Pytania z wentylacjii.doc

Pytania z wentylacji

Grupa 1

1.      Problemy wentylacji w budynkach mieszkalnych

Problemy z wentylacją grawitacyjną w budownictwie mieszkaniowym pojawiły się na przełomie lat 80 i 90-tych wraz z wprowadzeniem do powszechnego stosowania gotowych okien lub profili okiennych z wbudowanymi uszczelkami, które wyeliminowały infiltrację powietrza zewnętrznego, likwidując tym samym wymianę powietrza w pomieszczeniach. Bezpośrednimi objawami braku wentylacji w mieszkaniach jest wzrost wilgotności względnej w powietrzu wewnętrznym, wykraplanie się pary wodnej z powietrza na chłodniejszych powierzchniach szyb okiennych i ścian, rozwój pleśni na nadprożach, ościeżach okien oraz narożach i w efekcie wyraźnie pogarszające złe samopoczucie domowników. Sytuacja w takich mieszkaniach staje się jeszcze bardziej tragiczna gdy mamy do czynienia z zamontowanymi gazowymi urządzeniami grzewczymi (gazowe podgrzewacze wody, piecyki dwufunkcyjne), które z jednej strony ze względu na zminimalizowane straty przesyłania ciepła są , z punktu widzenia ekonomicznego, najlepszym rozwiązaniem, z drugiej, przy braku dopływu świeżego powietrza i tym samym odpływu powietrza zużytego , niosą bardzo duże zagrożenie dla zdrowia i życia mieszkańców. Sama obecność człowieka w pomieszczeniu prowadzi do wyczerpania tlenu i wzrostu stężenia dwutlenku węgla (proces oddychania). Uruchomienie urządzenia gazowego prowadzi do przyspieszenia ubytku tlenu i wzrostu stężenia produktów spalania (np. CO). Obecność tych związków w powietrzu wdychanym przez człowieka może doprowadzić do silnego zatrucia oraz w wielu przypadkach do śmierci.

Z tego względu stosowane są różne rozwiązania wentylacji obiektów mieszkalnych, zależnie od wymagań stawianych przez inwestora. W każdym niemal przypadku występuje co najmniej wspomaganie wentylacji grawitacyjnej wentylacją mechaniczną. Spotykane są następujące rozwiązania wentylacji budynków mieszkalnych:                                                                                                                                                                           · wentylacja grawitacyjna ze wspomaganiem wywiewu przy użyciu wentylatora (napływ powietrza z zewnątrz przez szczeliny nawiewne i regulowanym przekroju czynnym                                                                                                   - wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna bez możliwości chłodzenia powietrza nawiewanego;                             · wentylacja mechaniczna nawiewno-wywiewna z możliwością chłodzenia powietrza nawiewanego;                                · pełna klimatyzacja - instalacja nawiewno-wywiewna z możliwością regulacji temperatury i wilgotności powietrza nawiewanego;                                                                                                                                                          Przy okazji instalowania wentylacji mechanicznej, inwestorzy często decydują się na przejęcie przez nią dodatkowo funkcji ogrzewania budynku. Czasem jest to decyzja o ogrzewaniu powietrznym i wtórne wykorzystanie istniejącej instalacji do wentylowania pomieszczeń i ewentualnie chłodzenia w okresie ciepłym roku; czasem jest odwrotnie - wykorzystuje się instalację wentylacyjną do ogrzewania.                                     Prawidłowo działający system klimatyzacji domu mieszkalnego musi spełnić zapotrzebowania wynikające z różnego przeznaczenia pomieszczeń. Jednocześnie należy pamiętać, że znaczne koszty eksploatacji urządzenia klimatyzacyjnego wymuszają takie prowadzenie urządzenia, by obciążenia cieplne poszczególnych pomieszczeń były jak najmniejsze. Wynikają one zarówno z aktualnej sytuacji pogodowej jak i sposobu wykorzystania pomieszczenia oraz jego chwilowej przydatności. W domach jednorodzinnych można zdefiniować dwie strefy wykorzystania:

