Tepelná destratifikace - Thermal destratification

Fanoušci destratifikace[1] nainstalován v obchodě s potravinami ve stylu amerického skladu

Tepelná destratifikace je proces směšování vnitřního vzduchu v budově, aby se odstranily stratifikované vrstvy a dosáhlo se teplota vyrovnání v celém systému stavební plášť.

Tepelná stratifikace v budovách

Destratifikace je opakem přirozeného procesu tepelné stratifikace, což je vrstvení různých (obvykle se zvyšujících) teplot vzduchu od podlahy ke stropu. Stratifikace je způsobena horkým vzduchem stoupajícím až ke stropu nebo střešnímu prostoru, protože je lehčí než okolní chladnější vzduch. Naopak chladný vzduch padá na podlahu, protože je těžší než okolní teplejší vzduch.

Ve stratifikované budově jsou běžné teplotní rozdíly až 1,5 ° C na svislou nohu a čím vyšší je strop budovy, tím extrémnější může být tento teplotní rozdíl.[2] V extrémních případech byly teplotní rozdíly 10 ° C zjištěny ve výšce 1 metr. Mezi další proměnné, které ovlivňují úroveň tepelné stratifikace, patří teplo generované lidmi a procesy přítomnými v budově, izolace prostoru od vnějších povětrnostních podmínek, solární zisk, specifikace systému HVAC, umístění přívodních a vratných potrubí a vertikální pohyb vzduchu. uvnitř prostoru, obvykle dodávané destratifikačními fanoušky. Výpočetní dynamika tekutin lze použít k předpovědi úrovně stratifikace v prostoru.

Účinky tepelné stratifikace

Ve studii provedené asociací Building Scientific Research Information Association se zbytečná energie způsobená stratifikací soustavně zvyšovala na základě teplotního rozdílu od podlahy ke stropu (ΔT).[3] Studie naznačuje, že stratifikované budovy mají tendenci se přehřívat nebo podchlazovat na základě teploty na termostatu, která má tendenci být nižší než celková tepelná energie přítomná v místnosti. Studie také ukázala, že energetický odpad způsobený stratifikací byl přítomen ve výškách stropů v rozmezí od 20 stop do 40 stop a vyšší stropy způsobovaly vyšší plýtvání energií, dokonce i při stejném ΔT. Vzhledem k tomu, že ΔT má tendenci být vyšší u vyšších stropů, je účinek stratifikace zesílen, což v budovách s vysokým stropem způsobuje značný energetický odpad.

Definice destratifikace

Jelikož stratifikace a náklady s ní spojené jsou lineární, definice destratifikace se bude lišit podle názoru a případu použití. Je nepravděpodobné, že by v jakékoli budově došlo k úplné destratifikaci nebo 0 ° ΔT od podlahy ke stropu. Vzhledem k tomu, že náklady na stratifikaci lineárně klesají, když se ΔT blíží 5,4 ° F, a žádná studie dosud nezkoumala účinky stratifikace pod 5,4 ° F, není neobvyklé považovat jakýkoli prostor s ΔT pod 5 ° F za destratifikovaný. Ve Spojených státech, ASHRAE Standard 55 předepisuje 3 ° C jako limit pro vertikální rozdíl teplot vzduchu mezi úrovní hlavy a kotníku, ale nemá žádný standard doporučující ideální ΔT mezi podlahou a stropem.[4]

Destratifikační technologie

Snížení tepelné stratifikace lze dosáhnout kontrolou proměnných, které jsou spojeny se zvýšenou stratifikací. Vzhledem k tomu, že mnoho proměnných, včetně výšky stropu, osob a procesů, solárního zisku a vnějších povětrnostních podmínek nelze ovládat, jsou nejběžnější použité technologie spojeny s vlastnostmi budovy HVAC (topení, ventilace a klimatizace). Jednou z nejlevnějších, nejúčinnějších a nejjednodušších instalačních technologií jsou destratifikační ventilátory, včetně axiálních destratifikačních ventilátorů a HVLS (velkoobjemové nízkorychlostní) ventilátory.

