WENTYLACJA HIGROSTEROWANA - GENEZA, DZIAŁANIE, BUDOWA.
Wentylacja grawitacyjna (naturalna) jest to wentylacja powodująca podciśnienie w pomieszczeniu, w którym ruch powietrza jest wywołany przez energię potencjalną mas powietrza i przez energię kinetyczną wiatru. Wentylacja naturalna może przybierać różne formy.
Infiltracja - jest to zjawisko samoczynnego napływu powietrza przez nieszczelności w drzwiach i oknach oraz pory w strukturze przegród budowlanych. Zjawiskiem odwrotnym jest eksfiltracja czyli wypływ powietrza z pomieszczenia na zewnątrz. Oba te zjawiska występują jednocześnie i mogą mieć dodatni lub ujemny wpływ na mikroklimat pomieszczenia. W niektórych przypadkach staramy się temu zjawisku przeciwdziałać, zwłaszcza gdy powoduje silne wyziębienie pomieszczeń.
Przewietrzanie - wykorzystując różnicę ciśnień po obu stronach przegród zewnętrznych można zwiększyć intensywność wymiany powietrza poprzez otwarcie okien lub innych otworów do tego celu przeznaczonych i wykonanych. Ten sposób wymiany powietrza może być w pewnym stopniu kontrolowany.
Higrosterowana wentylacja grawitacyjna jest najprostszym i najtańszym rozwiązaniem wentylacji. Działają na takiej samej zasadzie jak wentylacja naturalna (różnica ciśnień), z tym że, ilość powietrza cyrkulacyjnego regulowana jest za pomocą odpowiednich urządzeń
Higrosterowanie - to uzależnienie przepływu powietrza przez elementy wentylacji od wartości wilgotności względnej wewnątrz pomieszczenia.
Nawiewniki i kratki higrosterowane, bez użycia i elektroniki dostosowują ilość przepływającego powietrza do rzeczywistych potrzeb. Przyjęto, że czynnikiem, który najlepiej obrazuje stan zanieczyszczenia powietrza będzie jest poziom jego wilgotności względnej, ponieważ zależy on bezpośrednio od aktywności ludzi w danym pomieszczeniu. Czujnik higroskopijny zamontowany w elementach systemu mierzy nieprzerwanie poziom wilgotności względnej w pomieszczeniach i steruje ilościami przepływającego powietrza. Dokonuje się to samoczynnie, niezawodnie, z oszczędnością energii, bez hałasu i bez ingerencji użytkowników oraz z gwarancją optymalnych warunków higienicznych. Do zbudowania mechanizmu reagującego na zmianę wilgotności wykorzystano poliamid, materiał, który powiększa swoją objętość wraz ze wzrostem wilgotności i kurczy się, gdy wilgotność maleje. Sposób działania urządzeń higrosterowanych jest prosty -jedynym „mechanizmem” regulującym jest taśma poliamidowa połączona z jedną tylko dźwignią, korygującą poziom otwarcia przepustnicy. Czujnik higroskopijny mierzy nieprzerwanie poziom wilgotności względnej i steruje ilościami przepływającego powietrza. Gdy wzrasta poziom wilgotności względnej, zarówno nawiewniki jak i kratki wyciągowe z higrosterowaniem zwiększają swoje otwarcie. W ten sposób zwiększone natężenie przepływu powietrza usuwa nadmiar pary wodnej z pomieszczenia.
Nawiewniki higrosterowane mogą być instalowane na odpowiednim gnieździe, wyfrezowanym w górnej części ramy okna (samo skrzydło lub skrzydło i ościeżnica),na kasecie żaluzji zwijanej lub w przepuście ściennym. Wymiary gniazd zależą od rodzaju nawiewnika oraz profilu okna, podawane są w opisach technicznych poszczególnych urządzeń. Nawiewniki, pomimo niewielkich rozmiarów, dostarczają odpowiednie ilości świeżego powietrza.
Idea higrosterowania polega na wykorzystaniu poziomu wilgotności jako czynnika najlepiej obrazującego stan zanieczyszczenia powietrza w pomieszczeniu. Dzięki przyjęciu takiego odniesienia, systemy wentylacji higrosterowanej działają tylko wówczas, gdy jest to konieczne, dostosowując ilość powietrza wentylacyjnego do aktualnych potrzeb użytkowników.
Dopływ powietrza do pomieszczenia jest zapewniony dzięki higrosterowanym nawiewnikom. Zapewnia to redukcję strat energetycznych w pomieszczeniach nie użytkowanych oraz zwiększenie wymiany powietrza w pomieszczeniach gdzie przebywają ludzie.
PRZEPŁYW LAMINARNY I BURZLIWY W PRZEWODACH
Przepływ cieczy rzeczywistej lub gazu w rurze może być dwojaki:
- ruch laminarny (uwarstwiony)- charakteryzuje się tym, że pojedyncze cząstki cieczy poruszają się po liniach przepływu równoległych osi. Mają one na ogół prędkość w. Między poszczególnymi liniami prędkości istnieje naprężenie styczne (tarcie), które jest uzależnione od lepkości- wraz ze wzrostem lepkości tarcie wzrasta. Tarcie jest proporcjonalne do spadku prędkości, przebiegającemu pionowo do kierunku przepływu. Średnia prędkość przy laminarnym przepływie przez rurę wm= 0,5 wmax.
