ilmanvirtaus

Ilmanvirtaus on ilman liikettä tilassa, kanavissa tai ilmanvaihtojärjestelmissä. Se syntyy paine- ja lämpötilaerojen sekä esteiden aiheuttamien vastusten tuloksena, ja sitä voidaan luokitella luonnolliseksi ja pakotetuksi. Tässä kontekstissa ilmavirta mitataan tilavuusvirralla Q (m^3/s tai L/s), massavirralla ṁ (kg/s) sekä virtausnopeudella v (m/s).

Luonnollinen ilmanvirtaus syntyy paine- ja lämpötilaeroista sekä rakennusten ilmanvaihtokanavien esteistä; esimerkkejä ovat stack effect ja tuulen aiheuttama paine-ero, jotka yhdessä säätelevät ilman liikkumista rakennuksessa. Pakotettu ilmanvirtaus tapahtuu puhaltimien, ilmanvaihtokoneiden ja kanavien avulla, ja sitä hyödynnetään terveellisen sisäilman takaamiseen sekä energiatehokkuuden parantamiseen.

Perusfysiikassa ilmanvirtaus voidaan kuvata jatkuvuuslausekkeella ja Navier–Stokes -yhtälöillä; käytännön laskutoimituksissa riittävät kuitenkin yksinkertaiset mallit. Tilavuusvirta Q = vA, missä v on nopeus ja A poikkipinta-ala. Massavirta ṁ = ρQ, ρ on ilman tiheys (noin 1,2 kg/m^3 normaalipaineessa 20 °C). Paine-erot määrittävät virtausta, ja Reynolds-luku kuvaa virtaustilan luonnetta.

Ilmavirtoja voidaan luokitella laminaarisiin tai turbulentteihin. Laminaarisuus ja turbulenttius riippuvat tilan geometriasta sekä virtaussuhteista, ja useimmissa rakennussovelluksissa virtaus on pääosin turbulentti, mikä vaikuttaa ääneen, lämmönsiirtoon ja energian kulutukseen.

Sovelluksia ja ilmiöitä ovat rakennusten ilmanvaihto, ilmanpuhdistus, energianhallinta sekä teolliset prosessit. Esimerkkejä ilmiöistä ovat tuulen aiheuttama paine-ero sekä stack effect, jotka on huomioitava suunnittelussa ja mittauksissa.