Rozdział 5 Rozdział powietrza

Klimtyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja Klimatyzacja

Klimatyzacja

Rozdział 5 Rozdział powietrza

2010/2011

mgr inż. Agnieszka Sadłowska-Sałęga

S S P P IS I S T TR RE EŚ Ś C C I I

Spis treści ... 3

5 Rozdział powietrza ... 5

5.1 Systemy nawiewu powietrza do pomieszczenia ... 6

5.1.1 Przepływ mieszający (burzliwy) ... 8

5.1.1.1 Strumień powietrza - podstawy... 8

5.1.1.2 Lokalne zakłócenia... 16

5.1.1.3 Wzajemne oddziaływanie strumieni powietrza... 17

5.1.2 Wentylacja wyporowa ... 19

5.1.2.1 Podstawowe cechy strumienia powietrza... 20

5.1.2.2 Objętościowy strumień powietrza nawiewanego ... 22

5.2 Elementy nawiewne ... 22

5.2.1 Kratki nawiewne ... 25

5.2.2 Nawiewniki sufitowe – anemostaty ... 26

5.2.3 Nawiewniki stożkowe ... 27

5.2.4 Dysze ... 27

5.2.4.1 Dysze dalekiego zasięgu ... 27

5.2.4.2 Zespoły dyszowe ... 28

5.2.5 Nawiewniki wirowe ... 29

5.2.5.1 Nawiewniki wirowe z centralnie sprzężonymi, współbieżnymi kierownicami ... 30

5.2.5.2 Nawiewniki wirowe żaluzjowe ... 31

5.2.6 Nawiewniki szczelinowe ... 32

5.2.7 Nawiewniki wirowo-szczelinowe ... 33

5.2.8 Nawiewniki wyporowe i wyporowo- indukcyjne ... 35

5.2.8.1 Nawiewniki wyporowe ... 35

5.2.8.2 Nawiewniki wyporowo- indukcyjne... 36 5.2.9 Nawiewniki dla systemów VAV ... 37 Literatura do rozdziału... 38

5 5 R R OZ O ZD D ZI Z IA A Ł Ł P P O O WI W IE E TR T R ZA Z A

Jedną z ważniejszych ról w kształtowaniu mikroklimatu w pomieszczeniach pełnią elementy nawiewne i wywiewne. Nieprawidłowa organizacja wymiany powietrza w pomieszczeniu może być źródłem niezgodności parametrów powietrza wewnętrznego z wymaganiami. Niezbędna jest zatem dobra znajomość warunków i parametrów pracy poszczególnych elementów rozdziału powietrza.

Strefa przebywania ludzi (rys.5.1) jest to obszar pomieszczenia, w którym jego użytkownicy mogą przebywać w sposób ciągły i w którym niezbędne jest utrzymanie określonego poziomu kom- fortu. Podstawową przyczyną zdefiniowania tej strefy są trudności z utrzymaniem parametrów komfortu w strefach przyściennych pomieszczenia. Zgodnie z normą PN-EN 13779 określana jest ona poprzez płaszczyzny równoległe do ścian, sufitu oraz podłogi pomieszczenia i wyznaczana dla każdego pomieszczenia osobno. Podstawowe wytyczne do jej określania podano w tabeli 5.1.

Rys.5.1.Strefa przebywania ludzi

Tab.5.1. Odległości przegród od strefy przebywania ludzi [1]

Przegroda pomieszc zenia Oznaczenie Zakres występujących odległości, [m]

Typowa odległość, [m]

Podłoga (dolny pozio m) A 0,00  0,20 0,05

Podłoga (górny pozio m) B 1,30  2,00 1,80

Zewnętrzne drzwi i okna C 0,50  1,50 1,00

Urząd zenia HVA C D 0,50  1,50 1,00

Ściana zewnętrza E 0,15  0,75 0,50

Ściana wewnętrzna F 0,15  0,75 0,50

Drzwi we wnętrzne, strefy przejścio-

we … G specjalne uzgodnienia –

5.1 S YSTEMY NAWIEWU POWIETRZA DO POMIESZCZENIA

W technice klimatyzacyjnej można wyróżnić kilka podstawowych sposobów wprowadzania powietrza nawiewanego do pomieszczenia takich jak: mieszający, wyporowy i laminarny. Uzasad- niony jest też podział nawiewu zgodny z dotychczasowymi tendencjami prezentowanymi w litera- turze na systemy: „góra-góra”, „góra-dół” i dół- góra”. Nie uwzględnia on jednak, w sposób wystar- czający, zjawisk fizycznych dominujących przy nawiewie powietrza do pomieszczenia.

Rys.5.2. Warianty nawiewu powietrza

Intensywność (stopień) turbulencji (Tu) jest to wskaźnik fluktuacji prędkości powietrza okre- ślany za pomocą wzoru:

ar SD

v

Tu  100v (5.1)

gdzie:

var – średnia prędkość powietrza, [ms^–1], vSD – odchylenie standardowe prędkości, [ms^–1].

Przepływ mieszający, zwany często indukcyjnym, jest to przepływ, którego stopień turbulen- cji Tu jest większy od 20%. Na pobocznicy strumienia powietrza nawiewanego zachodzi zjawisko indukcji: pomiędzy strugą powietrza nawiewanego a powietrzem otaczającym powstaje lokalnie strefa niskiego ciśnienia powodująca zasysanie powietrza z pomieszczenia. Zatem w miarę wzrostu odległości od nawiewnika wzrasta ilość powietrza w strudze. Zjawisko to nasila się wraz ze wzro- stem prędkości nawiewanego powietrza oraz wzrostem turbulencji wytwarzanej konstrukcją na- wiewnika.

Rys.5.3. Indukcja strumienia nawiewanego

Przepływ wyporowy jest to przepływ niskoburzliwy (Tu = 10 ÷ 20%). Polega on na nawiewie chłodniejszego powietrza bezpośrednio do strefy przebywania ludzi. Powietrze to następnie uno- szone jest przez ruchy konwekcyjne ponad tą strefę.

Przepływ laminarny: powietrze w całym pomieszczeniu przepływa w jednym kierunku z nie- wielką prędkością (Tu < 10%). Ten rodzaj wentylacji stosuje się zwłaszcza w pomieszczeniach o wysokich wymogach czystości powietrza. Aby zapewnić stabilny przepływ laminarny musi być utrzymywana, w całym przekroju pomieszczenia, stała prędkość powietrza wynosząca ok.

0,35 ÷ 0,4 ms^–1.

Przy projektowaniu systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych należy unikać przepływów zwarciowych (spięć), które występują wtedy gdy powietrze lub jego część po wypływie z nawiew- nika zasysane jest bezpośrednio przez wywiewnik. Taki rodzaj przepływu prowadzi do dodatko-

Zjawisko to może wystąpić w każdym z wymienionych powyżej sposobów nawiewu powietrza do pomieszczenia.

5.1.1 P

(

)

W przypadku zastosowania wentylacji mieszającej. Powietrze wypływa z nawiewników do pomieszczenia z dużo większą prędkością, niż ta która jest akceptowalna w strefie przebywania ludzi. Powietrze wypływa z nawiewników, usytuowanych poza strefą przebywania ludzi. W wyni- ku działania zjawiska indukcji strumień wytraca prędkość (na wejściu do strefy przebywania ludzi prędkość powietrza nie powinna przekraczać 0,2 m·s^–1). Podczas tego procesu następuje również wyrównanie temperatury strumienia będące konsekwencją mieszania się powietrza nawiewanego z powietrzem indukowanym z pomieszczenia.

