Нашите автори - Принципи на дизайна на вентилацията за подобряване на качеството на въздуха в помещенията
Дори енергийната консумация на вентилационната система да не е определящ фактор за енергийната консумация на една сграда, повишаването на ефективността на вентилацията е много важно за осигуряване на качествен микроклимат в цялата сграда. Има различни начини за подобряване на микроклимата, като същевременно пестите енергия. Тези методи могат да бъдат групирани, както следва:
1) Начини за подобряване на качеството на въздуха без намаляване на консумацията на енергия:
2) Начини за пестене на енергия без влошаване на качеството на въздуха:
3) Начини за подобряване на качеството на въздуха, като същевременно пестите енергия:
6.1 Избор на въздушна среда
Ефектът на температурата на въздуха върху топлинния комфорт е добре известен, но ефектът на този фактор върху възприеманото качество на въздуха е по-малко разбран. Проучванията показват, че топлият и влажен въздух е задушен (Berg-Munch, 1980), като топлият вътрешен въздух през зимата по-често причинява "синдром на неудобна сграда", отколкото хладният (Seppanen, Jakkola, 1989). Връзката между броя на случаите на дискомфорт и стайната температура е близка до линейна в диапазона на промените на температурата на въздуха от 20-26°C. Скорошни лабораторни изследвания (Fang et al., 1998) показват, че възприеманото качество на въздуха при наличие на замърсяване зависи от енталпията. При лабораторни изследвания въздухът е замърсен с вещества, които отделят обикновени строителни материали. Теренните проучвания не показват толкова изразена връзка между тези показатели (Fang et al., 1997). Ефектът на енталпията обаче е доста значителен. Това предполага, че в студения период на годината е препоръчително да поставите повечениска стайна температура и относителна влажност, което едновременно ще подобри възприеманото качество на въздуха и ще спести енергия във вентилационните системи. Изчислената стойност на подвижността на въздуха в помещенията също е свързана с потреблението на енергия във вентилационните системи. Високата мобилност на въздуха води до засилване на конвективния топлообмен, следователно максимално допустимата стойност на мобилността при комфортни условия трябва да се вземе през периода на охлаждане, а минимално допустимата - през периода на отопление. Обикновено средната мобилност на въздуха се увеличава, тъй като нуждата от охлаждане на пространството се увеличава заедно с количеството подаван въздух (Fitzner, 1996). Поради това е препоръчително дебитът на подавания въздух да се вземе по-висок при охлаждане на стая, отколкото при отопление. Движението на въздуха може също да се контролира от системата за разпределение на въздуха и чрез използване на вентилатори за смесване на помещението (като тропически таванни вентилатори). Изместващата (изместваща) вентилация обикновено създава по-слабо движение на въздуха в помещението в сравнение със смесителната вентилационна система (Fitzner, 1996). Изчислената стойност на относителната влажност има голямо влияние върху консумацията на енергия в топъл и влажен климат. Увеличаването на изчислената относителна влажност, например от 40 на 60%, води до значително намаляване на охлаждащия товар. Така, за условията на Маями, консумацията на енергия в SCR при относителна влажност в помещението от 60% е само 56% от консумацията на енергия при дадена относителна влажност от 40% (IEA/AIVC 47 1995).
6.2 Незамърсяващи климатични камери
Основната задача на вентилационните системи е да доставят чист въздух в помещението за разреждане и заместване на замърсения въздух. За изпълнениеЗа целта подаваният въздух трябва да е максимално чист. Ефективността на вентилацията по отношение на асимилацията на замърсителите зависи от степента на чистота на подавания въздух. По този начин захранващият въздух трябва да съдържа минимално количество суспендирани прахови частици и химически примеси, както и да няма неприятна миризма. Проучванията на Европейския одит обаче показват, че възприеманото качество на подавания въздух в много случаи е много по-ниско от това на външния въздух. На практика в повечето случаи въздухът в захранващия блок е много по-замърсен, отколкото в обслужваното помещение. Това води до следния въпрос: какъв е източникът на замърсяване в оборудването на захранващата камера? За да се разбере, са направени измервания на качеството на въздуха на всички етапи от обработката (Bluyssen, 1990; Hujanen et al., 1991; Pjetersen, 1994; Европейска база данни, 1997). Измерванията показват влошаване на качеството на въздуха на всеки етап. Експерименти във Финландия (Bjorkroth, 1998) показват, че основният източник на замърсяване е филтърът за твърди частици. Въпреки това, възприеманото качество на въздуха, влизащ в стаята, все още е по-добро, отколкото директно зад филтъра. Причината за това може да е разпръскването на миризми по време на движение на въздуха или химически реакции. Филтърът обаче не е единственият източник на замърсяване в захранващата система. Широко разпространен компонент на вентилационните системи са металните въздуховоди. По правило повърхността на каналите е около 10% от площта на сградата. Въздуховодите също могат да бъдат