Účelem těchto pokynů (Blomsterberg, 2000) [Ref 6] je poskytnout praktikům (především projektantům HVAC a správcům budov, ale také klientům a uživatelům budov) návod, jak zavést ventilační systémy s dobrými výkony s využitím konvenčních i inovativních technologií. Pokyny jsou použitelné pro ventilační systémy v obytných i komerčních budovách a to během celého životního cyklu budovy, tj. zadání, projektování, výstavbu, uvedení do provozu, provoz, údržbu a demontáž.
Pro návrh větracích systémů založený na výkonu jsou nezbytné následující předpoklady:
- Pro navrhovaný systém byly specifikovány výkonnostní specifikace (týkající se kvality vnitřního ovzduší, tepelné pohody, energetické účinnosti atd.).
- Je aplikována perspektiva životního cyklu.
- Větrací systém je považován za nedílnou součást budovy.
Cílem je navrhnout ventilační systém, který splňuje specifické výkonnostní specifikace projektu (viz kapitola 7.1) s využitím konvenčních i inovativních technologií. Návrh ventilačního systému musí být koordinován s projekční prací architekta, statika, elektrotechnika a projektanta systému vytápění/chlazení. Tím je zajištěno, že dokončená budova s vytápěcím, chladicím a ventilačním systémem bude dobře fungovat. V neposlední řadě je třeba konzultovat se správcem budovy jeho specifická přání. Ten bude zodpovědný za provoz ventilačního systému po mnoho dalších let. Projektant proto musí určit určité faktory (vlastnosti) ventilačního systému v souladu s výkonnostními specifikacemi. Tyto faktory (vlastnosti) by měly být zvoleny tak, aby celkový systém měl nejnižší náklady na životní cyklus při dané úrovni kvality. Ekonomická optimalizace by měla být provedena s ohledem na:
- Investiční náklady
- Provozní náklady (energie)
- Náklady na údržbu (výměna filtrů, čištění potrubí, čištění vzduchotechnických zařízení atd.)
Některé z faktorů (vlastností) pokrývají oblasti, kde by měly být v blízké budoucnosti zavedeny nebo zpřísněny výkonnostní požadavky. Jsou to tyto faktory:
- Návrh s ohledem na životní cyklus
- Návrh pro efektivní využití elektřiny
- Konstrukce pro nízkou hladinu hluku
- Návrh pro použití systému energetického managementu budovy
- Návrh pro provoz a údržbu
Design s životním cyklem perspektivní
Budovy musí být udržitelné, tj. budova musí mít během své životnosti co nejmenší dopad na životní prostředí. Za to je zodpovědné několik různých kategorií osob, např. projektanti, správci budov. Produkty je třeba posuzovat z hlediska životního cyklu, kde je třeba věnovat pozornost všem dopadům na životní prostředí během celého životního cyklu. V rané fázi mohou projektant, kupující a dodavatel činit ekologicky šetrná rozhodnutí. Budova se skládá z několika různých komponent s různou životností. V této souvislosti je třeba zohlednit udržovatelnost a flexibilitu, tj. že využití např. kancelářské budovy se může během životního cyklu budovy několikrát změnit. Volba ventilačního systému je obvykle silně ovlivněna náklady, tj. obvykle investičními náklady, a nikoli náklady na životní cyklus. To často znamená ventilační systém, který splňuje požadavky stavebního řádu při nejnižších investičních nákladech. Provozní náklady např. ventilátoru mohou činit 90 % nákladů na životní cyklus. Důležité faktory relevantní z hlediska životního cyklu jsou:
Délka života.
- Dopad na životní prostředí.
- Změny ventilačního systému.
- Analýza nákladů.
Jednoduchá metoda používaná pro analýzu nákladů životního cyklu je výpočet čisté současné hodnoty. Tato metoda kombinuje investiční náklady, náklady na energii, údržbu a životní prostředí během části nebo celé provozní fáze budovy. Roční náklady na energii, údržbu a životní prostředí se přepočítávají na současné náklady (Nilson 2000) [Ref 36]. Tímto postupem lze porovnávat různé systémy. Dopad na životní prostředí v nákladech je obvykle velmi obtížné určit, a proto se často opomíjí. Dopad na životní prostředí se do určité míry zohledňuje zahrnutím energie. Výpočty nákladů životního cyklu se často provádějí za účelem optimalizace spotřeby energie během doby provozu. Hlavní část spotřeby energie budovy během jejího životního cyklu probíhá během tohoto období, tj. vytápění/chlazení prostor, větrání, ohřev teplé vody, elektřina a osvětlení (Adalberth 1999) [Ref 25]. Za předpokladu, že životnost budovy je 50 let, může provozní doba tvořit 80–85 % celkové spotřeby energie. Zbývajících 15–20 % připadá na výrobu a dopravu stavebních materiálů a konstrukci.
Návrh pro efektivní využití elektřina pro větrání
Spotřeba elektřiny ventilačního systému je určena především následujícími faktory: • Tlakové ztráty a podmínky proudění vzduchu v potrubním systému
• Účinnost ventilátoru
• Technika regulace proudění vzduchu
• Úprava
Pro zvýšení efektivity využívání elektřiny jsou zajímavá následující opatření:
- Optimalizujte celkové uspořádání větracího systému, např. minimalizujte počet ohybů, difuzorů, změn průřezu, T-kusů.
- Přejděte na ventilátor s vyšší účinností (např. s přímým pohonem místo řemenového, s účinnějším motorem, s dozadu zahnutými lopatkami místo dopředu zahnutých).
- Snižte tlakovou ztrátu v místě spojení ventilátor – potrubí (vstup a výstup ventilátoru).