Rys.5.4. Organizacja przepływu powietrza dla wentylacji mieszającej

5.1.1.1 S

-

Strumień powietrza jest to struga powstająca w wyniku napływu powietrza wentylacyjno- klimatyzacyjnego z nawiewnika do pomieszczenia.

Strumienie powietrza mogą być swobodne (rozwijają się w ośrodku powietrznym będący w stanie względnego bezruchu, w przestrzeni nieograniczonej przegrodami tworzącymi pomiesz- czenie) lub półograniczone (rozwijają się wzdłuż przegród tworzących pomieszczenie). Ze względu na temperaturę powietrza w strumieniu rozróżniamy strumienie nieizotermiczne (temperatura stru- mienia różna od temperatury powietrza w pomieszczeniu) oraz izotermiczne (temperatura strumie- nia jest taka sama jak temperatura powietrza w pomieszczeniu). Ze względu na ukształtowanie stru- gi rozróżniamy strumienie płaskie, osiowo-symetryczne oraz promieniowe.

Jako punkt odniesienia dla analizy przepływu strumienia przyjmowany jest izotermiczny, swobodny strumień powietrza wypływający z okrągłego nieosłoniętego otworu nawiewnego.

Strefy strumienia powietrza nawie wanego

W strumieniu powietrza nawiewanego można wyróżnić cztery strefy (rys.5.5) charakteryzują- ce się następującymi właściwościami:

I – strefa początkowa, w której prędkość osiowa nie ulega zmianie, strefa ta ma długość około czte- rech wymiarów charakterystycznych nawiewnika (jest tym dłuższa im mniejsze są zawirowania strumienia). W strefie tej można wyróżnić jądro (rdzeń) strumienia, w którym, w osi strumie- nia, utrzymuje się prędkość początkowa.

II – strefa przejściowa, w której powstaje charakterystyczny dla strumieni swobodnych rozkład prędkości w przekroju poprzecznym. Długość tej strefy uzależniona jest od konstrukcji na- wiewnika.

III – strefa podstawowa, w której następuje proporcjonalny spadek prędkości osiowej w stosunku do odległości od wylotu. Opis strumienia w tej strefie jest szczególnie ważny ponieważ w większości przypadków projektowych strumień powietrza osiąga w niej strefę przebywania lu- dzi.

IV – strefa dominującego wpływu sił lepkości, zwana często :strefą zamierania”, w której prędkość osiowa szybko maleje i strumień przestaje poruszać się w sposób uporządkowany w jakimś kierunku. W większości przypadków granicę tę wyznacza prędkość 0,2 ms^–1 nazywana pręd- kością zamierania.

Rys.5.5. Układ stref przepływu w swobodnym izotermicznym strumieniu powietrza wypływającym z okrągłego, nieprzesłoniętego otworu nawiewnego.

Parametry strumienia

Najważniejszymi parametrami opisującymi strumień powietrza nawiewanego są prędkość powietrza w jego osi oraz temperatura powietrza w odległości x od nawiewnika.

W wyniku działania sił lepkości, turbulencji przepływu oraz indukcji powietrza z pomiesz- czenia wraz z odległością od nawiewnika maleje prędkość osiowa (vx).cząsteczek powietrza w strumieniu. Prędkość osiową w odległości x od wylotu, dla otworu nawiewnego przesłoniętego nasadką, można wyrazić następującymi równaniami:

 dla strumienia osiowo-symetrycznego i wirowego:

x , K S v ,

v ef

o

x  131   (5.2)

 dla strumienia płaskiego:

x, K h v

v

o

x   (5.3)

gdzie:

h – wysokość szczeliny elementu nawiewnego, [m];

K – współczynnik spadku prędkości, [-], Sef – efektywny przekrój nawiewnika, [m²],

vo – prędkość strumienia powietrza na wylocie z nawiewnika, [ms^–1], vx – prędkość osiowa strumienia w wybranym punkcie, [ms^–1], x – odległość od wylotu z nawiewnika, [m];

natomiast profil prędkości (w przekroju poprzecznym strefy głównej) strumienia wyraża zależność:

,

2 2 3

3 1 0



















 





 

 , x

y v

v

x

(5.4)

gdzie:

v – prędkość w danym punkcie, [ms^–1], y – odległość od osi strumienia, [m].

Przykładowe wartości współczynnika spadku prędkości K zamieszczono w tabeli 5.2 oraz 5.3.

Tab.5.2. Wartości współczynnika spadku prędkości osiowej dla nawiewników komercyjnych [2]

Typ nawiewn ika Chara kterystyka K

[-]

Przysufitowy nawie wnik ścienny strumień skupiony 5,0

strumień ro zproszony 3,7

Przysufitowy ścienny nawiewnik taś mowy wysokość nawiewnika < 100 mm 3,9

wysokość nawiewnika >100 mm 4,4

Ścienny strumień skupiony 4,4

strumień ro zproszony 2,6

Przypodłogowy strumień skupiony 3,9

strumień ro zproszony 1,8

Podłogowy strumień skupiony 4,1

strumień ro zproszony 1,4

Okrągły sufitowy strumień pozio my pro mienio wy 1,0

strumień piony pro mieniowy 3,3

Sufitowy taśmo wy jednokierunko wy 4,8

Tab.5.3. Wartości współczynnika spadku prędkości osiowej dla typowych otworów nawiewnych przy zada- nych prędkościach wypływu [2]

Typ nawiewn ika

K [-]

v0 =  5 ms^–1

Nawiewn iki bez osłony okrągłe lub kwadratowe 5,0

prostokątne (stosunek l/h < 40) 4,3

Nawiewn iki osłonięte powierzchnia e fektywna wię ksza od 40% 4,1

Panele perforo wane powierzchnia e fektywna 3  5% 2,7

powierzchnia e fektywna 10  20% 3,5

Spadek temperatury (tx) w przekroju strumienia nieizotermicznego w odległości x od na- wiewnika obliczyć można na podstawie następujących zależności:

 dla strumienia osiowo-symetrycznego

x , , S Δt

Δt ef

N

x 48 (5.5)

 dla strumienia płaskiego

x, , h Δt Δt

N

x  22  (5.6)

 dla strumienia wachlarzowego (w przypadku strumienia jednostronnego prawą stronę równania należy przemnożyć przez 2

x , r , h

Δt

Δt _o

N

x 



22 (5.7)

gdzie:

h – wysokość szczeliny nawiewnika, [m], ro – promień nawiewnika, [m],

Sef – efektywny przekrój nawiewnika, [m²], x – odległość od nawiewnika, [m],

tN – różnica temperatur pomiędzy strumieniem a powietrzem w pomieszczeniu, [K].

W przypadku nawiewu powietrza o temperaturze róż- niącej się od temperatury powietrza w pomieszczeniu w wy- niku różnicy gęstości powietrza strumień powietrza o niższej temperaturze odchyli ku dołowi a strumień powietrza cie- plejszego ku górze. Odchylenie osi strumienia (rys.5.6) obli- czyć można ze wzoru:

,

3

06

0 



 









 d

Ar x d ,

Y (5.8)

gdzie:

Ar – liczba Archimedesa, [-]’

d – wymiar charakterystyczny nawiewnika, [m], x – odległość od nawiewnika, [m],

Y – odchylenie osi strumienia, [m].