2.      Dobór wentylatora, regulacja wydajności.

Wentylator – zastosowanie w wentylacji mechanicznej; to mechaniczny środek pobudzania ruchu powietrza. Ze względu na cechy konstrukcyjne wentylatory dzieli się na: *osiowe- mające duże wydajności, lecz niewielkie ciśnienia (śmigłowe, normalne, przeciwbieżne) *promieniowe oferujące duże ciśnienia, ale relatywnie mniejsze wydajności (normalne, bębnowe, poprzeczne) *osiowo-akcyjne; *diagonalne                                                                    Wentylatory są napędzane bezpośrednio poprzez wał silnika elektrycznego.  Prędkość obrotowa wentylatorów osiowych wyposażonych w silniki jednofazowe może być regulowana w sposób ciągły poprzez opcjonalne zastosowanie regulatorów prędkości obrotowej.                                                                                                                         Do podstawowych parametrów technicznych stosowanych przy doborze wentylatora należy zaliczyć:

1. wydajność wentylatora V,
2. predkość przepływu przetłaczanego medium v,
3. ciśnienie p,
4. temperatura przetłaczanego czynnika T,
5. skład przetłaczanego medium,
6. poziom dźwieku L.

Właściwego doboru wentylatora dokonujemy korzystając z zasady:

Kubatura pomieszczenia (wys.x szer.x gł.) [m3]      X     Częstotliwość wymiany [h-1]     <
wydajność wentylatora [m3/h]

Przy doborze wentylatora należy uwzględnić intensywność użytkowania oraz liczbę osób korzystających z pomieszczenia.
W przypadku zastosowania wentylatorów z czujnikiem wilgotności (HYGRO) można przyjąć nieco mniejszą częstotliwość wymiany.
Aby wentylacja działała prawidłowo trzeba zapewnić dopływ powietrza do pomieszczenia.
Zawsze należy przestrzegać aktualnych przepisów i norm budowlanych.

Wydajność wentylatora
W przypadku typowej wentylacji wymagana wydajność V [m3/h] okreolana jest na podstawie:
A. objetooci wentylowanego pomieszczenia Vp[m3] i przyjetej ilości wymian powietrza w ciągu godziny k [1/h]:

V=Vp *k

B. zapotrzebowania powietrza w zależności od potrzeb osób przebywających w określonym pomieszczeniu
oraz rodzaju wykonywanej pracy Vk[(m3/h)/osobe]:

V=Vk*n                   n - ilość osób.

C. predkości przepływu czynnika v[m/s]:

V = v*S                     gdzie: S - pole powierzchni, przez które przepływa czynnik.

Wymagana predkość przepływu zależy od wymagan technologicznych lub te od rodzaju przetłaczanego medium.

3.      Odzysk ciepła  w regeneratorze obrotowym.

Proces w którym ciepłe i zimne powietrze przepływa naprzemiennie przez te same płaszczyzny nazywamy regeneracją ciepła. Ażeby podstawowa zasada wentylacji czyli wymiana powietrza zużytego na świeże była zachowana, bardzo ważne jest nie mieszanie się mas powietrza.

Regenerator obrotowy - schemat

W regeneratorze obrotowym wymiana ciepła następuje poprzez płaszczyzny kontaktowe poruszające się, omywane na przemian przez zimne i ciepłe powietrze. Ciepłe i zimne powietrze przepływa na przemian, przez obracające się płyty regeneratora, który odbiera ciepło z jednego strumienia i przekazuje do drugiego.

Wymiennik w regeneratorze obrotowym jest elementem ruchomym

Zasada działania regeneratora ciepła jest analogiczna jak w przypadku układu oddechowego u ssaków - przepona pracując naprzemiennie w dół i w górę powoduje zasysanie i wydalanie powietrza z płuc, w regeneratorze ciepła tę funkcję pełnią albo wentylatory, albo zmieniacz strumienia powietrza - system ruchomych klap kierunkowych otwierających i zamykających kanały powietrzne. Procesy wyciągania i nawiewania powietrza do pomieszczeń oraz odzysku i przekazywania ciepła na wymiennikach zachodzą jednocześnie .

