Насоки за проектиране на вентилация

Целта на насоките (Blomsterberg, 2000) [Ref 6] е да даде насоки на практиците (главно HVAC-проектанти и управители на сгради, но също и клиенти и потребители на сгради) как да осигурят вентилационни системи с добри показатели, прилагайки конвенционални и иновативни технологии.Насоките са приложими за вентилационни системи в жилищни и търговски сгради и по време на целия жизнен цикъл на сградата, т.е. описание, проектиране, изграждане, въвеждане в експлоатация, експлоатация, поддръжка и деконструкция.

Следните предварителни условия са необходими за проектиране на вентилационни системи, базирано на ефективността:

• Спецификациите за изпълнение (по отношение на качеството на въздуха в помещенията, топлинния комфорт, енергийната ефективност и т.н.) са определени за системата, която ще бъде проектирана.
• Прилага се гледна точка на жизнения цикъл.
• Вентилационната система се счита за неразделна част от сградата.

Целта е да се проектира вентилационна система, която отговаря на специфичните за проекта спецификации за изпълнение (вижте глава 7.1), като се прилагат конвенционални и иновативни технологии.Проектирането на вентилационната система трябва да бъде съгласувано с проектната работа на архитекта, строителния инженер, електроинженера и проектанта на отоплителната/охладителната система, за да се гарантира, че завършената сграда с отоплителна, охладителна и вентилационна система се представя добре.Не на последно място трябва да се консултира с управителя на сградата относно неговите специфични желания.Той ще отговаря за работата на вентилационната система в продължение на много години напред.Следователно проектантът трябва да определи определени фактори (свойства) за вентилационната система, в съответствие със спецификациите за изпълнение.Тези фактори (свойства) трябва да бъдат избрани по такъв начин, че цялостната система да има най-ниските разходи за жизнен цикъл за определеното ниво на качество.Трябва да се извърши икономическа оптимизация, като се вземат предвид:

• Инвестиционни разходи
• Оперативни разходи (енергия)
• Разходи за поддръжка (смяна на филтри, почистване на канали, почистване на терминални устройства за въздух и др.)

Някои от факторите (свойствата) покриват области, в които изискванията за ефективност трябва да бъдат въведени или направени по-строги в близко бъдеще.Тези фактори са:

• Дизайн с перспектива на жизнения цикъл
• Проектиране за ефективно използване на електроенергия
• Дизайн за ниски нива на звук
• Проект за използване на сградна система за енергиен мениджмънт
• Проектиране за експлоатация и поддръжка

Дизайн с жизнен цикъл перспектива 

Сградите трябва да бъдат направени устойчиви, т.е. сградата трябва да има възможно най-малко въздействие върху околната среда през целия си живот.Отговорни за това са няколко различни категории лица, напр. проектанти, управители на сгради.Продуктите трябва да се оценяват от гледна точка на жизнения цикъл, където трябва да се обърне внимание на всички въздействия върху околната среда по време на целия жизнен цикъл.На ранен етап проектантът, купувачът и изпълнителят могат да направят екологичен избор.Една сграда се състои от няколко различни компонента с различна продължителност на живота.В този контекст трябва да се вземат предвид поддръжката и гъвкавостта, т.е. че използването на например офис сграда може да се промени няколко пъти по време на жизнения цикъл на сградата.Изборът на вентилационна система обикновено е силно повлиян от разходите, т.е. обикновено инвестиционните разходи, а не разходите за жизнения цикъл.Това често означава вентилационна система, която просто отговаря на изискванията на строителния кодекс при най-ниски инвестиционни разходи.Оперативните разходи за например вентилатор могат да бъдат 90 % от разходите за жизнения цикъл.Важни фактори, свързани с перспективите на жизнения цикъл, са:
Продължителност на живота.

• Влияние върху околната среда.
• Промени във вентилационната система.
• Анализ на разходите.

Прост метод, използван за анализ на разходите през жизнения цикъл, е да се изчисли нетната настояща стойност.Методът съчетава инвестиции, енергия, поддръжка и разходи за околната среда по време на част или цялата експлоатационна фаза на сградата.Годишните разходи за енергия, поддръжка и околна среда са преизчислени към сегашните разходи (Nilson 2000) [Спр. 36].С тази процедура могат да се сравняват различни системи.Въздействието върху околната среда в разходите обикновено е много трудно да се определи и поради това често се пропуска.Въздействието върху околната среда до известна степен се взема предвид чрез включването на енергията.Често изчисленията на LCC се правят, за да се оптимизира потреблението на енергия по време на периода на работа.Основната част от потреблението на енергия през жизнения цикъл на една сграда е през този период, т.е. отопление/охлаждане на помещенията, вентилация, производство на топла вода, електричество и осветление (Adalberth 1999) [Спр. 25].Ако се приеме, че продължителността на живота на една сграда е 50 години, експлоатационният период може да представлява 80 – 85 % от общото потребление на енергия.Останалите 15 – 20 % са за производство и транспорт на строителните материали и строителството.