Znak „–” we wzorze oznacza ujemną różnicę temperatur (tN – tp).

Rys.5.6 Odchylenie strumienia nieizotermicznego

Zasięg strumienia

Zasięg strumienia jest to odległość od wylotu nawiewnika, w której strumień powietrza prze- staje się poruszać w kierunku swojej osi x – ruch cząsteczek powietrza zostaje zdominowany przez siły lepkości i grawitacji. W większości przypadków ma to miejsce gdy prędkość w osi strumienia spada poniżej wartości 0,25 ÷ 0,2 ms^–1. Prędkość ta nazywana jest prędkością zamierania strumie- nia.

Zasięg strumienia, w przypadku izotermicznych strumieni swobodnych można obliczyć stosu- jąc następujący wzór:

[m], S

v

V K L ,

ef x v_x





113

(5.9) gdzie:

K – współczynnik spadku prędkości, [-];

Sef – efektywna powierzchnia otworu wylotowego, [m²];

V – objętościowy strumień powietrza, [m³s^–1];

vx – prędkość osiowa w odległości x od płaszczyzny otworu nawiewnego, [ms^–1].

Gdy strumień jest nieizotermiczny w obliczeniach należy uwzględnić w obliczeniach współ- czynnik korekcji zasięgu strumienia, zatem:

[m], Z L

L_{0,2 r}  _0,2  _T (5.10)

gdzie:

L0,2 – obliczeniowy zasięg strumienia dla prędkości 0,2 ms^–1, [m];

L0,2 r – rzeczywisty zasięg strumienia dla prędkości 0,2 ms^–1, [m];

ZT – współczynnik korekcji zasięgu strumienia, [-].

Wartość współczynnika korekcji zasię- gu, zależnego od różnicy temperatur pomiesz- czenia i strumienia nawiewanego, odczytać można z nomogramu przedstawionych na ry- sunku 5.7. Wraz ze wzrostem temperatury powietrza nawiewnaego w stosunku do tempe- ratury powietrza w pomieszczeniu rośnie war- tość współczynnika korekcji zasięgu. Stru- mień cieplejszy będzie zatem miał większy zasięg (rys. 5.8).

Rys.5.7. Współczynnik korekcji zasięgu ZT

strumienia nieizotermicznego

Rys.5.8. Rozkład strumienia powietrza w zależności od jego temperatury w stosunku do temperatury pomieszczenia

Efekt Coanda

Przyczyną efektu Coanda, czyli przylegania strumienia płynu do najbliższej powierzchni, jest zdolność strumienia do zasy-

sania powietrza otaczającego w wyniku czego w zamkniętej przestrzeni pomiędzy stru- mieniem a przegrodą powstaje strefa podciśnienia zilustro- wana na rys.5.9.

W przypadku wylotu nawiewnika przylegającego bezpośrednio do przegrody lub gdy jest on usytuowany w jej pobliżu (odległość d od przegrody jest mniejsza niż 300 mm) w wyniku działania efektu Coanda występuje zjawisko poślizgu strumienia. W jego wyniku powstaje strumień półogra- niczony, który porównaniu z strumieniem swobodnym ma mniejszą zdolność mieszania z powie- trzem pomieszczenia co prowadzi do zwiększenia zasięgu strumienia (spadek prędkości osiowej strumienia następuje wolniej niż w przypadku strumienia swobodnego). Również wyrównanie tem- peratury następuje wolniej.

Współczynnik spadku prędkości dla nawiewnika będzie w związku efektem Coanda nieco większy niż ma to miejsce w przypadku strumienia swobodnego:

K

K_Coanda 2 (5.11)

gdzie:

K – współczynnik spadku prędkości, [-].

Rys.5.9. Schematyczne przykłady występowania efektu Coanda

Rys.5.10. Współczynnik korekcji zasięgu dla poślizgu strugi w zależności od odległości nawiewnika od przegrody [3]

W katalogach nawiewników sufitowych podany zasięg L_0,2 odnosi się najczęściej do nawiew- ników zamontowanych bezpośrednio pod sufitem (wykorzystujących efekt Coanda). Dlatego w przypadku gdy nawiewnik zamontowany jest w pewnej odległości od sufitu obliczyć należy skory- gowany zasięg wg wzoru:

[m], k L

L_{0,2 r}  _0,2 _ds (5.12)

gdzie:

L0,2 – obliczeniowy zasięg strumienia dla prędkości 0,2 ms^–1, [m], L0,2 r – rzeczywisty zasięg strumienia dla prędkości 0,2 ms^–1, [m],

kds – współczynnik korekcji zasięgu strumienia zależny od odległości wylotu nawiewnika od sufitu (rys.5.11), [-].

Rys.5.11. Współczynnik korekcji zasięgu w zależności od odległości nawiewnika od sufitu (w odniesieniu do d = 0) [3]

Aby zjawisko „poślizgu” mogło być wykorzystane maksymalnie powierzchnia przegrody

mienia i powietrza w pomieszczeniu, typu nawiewnika oraz prędkości wypływu powietrza można obliczyć odległość od wylotu z nawiewnika, w której strumień odrywa się od sufitu:

 dla strumienia półograniczonego

[m],

,

Δt S v K

x_m , ^{o ef}

25

6 0

1   

 (5.13)

 dla strumienia wypływającego z wirowego nawiewnika sufitowego [m],

, ,

Δt

S v K

x_m , ^{o ef}

25 5 0

5 1

3   

 (5.14)

gdzie:

K – współczynnik spadku prędkości, [-];

Sef – skuteczne pole przekroju wylotu nawiewnika, [m²];

vo – prędkość na wylocie z nawiewnika, [ms^–1];

x – odległość od wylotu z nawiewnika, [m];

t – różnica pomiędzy temperaturą strumienia a temperaturą otaczającego powietrza, [K].

Natomiast odchylenie strumienia dla nawiewników przysufitowych przedstawia zależność:

[m], v

K S

x , Δt

y

o ef

2 3

0014

0  

 

 (5.15)

W celu uniknięcia zbyt wczesnego oderwania się strugi od sufitu co niekorzystnie wypływa na zasięg nawiewnika większość producentów podają w swoich katalogach nomogramy określające maksymalne dopuszczalne pod tym względem różnice temperatur pomiędzy strumieniem nawiewa- nym a powietrzem w pomieszczeniu, dla danej prędkości nawiewu.

5.1.1.2 L

Naturalne ruchy konwekcyjne powietrza mają znaczny wpływ na kształtowanie powietrza w pomieszczeniu. Mogą one prowadzić do wystąpienia przeciągów oraz braku wentylacji w części pomieszczenia: strumień nie odpadnie (wystąpi przepływ zwarciowy) do strefy przebywania lub opadnie zbyt późno lub za wcześnie (rys. 5.12).

