Zdvihové větrání - Displacement ventilation

Zdvihová ventilace (DV) Je to distribuce vzduchu v místnosti strategie, kdy je upravený venkovní vzduch přiváděn nízkou rychlostí z difuzorů přívodu vzduchu umístěných blízko úrovně podlahy a odsávaných nad obsazenou zónu, obvykle ve výšce stropu.[1]

Návrh systému

Typický výtlačný ventilační systém, jako například v kancelářských prostorách, dodává upravený studený vzduch z místnosti vzduchotechnická jednotka (AHU) prostřednictvím difuzoru vzduchu s nízkou indukcí. Typy difuzoru se liší podle aplikace. Difuzory mohou být umístěny proti zdi („nástěnné“), v rohu místnosti („v rohu“) nebo nad podlahou, ale ne proti zdi („volně stojící“).[2] Chladný vzduch zrychluje kvůlivztlak síla se šíří v tenké vrstvě po podlaze a dosahuje relativně vysoké rychlosti, než stoupne v důsledku výměny tepla se zdroji tepla (např. cestující, počítače, světla).[3] Absorpcí tepla ze zdrojů tepla se studený vzduch stává teplejším a méně hustým. Rozdíl hustoty mezi studeným a teplým vzduchem vytváří vzestupné konvekční proudy známé jako tepelné vlečky. Místo samostatného systému ve vnitřním prostoru může být výtlačný ventilační systém spojen také s jinými zdroji chlazení a topení, jako jsou sálavé chlazené stropy.[4] nebo podlahové topení.[1]

Dějiny

Zdvihová ventilace byla poprvé použita v průmyslová budova ve Skandinávii v roce 1978 a od té doby se často používá v podobných aplikacích i v kancelářských prostorách po celé Skandinávii.[1] Do roku 1989 se odhadovalo, že výtlaková ventilace zahrnuje 50% v průmyslových aplikacích a 25% v kancelářích v severských zemích.[5] Aplikace ve Spojených státech nebyly tak rozšířené jako ve Skandinávii. Byl proveden nějaký výzkum k posouzení praktičnosti této aplikace na trzích v USA kvůli různým typickým vesmírným designům[1] a aplikace v horkém a vlhkém podnebí, stejně jako výzkum k posouzení potenciální kvality vnitřního prostředí a výhod úspory energie této strategie v USA a jinde.

Aplikace

Zdvihová ventilace byla použita v mnoha slavných budovách, jako je Mezinárodní letiště Suvarnabhumi v thajském Bangkoku budova Centra leteckých projektů NASA Jet Propulsion Laboratory,[6][7] a Mezinárodní letiště San Francisco[8][9] Terminál 2 mimo jiné.

Obecná charakteristika

Distribuce proudu vzduchu

Tepelné oblaky a přiváděný vzduch z difuzorů, které určují rychlost proud vzduchu na úrovni podlahy hrají v systémech DV důležitou roli. Je nutné pečlivě nastavit rychlost proudění vzduchu z difuzoru, aby nedošlo k průvanu.

Typ úpravy

Kvůli jedinečným vlastnostem tepelné stratifikace se výtlačné větrání obvykle používá spíše k chlazení než k vytápění. V mnoha případech se během topných období používá samostatný zdroj vytápění, například radiátor nebo základní deska.[1]

Prostorové požadavky

Zdvihová ventilace je nejvhodnější pro vyšší prostory (vyšší než 3 metry [10 stop]).[2] Standardní směšovací ventilace může být vhodnější pro menší prostory, kde kvalita vzduchu není tak důležitá, jako jsou kanceláře pro jednoho člověka a kde výška místnosti není vysoká (např. Nižší než 2,3 metry).[2]

Výhody a omezení

Místní nepohodlí: vertikální teplotní rozdíl a tah

Zdvihové ventilační systémy jsou tišší než konvenční stropní systémy s lepší účinností ventilace. Proto by to mohlo zlepšit kvalitu vnitřního vzduchu a poskytnout žádoucí akustické prostředí. Výtlačné ventilační systémy jsou vhodné v prostoru, kde je vyžadována vysoká ventilace, jako jsou učebny, konferenční místnosti a kanceláře.

Posunutí ventilace může být příčinou nepohodlí kvůli velké svislosti teplotní gradient a koncepty.[10] Podle výzkumu Melikova a Pitchurova se pocity chladu způsobené svislým teplotním rozdílem a průvanem obvykle vyskytují v oblasti dolní končetiny / kotníku / chodidel, zatímco jsou hlášeny teplé pocity na hlavě.[11] Výzkum také naznačuje, že model hodnocení tahu by mohl předpovědět riziko tahu s dobrou přesností v místnostech s výtlakovými ventilačními systémy.

