Luchtdruk bovenin hoog gebouw

jkien

Is de luchtdruk bovenin een hoog gebouw, bijvoorbeeld de Burj Khalifa, gelijk aan de luchtdruk buiten (op dezelfde hoogte)?

Jan van de Velde

Moet wel. Hoe wou je dat etage na etage luchtdicht houden?

Verder, op 750 m hoogte zou er een drukverschil binnen/buiten van ruwweg 8000 N/m² heersen. Bij een venster van 2 x 3 m komt er dan zo'n 50 000 N tegen de ruit te drukken. Mag je nogal een sponninkje bouwen lijkt me.

Benm

In de regel is de luchtdruk in een hoog gebouw inderdaad gelijk aan de luchtdruk buiten ter hoogte van de betreffende etage. Afgezien van praktische bezwaren als uitgeblazen ruiten worden gebouwen eigenlijk nooit gebouwd als absoluut luchtdichte constructies. Dat wil niet direct zeggen dat het doorwaait, maar als er een gaatje van een milimeter zit dat trekt de druk zich daardoor alsnog wel gelijk als je dat niet actief tegengaat.

Overigens merk je dat ook wel als je een hoog gebouw met een snelle lift in gaat. Bijvoorbeeld in de KL tower (maleisie) waarbij je binnen 1 minuut met de lift van de grond naar 300+ meter gaat. Daar voel je het drukverschil aan je oren tijdens de rit omhoog of omlaag (maar het uitzicht is het waard

)

Michel Uphoff

Een bepaald (negatief door airco, of positief 's nachts) schoorsteeneffect zal er wel kunnen zijn, maar ik neem aan dat daar bij het ontwerp van de ventilatie en de plaatsing van deuren in trapgaten en dergelijke rekening mee is gehouden.

Benm

Dat valt nog vies tegen denk ik: in ieder gebouw zitten genoeg spleten en gaten om de druk binnen en buiten gelijk te houden, tenzij je specifiek ontwerpt om dat te voorkomen.

In laboratoria waar gewerkt wordt met radioactieve stoffen en/of GMO's wordt een kleine onderdruk gehandhaafd waardoor een misgelopen experiment niet direct naar de buitenlucht kant ontsnappen. Afgezien van het minimaliseren van lekkages vereist zo'n systeem dat er continu lucht uit die omgeving (via een filtersysteem) naar buiten wordt gepompt om zelfs een minimaal drukverschil (500 mPa oid) te handhaven.

Michel Uphoff

Of het historisch correct is weet ik niet, ik heb dit onthouden; Toen het Empire State building vrijwel af was, bleken door het schoorsteeneffect de deuren beneden vrijwel niet te openen. En als ze eenmaal open waren stond je in een sterke luchtstroom. Daarom zijn daar voor het eerst draaideuren toegepast, die later in heel veel hoge gebouwen toegepast werden om onder andere dit probleem het hoofd te bieden.

Hier een filmpje van een fabrikant van ventilatiesystemen over het schoorsteeneffect en de rol van ventilatie:

Benm

Ik kan me daar wel iets bij voorstellen, zeker in een stad als new york waarbij het gebouw in de winter behoorlijk veel warmer is dan de omgeving. In geval van iets als de Petronas towers zou je het omgekeerde effect moeten hebben gezien het gebouw door de airco vrijwel altijd van binnen koeler is dan de buitentemperatuur. Overigens zitten daar wel draaideuren in, maar of dat iets met luchtdruk te maken heeft weet ik niet: De onderste paar verdiepingen zijn een druk winkelcentrum, en die draaideuren zijn denk ik nodig om de warmte wat buiten te houden terwijl er toch een enorme stroom mensen continu in en uit loopt. Ik vermoed dat ze er ook draaideuren in hadden gezet als de rest van het gebouw er niet bovenop stond (zoals in tig vergelijkbare aziatische winkelcentra).

jkien

Op smartphones met een barometer kun je een hoogtemeter-app installeren. Wat me verbaast is

dat zulke apps niet de formule geven die de druk omrekent in hoogte,
dat je niet kunt kiezen voor een isotherm of adiabatisch model,
dat je de parameter T₀ (temperatuur op hoogte 0) niet zelf mag instellen. Het is blijkbaar een gefixeerde parameter. Alleen P₀ (druk op hoogte 0) is instelbaar.

