✖


Jump to content

Охлаждающая балка

— Охлаждающая балка это тип радиационной / конвекционной системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха , предназначенной для обогрева и охлаждения больших зданий за счет использования воды. [1] Этот метод устраняет большую часть ощутимых локальных притоков тепла в зоне и позволяет уменьшить расход предварительно кондиционированного воздуха из вентиляционной установки, снижая на 60–80 % расчетный расход воздуха в воздуховодах и требования к мощности оборудования. [2] Существует два типа охлаждающих балок: пассивная охлаждающая балка (PCB) и активная охлаждающая балка (ACB). Оба они состоят из трубок с водой (ребристых), которые проходят через теплообменник, расположенный в корпусе, подвешенном к потолку или утопленном в нем. [3] [4] По мере того как балка охлаждает воздух вокруг себя, воздух становится плотнее и падает на пол. Его заменяет более теплый воздух, поднимающийся снизу, вызывая постоянное пассивное движение воздуха, называемое конвекцией , для охлаждения помещения. [5] [6] Активная балка состоит из соединений воздуховодов, индукционных сопел, водяных теплообменников, выпускных отверстий и впускных отверстий для приточного воздуха. Он содержит встроенную систему подачи воздуха, которая проходит через сопла и нагнетает воздух из помещения в охлаждающий змеевик. По этой причине он имеет лучшую охлаждающую способность, чем пассивный луч. Вместо этого пассивный луч обеспечивает охлаждение помещения без использования вентилятора и в основном осуществляется за счет конвекции . [2] Пассивные балки могут быть открытыми или утопленными. Пассивный подход может обеспечить более высокий уровень теплового комфорта . [7] в то время как активный подход (также называемый «индукционным диффузором») [8] использует импульс вентиляционного воздуха, который поступает с относительно высокой скоростью, чтобы вызвать циркуляцию воздуха в помещении через агрегат (таким образом увеличивая его мощность нагрева и охлаждения). [5] Охлаждающая балка внешне похожа на установку VRF .

Охлаждающая балка отличается от охлаждаемого потолка. [9] [8] Охлаждающий потолок использует поток воды по трубам, как охлаждающая балка; однако трубы в охлаждаемом потолке лежат за металлическими потолочными пластинами, а причиной излучения/конвекции являются нагретые/охлаждаемые пластины, а не сам трубный блок. [9] Охлаждающие балки примерно на 85 процентов более эффективны при конвекции, чем охлаждающие потолки. [9] Охлаждающий потолок должен покрывать относительно большую площадь потолка как потому, что он менее эффективен, так и потому, что он обеспечивает отопление в основном за счет лучистого излучения. Мощность лучистого отопления пропорциональна площади поверхности. [10]

Установка

[ редактировать ]

Активные охлаждающие балки монтируются в подвесном потолке, а затем крепятся к потолочной конструкции, поскольку потолки с Т-образными стержнями не могут выдержать типичный рабочий вес охлаждающей балки. [11] Балки обычно имеют ширину от 1 до 2 футов (0,30–0,61 м) и требуют менее 1 фута (0,30 м) пространства над головой. [11] Типичная система охлаждающих балок шириной 2 фута (0,61 м) обычно весит около 15 фунтов (6,8 кг) на 1 фут (0,30 м) длины балки в сухом состоянии. [11] Балки могут быть установлены в разных формах: полностью открытые, утопленные или спрятанные в подвесном или перфорированном потолке. При работе с решеткой подвесного потолка балки необходимо устанавливать перед решеткой - примерно на 60–75 мм над готовым потолком, а затем опускать после установки потолка. Окончательная установка должна обеспечивать возможность перемещения на 3 дюйма (7,6 см) во всех направлениях. [12] Охлаждающие балки обычно устанавливаются так, чтобы центр каждой балки находился на расстоянии не более 3 метров (9,8 футов) от центра следующей балки. [13] Некоторым архитекторам и конечным пользователям не нравятся балки, потому что они не закрывают весь потолок и не позволяют видеть воздуховоды, проводку и другую инфраструктуру. [8] Балки обычно подключаются к магистралям подачи и возврата воды гибкими шлангами. Чтобы свести к минимуму коррозию, можно установить шланги, устойчивые к диффузии кислорода. [12] Более высокую производительность системы можно получить за счет увеличения статического давления воздуха в здании. [11] Охлаждающие балки считаются такими же простыми в установке, как и осветительные приборы, но требуют соответствующего доступа для обслуживания и ремонта. [12] Системы, как правило, требуют незначительной очистки (очистка ребер от грязи и пыли каждые пять лет). [11]