Axiální fanoušci destratifikace

Axiální destratifikační ventilátory jsou samostatné jednotky, které jsou instalovány do soustavy na stropě s cílem foukat upravený vzduch ve stropu dolů na podlahu, kde lidé žijí a pracují. Protože axiální ventilátory jsou navrženy tak, aby foukaly vzduch přímo dolů na podlahu, lze je použít ve stropních a střešních konstrukcích vysokých přes 100 stop. Protože axiální destratifikační ventilátory mohou dosáhnout destratifikace s nízkými CFM, je bezpodmínečně nutné, aby vzduch opouštějící trysku dosahoval rychlosti vzduchu na podlaze mezi 0,2 a 0,5 m / s. Výsledkem této úrovně pohybu vzduchu je integrace upraveného vzduchu ze stropu do vzduchu na úrovni podlahy. Neúder na podlahu bude mít za následek destratifikaci středních vrstev vzduchu, ale nedosáhne destratifikace na podlaze. Protože oblast kolem termostatu nebude v tomto případě destratifikována, předpokládá se, že dojde k malé nebo žádné úspoře nákladů, protože termostat bude i nadále přehřívat nebo podchlazovat místnost.

Experiment v místnosti se stropem 21 stop přinesl při použití axiálních ventilátorů destratifikace úsporu 23,5%.[5]

Velkoobjemové nízkorychlostní ventilátory (HVLS)

Vzhledem ke své velikosti se ventilátory HVLS obvykle instalují do nové konstrukce, spíše než dovybavení, protože může být nutné konstrukci střechy přizpůsobit zvýšené hmotnosti a velikosti. Není neobvyklé vyžadovat přemístění světel kvůli stroboskopu, když pod nimi procházejí velké lopatky ventilátoru, a sprinklerovým systémům, které obvykle vyžadují volný přístup k podlaze, aby splňovaly požární předpisy. Při použití v létě na povzbuzení chlazení odpařováním, Ventilátory HVLS běží vpřed a fouká vzduch na podlahu. Pokud jsou v zimě použity k destratifikaci, běží ventilátory obráceně a vhánějí vzduch ke stropu, který pak cirkuluje po místnosti. Výška, ve které mohou být ventilátory HVLS účinné, je omezena ve srovnání s axiálními destilačními ventilátory.

Výhody destratifikace

Tato metoda má největší výhody díky aplikaci v topení, ventilace a klimatizace (HVAC) a při vytápění a chlazení budov a bylo zjištěno, že „stratifikace je dnes největším plýtváním energií v budovách.“[6]

Pro snížení spotřeby energie

Začleněním technologie tepelné destratifikace do budov se sníží energetické požadavky, protože topné systémy již nepřenášejí energii, aby neustále nahradily teplo, které stoupá od podlahové plochy, přerozdělováním již ohřátého vzduchu z neobsazeného stropního prostoru zpět na úroveň podlahy, dokud není dosaženo vyrovnání teploty. Pokud jde o systémy destratifikace chlazení, zajistěte, aby přiváděný chlazený vzduch cirkuloval plně a rovnoměrně distribuoval po vnitřním prostředí, čímž eliminuje horká a studená místa a uspokojuje termostaty po delší dobu. Výsledkem je, že destratifikační technologie má velký potenciál pro snížení emisí uhlíku v důsledku snížené energetické náročnosti a je zase schopná snížit náklady pro podniky, někdy až o 50%.[7] To podporuje Carbon Trust který doporučuje destratifikaci v budovách jako jednu ze tří hlavních metod snižování emisí oxidu uhličitého.[8]

Pro pohodlí

Destratifikace přirozeně zvyšuje pohyb vzduchu po podlaze a snižuje „horká místa“ a „studená místa“ v místnosti. Lze jej použít v typicky chladných oblastech, například v obchodech s mrazničkami, k zahřátí nakupujících v okolí. Navíc může být použit pohyb vzduchu od ventilátorů destratifikace, který pomůže splnit standard ASHRAE 62.1 zvýšením množství pohybu vzduchu na podlaze.

Reference

  1. ^ „Destratifikační systémy - technologie snižování energie“. Airius Europe Ltd.. Citováno 2016-05-17.
  2. ^ „Tepelná destratifikace v budovách: chybějící kousek skládačky HVAC“ (PDF). Asociace energetických služeb a technologií. Leden 2013. Archivovány od originál (PDF) dne 01.07.2015.
  3. ^ BSRIA. „Zbytečná energie způsobená stratifikací“. Citováno 23. února 2018.
  4. ^ Standard 55-2004 - Tepelné podmínky prostředí pro lidské obsazení (ANSI Schválený). Atlanta, GA: ASHRAE.
  5. ^ „Hodnocení energie destratifikace za studeného počasí“ (PDF). Enbridge. Červen 2017. Citováno 23. února 2018.
  6. ^ "Mansfield Anodisers". Případové studie. Centrum environmentálních technologií, University of Nottingham. Citováno 19. února 2014.
  7. ^ „Případová studie - Lush Retail Ltd“. Airius. Citováno 29. března 2017.
  8. ^ „Energeticky účinné vytápění“. Uhlíková důvěra. Citováno 19. února 2014.

externí odkazy