Smjernice za projektiranje ventilacije

Svrha smjernica (Blomsterberg, 2000.) [Ref. 6] je dati smjernice praktičarima (prvenstveno projektantima HVAC-a i upraviteljima zgrada, ali također i klijentima i korisnicima zgrada) u tome kako stvoriti ventilacijske sustave s dobrim performansama primjenom konvencionalnih i inovativnih tehnologije.Smjernice su primjenjive na ventilacijske sustave u stambenim i poslovnim zgradama, te tijekom cijelog životnog ciklusa zgrade, tj. projektiranja, izgradnje, puštanja u rad, rada, održavanja i dekonstrukcije.

Za dizajn ventilacijskih sustava koji se temelji na učinku potrebni su sljedeći preduvjeti:

• Specifikacije performansi (koje se odnose na kvalitetu unutarnjeg zraka, toplinsku udobnost, energetsku učinkovitost itd.) specificirane su za sustav koji treba projektirati.
• Primijenjena je perspektiva životnog ciklusa.
• Ventilacijski sustav smatra se sastavnim dijelom zgrade.

Cilj je projektirati ventilacijski sustav koji ispunjava specifikacije izvedbe specifične za projekt (vidi poglavlje 7.1), primjenom konvencionalnih i inovativnih tehnologija.Projekt ventilacijskog sustava mora biti usklađen s projektantskim radom arhitekta, statičara, inženjera elektrotehnike i projektanta sustava grijanja/hlađenja. Ovo kako bi se osiguralo da gotova zgrada sa sustavom grijanja, hlađenja i ventilacije dobro radi.Posljednje i ne manje važno treba se konzultirati s upraviteljem zgrade o njegovim posebnim željama.On će biti odgovoran za rad ventilacijskog sustava dugi niz godina.Projektant stoga mora odrediti određene čimbenike (svojstva) za ventilacijski sustav, u skladu sa specifikacijama izvedbe.Ovi faktori (svojstva) trebaju biti odabrani na takav način da cjelokupni sustav ima najniže troškove životnog ciklusa za specificiranu razinu kvalitete.Ekonomsku optimizaciju treba provesti uzimajući u obzir:

• Investicijski troškovi
• Operativni troškovi (energija)
• Troškovi održavanja (promjena filtera, čišćenje kanala, čišćenje uređaja za zračne terminale itd.)

Neki od faktora (svojstava) pokrivaju područja u kojima bi se zahtjevi za performanse trebali uvesti ili pooštriti u bliskoj budućnosti.Ti faktori su:

• Dizajn s perspektivom životnog ciklusa
• Dizajn za učinkovito korištenje električne energije
• Dizajn za niske razine buke
• Projekt korištenja sustava upravljanja energijom zgrade
• Dizajn za rad i održavanje

Dizajn sa životnim ciklusom perspektiva 

Zgrade moraju biti održive, odnosno zgrada mora tijekom svog životnog vijeka imati što manji utjecaj na okoliš.Za to je odgovorno nekoliko različitih kategorija osoba, npr. projektanti, upravitelji zgrada.Proizvode treba prosuđivati ​​iz perspektive životnog ciklusa, pri čemu se mora obratiti pozornost na sve utjecaje na okoliš tijekom cijelog životnog ciklusa.U ranoj fazi projektant, kupac i izvođač mogu donijeti ekološki prihvatljive odluke.Zgrada se sastoji od nekoliko različitih komponenti s različitim vijekom trajanja.U ovom kontekstu potrebno je uzeti u obzir mogućnost održavanja i fleksibilnost, tj. da se namjena npr. poslovne zgrade može promijeniti nekoliko puta tijekom životnog vijeka zgrade.Na izbor ventilacijskog sustava obično snažno utječu troškovi, tj. obično troškovi ulaganja, a ne troškovi životnog ciklusa.To često znači ventilacijski sustav koji ispunjava zahtjeve građevinskog koda uz najniže investicijske troškove.Radni trošak npr. ventilatora može iznositi 90 % troškova životnog ciklusa.Važni čimbenici relevantni za perspektivu životnog ciklusa su:
Životni vijek.

• Utjecaj na okoliš.
• Promjene u sustavu ventilacije.
• Analiza troškova.

Jednostavna metoda koja se koristi za analizu troškova životnog ciklusa je izračunavanje neto sadašnje vrijednosti.Metoda kombinira troškove ulaganja, energije, održavanja i zaštite okoliša tijekom dijela ili cijele faze rada zgrade.Godišnji troškovi za energiju, održavanje i okoliš ponovno su izračunati kao sadašnji troškovi (Nilson 2000) [Ref. 36].Ovim se postupkom mogu usporediti različiti sustavi.Utjecaj na okoliš u troškovima obično je vrlo teško odrediti i stoga se često izostavlja.Utjecaj na okoliš donekle se uzima u obzir uključivanjem energije.Često se LCC izračuni rade kako bi se optimizirala potrošnja energije tijekom razdoblja rada.Glavni dio potrošnje energije u životnom ciklusu zgrade je tijekom ovog razdoblja, tj. grijanje/hlađenje prostora, ventilacija, proizvodnja tople vode, električna energija i rasvjeta (Adalberth 1999) [Ref. 25].Uz pretpostavku životnog vijeka zgrade od 50 godina, razdoblje rada može iznositi 80 – 85 % ukupne potrošnje energije.Preostalih 15 – 20 % je za proizvodnju i transport građevinskog materijala i konstrukcije.