Rys.5.12. Wpływ konwekcji na strumień powietrza nawiewanego

5.1.1.3 W

Jeżeli strumienie powietrza wypływają równolegle, każdy ze strumieni traktujemy oddzielnie dopóki nie przetną się ich granice boczne. Do tego punktu maksymalne prędkości obu strumieni znajdują się na osi każdego z nich, natomiast po przecięciu, prędkość na linii leżącej pomiędzy obu strumieniami wzrasta aż do osiągnięcia wartości prędkości osiowej poszczególnych strumieni. Od tego momentu maksymalna prędkość połączonych strumieni leży właśnie na tej linii. Odstępy po- między nawiewnikami powinny zapewniać rozwinięcie się strumienia zgodnie z warunkami obli- czeniowymi. Aby rozpatrywać strumienie wypływające równolegle z kilku punktów jako swobodne spełniony być musi warunek: (A – l)≥ 0,2L0,2 (wg rys.5.13). W przeciwnym razie zasięg powstałe- go strumienia ulegnie zwiększeniu.

Rys.5.13. Współczynnik korekcji zasięgu strumienia dla równoległego wypływu z kilku nawiewników

Zasięg strumienia w przypadku równoległego wypływu z kilku punktów nawiewnych można obliczyć ze wzoru:

[m], Z L

L_{0,2 r}  _0,2 _n (5.16)

gdzie:

L0,2 – obliczeniowy zasięg strumienia dla prędkości 0,2 ms^–1, [m];

L0,2 r – rzeczywisty zasięg strumienia dla prędkości 0,2 ms^–1, [m];

Zn – współczynnik korekcji zasięgu strumienia (rys.5.15), [-].

W przypadku nawiewników ściennych o strumieniach zwróconych ku sobie aby uniknąć ne- gatywnego wpływu spowodowanego ich wzajemnym oddziaływaniem (np. zwiększenie prędkości z którą strumień osiąga strefę przebywania ludzi) zasięg dla prędkości granicznej 0,2 ms^–1 poje- dynczego strumienia nie powinien przekraczać 0,7 ÷ 0,8 połowy odległości pomiędzy naprzeciwle- głymi nawiewnikami.

Przy projektowaniu nawiewników sufitowych o strumieniach zwróconych ku sobie należy zwrócić uwagę na minimalną możliwą odległość między nawiewnikami, którą można obliczyć z następującej zależności:

 

min k L L

A  _n _1-0,2r  _2-0,2r (5.17)

gdzie:

L1-0,2r – rzeczywisty zasięg strumienia nawiewnika 1 dla prędkości 0,2 ms^–1, [m];

L2-0,2r – rzeczywisty zasięg strumienia nawiewnika 2 dla prędkości 0,2 ms^–1, [m];

kn – współczynnik korekcyjny (rys.5.14), [-].

Rys.5.14. Współczynnik korekcyjny kn do obliczeń minimalnej odległości pomiędzy dwoma nawiewnikami sufitowymi

Odległość ta może być mniejsza od zasięgu pojedynczego nawiewnika ponieważ w punkcie spotkania strumieni nastąpi intensywne mieszanie, a zatem wypadkowa prędkość nowopowstałego

Minimalną odległość nawiew- nika sufitowego od najbliższej prze- grody obliczyć można korzystając z tego samego współczynnika korek- cyjnego co w przypadku minimalnej odległości pomiędzy dwoma na- wiewnikami:

min k L [m].

B  _n  _0,2 (5.18)

Większość producentów w swych katalogach podaje minimalne odległości między poszcze- gólnymi typami nawiewników oraz odległości pomiędzy nawiewnikiem a przegrodą zapewniające pracę nawiewnika zgodnie z podanymi charakterystykami.

5.1.2 W

Założeniem wentylacji wyporowej (źródłowej) jest wykorzystanie naturalnych ruchów kon- wekcyjnych powietrza wytwarzanych przez źródła ciepła znajdujące się w pomieszczeniu (ludzi, komputery…). Powietrze o temperaturze niższej od temperatury powietrza w pomieszczeniu, które nawiewane jest z niewielką prędkością bezpośrednio do strefy przebywania ludzi rozprzestrzenia się grawitacyjne nad powierzchnią podłogi tworząc tzw. „ziemne jezioro”. Po natrafieniu na źródło ciepła powietrze ogrzewa się i unosi, wraz z zanieczyszczeniami, ponad strefę przebywania ludzi do elementu wywiewnego. Zanieczyszczone powietrze kierowane jest do elementu wywiewnego znaj- dującego się ponad strefą przebywania ludzi.

Rys.5.16. Organizacja przepływu powietrza przez pomieszczenie dla wentylacji wyporowej Rys.5.15. Współpraca nawiewników sufitowych

5.1.2.1 P

Dla określenia zasięgu strumienia powietrza wypływającego z nawiewników wyporowych stosowany jest termin strefa oddziaływania strumienia definiowany przez największą mierzoną w poziomie odległość od ściany lub w przypadku nawiewników okrągłych od środka nawiewnika do miejsca, w którym prędkość na całej szerokości strumienia osiąga prędkość 0,2 ms^–1 na wyso- kości 0,1 m nad podłogą (a_v) oraz największą, mierzoną prostopadle do a_v szerokość strefy (b_v).

Rys.5.17. Strefa oddziaływania strumienia wypływającego z nawiewnika wyporowego

Projektując instalacje oparte na wentylacji wyporowej szczególną uwagę należy zwrócić na:

 temperaturę powietrza w strefie przebywania ludzi;

 gradient temperatury powietrza;

 wysokość pomieszczenia.

Prędkość powietrza w strumieniu

W instalacji nawiewu wyporowego powietrze o ujemnej różnicy temperatury tN wypływa z nawiewnika z niewielką prędkością mieszczącą się w zakresie 0,3 ÷ 0,6 ms^–1 w odniesieniu do pola powierzchni brutto wypływu, co zapewnia przepływ powietrza w przybliżeniu laminarny (bar- dzo niski współczynnik turbulencji Tu). W odległości 0,5 ÷ 1,0 od nawiewnika wyporowego pręd- kość powietrza wzrasta by potem znów zmaleć w wyniku działania sił lepkości (rys.5.18). Zjawisko to nosi nazwę efektu kaskadowego. Przykładowo, w przypadku gdy powietrze wypływa z nawiew- nika o wysokości 1 m z prędkością 0,25 ms^–1 dla różnicy temperatur tN = -5 K, strumień osiąga tuż nad podłogą maksymalną prędkość 0,5 ms^–1.

Temperatura nawie wu i gradient temperatury w pomieszczeniu

Przeprowadzone badania na komfortem wykazały znaczną wrażliwość ludzi na niskie tempe- ratury powietrza na poziomie stóp. W związku z tym dla pomieszczeń użyteczności publicznej, przy aktywności użytkowników na pozio-

mie 1,0 ÷ 1,2 met, temperatura powietrza nawiewanego w sposób wyporowy do stre- fy przebywania ludzi nie powinna być niż- sza niż 21C.

Innym czynnikiem determinującym niewielką różnice temperatur pomiędzy powietrzem w pomieszczeniu a strumie- niem nawiewanym jest dopuszczalna róż- nica temperatur pomiędzy stopami a głową człowieka od powiadający poczuciu kom- fortu. Wynosi ona 3 K. Graniczny gradient temperatury w pomieszczeniu zależy za- tem od pozycji osób znajdujących się w pomieszczeniu. Dla osoby stojącej wy- nosi 1,5 ÷ 2Cm^–1 natomiast dla siedzącej 3 Cm^–1.

