Destratyfikacja termiczna

Wentylatory destratyfikacyjne zainstalowane w supermarkecie w Wielkiej Brytanii

Destratyfikacja termiczna to proces mieszania powietrza wewnętrznego w budynku w celu wyeliminowania warstw warstwowych i osiągnięcia wyrównania temperatury w całej obudowie budynku .

Stratyfikacja termiczna w budynkach

Destratyfikacja jest odwrotnością naturalnego procesu stratyfikacji termicznej, czyli nawarstwiania się różnych (zwykle rosnących) temperatur powietrza od podłogi do sufitu. Rozwarstwienie jest spowodowane unoszeniem się gorącego powietrza do sufitu lub przestrzeni pod dachem, ponieważ jest ono lżejsze od otaczającego chłodniejszego powietrza. I odwrotnie, chłodne powietrze opada na podłogę, ponieważ jest cięższe niż otaczające go cieplejsze powietrze.

W wielowarstwowym budynku często występuje różnica temperatur do 1,5°C na stopę pionową, a im wyższy sufit budynku, tym bardziej ekstremalna może być ta różnica temperatur. W skrajnych przypadkach na wysokości 1 metra stwierdzono różnice temperatur rzędu 10°C. Inne zmienne, które wpływają na poziom rozwarstwienia termicznego, to ciepło wytwarzane przez ludzi i procesy zachodzące w budynku, izolacja pomieszczenia od zewnętrznych warunków atmosferycznych, zysk nasłonecznienia, specyfikacja systemu HVAC, lokalizacja kanałów nawiewnych i powrotnych oraz pionowy ruch powietrza wewnątrz przestrzeni, zwykle zasilane przez wentylatory destratyfikacyjne. Obliczeniową dynamikę płynów można wykorzystać do przewidywania poziomu rozwarstwienia w przestrzeni.

Skutki stratyfikacji termicznej

W badaniu przeprowadzonym przez Building Scientific Research Information Association zmarnowana energia spowodowana rozwarstwieniem stale wzrastała w oparciu o różnicę temperatur od podłogi do sufitu (ΔT). Badanie wskazuje, że warstwowe budynki mają tendencję do przegrzewania się lub przechłodzenia w zależności od temperatury na termostacie, która jest zwykle niższa niż ogólna energia cieplna obecna w pomieszczeniu. Badanie wykazało również, że straty energii spowodowane rozwarstwieniem występowały przy sufitach o wysokości od 20 do 40 stóp, a wyższe sufity powodowały większe straty energii, nawet przy tej samej ΔT. Ponieważ ΔT jest zwykle wyższe w wyższych stropach, efekt rozwarstwienia jest spotęgowany, powodując znaczne straty energii w budynkach z wysokimi stropami.

Definicja destratyfikacji

Ponieważ rozwarstwienie i związane z nim koszty są liniowe, definicja destratyfikacji będzie się różnić w zależności od opinii i przypadku użycia. Jest mało prawdopodobne, aby w jakimkolwiek budynku wystąpiła pełna destratyfikacja lub 0° ΔT od podłogi do sufitu. Ponieważ koszty stratyfikacji zmniejszają się liniowo, gdy ΔT zbliża się do 5,4 ° F, a żadne badanie nie dotyczyło jeszcze skutków stratyfikacji poniżej 5,4 ° F, nierzadko uważa się, że każda przestrzeń o ΔT poniżej 5 ° F jest destratyfikowana. W Stanach Zjednoczonych ASHRAE 55 zaleca 3°C jako granicę pionowej różnicy temperatur powietrza między poziomem głowy i kostek, ale nie ma normy zalecającej idealną wartość ΔT między podłogą a sufitem.

Technologie destratyfikacji

Zmniejszenie rozwarstwienia termicznego można osiągnąć poprzez kontrolowanie zmiennych związanych ze zwiększonym rozwarstwieniem. Ponieważ nie można kontrolować wielu zmiennych, w tym wysokości sufitu, ludzi i procesów, nasłonecznienia i zewnętrznych warunków pogodowych, najczęściej stosowane technologie są związane z systemem HVAC (ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja) budynku. Jedną z najtańszych, najbardziej efektywnych i najłatwiejszych w instalacji technologii są wentylatory destratyfikacyjne, w tym zarówno osiowe wentylatory destratyfikacyjne, jak i wentylatory HVLS (high-volume low-speed).