Дизайн за ефективно използване на ток за вентилация 

Използването на електроенергия от вентилационна система се определя главно от следните фактори: • Падове на налягането и условия на въздушния поток в тръбопроводната система
• Ефективност на вентилатора
• Техника за контрол на въздушния поток
• Регулиране
За да се повиши ефективността на използването на електроенергия, от интерес са следните мерки:

• Оптимизирайте цялостното оформление на вентилационната система, напр. минимизирайте броя на колената, дифузьорите, промените на напречното сечение, Т-образните елементи.
• Променете към вентилатор с по-висока ефективност (напр. директно задвижван вместо задвижван с ремък, по-ефективен двигател, извити назад лопатки вместо извити напред).
• Намалете спада на налягането при връзката вентилатор – тръбопровод (вход и изход на вентилатора).
• Намалете спада на налягането в тръбопроводната система, напр. през колена, дифузори, промени в напречното сечение, Т-образни елементи.
• Инсталирайте по-ефективна техника за контролиране на въздушния поток (управление на честотата или ъгъла на лопатките на вентилатора вместо управление на напрежението, амортисьора или направляващата лопатка).

От значение за цялостното използване на електроенергия за вентилация, разбира се, е и херметичността на тръбопровода, скоростта на въздушния поток и времето за работа.

За да се покаже разликата между система с много ниски падове на налягане и система с досегашна практика „ефективна система“, SFP (специфична мощност на вентилатора) = 1 kW/m³/s, беше сравнена с „нормална система“ ”, SFP = между 5,5 – 13 kW/m³/s (вжТаблица 9).Една много ефективна система може да има стойност от 0,5 (вижте глава 6.3.5).

Таблица 9: Изчислени падове на налягане и SFP стойности за „ефективна система“ и „ток система". 

Дизайн за ниски нива на звук 

Отправна точка при проектиране за ниски нива на шум е проектирането за ниски нива на налягане.По този начин може да се избере вентилатор, работещ с ниска честота на въртене.Ниските спадове на налягането могат да бъдат постигнати по следните начини:

• Ниска скорост на въздуха, т.е. големи размери на канала
• Минимизирайте броя на компонентите с падане на налягането, напр. промени в ориентацията или размера на канала, амортисьори.
• Минимизирайте спада на налягането в необходимите компоненти
• Добри условия на потока на входовете и изходите на въздуха

Подходящи са следните техники за управление на въздушните потоци, като се вземе предвид звука:

• Контрол на честотата на въртене на двигателя
• Промяна на ъгъла на лопатките на аксиалните вентилатори
• Типът и монтажът на вентилатора също са важни за нивото на звука.

Ако така проектираната вентилационна система не отговаря на изискванията за звук, тогава най-вероятно в проекта трябва да се включат шумозаглушители.Не забравяйте, че шумът може да влезе през вентилационната система, напр. шумът от вятъра през външните вентилационни отвори.
7.3.4 Проектиране за използване на BMS
Системата за управление на сградата (BMS) на сградата и рутинните процедури за проследяване на измерванията и алармите определят възможностите за постигане на правилна работа на системата за отопление/охлаждане и вентилация.Оптималната работа на HVAC системата изисква подпроцесите да могат да се наблюдават отделно.Това също често е единственият подход за откриване на малки несъответствия в система, които сами по себе си не увеличават потреблението на енергия достатъчно, за да активират аларма за потребление на енергия (чрез максимални нива или последващи процедури).Един пример са проблеми с двигател на вентилатор, който не се отразява върху общото потребление на електроенергия за работата на сградата.

Това не означава, че всяка вентилационна система трябва да се наблюдава от BMS.За всички, освен за най-малките и прости системи, трябва да се има предвид BMS.За много сложна и голяма вентилационна система вероятно е необходима BMS.

Нивото на сложност на BMS трябва да съответства на нивото на знания на оперативния персонал.Най-добрият подход е да се съставят подробни спецификации за ефективността на BMS.

7.3.5 Проектиране на експлоатация и поддръжка
За да се осигури правилна работа и поддръжка, трябва да бъдат написани подходящи инструкции за експлоатация и поддръжка.За да бъдат полезни тези инструкции, трябва да бъдат изпълнени определени критерии по време на проектирането на вентилационната система:

• Техническите системи и техните компоненти трябва да са достъпни за поддръжка, смяна и т.н. Вентилаторните помещения трябва да са достатъчно големи и оборудвани с добро осветление.Отделните компоненти (вентилатори, амортисьори и др.) на вентилационната система трябва да бъдат лесно достъпни.
• Системите трябва да бъдат маркирани с информация за средата в тръбите и каналите, посоката на потока и т.н. • Трябва да се включи точка за изпитване за важни параметри

Инструкциите за експлоатация и поддръжка трябва да бъдат изготвени по време на фазата на проектиране и финализирани по време на фазата на строителство.

Вижте дискусии, статистика и авторски профили за тази публикация на: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Към подобрени характеристики на механичните вентилационни системи
Автори, включително: Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Някои от авторите на тази публикация също работят по тези свързани проекти:
Херметичност на сгради
ПАСИВНА КЛИМАТИЗАЦИЯ: FCT PTDC/ENR/73657/2006