V těchto dvou problémech je obsažen kompromis: zvýšením průtoku (a schopností odstranit větší tepelná zatížení) lze snížit vertikální teplotní gradient, což by však mohlo zvýšit riziko průvanu.[1] Spárování výtlačné ventilace se sálavými chlazenými stropy je snahou tento problém zmírnit.[12] Podle některých studií mohou výtlačné ventilační systémy poskytnout přijatelné pohodlí, pouze pokud je odpovídající chladicí zátěž menší než asi 13 Btu / h-sf nebo 40 W / m2.

Kvalita vnitřního ovzduší

Jednou z výhod výtlačné ventilace je možná lepší kvalita vnitřního vzduchu dosáhnete odsáváním kontaminovaného vzduchu z místnosti. Lepší kvality vzduchu se dosáhne, když je zdrojem znečištění také zdroj tepla.[1][2]

Účinnost výtlačné ventilace při odstraňování částic znečišťujících látek byla zkoumána v poslední době.[13][14] Malé vodné kapičky obsahující infekční jádra se často uvolňují v nemocničních pokojích a jiných vnitřních prostorách a mají tendenci se usazovat okolním vzduchem rychlostí obvykle 1–10 mm / s. V chladném podnebí nebo ročním období jsou dostatečně malé kapičky extrahovány z horní části prostoru ventilovaného výtlakem, pokud střední rychlost vzduchu vzhůru přesahuje rychlost usazování částic. Laboratorní experimenty však ukázaly, že větší kapičky se mohou usazovat rychleji, než se pohybuje vzduch. V tomto případě nejsou velké kapičky efektivně extrahovány z prostoru s ventilací s posunem nahoru a jejich koncentrace se zvyšuje, pokud se zvyšuje rychlost ventilace.[13] V teplejším podnebí nebo ročním období může v prostoru s ventilací s posunem dolů dojít k velkým nestabilitám v koncentraci kontaminujících látek.[14]

Spotřeba energie

Některé studie prokázaly, že výtlačné větrání může ve srovnání se standardním směšovacím větráním šetřit energii v závislosti na typu použití budovy, designu / hromadění / orientaci a dalších faktorech.[1] Pro vyhodnocení spotřeby energie výtlačné ventilace je však hlavní metodou numerická simulace, protože roční měření jsou příliš nákladná a časově náročná. Proto je stále diskutováno, zda by ventilace s výtlakem mohla pomoci s úsporou energie. Obecně je výtlaková ventilace atraktivní pro oblast jádra v budově, protože není nutné žádné vytápění. Obvodové zóny však vyžadují vysokou chladicí energii.

Pokyny k návrhu

Byly zveřejněny různé pokyny, které poskytují pokyny k navrhování výtlakových ventilačních systémů, včetně:

  • Skistad H., Mundt E., Nielsen P.V., Hagstrom K., Railo J. (2002). Zdvihové větrání v neprůmyslových prostorách. Federace evropských asociací pro vytápění a klimatizaci.[2]
  • Skistad, H. (1994). Zdvihové větrání. Research Studies Press, John Wiley & Sons, Ltd., west Sussex. SPOJENÉ KRÁLOVSTVÍ.
  • Chen, Q. a Glicksman, L. (2003). Hodnocení výkonu a vývoj návrhových směrnic pro výtlačné větrání. Atlanta: ASHRAE.[1]

Mezi výše uvedenými pokyny je ten, který vyvinuli Chen a Glicksman, zaměřen konkrétně na splnění amerického standardu. Níže je uveden stručný popis každého kroku jejich pokynu.[15]

          Krok 1) Posuďte použitelnost výtlačné ventilace

          Krok 2) Vypočítejte letní návrhovou chladicí zátěž.

          Krok 3) Určete požadovaný průtok přiváděného vzduchu pro letní chlazení.

          Krok 4) Najděte požadovaný průtok čerstvého vzduchu pro přijatelnou kvalitu vnitřního vzduchu.

          Krok 5) Určete průtok přiváděného vzduchu.

          Krok 6) Vypočítejte průtok přiváděného vzduchu.

          Krok 7) Určete poměr čerstvého vzduchu k přiváděnému vzduchu.

          Krok 8) Vyberte velikost a číslo difuzoru přiváděného vzduchu.

          Krok 9) Zkontrolujte situaci zimního vytápění.

          Krok 10) Odhadněte první náklady a roční spotřebu energie.