- Snižte tlakovou ztrátu v potrubním systému, např. přes ohyby, difuzory, změny průřezu, T-kusy.
- Nainstalujte efektivnější techniku regulace průtoku vzduchu (regulace frekvence nebo úhlu lopatek ventilátoru místo regulace napětím, klapkou nebo rozváděcími lopatkami).
Pro celkové využití elektřiny pro větrání je samozřejmě důležitá také vzduchotěsnost potrubí, průtoky vzduchu a provozní doby.
Aby se ukázal rozdíl mezi systémem s velmi nízkými tlakovými ztrátami a systémem s dosavadní praxí, byl porovnán „efektivní systém“ s měrným výkonem ventilátoru (SFP) = 1 kW/m³/s s „normálním systémem“ s SFP mezi 5,5 – 13 kW/m³/s (vizTabulka 9). Velmi efektivní systém může mít hodnotu 0,5 (viz kapitola 6.3.5).
| Pokles tlaku, Pa | ||
| Komponent | Účinný | Proud praxe |
| Strana přívodu vzduchu | ||
| Systém potrubí | 100 | 150 |
| Tlumič hluku | 0 | 60 |
| Topná spirála | 40 | 100 |
| Výměník tepla | 100 | 250 |
| Filtr | 50 | 250 |
| Městský terminál aerolinií zařízení | 30 | 50 |
| Přívod vzduchu | 25 | 70 |
| Systémové efekty | 0 | 100 |
| Strana odpadního vzduchu | ||
| Systém potrubí | 100 | 150 |
| Tlumič hluku | 0 | 100 |
| Výměník tepla | 100 | 200 |
| Filtr | 50 | 250 |
| Městský terminál aerolinií zařízení | 20 | 70 |
| Systémové efekty | 30 | 100 |
| Součet | 645 | 1950 |
| Předpokládaný celkový ventilátor účinnost, % | 62 | 15 – 35 |
| Specifický ventilátor výkon, kW/m³/s | 1 | 5,5 – 13 |
Tabulka 9: Vypočítané tlakové ztráty a SFP hodnoty pro „efektivní systém“ a „aktuální systém".
Konstrukce pro nízkou hladinu hluku
Výchozím bodem při návrhu pro nízké hladiny hluku je návrh pro nízké hladiny tlaku. Tímto způsobem lze zvolit ventilátor běžící s nízkou frekvencí otáčení. Nízkých tlakových ztrát lze dosáhnout následujícími způsoby:
- Nízká rychlost vzduchu, tj. velké rozměry potrubí
- Minimalizujte počet součástí s tlakovými poklesy, např. změny orientace nebo velikosti potrubí, tlumiče.
- Minimalizujte pokles tlaku na nezbytných součástech
- Dobré podmínky proudění na vstupech a výstupech vzduchu
Následující techniky pro regulaci proudění vzduchu jsou vhodné s ohledem na zvuk:
- Řízení rotační frekvence motoru
- Změna úhlu lopatek ventilátoru axiálních ventilátorů
- Typ a montáž ventilátoru jsou také důležité pro hladinu hluku.
Pokud takto navržený ventilační systém nesplňuje požadavky na hluk, pak je s největší pravděpodobností nutné do návrhu zahrnout tlumiče hluku. Nezapomeňte, že hluk může pronikat ventilačním systémem, např. hluk větru přes venkovní větrací otvory.
7.3.4 Návrh pro použití systému BMS
Systém řízení budovy (BMS) a postupy pro následná měření a alarmy určují možnosti dosažení správného provozu systému vytápění/chlazení a větrání. Optimální provoz systému HVAC vyžaduje, aby bylo možné jednotlivé dílčí procesy monitorovat samostatně. To je také často jediný způsob, jak odhalit malé nesrovnalosti v systému, které samy o sobě nezvyšují spotřebu energie natolik, aby aktivovaly alarm spotřeby energie (maximálními úrovněmi nebo následnými postupy). Jedním z příkladů jsou problémy s motorem ventilátoru, které se neprojevují v celkové spotřebě elektrické energie na provoz budovy.
To neznamená, že každý ventilační systém by měl být monitorován systémem BMS. Systém BMS by měl být zvážen pro všechny systémy kromě těch nejmenších a nejjednodušších. Pro velmi složitý a rozsáhlý ventilační systém je systém BMS pravděpodobně nezbytný.
Úroveň sofistikovanosti systému BMS musí odpovídat úrovni znalostí provozního personálu. Nejlepším přístupem je sestavení podrobných výkonnostních specifikací pro systém BMS.
7.3.5 Návrh pro provoz a údržba
Aby byl umožněn správný provoz a údržba, musí být vypracovány příslušné provozní a údržbářské pokyny. Aby byly tyto pokyny užitečné, musí být při návrhu větracího systému splněna určitá kritéria:
- Technické systémy a jejich komponenty musí být přístupné pro údržbu, výměnu atd. Místnosti s ventilátory musí být dostatečně velké a dobře osvětlené. Jednotlivé komponenty (ventilátory, klapky atd.) větracího systému musí být snadno přístupné.
- Systémy musí být označeny informacemi o médiu v potrubí a kanálech, směru proudění atd. • Musí být zahrnut měřicí bod pro důležité parametry
Pokyny pro provoz a údržbu by měly být vypracovány během fáze projektování a finalizovány během fáze výstavby.
Diskuze, statistiky a profily autorů k této publikaci naleznete na adrese: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Směrem ke zlepšení výkonu mechanických ventilačních systémů
Autoři, včetně: Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Někteří autoři této publikace pracují také na těchto souvisejících projektech:
Vzduchotěsnost budov
PASIVNÍ KLIMATIZACE: FCT PTDC/ENR/73657/2006
Čas zveřejnění: 6. listopadu 2021