- ruch burzliwy- cząstki cieczy wykonują jednocześnie ruchy wahadłowe w wielu kierunkach niezgodnych z kierunkiem przepływu. Profil prędkości jest spłaszczony przez wymianę energii w poprzek do ruchu zasadniczego, średnia prędkość w~(0,80-0,85)wmax. Największa turbulencja powstaje w pobliżu ścianek.
Na przejście z przepływu laminarnego na przepływ burzliwy wpływa tarcie przy ściankach, zmiany prędkości, a także inne czynniki. Przejście zależy od liczby Reynoldsa Re. Siły tarcia sa teraz w porównaniu z siłami bezwładności mniejsze. Końcowy obraz przepływu w rurze osiągnięty jest po przebyciu odcinka „ustalania się warunków” przepływu, który wynosi około 10 średnic rury. Przy zakłóceniu przepływu przez zwężania, zakrzywiania itp. przejście następuje wcześniej.
Re > 2320 --> ruch burzliwy
Re< 2320 --> ruch laminarny
ZALETY I WADY WENTYLACJI GRAWITACYJNEJ
ZALETY:
- niskie koszty eksploatacyjne i inwestycyjne,
- możliwość zastosowania w różnych obiektach nawet do 11 kondygnacji,
- oszczędność miejsca (jedynie kanały wywiewne).
WADY:
- brak możliwości kontroli nad procesami wentylacji,
- uzależnienie działania od warunków atmosferycznych,
- brak możliwości filtracji (oczyszczania) powietrza,
- brak możliwości odzysku ciepła z wywiewanego powietrza.
WPŁYW CZYNNIKÓW ZEWNĘTRZNYCH NA KOMFORT CIEPLNY
Do projektowania wentylacji wymagana jest między innymi znajomość danych klimatycznych powietrza zewnętrznego, przebieg ich zmienności w czasie oraz oddziaływanie na wentylowane pomieszczenie.
Czynniki klimatyczne powietrza zewnętrznego, mające wpływ na wielość urządzeń, są:
a) temperatura i wilgotność powietrza,
Maksymalna moc cieplna wymienników stosowanych w urządzeniach wentylacyjnych do uzdatniania powietrza zależy od przyjętych do obliczeń wartości ekstremalnych temperatury powietrza zewnętrznego. Maksymalna temperatura powietrza zewnętrznego ma wpływ na warunki obciążenia cieplnego pomieszczenia, decyduje o wielkości wymiany powietrza, a więc i wielkości urządzenia wentylacyjnego.
Obliczenia obciążeń cieplno-wilgotnościowych pomieszczenia przeprowadza się zazwyczaj dla tzw. wartości obliczeniowych parametrów powietrza dla lata i zimy. W przypadku zimy temperaturą obliczeniową jest średnia z najniższych temperatur dla danego regionu lub miejscowości, ustalona na podstawie wieloletnich pomiarów.
W przypadku lata temperaturą obliczeniową jest taka temp. przekroczenie której może wystąpić w ciągu 0,25% godzin z ogólnej sumy godzin dla miesięcy : maj, czerwic, lipiec, sierpień i wrzesień w okresie 10 lat (wg PN-76/B-03420 Wentylacja i klimatyzacja. Parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego)
b) prędkość wiatru,
Działanie wiatru na budynki wywołuje dwa podstawowe zjawiska:
- rozkład ciśnienia na powierzchniach przegród budynku- wiatr działający na budynek powoduje powstanie na jego powierzchniach stref nadciśnienia i podciśnienia.
- powstanie cienia aerodynamicznego w jego otoczeniu- wynika bezpośrednio z działania wiatru na stojące na jego drodze przeszkody.
c) natężenie promieniowania.
Promieniowanie słoneczne jest podstawowym źródłem zysków ciepła pochodzących z zewnątrz (głównie okres letni, ściany nasłonecznione). Promieniowanie przy zetknięciu z powierzchnią przegród zmienia się w ciepło, które zostaje zaabsorbowane, a następnie poprzez konwekcję przepływa przez materiał przegrody, w której zostaje ono zakumulowane. Ciepło to następnie stopniowo przejmowane na drodze konwekcji przez powietrze w pomieszczeniu, stanowiąc rzeczywisty, chwilowy zysk ciepła. Zjawisko to dotyczy to zarówno ścian jak i przegród przeźroczystych (okna) i zależy od zdolności akumulacyjnych danej przegrody. Zdolność akumulacyjna przegród budowlanych jest tym większa, im większa jest ich pojemność cieplna. Jak wiadomo, ciepło właściwe wszystkich materiałów budowlanych jest w przybliżeniu równe (około 0,84 kJ/(kg K)), a więc akumulacja cieplna jest wprost proporcjonalna do masy przegród ograniczających pomieszczenie. Im masywniejszy jest budynek tym większa jego zdolność akumulacyjna.
Promieniowanie Słońca pada na budynek w trzech postaciach, jako promieniowanie:
- bezpośrednie (stanowi tę część promieniowania, która w zależności od położenia Słońca dociera do powierzchni Ziemi pod określonym kątem);
- rozproszone (część promieniowania, które zostaje rozproszone podczas przenikania przez atmosferę przez cząsteczki powietrza oraz kropelki wody);
- odbite (promieniowanie częściowo odbite przez budynki w sąsiedztwie).