Dizajn za učinkovito korištenje struja za ventilaciju 

Korištenje električne energije ventilacijskog sustava uglavnom je određeno sljedećim čimbenicima: • Padovi tlaka i uvjeti protoka zraka u sustavu kanala
• Učinkovitost ventilatora
• Tehnika kontrole protoka zraka
• Prilagodba
Za povećanje učinkovitosti korištenja električne energije od interesa su sljedeće mjere:

• Optimizirajte cjelokupni raspored ventilacijskog sustava, npr. smanjite broj zavoja, difuzora, promjena presjeka, T-komada.
• Prijeđite na ventilator s većom učinkovitošću (npr. s izravnim pogonom umjesto s remenskim pogonom, učinkovitiji motor, unatrag zakrivljene lopatice umjesto sprijeda zakrivljenih).
• Smanjite pad tlaka na spoju ventilator – kanal (ulaz i izlaz ventilatora).
• Smanjite pad tlaka u sustavu kanala, npr. preko zavoja, difuzora, promjena presjeka, T-komada.
• Ugradite učinkovitiju tehniku ​​kontrole protoka zraka (regulacija frekvencije ili kuta lopatica ventilatora umjesto regulacije napona, zaklopke ili vodeće lopatice).

Od važnosti za ukupnu upotrebu električne energije za ventilaciju je naravno i nepropusnost kanala, protok zraka i vrijeme rada.

Kako bi se pokazala razlika između sustava s vrlo niskim padom tlaka i sustava s dosadašnjom praksom „učinkovitog sustava“, SFP (specifična snaga ventilatora) = 1 kW/m³/s, uspoređen je s „normalnim sustavom ”, SFP = između 5,5 – 13 kW/m³/s (vidiTablica 9).Vrlo učinkovit sustav može imati vrijednost 0,5 (vidi poglavlje 6.3.5).

Tablica 9: Izračunati padovi tlaka i SFP vrijednosti za “učinkovit sustav” i “struju sustav". 

Dizajn za niske razine buke 

Polazna točka pri projektiranju za niske razine buke je projektiranje za niske razine tlaka.Na taj način se može odabrati ventilator koji radi na niskoj frekvenciji vrtnje.Niski padovi tlaka mogu se postići na sljedeće načine:

• Mala brzina zraka tj. velike dimenzije kanala
• Smanjite broj komponenti s padom tlaka, npr. promjene orijentacije ili veličine kanala, prigušnice.
• Smanjite pad tlaka na potrebnim komponentama
• Dobri uvjeti protoka na ulazima i izlazima zraka

Prikladne su sljedeće tehnike za kontrolu protoka zraka, uzimajući u obzir zvuk:

• Kontrola rotacijske frekvencije motora
• Promjena kuta lopatica aksijalnih ventilatora
• Vrsta i montaža ventilatora također su važni za razinu buke.

Ako ovako projektirani ventilacijski sustav ne ispunjava zahtjeve za zvukom, tada je najvjerojatnije u projekt potrebno uključiti prigušivače zvuka.Ne zaboravite da buka može ući kroz ventilacijski sustav, npr. buka vjetra kroz otvore za vanjski zrak.
7.3.4 Dizajn za korištenje BMS-a
Sustav upravljanja zgradom (BMS) zgrade i rutine za praćenje mjerenja i alarma određuju mogućnosti za postizanje pravilnog rada sustava grijanja/hlađenja i ventilacije.Optimalan rad HVAC sustava zahtijeva da se podprocesi mogu zasebno nadzirati.Ovo je također često jedini pristup za otkrivanje malih odstupanja u sustavu koje same po sebi ne povećavaju potrošnju energije dovoljno da bi se aktivirao alarm za potrošnju energije (prema maksimalnim razinama ili pratećim postupcima).Jedan od primjera su problemi s motorom ventilatora koji se ne očituje u ukupnoj potrošnji električne energije za rad zgrade.

To ne znači da svaki ventilacijski sustav treba nadzirati BMS.Za sve osim najmanjih i najjednostavnijih sustava treba razmotriti BMS.Za vrlo složen i velik ventilacijski sustav vjerojatno je potreban BMS.

Razina sofisticiranosti BMS-a mora biti u skladu s razinom znanja operativnog osoblja.Najbolji pristup je sastaviti detaljne specifikacije performansi za BMS.

7.3.5 Dizajn rada i održavanje
Kako bi se omogućio pravilan rad i održavanje, moraju se napisati odgovarajuće upute za rad i održavanje.Da bi ove upute bile korisne, moraju se ispuniti određeni kriteriji tijekom projektiranja ventilacijskog sustava:

• Tehnički sustavi i njihove komponente moraju biti dostupni za održavanje, zamjenu itd. Prostorije s ventilatorima moraju biti dovoljno velike i opremljene dobrom rasvjetom.Pojedinačne komponente (ventilatori, zaklopke itd.) ventilacijskog sustava moraju biti lako dostupne.
• Sustavi moraju biti označeni informacijama o mediju u cijevima i kanalima, smjeru protoka itd. • Mora biti uključena ispitna točka za važne parametre

Upute za rad i održavanje treba pripremiti tijekom faze projektiranja i finalizirati tijekom faze izgradnje.

Pogledajte rasprave, statistiku i profile autora za ovu publikaciju na: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Prema poboljšanim performansama mehaničkih ventilacijskih sustava
Autori, uključujući: Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Neki od autora ove publikacije također rade na ovim povezanim projektima:
Zrakonepropusnost zgrada
PASIVNA KLIMATIZACIJA: FCT PTDC/ENR/73657/2006