Hướng dẫn thông gió cho thiết kế

Mục đích của hướng dẫn (Blomsterberg, 2000) [Tham khảo 6] là cung cấp hướng dẫn cho các học viên (chủ yếu là người thiết kế HVAC và quản lý tòa nhà, cũng như khách hàng và người sử dụng tòa nhà) về cách mang lại các hệ thống thông gió với hiệu suất tốt áp dụng thông thường và sáng tạo các công nghệ.Các hướng dẫn này có thể áp dụng cho các hệ thống thông gió trong các tòa nhà dân cư và thương mại, và trong toàn bộ vòng đời của tòa nhà, ví dụ như tóm tắt, thiết kế, xây dựng, vận hành, vận hành, bảo trì và giải phóng mặt bằng.

Các điều kiện tiên quyết sau đây là cần thiết cho thiết kế dựa trên hiệu suất của hệ thống thông gió:

• Các thông số kỹ thuật về hiệu suất (liên quan đến chất lượng không khí trong nhà, tiện nghi nhiệt, hiệu quả năng lượng, v.v.) đã được chỉ định cho hệ thống được thiết kế.
• Một quan điểm về vòng đời được áp dụng.
• Hệ thống thông gió được coi là một phần không thể thiếu của tòa nhà.

Mục đích là thiết kế một hệ thống thông gió, đáp ứng các thông số kỹ thuật hoạt động cụ thể của dự án (xem chương 7.1), áp dụng các công nghệ thông thường và cải tiến.Việc thiết kế hệ thống thông gió phải được phối hợp với công việc thiết kế của kiến ​​trúc sư, kỹ sư kết cấu, kỹ sư điện và nhà thiết kế hệ thống sưởi / làm mát Điều này để đảm bảo rằng tòa nhà hoàn thiện có hệ thống sưởi, làm mát và thông gió thể hiện tốt.Cuối cùng và không kém phần quan trọng nhất là người quản lý tòa nhà nên được hỏi ý kiến ​​về mong muốn cụ thể của anh ta.Ông sẽ chịu trách nhiệm vận hành hệ thống thông gió trong nhiều năm tới.Do đó, nhà thiết kế phải xác định các yếu tố (thuộc tính) nhất định cho hệ thống thông gió, phù hợp với các thông số kỹ thuật hoạt động.Các yếu tố (thuộc tính) này nên được lựa chọn sao cho hệ thống nói chung sẽ có chi phí vòng đời thấp nhất đối với mức chất lượng quy định.Việc tối ưu hóa kinh tế phải được thực hiện có tính đến:

• Chi phí đầu tư
• Chi phí vận hành (năng lượng)
• Chi phí bảo trì (thay bộ lọc, vệ sinh ống dẫn, vệ sinh thiết bị đầu cuối không khí, v.v.)

Một số yếu tố (thuộc tính) bao gồm các lĩnh vực mà các yêu cầu về hiệu suất sẽ được đưa ra hoặc thực hiện nghiêm ngặt hơn trong tương lai gần.Những yếu tố này là:

• Thiết kế với quan điểm vòng đời
• Thiết kế để sử dụng điện hiệu quả
• Thiết kế cho mức âm thanh thấp
• Thiết kế sử dụng hệ thống quản lý năng lượng tòa nhà
• Thiết kế để vận hành và bảo trì

Thiết kế với vòng đời luật xa gần 

Các tòa nhà phải được làm cho bền vững tức là một tòa nhà trong suốt thời gian tồn tại của nó phải có tác động nhỏ nhất có thể đến môi trường.Chịu trách nhiệm về việc này là một số hạng người khác nhau, ví dụ như nhà thiết kế, nhà quản lý tòa nhà.Sản phẩm phải được đánh giá từ góc độ chu kỳ sống, trong đó phải chú ý đến tất cả các tác động đến môi trường trong toàn bộ vòng đời.Ở giai đoạn đầu, nhà thiết kế, người mua và nhà thầu có thể đưa ra các lựa chọn thân thiện với môi trường.Một tòa nhà bao gồm một số thành phần khác nhau với tuổi thọ khác nhau.Trong bối cảnh này, khả năng bảo trì và tính linh hoạt phải được tính đến, tức là việc sử dụng ví dụ như một tòa nhà văn phòng có thể thay đổi nhiều lần trong suốt thời gian tồn tại của tòa nhà.Việc lựa chọn hệ thống thông gió thường bị ảnh hưởng mạnh bởi chi phí, tức là thường là chi phí đầu tư chứ không phải chi phí vòng đời.Điều này thường có nghĩa là một hệ thống thông gió đáp ứng các yêu cầu của quy chuẩn xây dựng với chi phí đầu tư thấp nhất.Chi phí vận hành cho một chiếc quạt, ví dụ như một chiếc quạt có thể bằng 90% chi phí vòng đời.Các yếu tố quan trọng liên quan đến quan điểm vòng đời là:
Tuổi thọ.