Przyjmując oznaczenia jak na rysun- ku 5.19 temperaturę na górnej granicy stre- fy przebywania ludzi tg obliczyć można z następującej zależności:



  



t h h

t_{g a g a} (5.19)

gdzie:

ha – wysokość na której występuje obliczeniowa temperatura powietrza (wysokość, na której znajdu- je się głowa człowieka (najczęściej 1,1 m – dla człowieka siedzącego), [m];

hg – odległość górnej granicy strefy przebywania ludzi od podłogi (wysokość strefy) (najczęściej 1,8 m), [m];

ta – temperatura obliczeniowa w strefie przebywania ludzi, [C].

Rys.5.18. Efekt kaskadowy

Rys.5.19. Temperatury nawiewu i wywiewu dla przepływu wyporowego w pomieszczeniu

Znając różnicę temperatury strumienia i powietrza w pomieszczeniu obliczyć można temperaturę nawiewu:

 



t ΔT

t_{N a a} (5.20)

gdzie:

Ta – różnica temperatur pomiędzy strumieniem i powietrzem w pomieszczeniu, [K];

tN – Temperatura powietrza nawiewanego, [C].

Temperatura powietrza wywiewanego zależy od wysokość i pomieszczenia i przyjętego dopusz- czalnego gradientu temperatury:





 



t H h g

t_{e a a} (5.21)

gdzie:

g – dopuszczalny gradient temperatury w pomieszczeniu, [Cm^–1];

H – wysokość pomieszczenia, [m].

5.1.2.2 O

Znając rozkład temperatury w pomieszczeniu oraz obciążenie cieplne strefy przebywania lu- dzi obliczyć można wymagany strumień powietrza nawiewanego:

 

3 1

 



 

t t ρ c V Φ

N W p p

j (5.22)

gdzie:

cp – ciepła właściwe powietrza, [kJkg^–1K^–1];

tW – temperatura powietrza na górnej granicy strefy przebywania ludzi, [C];

tN – temperatura powietrza nawiewanego, [C];

p – gęstość powietrza, [kgm^–3];

j – zysk ciepła jawnego w strefie przebywania ludzi, [kW].

5.2 E LEMENTY NAWIEWNE

Nawiewniki są to obudowy wylotów przewodów wentylacyjno-klimatyzacyjnych umożliwia- jące formowanie oraz ukierunkowanie strumienia powietrznego. Klasyfikacja i podział nawiewni- ków na poszczególne rodzaje stwarza wiele problemów. Wyróżnić można jednak trzy podstawowe klasyfikacje elementów nawiewnych, których podstawowe cechy zostały omówione poniżej:

1) Ze względu na charakterystykę strumienia przepływającego prze z pomieszczenie :

 nawiewniki mieszające charakteryzujące się burzliwym (Tu > 20%) przepływem prowa- dzącym do intensywnego mieszania, poprzez indukcję, powietrza nawiewanego oraz po- wietrza z pomieszczenia,

 nawiewniki wyporowe: charakteryzujące się przepływem niskoburzliwym (Tu = 10 ÷ 20%): strumień wypływa z nawiewnika z niską prędkością (0,2 ÷ 0,6 ms^–1) przy niewielkiej różnicy temperatur pomiędzy strumieniem a powietrzem w pomieszczeniu (tN < 3 K). Warunki wypływu strumienia ograniczają indukcję powietrza z pomieszczenia do minimum. Rozprzestrzenianie się strumienia uwarunkowane jest naturalnymi ruchami konwekcyjnymi w pomieszczeniu.

 nawiewniki laminarne stanowiące element nawiewny o dużej powierzchni powodujące, że w całym przekroju pomieszczenia powietrza napływa ze stałą prędkością.

2) Ze względu na miejsce montażu:

 nawiewniki ścienne tworzą w pomieszczeniu poziomo wnikające strumienie.

 nawiewniki sufitowe w zależności od konstrukcji nawiewają powietrze pionowo w dół do strefy przebywania lub poziomo wykorzystując efekt Coanda. W przypadku stosowania nawiewników sufitowych należy zwrócić szczególną uwagę na wysokość pomieszczenia, a co za tym idzie na odległość nawiewnika od strefy przebywania ludzi. Nawiewniki kieru- jące strumień pionowo w dół zalecane są do stosowania w pomieszczeniach wysokich (wysokość > 4 m), natomiast na-

wiewniki ze strumieniem poziomym do pomieszczeń niskich.

Oprócz konstrukcji nawiewnika na kształt strumienia ma wpływ rów- nież wybór ilości kierunków wypły- wu. Przykład rozkładu strumienia w zależności od wyboru liczby kie-

runków wypływu pokazano na rysunku 5.20.

W zależności od konstrukcji nawiewnika możliwy jest montaż w płaszczyźnie sufitu podwieszanego (preferowany w biurach) lub otwartym suficie rastrowym. Jeśli wymogi estetycznie nie grają roli nawiewniki mogą być instalowane jako swobodnie wiszące.

Rys.5.20. Przykład rozkładu strumienia w zależności od ilości kierunków wypływu

Rys.5.21. Montaż nawiewników sufitowych na przykładzie wirowego nawiewnika z kierownicami żaluzjowymi: a) swobodnie wiszący, b) w płaszczyźnie sufitu pod- wieszanego, c) w otwartym suficie rastrowym

 nawiewniki podłogowe i przypodłogowe nawiewają powietrze bezpośrednio do strefy przebywania ludzi, a zatem rozprowadzenie powietrza odbywa się systemem „z dołu do góry”. System ten jest preferowany dla sal teatralnych i widowiskowych, w przypadku na- wiewu powietrza od dołu należy zwrócić szczególną uwagę na temperaturę oraz prędkość powietrza nawiewanego.

Rys.5.22. Montaż nawiewników podłogowych na podstawie nawiewnika wirowego z centralnie sprzężonymi kierownicami: a) za pomocą zbiorczych skrzynek podłączeniowych, b) za pomocą indywidualnej skrzynki podłączeniowej, c) bezpośrednie podłączenie do ko- mory rozprężnej w podłodze technicznej.

3) Ze względu na geometrie strumienia można rozróżnić nawiewniki ze stałą lub zmienną geo- metrią strumienia (możliwość bieżącej zmiany kierunku wypływu strumienia oraz jego kształ- tu).

5.2.1 K

Kratki nawiewne można montować bezpośrednio na przewodach lub z ramkami montażowymi na ścia- nie. Wypływ powietrza z nawiewnika jest burzliwy co prowadzi do indukcji powietrza z pomieszczenia.

W najprostszej wersji kratka nawiewna stanowi jedynie obudowę wylotu kanału (płyty czołowe na- wiewników mogą różnić się wyglądem oraz materia- łem z którego są wykonane). Istnieje jednak szereg urządzeń optymalizujących rozdział powietrza. Ele-

menty regulacyjne kratek nawiewnych można podzielić na dwa rodzaje: regulujące wydajność i wyrównujące strumień.

1) Regulacja wydajności w przypadku kratek nawiewnych może być prowadzona poprzez zasto- sowanie:

a) łopatek przeciwbieżnych, b) języka czerpalnego, c) zasuwy szczelinowej.

Rys.5.24. Elementy regulujące przepływ dla kratek nawiewnych: a) łopatki przeciwbieżne, b) zasuwa szczelinowa, c) język czerpalny

2) W przypadku dużych prędkości przepływu w kanałach doprowadzających pojawiają się pro- blemy z równomiernym wypływem powietrza z elementu nawiewnego. W skrajnych wypad- kach w pewnej części przekroju nawiewnika wystąpić może zasysanie powietrza z pomiesz- czenia (rys.5.27). Wyrównanie strumienia osiągnięte może być poprzez zastosowanie łopatek wyrównujących poziomych lub pionowych lub innej konstrukcji kierownice powietrza.

