Techniki realizacji rozdziału powietrza

W obecnych czasach trudno wyobrazić sobie obiekt użyteczności publicznej, taki jak restauracja, kino czy też centrum handlowe, bez klimatyzacji. Instalacja klimatyzacyjna jest standardem w nowopowstających budynkach oraz pojawia się coraz częściej w obiektach modernizowanych. Jej zadaniem jest zapewnienie komfortu użytkownikom poprzez odpowiednie kształtowanie parametrów powietrza wewnątrz pomieszczeń, a ściślej wewnątrz strefy, w której w pomieszczeniu przebywają ludzie. Podstawowe czynniki wpływające na samopoczucie ludzi, to temperatura, wilgotność, stopień czystości oraz prędkość powietrza. Stopień czystości zależy m.in. od rodzaju filtracji powietrza zewnętrznego dostarczanego do pomieszczenia, temperatura i wilgotność regulowane mogą być w centrali klimatyzacyjnej, w urządzeniach znajdujących się w pomieszczeniu lub wbudowanych w sieć przewodów wentylacyjnych, prędkość powietrza utrzymana musi być przez zastosowanie odpowiedniego rozdziału powietrza oraz elementów wprowadzających powietrze – nawiewników.

Rozdział powietrza w pomieszczeniu

Sposób doprowadzania powietrza do pomieszczenia ma podstawowe znaczenie dla prawidłowego działania systemu wentylacji. Projektant powinien mieć świadomość, że bez właściwie opracowanego rozdziału powietrza w pomieszczeniu nie jest możliwe uzyskanie efektywnie pracującego systemu wentylacji, nawet jeżeli poprawnie określono wymaganą ilość powietrza wentylacyjnego [1]. Rozdział powietrza w pomieszczeniu realizowany jest przez elementy nawiewne oraz wyciągowe, dlatego ich prawidłowy dobór i lokalizacja mają decydujący wpływ na skuteczność całego systemu klimatyzacji.

Podstawowe metody organizacji wymiany powietrza różnią się między sobą sposobem rozmieszczenia w pomieszczeniu wspomnianych elementów, który zależy głównie od przyjętego systemu wentylacji oraz charakterystyk strumieni dostarczanych przez zastosowane nawiewniki. Typowe przykłady lokalizacji elementów nawiewnych i wywiewnych przedstawiono na rysunku 1.

36zietek-rys-01

Rys. 1. Przykładowe sposoby rozdziału powietrza w pomieszczeniu

Rodzaj nawiewników dla danego systemu wentylacji oraz ich usytuowanie zależy w dużej mierze od ilości powietrza wentylacyjnego i temperatury nawiewanego powietrza (określanych najczęściej w oparciu o bilans zysków ciepła w pomieszczeniu), a także technicznych i architektonicznych możliwości lokalizacji wybranych elementów nawiewnych, przeznaczenia pomieszczenia, jego wymiarów (głównie wysokości) oraz dopuszczalnej prędkości powietrza wewnątrz strefy pracy [5].

Sposoby nawiewu powietrza do pomieszczeń

Najczęściej stosowanym systemem wentylacji jest wentylacja mieszająca. Strumień powietrza nawiewany w przestrzeń pomieszczenia charakteryzuje się dużą prędkością i burzliwością, co powoduje zwiększoną indukcję powietrza wewnętrznego – zanim strumień powietrza dotrze do strefy przebywania ludzi podsysa znaczną ilość powietrza otaczającego, czego rezultatem jest wzrost objętości strumienia oraz spadek prędkości do wartości akceptowalnych w strefie pracy (zwykle 0,2÷0,25 m/s). Przy wentylacji mieszającej dążymy do całkowitego wymieszania powietrza dostarczanego z powietrzem wewnętrznym, a więc również wymieszania i rozcieńczenia zanieczyszczeń w całej kubaturze pomieszczenia.

36zietek-rys-02

Rys. 2. Kształt strumienia nawiewanego z nawiewników ściennych

Nawiewniki stosowane w wentylacji mieszającej podzielić można ze względu na sposób ich lokalizacji w pomieszczeniu na: ścienne oraz sufitowe. Nawiewniki ścienne przeznaczone są głównie do nawiewu poziomego (rys. 2) i stosowane są często w pomieszczeniach o znacznej kubaturze i/lub wysokości (np. sale audytoryjne, hale sportowe itp.). Najbardziej znane i najprostsze konstrukcyjnie elementy należące do tej grupy to kratki wentylacyjne oraz dysze.

Ze względu na sposób wprowadzania powietrza (rodzaj nawiewanego strumienia), związany z konstrukcją elementu, w tej grupie możemy wyróżnić m.in. nawiewniki wirowe, szczelinowe oraz anemostaty. Strumień nawiewany z nawiewników wirowych (rys. 4) poddawany jest przy wylocie zawirowaniu poprzez odpowiednio ułożone łopatki kierujące (ustawione na stałe lub podlegające regulacji).