Osiowe wentylatory destratyfikacyjne

Osiowe wentylatory destratyfikacyjne to samodzielne jednostki, które są instalowane w szeregu pod sufitem w celu nadmuchu klimatyzowanego powietrza z sufitu na podłogę, gdzie ludzie mieszkają i pracują. Ponieważ wentylatory osiowe są przeznaczone do wydmuchiwania powietrza prosto na podłogę, można je stosować w konstrukcjach sufitowych i dachowych o wysokości ponad 100 stóp. Ponieważ osiowe wentylatory destratyfikacyjne mogą osiągnąć destratyfikację przy niskich CFM, konieczne jest, aby powietrze opuszczające dyszę osiągało prędkość powietrza przy podłodze między 0,2 a 0,5 m/s. Rezultatem takiego poziomu ruchu powietrza jest integracja klimatyzowanego powietrza z sufitu z powietrzem na poziomie podłogi. Brak uderzenia w podłogę spowoduje destratyfikację środkowych warstw powietrza, ale nie spowoduje destratyfikacji przy podłodze. Ponieważ w tym przypadku obszar wokół termostatu nie zostanie zdestratyzowany, zakłada się, że oszczędności będą niewielkie lub żadne, ponieważ termostat będzie nadal przegrzewał lub przechładzał pomieszczenie.

Eksperyment w pomieszczeniu z sufitem o wysokości 21 stóp przyniósł oszczędności na poziomie 23,5% przy zastosowaniu osiowych wentylatorów destratyfikacyjnych.

Wentylatory o dużej objętości i niskiej prędkości (HVLS).

Ze względu na swój rozmiar wentylatory HVLS są zwykle instalowane w nowych konstrukcjach, a nie w modernizowanych, ponieważ konstrukcja dachu może wymagać przeprojektowania, aby dostosować się do zwiększonej masy i rozmiaru. Nierzadko wymaga się przeniesienia świateł ze względu na strobowanie, gdy przechodzą pod nimi duże łopatki wentylatora, oraz instalacje tryskaczowe, które zazwyczaj wymagają niezakłóconego dostępu do podłogi, aby spełnić przepisy przeciwpożarowe. Gdy jest używany latem, aby zachęcić do chłodzenia wyparnego , wentylatory HVLS pracują do przodu, wydmuchując powietrze na podłogę. Podczas destratyfikacji zimą wentylatory pracują w odwrotnym kierunku, nadmuchując powietrze w kierunku sufitu, które następnie krąży po pomieszczeniu. Wysokość, na której wentylatory HVLS mogą pracować efektywnie, jest ograniczona w porównaniu z osiowymi wentylatorami destratyfikacyjnymi.

Korzyści z destratyfikacji

Ta metoda przynosi największe korzyści dzięki zastosowaniu w przemyśle grzewczym, wentylacyjnym i klimatyzacyjnym (HVAC) oraz w ogrzewaniu i chłodzeniu budynków. Stwierdzono, że „rozwarstwienie jest obecnie największym pojedynczym marnotrawstwem energii w budynkach”.

Aby zmniejszyć zużycie energii

Dzięki zastosowaniu technologii destratyfikacji termicznej w budynkach zapotrzebowanie na energię jest zmniejszone, ponieważ systemy grzewcze nie są już przeciążone, aby stale zastępować ciepło, które unosi się z powierzchni podłogi, poprzez redystrybucję już ogrzanego powietrza z niezamieszkanej przestrzeni sufitowej z powrotem do poziomie podłogi, aż do wyrównania temperatur. Jeśli chodzi o systemy destratyfikacji chłodzenia, należy zapewnić pełną cyrkulację i równomierne rozprowadzanie schłodzonego powietrza w środowiskach wewnętrznych, eliminując gorące i zimne punkty oraz zadowalając termostaty przez dłuższy czas. W rezultacie technologia destratyfikacji ma ogromny potencjał redukcji emisji dwutlenku węgla dzięki zmniejszonemu zapotrzebowaniu na energię, co z kolei może obniżyć koszty dla przedsiębiorstw, czasami nawet o 50%. Jest to wspierane przez Carbon Trust , który zaleca destratyfikację budynków jako jedną z trzech najlepszych metod redukcji emisji dwutlenku węgla.

Dla komfortu

Destratyfikacja w naturalny sposób zwiększa ruch powietrza przy podłodze, zmniejszając „gorące” i „zimne punkty” w pomieszczeniu. Może być stosowany w typowo zimnych miejscach, takich jak zamrażarki w sklepach spożywczych, aby ogrzać klientów robiących zakupy w pobliżu. Ponadto ruch powietrza z wentylatorów destratyfikacyjnych może pomóc w spełnieniu normy ASHRAE 62.1 poprzez zwiększenie ilości ruchu powietrza przy podłodze.

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Thermal_destratification&oldid=1104734534 ”