източник на лоша миризма. При лабораторни опити са открити стар и нов въздуховод с дължина 20 м и площ отвътрешна повърхност 5 m 2; влошаването на качеството на въздуха по време на преминаването на такъв участък от канала е еквивалентно на замърсяване от присъствието на един "стандартен" човек в помещението (Torkki, Seppanen, 1996). Причината за замърсяването на въздуха по време на преминаването на новия тръбопроводен участък е останалото смазочно масло по вътрешната повърхност. Този източник на замърсяване може да бъде елиминиран чрез промиване на каналите след производството, а качеството на въздуха дори се подобрява чрез преминаване през чист канал (Torkki and Seppanen, 1996; Европейска база данни, 1997). Измерванията, направени в рамките на проекта „Създаване на Европейска база данни за източниците на замърсяване на въздуха в сградите“, показаха, че всички недостатъчно чисти компоненти на климатичната камера могат да станат източник на миризма. Тези измервания са направени на сухо, незамърсено оборудване, инсталирано директно от склада на производителя или доставчика. Много по-сериозни проблеми възникват при кондензацията на влага, ако елементите на климатичната камера нямат дренаж, неправилно са монтирани или са лошо поддържани. Неправилно поддържаните въздушни охладители с повърхностен конденз могат да станат източник на бактериално замърсяване на въздуха в сградите. Редица проучвания (Flannigan, Morey, 1996) показват важността на почистването на повърхността на въздушните охладители. Например, проучвания в Южна Калифорния установиха, че една трета от топлообменниците в големите захранващи системи и две трети в малките системи не се почистват (Byrd, 1996). Значението на чистотата в оборудването за обработка на въздух е документирано в националните стандарти и разпоредби в много страни (финландска класификация 1995, ASHRAE 62R 1996, VDI 6022 1997). Тъй като чистотата на оборудването е толкова важнаЗа качеството на подавания въздух беше извършен тест във Финландия на климатична система, която е била в експлоатация дълго време (приблизително 10 години). Възприеманото качество на въздуха беше измерено преди и след почистване (Bjorkroth et al., 1998). Резултатите от теста показаха значително подобрение на качеството на въздуха след почистване на оборудването. Въпреки че филтърът все още беше източник на замърсяване, качеството на въздуха се подобри до известна степен след преминаване през цялата инсталация. Ефектът от повърхностната чистота на тръбопроводната мрежа върху качеството на въздуха също е важен. По време на изпитването подаваният въздух след обработка беше прекаран през стария канал с дължина 30 м и за сравнение през новия чист с дължина 10 м. Качеството на въздуха в последния случай се подобри, а след преминаване през участъка на стария канал беше отбелязано значително влошаване.
6.3 Почистване на външния въздух
6.4 Балансиран обмен на въздух
Обменът на вентилационен въздух, определен на 1 човек или на единица площ, може да бъде значително различен. По време на изпълнението на проекта за европейски одит беше установено, че консумацията на външен въздух на единица площ от помещението варира от стойност, близка до нула, до 5 l/s m 2 или повече. В сгради с естествена вентилация дебитът на външния въздушен поток е бил под 1 l/s m 2 в 80% от случаите. В помещения с механична вентилация в 80% от случаите дебитът на външния въздух надвишава 1 l/s m 2 . Средната скорост на подаване на външен въздух е 25 l/s човек (Roulet et al., 1995). Въпреки това, дори ако външният въздушен поток за сградата като цяло е определен правилно, разпределението на въздуха в помещенията може да се окаже неравномерно поради дисбаланс на въздушните потоци, вкл.рециклиране. Инспекцията по околна среда и здраве в Хелзинки извърши проучване на офис пространство с общо 1782 служители. в 33 произволно избрани сгради. Средният дебит на подавания въздух е 17,2 l/s·човек, което значително надвишава нормативната стойност за Финландия (10 l/s·човек). В същото време се установи голяма разлика в специфичните стойности на притока на въздух за различните сгради и за помещения в сградата. Типичното разпространение на въздушния поток е 11,6 l/s човек (Teijonsalo et al., 1996). В 10 сгради разпределението на въздухообмена в помещенията надхвърля половината от средната стойност на този показател. В тези случаи балансът на обмен на въздух се оказа незадоволителен. Небалансираното разпределение на въздуха в помещенията на сградата означава, че в някои помещения ще има прекомерна вентилация и следователно загуба на енергия, докато в други ще има лошо качество на въздуха. Тази ситуация обикновено възниква, когато се използват вентилационни системи без рециркулация. Равномерното разпределение на подавания външен въздух ще подобри общото качество на въздуха в сградата и ще намали общата консумация на енергия. При вентилационните системи с променлив обем може да възникне твърде нисък специфичен дебит на външния въздух, ако минималният дебит на външния въздушен поток не е ограничен.
Оли Сепанен, професор, президент на Финландската асоциация за отопление, вентилация и климатизация, Финландия
Публикувано в ABOK #5/2000
Превод от английски О. П. Буличева