4.      Klimatyzator typu monoblok ze skraplaczem chłodzonym powietrze

Klimatyzator jest urządzeniem służącym do klimatyzowania pomies

zczeń. Jest to urządzenie energetyczne należące do chłodziarek sprężarkowych stanowiących z koleii rodzaj pomp ciepła. Klimatyzator pompuje ciepło z jednego miejsca (np pokoju) do drugiego (otoczenie). W skutek tego w miejscu z którego jest pobierane ciepło spada temperatura, co jest najbardziej znanym efektem działania klimatyzatora. Klimatyzator może również pompować ciepło w kierunku przeciwnym, tj. z otoczenia do pomieszczenia. W takim wypadku mamy do czynienia z klimatyzatorem z dodatkową funkcją grzania.
W uproszczeniu klimatyzator składa się z skraplacza (1), kapilary (2), parownika(3) i sprężarki (4). Oprócz tych podstawowych elementów są jeszcze wentylatory parownika i skraplacza, przewody łączące, układy odprowadzania skroplin, automatyka sterująca pracą klimatyzatora, filtry, jonizator i inne.: Klimatyzator działa jak lodówka: jedna jego część zawierająca parownik wciąga ciepłe powietrze z pomieszczenia i wypuszcza je schłodzone, a druga - ze sprężarką i skraplaczem - pobiera powietrze z zewnątrz, aby schłodzić gaz krążący w klimatyzatorze i po podgrzaniu wypuścić to powietrze na zewnątrz.
W zależności od rodzaju klimatyzator może chłodzić, ogrzewać, nawilżać, osuszać lub oczyszczać powietrze. W sprzedaży są klimatyzatory typu:monoblock, split, multisplit oraz okienne i przenośne. Wszystkie nadają się zarówno do domów jednorodzinnych, jak i do mieszkań. Skutecznie pracują przy temperaturze na zewnątrz od 5 st. C do 40 st. C.
Klimatyzator typu monoblok ze skraplaczem chłodzonym powietrze ->W rozwiązaniu tym wszystkie elementy wraz z automatyczną regulacją temperatury i elementami pomocniczymi umieszczone są w jednej obudowie. Klimatyzatory te montowane są w przegrodach zewnętrznych pomieszczenia (okno, wnęka podokienna, ściana itp.) w taki sposób aby część układu chłodzenia powietrza znajdowała się po wewnętrznej stronie pomieszczenia, a układ chłodzenia czynnika chłodniczego na zewnątrz.

Ich wadą jest głośna praca, natomiast zaletą prostota montażu. Urządzenie typu monoblock (jednoczęściowe przeważnie przenośne) pozwoli na szybkie uruchomienie i niskie koszty instalacji. W urządzeniu typu monoblock wystarczy wyprowadzić na zewnątrz rurę odprowadzającą ciepłe powietrze z klimatyzatora. Skropliny w większości takich urządzeń są magazynowane w samym klimatyzatorze i trzeba je okresowo usuwać, ewentualnie zrobić stały ich odpływ. Zasadniczą wadą urządzeń typu monoblock jest hałas tych urządzeń, uniemożliwiający ich zastosowanie np w pomieszczeniach w sypialnych, podczas pracy wymagającej wysokiej koncentracji itp. Dodatkowo urządzenie to musi być zlokalizowane blisko okna lub innego miejsca, gdzie można wystawić rurę odprowadzającą ciepłe powietrze.

Skraplacz – urządzenie, którego zadaniem jest zamiana gazów w ciecze, czyli skraplanie. Jest zwykle elementem składowym większych instalacji technologicznych lub energetycznych. Powietrze przepływa przez tzw. skraplacz, który je schładza. W wyniku przepływu powietrza przez skraplacz, jego powierzchnia ulega stałemu(ciągłemu) zabrudzaniu. Nawet cienka warstwa kurzu czy pyłu gromadząca się na skraplaczu, powoduje, że coraz gorzej schładza on powietrze. Powoduje to odczuwalny spadek wydajności urządzenia i nie pozwala uzyskać zadanej temperatury pomieszczenia. Systematyczne czyszczenie pozwala utrzymać urządzenie w pełnej sprawności i wydajności.

5.      Porównanie systemów sufitów chłodzących z systemem VAV

Sufity chłodzące są systemem chłodzenia pomieszczeń przeznaczonym do montażu pod stropem pomieszczenia. Działają poprzez ochłodzenie powierzchni sufitu za pomocą specjalnych, dostosowanych do cech sufitu i wymaganej wydajności elementów (tworzących jeden zwarty system), przez które przepływa woda stanowiąca czynnik chłodzący lub - w zimnym okresie roku - czynnik grzewczy. Umożliwiają wysoką elastyczność przy aranżacji lub zmianie rozkładu pomieszczeń, przy ich wyposażaniu oraz ewentualnie przy późniejszym zwiększeniu wydajności sufitu.                                                                                                                                           Sufity chłodzące odbierają ciepło od ludzi, przedmiotów, ścian pomieszczenia oraz powietrza, przekazując swoją energię częściowo przez promieniowanie, a częściowo przez konwekcję (patrz rozdział: Rodzaje wykonania). Część energii oddawana przez promieniowanie zmniejsza odczuwalną temperaturę w strefie przebywania ludzi w porównaniu z temperaturą panującą w pomieszczeniu, nie powodując jednocześnie żadnych zmian prędkości przepływu powietrza. Dlatego w stosunku do innych systemów klimatyzacji sufity chłodzące przyczyniają się do odczuwania większego komfortu cieplnego.