36zietek-rys-05

Rys. 5. Jeden z możliwych kształtów strumienia z nawiewnika wirowego

Tak ukształtowany strumień posiada bardzo dużą zdolność do indukcji, przez co umożliwia nawiewanie dużych ilości powietrza przy stosunkowo małym zasięgu strumienia. Przykładowy kształt strumienia przedstawiono na rysunku 5. Nawiew, w zależności od wykonania elementu, prowadzony może być równolegle do sufitu lub powietrze może być kierowane bezpośrednio w stronę strefy pracy. Nawiewniki wirowe mogą być stosowane zarówno w pomieszczeniach niskich, jak i wysokich.

36zietek-rys-06-copy

Rys. 6. Nawiewnik szczelinowy VSD firmy TROX

W nawiewnikach szczelinowych (rys. 6) zwanych również liniowymi, elementem nawiewnym jest szereg wąskich otworów umieszczonych w jed- nej linii. Elementy tego typu występują w różnych długościach i mogą być łączone w długie ciągi. Ze względu na małe rozmiary części nawiewnej są stosunkowo łatwe do ukrycia i wkomponowania w powierzchnię sufitu. Większość produkowanych nawiewników szczelinowych umożliwia dostosowanie sposobu nawiewu do konkretnych potrzeb projektanta – nawiew może być realizowany w jedną lub dwie strony, a powietrze może być nawiewane równolegle do płaszczyzny sufitu lub bezpośrednio w kierunku strefy pracy.

36zietek-rys-07-copy

Rys. 7. Anemostat okrągły KH firmy Fläkt Woods

Strumień powietrza nawiewany z anemostatów (rys. 7) wprowadzany jest do pomieszczenia równolegle do powierzchni sufitu. W zależności od sposobu wykonania, elementy tego rodzaju pozwalają prowadzić nawiew w dowolnie wybranym kierunku lub kierunkach – dotyczy to głównie anemostatów prostokątnych, w których istnieje zwykle możliwość wyłączenia z działania dowolnej części elementu. Kształt strumienia nawiewnego przedstawia rys. 8.

36zietek-rys-08

Rys. 8. Nawiew realizowany przez anemostaty

Inny sposób organizacji wymiany powietrza w pomieszczeniu stosowany jest w przypadku systemu wentylacji wyporowej. System ten, od dawna rozwijany i szeroko wykorzystywany w krajach skandynawskich, cieszy się coraz większą popularnością na całym świecie.

Działanie systemu wentylacji wyporowej stosowanego w obiektach użyteczności publicznej opiera się na zasadzie różnicy gęstości pomiędzy chłodnym powietrzem nawiewanym a ciepłym powietrzem wewnętrznym, która powoduje wytworzenie się w pomieszczeniu dwóch stref: górnej – zanieczyszczonej i dolnej – czystej. Osiągnięcie takiego ukształtowania stref wewnątrz pomieszczenia możliwe jest dzięki nawiewaniu powietrza z niewielkimi prędkościami w dolnej części pomieszczenia i usuwaniu zanieczyszczeń ze strefy podsufitowej [2].

36zietek-rys-09

Rys. 9. Rozdział powietrza przy wentylacji wyporowej [3]

Nawiew realizowany jest najczęściej przez perforowane nawiewniki o dużej efektywnej powierzchni wypływu, lokalizowane bezpośrednio w strefie przebywania ludzi. Wprowadzany strumień, odznaczający się niewielką burzliwością oraz indukcyjnością, rozwija się przy podłodze na małej wysokości. W rejonie gdzie zlokalizowane są źródła ciepła, następuje bardziej intensywne wymieszanie powietrza i szybsze przemieszczanie się powietrza wentylacyjnego do strefy podsufitowej (rys. 9) [3].

Skutki nieprawidłowego rozdziału powietrza

Źle zaprojektowany rozdział powietrza w pomieszczeniu powodować może zbyt wysokie prędkości powietrza w strefie pracy, co prowadzi do powstawania u użytkowników uczucia przeciągu. Dodatkowo przy nieodpowiednim usytuowaniu elementów nawiewnych i wyciągowych względem siebie może powstawać tzw. „krótkie spięcie”, czyli przedostawanie się powietrza z nawiewu bezpośrednio do wywiewu bez przepływu przez strefę wentylowaną (rys. 10). W takim przypadku dojdzie do pogorszenia jakości powietrza w strefie pracy wynikającego ze zmniejszenia ilości powietrza wentylacyjnego. W obu przedstawionych sytuacjach efektem będzie również niedotrzymanie założonych parametrów powietrza.

36zietek-rys-10

Rys. 10. Możliwe rezultaty nieprawidłowego rozdziału powietrza: a) możliwość wystąpienia „krótkiego spięcia” b) zbyt duże prędkości powietrza

36zietek-rys-11

Rys. 11. Oddzielenie stref przy użyciu kurtyn powietrznych [4]

Autor: Piotr ZIĘTEK

.