Rys.5.23. Kratka nawiewna

Rys.5.25. Wypływ powietrza z nawiewnika zamontowanego na przewodzie wentylacyjnym bez kierownicy oraz z kierownicą.

Na kształtowanie się strumienia ma znaczny wpływ ukształtowanie łopatek. W zależności od konstrukcji kratki nawiewne cechują się stałą lub zmienną geometrię strumienia (chłodne powietrze kierowane jest ku górze, natomiast ciepły strumień ku dołowi pomieszczenia). Ze względu na ro- dzaj zastosowanych łopatek możemy rozróżnić nawiewniki:

1) z łopatkami kierującymi ustawionymi równolegle do kierunku przepływu strumienia (proste lub skupione). Strumień wypływający z tego typu nawiewników ma teoretyczny kąt rozwarcia równy 25 zaś rzeczywisty wynosi 20;

2) z łopatkami kierującymi rozbieżnymi powodującymi zwiększenie kąta rozwarcia, a co za tym idzie zmniejszenie zasięgu strumienia. Rozbieżność skrajnych łopatek waha się w granicach 45  90. Rzeczywisty kąt rozwarcia strumienia po wypływie z nawiewnika jest o 10  30

mniejszy niż rozwarcie skrajnych łopatek jednakże już w odległości wynosi około 20.

Kratki nawiewne montować można również w zespołach tworząc tzw. kratki taśmowe (linio- we). Długość tak powstałej kratki jest dowolna. Mamy wtedy do czynienia z tzw. strumieniem pła- skim.

5.2.2 N

–

Anemostatem nazywamy indukcyjny nawiewnik sufitowy, ze stałą geometrią strumienia (wy- pływ poziomy), wykorzystujący efekt Coanda. Anemostaty stosujemy w przypadku pomieszczeń niskich o wysokości do 4 m.

Rys.5.26. Przykłady anemostatu kwadratowego z różną ilością kierunków wypływu

Zasadniczym elementem konstrukcji nawiewnika są dyfuzorowo ukształtowane, zamontowa- ne na stałe, łopatki kierujące. Wzajemne ustawienie oraz liczba pół anemostatu determinuje kształt wypływającego strumienia. Wyróżnić można nawiewniki o jednym, dwu, trzech lub czterech kie- runkach wypływu. Kształt nawiewnika może być kwadratowy, prostokątny lub okrągły.

Anemostaty można montować w płaszczyźnie sufitów podwieszanych wprost na wylotach kanałów, na ich ścianach bocznych oraz za pomocą skrzynek rozprężnych. W przypadku instalacji bezpośredniej na kanale regulacja wydajności odbywa się, podobnie jak w przypadku kratek wenty- lacyjnych, za pomocą przepustnic z łopatkami przeciwbieżnymi lub językiem czerpalnym oraz za- suwy szczelinowej.

5.2.3 N

Nawiewniki stożkowe są montowane na suficie w płaszczyźnie sufitu, przysufitowo lub jako nawiewniki swobodnie wiszące. Stosowane są przede wszystkim w przypadku pomieszczeń wyso- kich (powyżej 4 m). Mogą być montowane bezpośrednio na wylocie z kanału (po stronie nawiewu powietrza do nawiewnika należy zapewnić prosty odcinek przewodu o długości co najmniej trzech średnic przyłącza) lub ze skrzynką rozprężną. Nawiewane powietrze rozdzielane jest na mniejsze strumienie za pomocą stożków, które dodatkowo wytwarzają podciśnienie zasysając powietrze z pomieszczenia. Powoduje to mieszanie się powietrza ze

strumienia z powietrzem z pomieszczenia. Charakteryzują się stałą geometrią wypływu strumienia. W większości przypadków ukształtowanie stożków kieruje strumień w dół tworząc tzw. strumień kompaktowy, jednakże niektóre nawiewniki stożkowe charakteryzują się poziomym wy- pływem powietrza (podobnie jak anemostaty okrągłe).

5.2.4 D

5.2.4.1 D

Dysze dalekiego zasięgu są stosowane tam, gdzie wylot nawiewnika znajduje się w znacznej odległości od strefy przebywania ludzi. Mogą być montowane zarówno na ścianach jak i galeriach, balkonach oraz filarach (bezpośrednio na wylocie przewodu wentylacyjnego, zarówno okrągłego jak i prostokątnego, lub na jego ścianie bocznej). Wypływ powietrza do pomieszczenia następuje

Rys.5.27. Nawiewnik stożkowy

z dużą prędkością, co zwiększa burzliwość strumienia a co za tym idzie i indukcję powietrza z po- mieszczenia.

W zależności od konstrukcji dysze mogą mieć zmienną lub stałą geometrię strumienia.

Zasięg strumienia zależy w tym przypadku od prędkości wylotowej strumienia, różnicy temperatur pomiędzy strumieniem i powietrza w pomieszczeniu, a także od kąta wylotu. Istnieje możliwość wmontowa- nia do dyszy elementu zawirowującego (rys.5.29c) roz- praszającego nawiewany strumień powietrza ogranicza- jąc jego zasięg przy tej samej różnicy temperatur oraz prędkości wylotowej.

Rys.5.29. Konstrukcja dysz dalekiego zasięgu: a) ze stałą geometrią strumienia, b) ze zmienną geometrią strumienia, c) z elementami zawirowującymi

5.2.4.2 Z

Nawiewniki z dyszami mogą być montowane wraz ze skrzynką rozprężną lub bezpośrednio na wylocie kanału lub jego ścianie bocznej w płaszczyźnie ściany lub sufitu. Wypływ z obu typów nawiewników jest burzliwy.

Rys.5.28. Nawiewnik dyszowy

Rys.5.30. Ścienny nawiewnik dyszowy z przepustnicami regulującymi przepływ powietrza

1) Ścienne nawiewniki dyszowe montowane w pobliżu sufitu, umożliwiają wykorzystanie efektu Coanda. Geometria strumienia kształtowana jest przez szereg różnego kształtu małych dysz (przeważnie strumień kierowany jest w górę ku sufitowi).

2) Sufitowe nawiewniki dyszowe instalowane są w płaszczyźnie sufitu. Powietrze może być na- wiewane do pomieszczenia zarówno poziomo (strumień wirowy poziomy lub promieniowy – 1, 2, 3 lub 4 kierunki nawiewu) jak i pionowo. Kształt dysz zależny jest od producenta. Charak- teryzują się dużym współczynnikiem indukcji w strefie formowania strumienia.

5.2.5 N

Wśród nawiewników wirowych można rozróżnić, w zależności od elementu wywołującego ruch wirowy strumienia, trzy podstawowe typy nawiewników:

 nawiewniki z centralnie sprzężonymi, współbieżnymi kierownicami,

 nawiewniki żaluzjowe,

 nawiewniki wirowo-szczelinowe.

Nawiewniki wirowe należą do grupy mieszających.