Z drugiej strony sufity chłodzące odprowadzają tylko zyski ciepła jawnego (sufit nie odprowadza ciepła utajonego) i nie mają wpływu na jakość powietrza w pomieszczeniu. Dlatego - w celu odprowadzenia ciepła utajonego i zanieczyszczeń (CO2, dym papierosowy itd.) oraz doprowadzenia powietrza świeżego, a także ze względu na kontrolę wilgotności powietrza - przy zastosowaniu sufitu chłodzącego niezbędne jest mechaniczne wentylowanie pomieszczeń . Wymiana ciepła między pomieszczeniem i sufitem chłodzącym odbywa się na drodze promieniowania i konwekcji. W zależności od udziału obu rodzajów wymiany ciepła (ich stosunku) rozróżnia się dwie główne grupy sufitów chłodzących (rys. 1):

§         sufity promieniujące - instalowane jako powierzchnie ciągłe,

§         sufity konwekcyjne - składające się z pojedynczych paneli.

Przy sufitach promieniujących przeważa wymiana ciepła na drodze promieniowania. Wynosi ona ok. 60% całkowitej ilości wymienionego ciepła, pozostałe 40% ciepła wymieniane jest przez konwekcję. Sufity promieniujące mają zwartą powierzchnię. Mogą być wykonane jako sufit metalowy, z płyt gipsowo-kartonowych lub otynkowany, w których zamocowane są pojedyncze elementy chłodzące w postaci rur przepływowych z profilami zapewniającymi przewodnictwo cieplne.

Przy doborze chłodzącego sufitu promieniującego należy uwzględnić wpływ wybranych płyt sufitowych na wydajność chłodniczą. Na promieniowanie sufitu chłodzącego wpływa współczynnik emisyjności powierzchni płyt (rodzaj materiału i kolor). Ponadto należy zwrócić uwagę na dobrą wymianę ciepła między prowadzącymi wodę rurami i profilami a powierzchnią stropu chłodzącego oraz fachowe rozmieszczenie tkaniny dźwiękochłonnej.

W przypadku sufitów konwekcyjnych pojedyncze elementy chłodzące nie są przymocowane do zwartego stropu, lecz omywane przez powietrze z pomieszczenia ze wszystkich stron. Ilość ciepła wymienianego na drodze konwekcji wzrasta wówczas do ponad 50%. Dla osiągnięcia jeszcze większej powierzchni wymiany ciepła na prowadzące wodę rury elementów chłodzących mocowane są lamele lub żebra, w zależności od wykonania pochylone pod najróżniejszymi kątami. Udział zachodzącej wymiany ciepła na drodze konwekcji zostaje wówczas podniesiony do około 60-70%.

Pod konwekcyjnymi elementami chłodzącymi także może zostać zamocowany sufit podwieszany. Aby nadmiernie nie ograniczać wydajności chłodniczej, powierzchnia otworów w suficie powinna wynosić co najmniej 20%.

Specjalnym wykonaniem sufitów konwekcyjnych są konwektory chłodzące z bardzo gęsto rozmieszczonymi lamelami chłodzącymi (odstęp między lamelami wynosi 3-6 mm). W tym rozwiązaniu udział ciepła wymienionego na drodze konwekcji zawiera się w przedziale pomiędzy 90 a 95%

Systemy ze zmiennym strumieniem powietrza wentylującego (VAV - Variable Air Volume)

Jest to grupa systemów klimatyzacyjnych, najbardziej przystosowana i najczęściej stosowana w budynkach wielopomieszczeniowych. Istotą działania tych systemów jest regulacja temperatury w każdym pomieszczeniu poprzez zmienianie przepływu powietrza zależnie od aktualnego obciążenia cieplnego. Temperatura powietrza nawiewanego może być stała w ciągu całego roku lub zmieniana według zaproponowanego w projekcie programu i korygowanego przez system automatycznej regulacji, w zależności od temperatury powietrza zewnętrznego.