В системе активных охлаждающих балок используются ребра для обогрева и охлаждения. [8] Системы активных охлаждающих балок эффективны до такой степени, что наружный воздух может смешиваться с воздухом в помещении без какого-либо традиционного кондиционирования воздуха (например, отопления, охлаждения, увлажнения или осушения), что позволяет зданию соответствовать «минимальному объему наружного воздуха». требование качества. [8]

Системы охлаждения охлаждающих балок требуют очистки воды в системах отопления и охлаждения. Обычно вода в системе пассивных охлаждающих балок охлаждается примерно до 16–19 °C (от 61 до 66 °F). [14] [15] В активных системах отопления с охлаждающими балками температура воды обычно составляет от 40 до 50 °C (от 104 до 122 °F). [13] (Однако системы отопления с охлаждающими балками обычно не могут полагаться исключительно на конвекцию и часто требуют системы первичной циркуляции воздуха с приводом от вентилятора, чтобы нагнетать более теплый воздух на землю, где сидит и работает большинство людей.) [13] Между пассивными и активными лучевыми системами существуют различия в эффективности и стоимости. Пассивные системы охлаждающих балок могут обеспечивать от 5,6 до 6,5 Вт на фут (от 60 до 70 Вт на метр) холодопроизводительность . [8] Активные системы охлаждающих балок примерно в два раза эффективнее. [8] В обоих случаях конвекция настолько эффективна, что соотношение поступающего воздуха к нагретому/охлажденному воздуху может достигать 6:1. [11] Однако исследования экономии затрат на электроэнергию при использовании активных систем охлаждающих балок по сравнению с пассивными по состоянию на 2007 год остаются безрезультатными и, по-видимому, сильно зависят от конкретного здания. [8]

Важным фактором при внедрении систем охлаждающих балок является количество воздуха, которое необходимо будет подавать в зону в зависимости от требований норм (которых системы охлаждающих балок могут быть не в состоянии достичь) и требований к осушению. Школы, офисы и гостиницы/общежития — это три типа программ, которые могут извлечь выгоду из использования охлаждающих балок, поскольку уменьшенное пространство в камере позволяет использовать более высокие потолки, а уменьшенное количество вентиляторов снижает уровень шума, что полезно для учебы, работы и сна. Напротив, больничные палаты требуют более высокого качества воздуха и, следовательно, требуют большей вентиляции, чем нагрузки на охлаждение и отопление, которую может обеспечить система охлаждающих балок. [12]

Физика фон

[ редактировать ]

Вода может переносить значительно больше энергии, чем воздух, и примерно в 800 раз плотнее обычного воздуха. [12] Хотя 1 кубический фут (0,028 м 3 ) воздуха обладает способностью удерживать тепло 37 джоулей на кельвин (ДжК −1 ), тот же объем воды имеет теплоемкость 20 050 Дж. −1 . [16] Металлическая труба с водой диаметром всего 1 дюйм (2,5 см) может переносить столько же энергии, сколько металлический воздуховод размером 18 на 18 дюймов (46 на 46 см). [16] Это означает, что системы HVAC с охлаждающими балками требуют гораздо меньше энергии для обеспечения того же эффекта нагрева и охлаждения, что и традиционная воздушная система HVAC.

