Smernice za načrtovanje prezračevanja

Namen smernic (Blomsterberg, 2000) [Ref. 6] je dati smernice izvajalcem (predvsem načrtovalcem HVAC in upravljavcem stavb, pa tudi strankam in uporabnikom stavb), kako ustvariti prezračevalne sisteme z dobrimi zmogljivostmi z uporabo običajnih in inovativnih tehnologije.Smernice veljajo za prezračevalne sisteme v stanovanjskih in poslovnih stavbah ter v celotnem življenjskem ciklu stavbe, tj. pred projektiranjem, gradnjo, zagonom, obratovanjem, vzdrževanjem in dekonstrukcijo.

Za načrtovanje prezračevalnih sistemov, ki temelji na učinkovitosti, so potrebni naslednji predpogoji:

• Specifikacije zmogljivosti (glede kakovosti zraka v zaprtih prostorih, toplotnega ugodja, energetske učinkovitosti itd.) so bile določene za sistem, ki ga je treba načrtovati.
• Uporabljena je perspektiva življenjskega cikla.
• Prezračevalni sistem je sestavni del stavbe.

Cilj je zasnovati prezračevalni sistem, ki izpolnjuje specifikacije delovanja, specifične za projekt (glejte poglavje 7.1), z uporabo običajnih in inovativnih tehnologij.Zasnova prezračevalnega sistema mora biti usklajena z zasnovo arhitekta, statika, elektroinženirja in projektanta ogrevalnega/hladilnega sistema, da se zagotovi, da končana stavba s sistemom ogrevanja, hlajenja in prezračevanja deluje dobro.Nenazadnje se je treba glede posebnih želja posvetovati z upravnikom stavbe.Ta bo še vrsto let odgovoren za delovanje prezračevalnega sistema.Projektant mora zato določiti določene faktorje (lastnosti) za prezračevalni sistem, v skladu s specifikacijami izvedbe.Te dejavnike (lastnosti) je treba izbrati tako, da bo imel celoten sistem najnižje stroške življenjskega cikla za določeno raven kakovosti.Ekonomsko optimizacijo je treba izvesti ob upoštevanju:

• Investicijski stroški
• Obratovalni stroški (energija)
• Stroški vzdrževanja (menjava filtrov, čiščenje kanalov, čiščenje naprav zračnih terminalov itd.)

Nekateri dejavniki (lastnosti) pokrivajo področja, kjer bi bilo treba v bližnji prihodnosti uvesti ali poostriti zahteve glede zmogljivosti.Ti dejavniki so:

• Oblikovanje z vidika življenjskega cikla
• Zasnova za učinkovito rabo električne energije
• Zasnova za nizke ravni hrupa
• Projekt za uporabo sistema upravljanja z energijo stavbe
• Zasnova za delovanje in vzdrževanje

Dizajn z življenjskim ciklom perspektiva 

Zgradbe morajo biti trajnostne, kar pomeni, da mora imeti stavba v svoji življenjski dobi čim manjši vpliv na okolje.Za to je odgovornih več različnih kategorij oseb, npr. projektanti, upravniki stavb.Izdelke je treba presojati z vidika življenjskega cikla, kjer je treba posvetiti pozornost vsem vplivom na okolje v celotnem življenjskem ciklu.Projektant, kupec in izvajalec lahko že v zgodnji fazi sprejmejo okolju prijazne odločitve.Stavba je sestavljena iz več različnih komponent z različno življenjsko dobo.V tem kontekstu je treba upoštevati vzdržljivost in prilagodljivost, tj., da se lahko uporaba npr. poslovne stavbe večkrat spremeni med življenjsko dobo stavbe.Na izbiro prezračevalnega sistema običajno močno vplivajo stroški, tj. običajno stroški naložbe in ne stroški življenjskega cikla.To pogosto pomeni prezračevalni sistem, ki izpolnjuje zahteve gradbenega predpisa z najnižjimi investicijskimi stroški.Obratovalni stroški za npr. ventilator lahko znašajo 90 % stroškov življenjskega cikla.Pomembni dejavniki, pomembni za perspektive življenjskega cikla, so:
Življenjska doba.

• Okoljski udarec.
• Spremembe prezračevalnega sistema.
• Analiza stroškov.

Preprosta metoda, ki se uporablja za analizo stroškov življenjskega cikla, je izračun neto sedanje vrednosti.Metoda združuje investicijske, energetske, vzdrževalne in okoljske stroške med delom ali celotno operativno fazo stavbe.Letni stroški za energijo, vzdrževanje in okolje so danes preračunani v stroške (Nilson 2000) [Ref. 36].S tem postopkom je mogoče primerjati različne sisteme.Vpliv na okolje v stroških je običajno zelo težko določiti in je zato pogosto izpuščen.Vpliv na okolje je do neke mere upoštevan z vključitvijo energije.Izračuni LCC se pogosto izvajajo za optimizacijo porabe energije med obdobjem delovanja.Glavni del porabe energije v življenjskem ciklu stavbe je v tem obdobju, tj. ogrevanje/hlajenje prostorov, prezračevanje, proizvodnja tople vode, elektrika in razsvetljava (Adalberth 1999) [Ref. 25].Ob predpostavki, da je življenjska doba stavbe 50 let, lahko obratovalna doba predstavlja 80 – 85 % celotne porabe energije.Preostalih 15 – 20 % je namenjenih proizvodnji in transportu gradbenega materiala in konstrukcij.