• Tác động môi trường.
• Hệ thống thông gió thay đổi.
• Phân tích chi phí.

Một phương pháp đơn giản được sử dụng để phân tích chi phí vòng đời là tính giá trị hiện tại ròng.Phương pháp này kết hợp chi phí đầu tư, năng lượng, bảo trì và môi trường trong một phần hoặc toàn bộ giai đoạn vận hành của tòa nhà.Chi phí hàng năm cho năng lượng, bảo trì và môi trường được tính toán lại chi phí hiện tại, ngày nay (Nilson 2000) [Tham khảo 36].Với quy trình này, các hệ thống khác nhau có thể được so sánh.Tác động môi trường trong chi phí thường rất khó xác định và do đó thường bị bỏ sót.Tác động môi trường ở một mức độ nào đó được tính đến bằng cách bao gồm cả năng lượng.Thông thường, các tính toán LCC được thực hiện để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng trong suốt thời gian hoạt động.Phần chính của việc sử dụng năng lượng trong vòng đời của một tòa nhà là trong giai đoạn này, tức là sưởi ấm / làm mát không gian, thông gió, sản xuất nước nóng, điện và chiếu sáng (Adalberth 1999) [Tham khảo 25].Giả sử tuổi thọ của một tòa nhà là 50 năm, thời gian hoạt động có thể chiếm 80 - 85% tổng năng lượng sử dụng.15 - 20% còn lại dành cho sản xuất và vận chuyển vật liệu xây dựng và xây dựng.

Thiết kế để sử dụng hiệu quả điện thông gió 

Việc sử dụng điện của hệ thống thông gió chủ yếu được xác định bởi các yếu tố sau: • Giảm áp suất và điều kiện dòng khí trong hệ thống ống gió
• Hiệu quả của quạt
• Kỹ thuật kiểm soát luồng không khí
• Điều chỉnh
Để tăng hiệu suất sử dụng điện người ta quan tâm đến các biện pháp sau:

• Tối ưu hóa bố cục tổng thể của hệ thống thông gió, ví dụ như giảm thiểu số lượng các khúc cua, bộ khuếch tán, thay đổi mặt cắt, các miếng chữ T.
• Đổi sang loại quạt có hiệu suất cao hơn (ví dụ: truyền động trực tiếp thay vì truyền động bằng dây curoa, động cơ hiệu quả hơn, cánh cong về phía sau thay vì cong về phía trước).
• Hạ áp suất giảm áp suất ở kết nối quạt - ống dẫn (đầu vào và đầu ra của quạt).
• Giảm áp suất giảm trong hệ thống ống dẫn, ví dụ như qua các khúc cua, bộ khuếch tán, thay đổi tiết diện, các miếng chữ T.
• Cài đặt kỹ thuật kiểm soát luồng không khí hiệu quả hơn (điều khiển tần số hoặc góc cánh quạt thay vì điều khiển điện áp, van điều tiết hoặc cánh dẫn hướng).

Điều quan trọng đối với việc sử dụng điện tổng thể để thông gió tất nhiên cũng là độ kín gió của hệ thống ống dẫn, tốc độ dòng khí và thời gian hoạt động.

Để chỉ ra sự khác biệt giữa hệ thống có áp suất giảm rất thấp và hệ thống có thực tiễn hiện tại là “hệ thống hiệu quả”, SFP (công suất quạt cụ thể) = 1 kW / m³ / s, đã được so sánh với “hệ thống bình thường ”, SFP = từ 5,5 - 13 kW / m³ / s (xemBảng 9).Một hệ thống rất hiệu quả có thể có giá trị là 0,5 (xem chương 6.3.5).

Bảng 9: Độ giảm áp suất tính toán và SFP các giá trị cho "hệ thống hiệu quả" và "hiện tại hệ thống". 