Zasada działania systemu VAV polega na dostarczaniu zmiennej ilości powietrza o stałej temperaturze w celu utrzymania warunków komfortu przy zmiennych obciążeniach cieplnych w pomieszczeniach. datkowo system ten, ze względu na swoją specyfikę (zmienna ilość powietrza), umożliwia znaczne oszczędności w poborze mocy przez wentylator oraz w wydajności chłodniczej i grzewczej - szczególnie podczas pracy systemu przy niepełnym obciążeniu. Dodatkowym walorem jest możliwość indywidualnej regulacji temperatury w wielu strefach o różnych wymaganiach (chłodzenia i ogrzewania) przy zastosowaniu jednej centrali klimatyzacyjnej. Realizowane jest to przez montaż, w każdej z kontrolowanych stref, regulatora VAV (skrzynki) oraz termostatu.

Stosowanie systemów VAV daje oszczędności i jest najbardziej celowe w budynkach, w których występują:
- zmienne profile zysków ciepła w po szczególnych strefach,
- konieczność stosowania indywidual nej regulacji temperatury w wielu niezależnych strefach,
- wspólny kanał powietrza powrotnego.

Zakres zastosowań urządzeń VAV jest bardzo szeroki: od mniejszych budynków do rozległych i skomplikowanych. Obecnie są one stosowane m.in. w pomieszczeniach biurowych, budynkach użyteczności publicznej (szkołach, kinach, teatrach, placówkach służby zdrowia).

Podstawowym elementem systemów ze zmienną ilością powietrza są skrzynki VAV. Są one wyposażone w urządzenie regulujące przepływ (najczęściej przepustnicę lub zawór) z siłownikiem i sterownikiem oraz w zależności od zastosowania - nagrzewnicę, filtr i/lub mały wentylator mieszający. Sterowanie przepływem odbywa się na podstawie wskazań termostatu umieszczonego w regulowanej strefie.
Podstawowym i najczęściej stosowanym rodzajem skrzynek VAV są terminale montowane w instalacjach jednoprzewodowych - dla stref wymagających tylko chłodzenia (VCCF - Single duct, cooling only) - rys. 2. Składają się one jedynie z przepustnicy oraz układu sterowania. Regulują ilość powietrza przygotowanego i dostarczanego przez centralę wentylacyjną. Ten rodzaj skrzynek jest zazwyczaj stosowany do regulacji parametrów powietrza w wewnętrznych strefach budynków. W miarę zmniejszania się zapotrzebowania na chłodzenie, zmniejsza się ilość nawiewanego powietrza. Zmienia się ona, w zależności od sygnałów przekazywanych przez termostat, między wartością maksymalną i minimalną. Wartość maksymalna zależy od projektowanego obciążenia chłodniczego. Wartość minimalna jest zwykle określona przez wymaganą minimalną ilość powietrza higienicznego lub minimalną ilość powietrza do doboru nawiewnika.

6.      Narysuj schemat oraz krótko opisz zasadę działania instalacji jednokanałowej strefowej.

Rys str. 486

W urządzeniu klimatyzacyjnym systemu jednokanałowego strefowego powietrze uzdatnane w komorze klimatyzacyjnej opuszcza ją z wymaganą temperaturą punktu rosy i temperaturą powietrza nawiewanego tak niską, że jest ono zdolne zasymilować maksymalne zyski ciepła tylko jednej strefy. Nagrzewnice wtórne, wbudowane z przewody poszczególnych stref, dostosowują temperaturę powietrza nawiewanego do wymagań innych stref lub do zmian w zyskach ciepła, zachodzących w czasie. Zazwyczaj podział na strefy uzależniony jest od położenie pomieszczeń w stosunku do stron świata, czasem może być podyktowany różnorodnością przeznaczenia pomieszczeń, zawsze jednak należy do danej strefy pogrupować pomieszczenia o zbliżonych zyskach ciepła i wilgoci. W systemie strefowym do każdej strefy doprowadza się niezależne przewody, na których wbudowane są nagrzewnice, których zadaniem jest dostosowanie temperatury powietrza nawiewanego do wymagań danej strefy. Tego rodzaju rozwiązanie ułatwia regulację temperatury powietrza w poszczególnych strefach.

Grupa 2

1.    Wymień podstawowe parametry, które mają wpływ na klimat w pomieszczeniu.

2.      Przepływ powietrza w pomieszczeniach – porównanie stosowanych rozwiązań.

3.     Odzysk ciepła za pomocą rekuperatora.

Ogrzewanie świeżego powietrza pobieranego z zewnątrz budynku, przy użyciu powietrza zużytego, usuwanego z pomieszczeń to rekuperacja, czyli w tym wypadku odzyskiwanie ciepła. Urządzenie, które umożliwia ten proces jest rekuperator...