Het isotherme model is van toepassing binnen een gebouw (liftkoker, trappenhuis) waar op elke verdieping kamertemperatuur heerst: P(h) = P₀e^-h/H, met schaalhoogte H = RT₀/(M₀g). De formuleparameters P₀,T₀ , M₀ zijn meetwaarden voor hoogte h=0. De drukgradiënt is -P₀/H als h<<H.

Het adiabatische model is van toepassing voor de buitenlucht. Wikipedia geeft een formule (equation 1) die vermoedelijk dat model representeert. Als ik het nareken in een spreadsheet blijkt equation 1 voor de eerste verticale kilometer niet significant te verschillen van de isotherme formule, als dezelfde T₀ wordt ingevuld. Dus voor de Burj Khalifa zou een keuzeinstelling voor adiabatisch of isotherm model geen verschil opleveren.

Als je de hoogtemeter binnen en buiten de Burj Khalifa zou willen gebruiken is het belangrijkste verschil dat de temperatuur beneden, T_0, binnen en buiten verschilt. Als de lucht binnen 10°C warmer is dan buiten zal de drukgradient binnen 4% kleiner zijn dan buiten. Als de druk bovenin de Burj Khalifa (binnen) 100 mbar lager is dan beneden, dan is de druk in 10°C koudere buitenlucht op dakhoogte 104 mbar lager dan beneden.

Eigenlijk zou M₀ ook instelbaar moeten zijn, want droge lucht is zwaarder dan vochtige lucht, maar voor temperaturen beneden 20°C is dat effect in de spreadsheet verwaarloosbaar. Voor hoogtemetingen in landen met tropische temperaturen en vochtige lucht zou een instelbare M₀nuttig zijn.

Conclusie: het is vreemd dat T₀ niet instelbaar is in hoogtemeter-apps. Dat zou uitmaken voor hoogtemeting in koude winterlucht, in warme zomerlucht, in een verwarmd gebouw, en in een verwarmde auto die de berg op rijdt.

Benm

Dat men de temerpatuursensor niet gebruikt voor de berekening zal ermee te maken hebben dat deze mogelijk een grotere fout oplevert dan compenseert: als je de smartphone in je broekzak hebt gedragen oid zal deze bij koud weer aanzienlijk warmer zijn dan de lucht, en het duurt wel even voor dat temperatuurverschil verdwenen is - niet handig als je tijdens het skieeen oid even vlug wilt zien hoe hoog je zit.

Overigens kun je ook met GPS wel de hoogte bepalen, alleen is het niet zo heel nauwkeurig (5 meter bij vrij hemelzicht) en gaat dit IN een gebouw sowieso niet werken.

Misschien is er wel een app die de ruwe data van de druksensor kan uitlezen, zodat je zelf verder kunt rekenen? Zelf heb ik geen smartphone met barometer erin, maar als dat tot op de pascal nauwkeurig is zou je het verschil tussen de grond en hierboven met gemak moeten kunnen meten.

jkien

Benm schreef: ↑di 24 dec 2013, 13:33
als je de smartphone in je broekzak hebt gedragen oid zal deze bij koud weer aanzienlijk warmer zijn dan de lucht, en het duurt wel even voor dat temperatuurverschil verdwenen is - niet handig als je tijdens het skieeen oid even vlug wilt zien hoe hoog je zit.

Dat zou misgaan als je de smartphone automatisch zijn eigen temperatuur laat invullen voor T₀. Maar als je zelf de ware temperatuur van de buitenlucht invult voor T₀ gaat het goed.

Benm

Dat zal voor de gemiddelde gebruiker teveel 'gedoe' zijn denk ik... maar anderzijds is het vast mogelijk er een app voor te maken - je kunt vermoeddelijk wel terugrekenen wat de voor temperatuur gecompenseerde druk is als je weet wat de standaard waarde T0 voor het toestel is. Of wellicht direct de sensor uitlezen, ik vermoed dat daar gewoon een waarde in pascal uit komt (mogelijk vermenigvuldigd met een of andere schaalfactor of het binair een beetje prettig te maken).

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Re: Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Re: Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Re: Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Re: Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Re: Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Re: Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Re: Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Re: Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Re: Luchtdruk bovenin hoog gebouw

Re: Luchtdruk bovenin hoog gebouw