5.2.5.1 N

,

WSPÓŁBIEŻNYMI KIEROWNICAMI

Ruch wirowy w przypadku nawiewników wi- rowych tego typu wywołują centralnie sprzężone, współbieżne łopatki (kierownice) stanowiące pod- stawowy element konstrukcyjny nawiewnika. Aby ułatwić montaż nawiewników do skrzynek rozpręż- nych niektóre modele nawiewników zaopatrzone są w śrubę centralną. Dodatkowym elementem wywołu- jącym wzrost burzliwości wypływu strumienia są stosowane niekiedy płyty perforowane przesłaniające wylot z nawiewnika.

Spełnienie wymagań architektonicznych i konstrukcyjnych możliwe umożliwiają różne wy- kończenia i obramowania nawiewnika.

Nawiewniki te znajdują zastosowanie głównie jako nawiewniki sufitowe, ale także jako pod- łogowe i przypodłogowe oraz ściennie.

Sufitowe nawiewniki wirowe z centralnie sprzężonymi kierownicami mogą być swobodnie wiszące, instalowane w płaszczyźnie sufitu podwieszanego lub w otwartym suficie rastrowym. Od- ległość nawiewnika od sufitu rastrowego powinna być równa co najmniej średnicy nominalnej na- wiewnika). Podłączenie do kanału może być realizowane poprzez skrzynkę rozprężną lub pierścień przyłączny.

Rys.5.32. Zmienna geometria wypływu strumienia dla nawiewników wirowych sufitowych:

a) przestawny kąt łopatek kierujących, b) przestawny podział łopatek kierujących

Charakteryzują się zmienną geometrią strumienia: w zależności od ustawienia łopatek na- Rys.5.31. Nawiewnik wirowy z współbieżnymi

kierownicami

szy kąt odchylenia łopatek) (rys.5.32). Nawiewniki te nadają się zarówno do pomieszczeń wysokich (strumień kompaktowy) jak i niskich (strumień poziomy).

Małe nawiewniki wirowe mogą być montowane w zespoły tworząc tzw. nawiewniki multiwi- rowe. Charakteryzują się one stałą geometrią wypływu jednakże strumień można kształtować po- przez odpowiednie ustawienia względem

siebie pojedynczych nawiewników. Każdy z nawiewników w zespole wytwarza pozio- my, wirowy strumień ale w wyniku ich wzajemnych oddziaływań ostatecznie otrzymujemy strumień o charakterze pio-

nowym. Z tego względu stosowane są w pomieszczeniach wysokich (> 4 m).

Ścienne multiwirowe nawiewniki z centralnie sprzężonymi kierownicami powinny być mon- towane przy suficie, w odległości nie większej niż 300 mm od niego. Mogą być montowane bezpo- średnio na ścianie kanału jak również za pomocą skrzynki rozprężnej. W porównaniu ze zwykłymi kratkami nawiewnymi redukcja prędkości strugi jest dwa razy szybsza.

Zastosowanie tych nawiewników jako nawiewników podłogowych jest uwarunkowane wy- stępowaniem w strefie przebywania ludzi strug konwekcyjnych wywołanych lokalnymi zyskami ciepła. Oprócz podstawowych elementów konstrukcji nawiewniki te posiadają płytę czołową wzmacniającą efekt wirowy oraz kosz na zanieczyszczenia. Płyta czołowa może być perforowana albo zbudowana z poprzecznych żeber lub siatki. W zależności od szczegółów konstrukcyjnych nawiewniki tego rodzaju montowane mogą być w podłodze technicznej (pozornej) lub w podestach.

Podłączenie może być kanałowe (za pomocą skrzynki przyłącznej) lub poprzez komorę rozprężną.

Mogą posiadać stałą lub zmienną geometrię strumienia. W zależności od ustawienia kierownic wy- pływ powietrza może być poziomy lub pionowy. Nawiewniki te charakteryzują się wysoką induk- cją powietrza z pomieszczenia.

5.2.5.2 N

Pojedynczy nawiewnik składa się z czterech pól z kierownicami żaluzjowymi (rys.5.36).

Ruch wirowy w nawiewnikach tego typu powodowany jest prostopadłym ustawieniem kierownic w sąsiednich polach nawiewnika.

Rys.5.33. Nawiewnik multiwirowy

Rys.5.34. Nawiewnik wirowy żaluzjowy: a) pojedynczy kwadratowy, b) pojedynczy okrągły, c) multiwirowy.

Nawiewniki z kierownicami żaluzjowymi mogą być montowane na suficie, ścianie lub podło- dze. Dostępne są również nawiewniki multiwirowe.

W zależności od rozwiązań konstrukcyjnych nawiewniki te mogą mieć stałą lub zmienną (si- łowniki umożliwiają zmianę nachylenia kierownic) geometrię strumienia. Cechuje je duży współ- czynnik indukcji.

Podłogowe i przypodłogowe nawiewniki wirowe z kierownicami żaluzjowymi stosowane są najczęściej w teatrach, salach widowiskowych oraz audytoriach. Mogą być montowane w podłodze oraz podestach, tam gdzie nie ma dróg komunikacyjnych. W zależności od konstrukcji nawiewniki te mogą być przyłączane za pomocą kanałów poprzez indywidualną skrzynkę rozprężną lub po- przez komorę rozprężną znajdującą się podłodze technicznej (pozornej).

5.2.6 N

Klasyczne nawiewniki szczelinowe składają się z 1 ÷ 4 rzędów długich, wąskich szczelin (z elementami regulacyjnymi) przez które nawiewane jest powietrze. Przy montażu nawiewni- ków tego typu jest wymagana skrzynka rozprężna. Są to na- wiewniki o wysokiej indukcji oraz zmiennej geometrii strumie- nia. Cechą charakterystyczną nawiewników szczelinowych jest możliwość zabudowy taśmowej (liniowej). Długość tak powsta- łego nawiewnika jest dowolna.

Nawiewniki sufitowe

Nawiewniki te są zalecane do niskich pomieszczeń (< 4 m), montowane są w płaszczyźnie su- fitów podwieszanych.

Rys.5.35. Nawiewnik szczelinowy

W zależności od ustawienia elementów kierujących strumień, w przypadku nawiewników su- fitowych, można uzyskać poziomy wypływ powietrza a także przemienny: skośny lub poziomy (rys. 5.36). Rozwiązania elementów kierujących różnią się w zależności od producenta, jednakże zasada pozostaje niezmienna.

Nawiewniki ścienne

W przypadku nawiewników ściennych pojawiają się trudności prawidłowym podłączeniem kanałów z uzdatnionym powietrzem. Większość producentów w swojej ofercie ma specjalne kon- strukcje nawiewników szczelinowych przystosowanych specjalnie do montażu ściennego.

W przypadku nawiewników ściennych płaski strumień powietrza kierowany jest w stronę su- fitu tak aby wykorzystać efekt Coanda.

Rys.5.36. Kierunki wypływu powietrza dla nawiewników szczelinowych sufitowych: a) wypływ poziomy, b) wypływ przemienny skośny, c) wypływ przemienny poziomy

5.2.7 N

-

Nawiewniki wirowo-szczelinowe są montowane w płaszczyźnie sufitu podwieszanego lub ja- ko swobodnie wiszące. Wymagają instalacji ze skrzynką rozprężną. Charakteryzują się dużą po- wierzchnią czynną oraz wysoką indukcją.

Zmienną geometrię strumienia uzyskuje się poprzez odpowiednie ustawienie kierownic po- wietrza. W zależności od ich położenia można uzyskać zarówno strumień poziomy (zawirowaniami do wewnątrz lub do zewnątrz) jak i strumień kompaktowy (rys.5.38). Natomiast poprzez odpo-

wiednie ustawienie kierownic względem siebie można uzyskać różne kierunki wypływu strumienia.

