Рекомендації щодо проектування вентиляції

Мета настанов (Blomsterberg, 2000) [Посилання 6] полягає в тому, щоб дати вказівки для практиків (передусім проектувальників HVAC та менеджерів будівель, а також клієнтів і користувачів будівель) щодо того, як створити системи вентиляції з хорошими характеристиками, застосовуючи звичайні та інноваційні технології.Рекомендації застосовуються до вентиляційних систем у житлових і комерційних будівлях, а також протягом усього життєвого циклу будівлі, тобто під час проектування, будівництва, введення в експлуатацію, експлуатації, технічного обслуговування та деконструкції.

Наступні передумови необхідні для проектування систем вентиляції на основі продуктивності:

• Технічні характеристики (стосовно якості повітря в приміщенні, теплового комфорту, енергоефективності тощо) були визначені для системи, яка буде розроблена.
• Застосовується перспектива життєвого циклу.
• Вентиляційна система вважається невід'ємною частиною будівлі.

Мета полягає в тому, щоб спроектувати вентиляційну систему, яка відповідає специфікаціям проекту (див. розділ 7.1), застосовуючи звичайні та інноваційні технології.Проект системи вентиляції повинен узгоджуватися з проектною роботою архітектора, інженера-конструктора, інженера-електрика та проектувальника системи опалення/охолодження. Це для того, щоб гарантувати, що готова будівля має системи опалення, охолодження та вентиляції. працює добре.Не в останню чергу слід проконсультуватися з керівником будівлі щодо його особливих побажань.Він буде відповідати за роботу вентиляційної системи протягом багатьох років.Тому проектувальник повинен визначити певні фактори (властивості) для системи вентиляції відповідно до специфікацій продуктивності.Ці фактори (властивості) повинні бути обрані таким чином, щоб загальна система мала найнижчу вартість життєвого циклу для заданого рівня якості.Економічну оптимізацію необхідно проводити з урахуванням:

• Інвестиційні витрати
• Експлуатаційні витрати (енергія)
• Витрати на технічне обслуговування (заміна фільтрів, очищення повітропроводів, очищення повітряних роз’ємів тощо)

Деякі з факторів (властивостей) охоплюють сфери, де вимоги до продуктивності мають бути запроваджені або посилені найближчим часом.Ці фактори:

• Дизайн з точки зору життєвого циклу
• Конструкція для ефективного використання електроенергії
• Конструкція для низького рівня шуму
• Проект використання системи енергоменеджменту будівлі
• Конструкція для експлуатації та обслуговування

Дизайн з життєвим циклом перспектива 

Будівлі повинні бути екологічно чистими, тобто будівля протягом усього терміну служби має якнайменше впливати на навколишнє середовище.Відповідальними за це є кілька різних категорій осіб, наприклад проектувальники, керівники будівель.Продукти слід оцінювати з точки зору життєвого циклу, де слід приділяти увагу всім впливам на навколишнє середовище протягом усього життєвого циклу.На ранній стадії проектувальник, покупець і підрядник можуть зробити екологічний вибір.Будівля складається з кількох різних компонентів з різним терміном служби.У цьому контексті слід враховувати ремонтопридатність і гнучкість, тобто використання, наприклад, офісної будівлі може змінюватися кілька разів протягом терміну експлуатації будівлі.На вибір вентиляційної системи зазвичай сильно впливають витрати, тобто зазвичай це інвестиційні витрати, а не витрати протягом життєвого циклу.Це часто означає систему вентиляції, яка відповідає вимогам будівельних норм і правил за найменших інвестиційних витрат.Експлуатаційні витрати, наприклад, вентилятора, можуть становити 90 % вартості життєвого циклу.Важливими факторами, що стосуються перспектив життєвого циклу, є:
Тривалість життя.

• Вплив на навколишнє середовище.
• Зміна системи вентиляції.
• Аналіз витрат.

Простий метод, який використовується для аналізу вартості життєвого циклу, полягає в обчисленні чистої поточної вартості.Метод поєднує інвестиції, енергію, технічне обслуговування та екологічні витрати протягом частини або всього етапу експлуатації будівлі.Річні витрати на енергію, технічне обслуговування та навколишнє середовище перераховуються на сьогоднішній день (Nilson 2000) [Посилання 36].За допомогою цієї процедури можна порівнювати різні системи.Вплив на навколишнє середовище у витратах зазвичай дуже важко визначити, тому його часто не враховують.Вплив на навколишнє середовище певною мірою враховується, включаючи енергію.Часто розрахунки LCC проводяться для оптимізації використання енергії протягом періоду експлуатації.Основна частина енергоспоживання будівлі протягом життєвого циклу припадає на цей період, тобто на опалення/охолодження приміщень, вентиляцію, виробництво гарячої води, електроенергію та освітлення (Adalberth 1999) [25].Якщо припустити, що термін служби будівлі становить 50 років, період експлуатації може становити 80–85 % загального споживання енергії.Решта 15-20% йде на виробництво і транспортування будівельних матеріалів і конструкцій.