Общая холодопроизводительность охлаждающей балки находится через значения мощности первичного воздуха ( Pa ) и охлаждающей способности змеевика Pw ) : P = Pa + ( Pw . [12]

В практике проектирования обычно охлаждающую способность охлаждающей балки на стороне воды оценивают по следующему уравнению: P w = Q m c w ( t w2 - t w1 ) где Q м – массовый расход воды c w – удельная теплоемкость воды t w2 – температура воды на выходе из змеевика t w1 – температура воды, поступающей в змеевик [12]

Преимущества и недостатки

[ редактировать ]

Основным преимуществом системы охлаждающих балок является ее более низкая стоимость эксплуатации, поскольку система требует гораздо меньше энергии для обеспечения того же эффекта нагрева и охлаждения, что и традиционная воздушная система HVAC. Вода может обеспечивать ту же охлаждающую способность, что и воздух, без необходимости охлаждения до низкой температуры, что позволяет экономить энергию. [15] [17] Поскольку охлаждение и нагрев воздуха больше не связаны с подачей воздуха, здания могут сэкономить деньги, используя меньшее количество вентиляторов для циркуляции воздуха на более низких скоростях. [8] По одной из оценок, при использовании систем охлаждающих балок количество обрабатываемого воздуха на 25–50 процентов меньше. [11] За счет доставки чистого наружного воздуха туда, где он необходим (вместо того, чтобы нагнетать его во всю систему для нагрева и охлаждения), снижается потребность в обработке больших объемов наружного воздуха (что экономит деньги). [8] В одном случае в здании геномной науки Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл затраты на отопление, вентиляцию и кондиционирование воздуха снизились на 20 процентов благодаря активной системе охлаждающих балок. [18] Это типичная экономия затрат на электроэнергию. [8] Системы охлаждающих балок также имеют некоторые преимущества: они практически бесшумны. [11] требуют минимального обслуживания и очень эффективны. [19] [20] Традиционные системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха с приводом от вентилятора создают несколько более высокие скорости воздуха. [20] что некоторым кажется неудобным. Системы HVAC с охлаждающими балками также требуют меньше места под потолком, чем системы HVAC с принудительной подачей воздуха, что может привести к снижению высоты здания и более высоким потолкам. [15] [17] Поскольку они не требуют больших принудительных потоков воздуха, они требуют меньшего количества сетей воздухораспределительных каналов (что также помогает снизить затраты). [15] [17]

Системы охлаждающих балок не являются панацеей. Для удовлетворения минимальных требований к наружному воздуху могут потребоваться дополнительные воздуховоды. [8] Оба типа систем охлаждающих балок менее эффективны при обогреве, чем при охлаждении, и часто требуются дополнительные системы отопления. [8] Системы охлаждающих балок нельзя использовать отдельно в зданиях с высотой потолков более 2,7 метра (8,9 футов), поскольку воздух не будет циркулировать должным образом. [13] В таких случаях необходимо использовать систему принудительной циркуляции воздуха. Охлаждающие балки обычно не имеют системы отвода конденсата, поэтому, если температура воды слишком низкая или высокая влажность, на балке может образоваться конденсат, что приводит к проблеме, известной как «внутренний дождь». [17] [19] [21] (В некоторых случаях более сухой наружный воздух можно смешивать с более влажным внутренним воздухом, чтобы снизить уровень внутренней влажности, сохраняя при этом производительность системы.) [11] Системы охлаждающих балок не рекомендуются для помещений с высокой влажностью (таких как театры, спортивные залы или кафетерии). [17] Поскольку пассивные системы охлаждающих балок менее эффективны при охлаждении, они обычно не подходят для субтропического и тропического климата. [8] Больницы, как правило, не могут использовать системы охлаждающих балок из-за ограничений на использование рециркуляционного воздуха. [11] Известно также, что системы охлаждающих балок вызывают заметную циркуляцию воздуха, что может доставить некоторым людям дискомфорт. [9] (Устройства пассивного отклонения воздуха могут помочь нарушить эти воздушные потоки, облегчая проблему.) [22] Некоторые проектировщики обнаружили, что увеличение воздуховодов вокруг систем активных охлаждающих балок для увеличения циркуляции воздуха вызывает эхо в рабочих зонах и усиливает звук воды, движущейся по трубам, до заметного уровня. [11] Поскольку охлаждающие балки представляют собой системы на водной основе, трубопроводы (как подающие, так и обратные) и регулирующие клапаны должны быть установлены на месте для распределения охлажденной воды по нескольким балкам в каждом помещении здания. Это увеличивает затраты на установку, а также увеличивает риск протечек воды из-за увеличенного числа соединений труб. [8]