Oblikovanje za učinkovito uporabo elektrika za prezračevanje 

Porabo električne energije prezračevalnega sistema v glavnem določajo naslednji dejavniki: • padci tlaka in pogoji pretoka zraka v kanalskem sistemu
• Učinkovitost ventilatorja
• Tehnika nadzora pretoka zraka
• Prilagoditev
Za povečanje učinkovitosti rabe električne energije so zanimivi naslednji ukrepi:

• Optimizirajte celotno postavitev prezračevalnega sistema, npr. zmanjšajte število krivin, difuzorjev, sprememb preseka, T-kosov.
• Preklopite na ventilator z večjo učinkovitostjo (npr. z neposrednim pogonom namesto z jermenskim pogonom, učinkovitejši motor, nazaj ukrivljene lopatice namesto naprej ukrivljene).
• Zmanjšajte padec tlaka na povezavi ventilator – kanal (dovod in izhod ventilatorja).
• Zmanjšajte padec tlaka v sistemu kanalov, npr. čez loke, difuzorje, spremembe preseka, T-kose.
• Namestite učinkovitejšo tehniko krmiljenja pretoka zraka (nadzor frekvence ali kota lopatic ventilatorja namesto krmiljenja napetosti, lopute ali vodilne lopatice).

Za celotno porabo električne energije za prezračevanje je seveda pomembna tudi zrakotesnost cevovoda, pretok zraka in obratovalni časi.

Da bi prikazali razliko med sistemom z zelo nizkimi padci tlaka in sistemom z dosedanjo prakso "učinkovitega sistema", smo SFP (specifična moč ventilatorja) = 1 kW/m³/s primerjali z "normalnim sistemom". ”, SFP = med 5,5 – 13 kW/m³/s (glejTabela 9).Zelo učinkovit sistem ima lahko vrednost 0,5 (glej poglavje 6.3.5).

Tabela 9: Izračunani padci tlaka in SFP vrednosti za »učinkovit sistem« in »tok sistem«. 

Zasnova za nizke ravni hrupa 

Izhodišče pri načrtovanju za nizke ravni hrupa je načrtovanje za nizke ravni tlaka.Na ta način je mogoče izbrati ventilator, ki deluje z nizko vrtilno frekvenco.Nizke padce tlaka je mogoče doseči na naslednje načine:

• Nizka hitrost zraka, tj. velike dimenzije kanala
• Zmanjšajte število komponent s padci tlaka, npr. spremembe orientacije ali velikosti kanala, lopute.
• Zmanjšajte padec tlaka na potrebnih komponentah
• Dobri pogoji pretoka pri vstopih in izstopih zraka

Ob upoštevanju zvoka so primerne naslednje tehnike za nadzor pretoka zraka:

• Nadzor vrtilne frekvence motorja
• Spreminjanje kota lopatic ventilatorjev aksialnih ventilatorjev
• Za raven hrupa sta pomembna tudi vrsta in namestitev ventilatorja.

Če tako zasnovan prezračevalni sistem ne izpolnjuje zvočnih zahtev, je najverjetneje treba v projekt vključiti dušilnike zvoka.Ne pozabite, da lahko hrup vstopi skozi prezračevalni sistem, npr. hrup vetra skozi zunanje zračnike.
7.3.4 Zasnova za uporabo BMS
Sistem upravljanja zgradbe (BMS) stavbe in rutine za spremljanje meritev in alarmov določajo možnosti za doseganje pravilnega delovanja ogrevalnega/hladilnega in prezračevalnega sistema.Optimalno delovanje HVAC sistema zahteva ločeno spremljanje podprocesov.To je pogosto tudi edini pristop za odkrivanje majhnih neskladij v sistemu, ki same po sebi ne povečajo porabe energije dovolj, da bi aktivirali alarm za porabo energije (z najvišjimi ravnmi ali nadaljnjimi postopki).Primer so težave z motorjem ventilatorja, ki se ne odraža na skupni porabi električne energije za delovanje stavbe.

To ne pomeni, da mora vsak prezračevalni sistem nadzorovati BMS.Za vse, razen za najmanjše in najenostavnejše sisteme, je treba upoštevati BMS.Za zelo zapleten in velik prezračevalni sistem je BMS verjetno potreben.

Raven zahtevnosti BMS se mora ujemati s stopnjo znanja operativnega osebja.Najboljši pristop je sestaviti podrobne specifikacije delovanja za BMS.

7.3.5 Zasnova delovanja in vzdrževanje
Za pravilno delovanje in vzdrževanje je treba napisati ustrezna navodila za delovanje in vzdrževanje.Da bi bila ta navodila uporabna, morajo biti pri načrtovanju prezračevalnega sistema izpolnjena določena merila:

• Tehnični sistemi in njihovi sestavni deli morajo biti dostopni za vzdrževanje, menjavo itd. Ventilatorski prostori morajo biti dovolj veliki in opremljeni z dobro osvetlitvijo.Posamezne komponente (ventilatorji, lopute itd.) prezračevalnega sistema morajo biti lahko dostopne.
• Sistemi morajo biti označeni s podatki o mediju v ceveh in kanalih, smeri pretoka itd. • Vključena mora biti preskusna točka za pomembne parametre

Navodila za obratovanje in vzdrževanje je treba pripraviti v fazi načrtovanja in dokončati v fazi gradnje.

Oglejte si razprave, statistiko in profile avtorjev za to publikacijo na: https://www.researchgate.net/publication/313573886
Za izboljšanje delovanja mehanskih prezračevalnih sistemov
Avtorji, med njimi: Peter Wouters, Pierre Barles, Christophe Delmotte, Åke Blomsterberg
Nekateri avtorji te publikacije delajo tudi na teh povezanih projektih:
Zrakotesnost zgradb
PASIVNA KLIMATIZACIJA: FCT PTDC/ENR/73657/2006