Дизайн для ефективного використання електрика для вентиляції 

Використання електроенергії вентиляційною системою в основному визначається такими факторами: • Перепади тиску та умови потоку повітря в системі повітроводів.
• Ефективність вентилятора
• Техніка контролю повітряного потоку
• Коригування
З метою підвищення ефективності використання електроенергії представляють інтерес такі заходи:

• Оптимізуйте загальну схему вентиляційної системи, наприклад мінімізуйте кількість колін, дифузорів, змін поперечного перерізу, Т-образних частин.
• Перейдіть на вентилятор із вищою ефективністю (наприклад, із прямим приводом замість ремінного приводу, більш ефективний двигун, лопаті, загнуті назад, замість загнутих вперед).
• Знизьте перепад тиску на з’єднанні вентилятор – повітропровід (вхід і вихід вентилятора).
• Знизьте перепад тиску в системі повітроводів, наприклад, через вигини, дифузори, зміни поперечного перерізу, Т-подібні елементи.
• Встановіть більш ефективну техніку керування повітряним потоком (регулювання частоти або кута лопаті вентилятора замість керування напругою, заслінкою чи направляючою лопаткою).

Важливе значення для загального використання електроенергії для вентиляції, звичайно, також має герметичність повітроводів, швидкість потоку повітря та час роботи.

Щоб показати різницю між системою з дуже низькими перепадами тиску та системою з поточною практикою «ефективної системи», SFP (питома потужність вентилятора) = 1 кВт/м³/с порівнювали з «нормальною системою». ”, SFP = між 5,5 – 13 кВт/м³/с (дивТаблиця 9).Дуже ефективна система може мати значення 0,5 (див. розділ 6.3.5).

Таблиця 9: Розраховані перепади тиску та SFP значення для «ефективної системи» та «потоку система”. 

Конструкція для низького рівня шуму 

Відправною точкою при проектуванні для низьких рівнів шуму є проектування для низьких рівнів тиску.Таким чином можна вибрати вентилятор, що працює на низькій частоті обертання.Низьких перепадів тиску можна досягти наступними способами:

• Низька швидкість повітря, тобто великі розміри повітроводу
• Мінімізуйте кількість компонентів із падінням тиску, наприклад зміни орієнтації або розміру повітроводу, заслінок.
• Мінімізуйте падіння тиску на необхідних компонентах
• Хороші умови потоку на вході та виході повітря

Для управління повітряними потоками з урахуванням звуку підійдуть такі способи:

• Контроль частоти обертання двигуна
• Зміна кута нахилу лопатей осьових вентиляторів
• Тип і монтаж вентилятора також важливі для рівня шуму.

Якщо сконструйована таким чином вентиляційна система не відповідає вимогам щодо шуму, то, швидше за все, у проект необхідно включити шумоглушники.Не забувайте, що шум може проникати через систему вентиляції, наприклад шум вітру через вентиляційні отвори.
7.3.4 Проект для використання BMS
Система управління будівлею (BMS) будівлі та процедури для подальших вимірювань і сигналів тривоги визначають можливості для забезпечення належної роботи системи опалення/охолодження та вентиляції.Оптимальна робота системи HVAC вимагає окремого моніторингу підпроцесів.Це також часто є єдиним підходом для виявлення невеликих розбіжностей у системі, які самі по собі не збільшують споживання енергії настільки, щоб активувати сигнал тривоги споживання енергії (за допомогою максимальних рівнів або подальших процедур).Одним із прикладів є проблеми з двигуном вентилятора, який не відображається на загальному споживанні електроенергії для роботи будівлі.

Це не означає, що кожна система вентиляції повинна контролюватися BMS.Для всіх, крім найменших і найпростіших систем, слід розглянути BMS.Для дуже складної та великої системи вентиляції, ймовірно, необхідна BMS.

Рівень складності BMS повинен відповідати рівню знань оперативного персоналу.Найкращим підходом є складання детальних специфікацій продуктивності для BMS.

7.3.5 Конструкція для експлуатації та обслуговування
Щоб забезпечити належну експлуатацію та технічне обслуговування, необхідно написати відповідні інструкції з експлуатації та техобслуговування.Щоб ці інструкції були корисними, під час проектування вентиляційної системи необхідно виконати певні критерії:

• Технічні системи та їх компоненти повинні бути доступними для технічного обслуговування, заміни тощо. Приміщення для вентиляторів мають бути достатньо великими та забезпеченими хорошим освітленням.Окремі компоненти (вентилятори, заслінки тощо) вентиляційної системи повинні бути легкодоступними.
• Системи повинні бути позначені інформацією щодо середовища в трубах і каналах, напрямку потоку тощо. • Необхідно включити точку перевірки важливих параметрів

Інструкції з експлуатації та технічного обслуговування повинні бути підготовлені на етапі проектування та завершені на етапі будівництва.

Перегляньте обговорення, статистику та профілі авторів цієї публікації за адресою: https://www.researchgate.net/publication/313573886
На шляху до покращення продуктивності систем механічної вентиляції
Автори, зокрема: Пітер Воутерс, П’єр Барлс, Крістоф Дельмотт, Оке Бломстерберг
Деякі з авторів цієї публікації також працюють над такими пов’язаними проектами:
Герметичність будівель
ПАСИВНА КЛІМАТИЗАЦІЯ: FCT PTDC/ENR/73657/2006