

    彼得

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