Thiết kế cho mức âm thanh thấp 

Điểm bắt đầu khi thiết kế các mức âm thanh thấp là thiết kế cho các mức áp suất thấp.Bằng cách này có thể chọn quạt chạy ở tần số quay thấp.Giảm áp suất thấp có thể đạt được bằng các cách sau:

• Tốc độ không khí thấp tức là kích thước ống dẫn lớn
• Giảm thiểu số lượng các bộ phận bị giảm áp suất, ví dụ như thay đổi về hướng hoặc kích thước ống dẫn, bộ giảm chấn.
• Giảm thiểu sụt áp trên các bộ phận cần thiết
• Điều kiện dòng chảy tốt tại các đầu vào và cửa ra không khí

Các kỹ thuật sau để kiểm soát luồng không khí là phù hợp, có tính đến âm thanh:

• Kiểm soát tần số quay của động cơ
• Thay đổi góc cánh quạt của quạt hướng trục
• Loại và cách lắp quạt cũng rất quan trọng đối với mức độ âm thanh.

Nếu hệ thống thông gió được thiết kế như vậy không đáp ứng được các yêu cầu về âm thanh, thì rất có thể bộ suy giảm âm thanh phải được đưa vào thiết kế.Đừng quên rằng tiếng ồn có thể xâm nhập qua hệ thống thông gió, ví dụ như tiếng ồn của gió qua các lỗ thông gió ngoài trời.
7.3.4 Thiết kế để sử dụng BMS
Hệ thống quản lý tòa nhà (BMS) của một tòa nhà và các quy trình theo dõi các phép đo và cảnh báo, xác định các khả năng để có được hoạt động thích hợp của hệ thống sưởi / làm mát và thông gió.Hệ thống HVAC hoạt động tối ưu đòi hỏi các quá trình phụ có thể được giám sát riêng biệt.Đây cũng thường là cách tiếp cận duy nhất để phát hiện ra sự khác biệt nhỏ trong một hệ thống mà bản thân nó không làm tăng mức sử dụng năng lượng đủ để kích hoạt cảnh báo sử dụng năng lượng (theo mức tối đa hoặc quy trình tiếp theo).Một ví dụ là sự cố với động cơ quạt, động cơ này không hiển thị trên tổng năng lượng điện sử dụng cho hoạt động của một tòa nhà.

Điều này không có nghĩa là mọi hệ thống thông gió phải được giám sát bởi BMS.Đối với tất cả, trừ các hệ thống nhỏ nhất và đơn giản nhất, BMS nên được xem xét.Đối với một hệ thống thông gió rất phức tạp và lớn, BMS có lẽ là cần thiết.

Mức độ tinh vi của một BMS phải phù hợp với trình độ hiểu biết của nhân viên vận hành.Cách tiếp cận tốt nhất là biên dịch các thông số kỹ thuật chi tiết về hiệu suất cho BMS.

7.3.5 Thiết kế vận hành và Sự bảo trì
Để cho phép vận hành và bảo trì thích hợp, các hướng dẫn vận hành và bảo trì thích hợp phải được viết.Để các hướng dẫn này trở nên hữu ích, một số tiêu chí nhất định phải được đáp ứng trong quá trình thiết kế hệ thống thông gió:

• Hệ thống kỹ thuật và các bộ phận của chúng phải dễ tiếp cận để bảo trì, thay thế, v.v ... Phòng quạt phải đủ lớn và được trang bị ánh sáng tốt.Các bộ phận riêng lẻ (quạt, bộ giảm chấn, v.v.) của hệ thống thông gió phải dễ dàng tiếp cận.
• Hệ thống phải được đánh dấu bằng thông tin về môi chất trong đường ống và ống dẫn, hướng dòng chảy, v.v. • Phải bao gồm điểm kiểm tra các thông số quan trọng

Các hướng dẫn vận hành và bảo trì cần được chuẩn bị trong giai đoạn thiết kế và hoàn thiện trong giai đoạn xây dựng.

Xem các cuộc thảo luận, số liệu thống kê và hồ sơ tác giả cho ấn phẩm này tại: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Hướng tới cải thiện hiệu suất của hệ thống thông gió cơ khí
Aauthors, bao gồm: Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Một số tác giả của ấn phẩm này cũng đang thực hiện các dự án liên quan này:
Độ kín của các tòa nhà
KHÍ HẬU THỤ ĐỘNG: FCT PTDC / ENR / 73657/2006