Seznam budov využívajících výtlakovou ventilaci (DV)

BudovaRokZeměMěstoArchitektiTyp prostoru
Židovské muzeum v Berlíně1999NěmeckoBerlínDaniel LibeskindVýstavní prostor
Bangkok mezinárodní letiště2006ThajskoBangkokHelmut Jahn z Murphy / Jahn ArchitectsLetištní terminál
Hearst Tower2006Spojené státyNew York City, NYNorman Foster z Foster + PartnersVelký veřejný prostor
Newseum2011Spojené státyWashington DC.Polshek PartnerstvíVelký veřejný prostor
Lékařské centrum Modesto2008Spojené státyModesto, KalifornieKP ArchitectsZdravotní péče
St. John's University, St. John's Hall1950Spojené státyNew York City, NYneznámýVýukové prostředí
Carnegie Hall1891Spojené státyNew York City, NYWilliam Burnet TuthillDivadlo
Divadlo Samuela J. Friedmana20. léta 20. stoletíSpojené státyNew York City, NYHerbert J. KrappDivadlo
Národní centrum múzických umění2007ČínaPekingPaul AndreuDivadlo
Kodaňská opera2004DánskoKodaňHenning LarsenDivadlo

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d E F G h i Chen, Q .; Glicksman, L. (1999). Hodnocení výkonu a vývoj návrhových pokynů pro ventilaci výtlaku. MA .: ASHRAE.
  2. ^ A b C d E REHVA. (2002). Zdvihová ventilace v neprůmyslových prostorách. Federace evropských asociací pro vytápění a klimatizaci.
  3. ^ Novoselac, Atila; J., Srebric (červen 2002). "Kritický přehled o výkonu a konstrukci kombinovaných chlazených stropních a objemových ventilačních systémů". Energie a budovy. 34 (5): Energie a budovy. doi:10.1016 / S0378-7788 (01) 00134-7.
  4. ^ Schiavon, Stefano; Bauman, F .; Tully, B .; Rimmer, J. (2012). "Stratifikace vzduchu v místnosti v kombinovaných chladicích stropech a výtlakových ventilačních systémech". Výzkum HVAC a R. 18 (1): 147–159. S2CID  55305722.
  5. ^ Svensson, A.G.L. (1989). "ordické zkušenosti s výtlakovými ventilačními systémy". Transakce ASHRAE. 95 (2).
  6. ^ „Zelená budova NASA z tohoto světa - Exkluzivní web - časopis EDC“. edcmag.com. Archivovány od originál dne 22. ledna 2013. Citováno 9. prosince 2010.
  7. ^ https://www.energystar.gov/sites/default/uploads/buildings/old/files/50_Flight_Project_508.pdf
  8. ^ https://www.usgbc.org/articles/san-francisco-airport-aims-achieve-zero-net-energy-usgbc-n northern-california
  9. ^ https://medium.com/the-fourth-wave/zero-energy-green-building-in-a-data-enlightened-era-70c84300df4c
  10. ^ ANSI / ASHRAE Standard 55 (2002). Podmínky tepelného prostředí pro lidské obsazení
  11. ^ Melikov, Arsen; Pitchurov, G .; Naydenov, K .; Langkilde, G. (červen 2005). „Terénní studie tepelného pohodlí cestujících v místnostech s objemovým větráním“. Vnitřní vzduch. 15 (3): 205–214. doi:10.1111 / j.1600-0668.2005.00337.x. PMID  15865620.
  12. ^ Loveday, D.L .; Parsons, K.C .; Taki, A.H .; Hodder, S.G. (červenec 2002). „Prostorové ventilační prostředí s chlazenými stropy: návrh tepelné pohody v kontextu BS EN ISO7730 versus adaptivní debata“. Energie a budovy. 34 (6): 573–579. doi:10.1016 / S0378-7788 (02) 00007-5.
  13. ^ A b Woods, Andrew W .; Mingotti, Nicola (červen 2015). „O transportu těžkých částic přes ventilační prostor s posunem nahoru“. Journal of Fluid Mechanics. 772: 478–507. doi:10.1017 / jfm.2015.204. ISSN  0022-1120.
  14. ^ A b Woods, Andrew W .; Mingotti, Nicola (červenec 2015). „O transportu těžkých částic přes ventilační prostor s posunem dolů“. Journal of Fluid Mechanics. 774: 192–223. doi:10.1017 / jfm.2015.244. ISSN  0022-1120.
  15. ^ Chen, Q; Glicksman, L.R (1. ledna 2003). Hodnocení výkonu systému a návrhové pokyny pro ventilaci s výtlakem. Atlanta: Americká společnost pro topení, chlazení a klimatizaci, Inc. ISBN  978-1931862424.