Jeżeli kierownice zwrócone są w tą samą stronę to strumień będzie wypływał w 4 kierunkach two- rząc strumień wirowy zaś jeśli kierownice ustawimy w połowie na zawirowania do wewnątrz a w połowie na zewnątrz to uzyskamy 1 kierunek wypływu. Natomiast w przypadku, gdy kierownice jedynie przeciwległych ćwiartek będą zwrócone w tą samą stronę, strumień będzie wypływał w 2 kierunkach.

Rys.5.37. Nawiewnik wirowo-szczelinowy

Rys.5.38. Kształt oraz kierunek wypływu strumienia w zależności od ustawienia kierownic powietrza w nawiewnikach wirowo-szczelinowych

Kształt strumienia nie za- leży od wzoru wyciętego w płycie czołowej. Rozkład szczelin i konstrukcja kierow- nic mogą się różnić w przy- padku różnych producentów

ale zasada pozostaje ta sama. Rys.5.39. Przykładowe rozkłady szczelin nawiewnika wirowo-szczelinowego.

5.2.8 N

-

5.2.8.1 N

Istnieje wiele typów nawiewników wyporowych. Mogą być one montowane zarówno w płaszczyźnie ściany jak i podłogi, jako nawiewniki przyścienne, narożne lub wreszcie jako wol- nostojące.

Rys.5.40. Nawiewniki wyporowe: a) montowane w płaszczyźnie ściany, b) montowane w płaszczyźnie podłogi, b) narożny, d) przyścienny, e) wolnostojący, f) do montowania w podestach

Można rozróżnić również trzy sposoby doprowadzania uzdatnionego powietrz (rys.5.41):

1. Kanałami z sufitu podwieszanego. Tego typu rozwiązanie ogranicza możliwości usytuowania nawiewnika przy ścianach lub kolumnach

2. Kanałami przez podłogę. W tym przypadku możliwe jest instalowanie nawiewników wolnosto- jących oraz montowanych w płaszczyźnie podłogi.

Rys.5.41. Sposoby dostarczania powietrza do nawiewników wyporowych: a) kanałowo z sufitu, b) kanałowo przez podłogę, c) za pomocą podniesionej podłogi jako komory rozprężnej

3. Przez podniesioną podłogę traktowaną jako komora rozprężna. Typowa wysokość komory za-

przecieki (10 ÷ 30% w zależności od jakości konstrukcji komory) oraz zoptymalizować pracę nawiewnika ciśnienie wewnątrz komory powinno być utrzymywane na poziomie 10 ÷ 30 Pa.

Powietrze w komorze ociepla się więc system oparty na tego typu rozwiązaniu posiada pewną bezwładność jeśli chodzi o możliwość zmian temperatury w pomieszczeniu.

Niezależnie od konstrukcji wszystkie te nawiewniki charakteryzują się stałą geometrią stru- mienia, zatem kształtowanie strumienia odbywa się poprzez dobór odpowiedniego typu nawiewni- ka.

5.2.8.2 N

-

Do nawiewnika wyporowo- indukcyjnego powietrze świeże o temperaturze mniejszej niż do- puszczalna w strefie przebywania ludzi (np. o temperaturze 19 ÷ 16C), jest dostarczane kanałami jedynie, w ilości odpowiadającej wymaganiom higienicznym. Aby osiągnąć żądane parametry na- wiewu (T ≤ 3 K, vef = 0,25 ms^–1) powietrze z pomieszczenia jest zasysane do nawiewnika a na- stępnie mieszane z powietrzem świeżym.

Rys.5.42. Schemat budowy nawiewnika wyporowo-indukcyjnego z wymiennikiem ciepła i recyrkulacją powietrza: a) z góry od przodu, b) z góry od tyłu, c) poprzez płytę czołową

Nawiewniki wyporowo- indukcyjne mogą być też wyposażone w wymiennik ciepła, który w miarę potrzeby chłodzi lub grzeje powietrze wtórne przed jego zmieszaniem.

Indukcja powietrza z pomieszczenia pozwala zachować podstawowe zalety systemu wyporo- wego przy jednoczesnym zmniejszeniu rozmiarów instalacji powietrza pierwotnego. Poprzez zwiększenie T uzyskuje się również korzyści energetyczne.

5.2.9 N

VAV

Nawiewniki stosowane w systemach VAV muszą się charakteryzować stabilnym strumieniem powietrza w całym zakresie przewidywanej zmiennej wydajności.

Często, ze względów oszczędnościowych do współpracy z systemem VAV stosowane są na- wiewniki sufitowe generujące półograniczony strumień wirowy, kołowy lub czterostronny a także nawiewniki szczelinowe. Jednak nie są to rozwiązania poprawne, które zapewniają wymagany komfort. W przypadku nawiewu powietrza zimnego o ograniczonym przepływie utrata stabilności strumienia może spowodować zbyt wczesne oderwanie strumienia od sufitu. Nawiewane w okresie letnim powietrze może zatem osiągnąć strefę przebywania ludzi z parametrami (temperatura, pręd- kość) nie gwarantującymi zachowania komfortu. Im mniejszy strumień wypływający przez okre- ślony nawiewnik tym bardziej zróżnicowane będą strefy komfortu w pomieszczeniu. Przy projek- towaniu systemu VAV z konwencjonalnymi nawiewnikami należy zwrócić uwagę na zasięg kry- tyczny nawiewnika (punkt oderwania się strugi), który maleje wraz ze wzrostem różnicy temperatur pomiędzy strumieniem nawiewanym a powietrzem w pomieszczeniu oraz wraz ze zmniejszeniem wydatku nawiewnika. Często producenci podają zakres wydajności z jakim dany nawiewnik może współpracować z instalacją VAV jednakże do tego typu danych należy podchodzić ostrożnie.

Nowoczesne nawiewniki systemów VAV regulują objętość strumienia powietrza za pomocą specjalnie skonstruowanej przepustnicy sterowanej poprzez termostat.

Rys.5.43. Nawiewnik VAV typ ATC firmy Anemostat: a) z funkcją tylko chłodzenie, b) z kołnierzem

L L IT I TE ER R AT A TU U RA R A D DO O R R O O ZD Z D ZI Z I A A ŁU Ł U

[1] PN-EN 13779:2007 „Wentylacja budynków niemieszkalnych – Wymagane właściwości sys- temów wentylacji i klimatyzacji”

[2] ASHRAE Fundamentals 2005

[3] Materiały informacyjne firmy Swegon

Szablon:

C:\Users\Agatom\AppData\Roaming\Microsoft\Szablony\Norm al.dotm

Tytuł: Klimatyzacja

Temat: Materiały pomocnicze do ćwiczeń Autor: mgr inż. Agnieszka Sadłowska-Sałęga Słowa kluczowe:

Komentarze:

Data utworzenia: 2010-11-09 14:00:00 Numer edycji: 11

Ostatnio zapisany: 2010-11-18 10:37:00 Ostatnio zapisany przez: Agatom Całkowity czas edycji: 1 427 minut Ostatnio drukowany: 2010-11-18 10:38:00 Po ostatnim całkowitym wydruku

Liczba stron: 38

Liczba wyrazów: 6 827 (około) Liczba znaków: 40 965 (około)