Было обнаружено, что охлаждающие балки обеспечивают приемлемую термическую однородность (в одной статье Ри и др. показано, что вертикальная температурная разница составляет менее 1 ° C при использовании небольшого расхода воздуха, что экономит энергию. Но вокруг зон по периметру увеличенная охлаждающая нагрузка может увеличение, оказывающее негативное влияние на термическую однородность. [23] Решением этой проблемы, используемым некоторыми проектировщиками, является установка одной системы охлаждающих балок по периметру здания (где разница температур может быть самой большой), а другой внутри здания, чтобы лучше контролировать температуру во всей конструкции. [11]

Принятие

[ редактировать ]

Мультисервисная охлаждающая балка — это относительно новая форма охлаждающей балки. Разработанная в 1996 году, она включает в себя компьютерную и электрическую проводку, освещение, датчики обнаружения движения и спринклеры в блок охлаждающих балок. [24] Мультисервисная охлаждающая балка была впервые установлена ​​в здании Barclaycard в Нортгемптоне , Англия , но с тех пор использовалась в штаб-квартирах Lloyd's Register ( Лондон ), Airbus UK ( Бристоль ) и администрации Большого Лондона ; Риверсайд Хаус (Лондон); Императрица Стейт Билдинг (Лондон); 55 Бейкер-стрит (Лондон) [25] и Нью-Кавендиш-стрит, 101 (Лондон). [24] [26]

По состоянию на 2007 год системы отопления, вентиляции и кондиционирования с охлаждающими балками использовались более широко в Австралии и Европе, чем в Соединенных Штатах. [8] Но с 2020 года система стала более широко использоваться на рынках США. [27] В Австралии система была впервые использована в доме 30 The Bond, Сидней, который стал первым зданием в Австралии, получившим рейтинг 5 звезд ABGR. [28] [29] Системы отопления, вентиляции и кондиционирования с охлаждающими балками использовались в Терминале 5 аэропорта Хитроу. [30] и Конституционный центр (крупнейшее частное офисное здание в Вашингтоне, округ Колумбия). [31] Система также широко используется в Гарвардской школе бизнеса , колледже Уэлсли и в американской штаб-квартире фармацевтической компании AstraZeneca . [31]

Сноски

[ редактировать ]
  1. ^ Оутон, Ходкинсон и Фабер, 2008, с. 222-224.
  2. ^ Jump up to: а б Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (2020). Справочник ASHRAE 2020: Системы и оборудование отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха . Американское общество отопления, инженеры по холодильному оборудованию и кондиционированию воздуха. Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE). п. 20.12. ISBN  978-1-5231-3507-3 .
  3. ^ Прайс, 2011, Справочник инженера по системам отопления, вентиляции и кондиционирования , стр. 1067, ISBN   978-0-9868802-0-9
  4. ^ Справочник ASHRAE по системам и оборудованию HVAC , 2012 г., ASHRAE, 2012 г., стр. 20,9, ISBN   978-1-936504-25-1
  5. ^ Jump up to: а б Гамильтон и Уоткинс, 2009, с. 158.
  6. ^ Левермор, 2000, стр. 407.
  7. ^ «Модуль 65: Применение охлаждающих балок для снижения общего углеродного следа здания» . Журнал CIBSE . Проверено 9 февраля 2020 г.
  8. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п Рот, Курт; Дикманн, Джон; Зогг, Роберт; и Бродрик, Джеймс. «Охлаждение охлаждающим лучом». Журнал ASHRAE. Сентябрь 2007.
  9. ^ Jump up to: а б с д Беггс, 2009, с. 271.
  10. ^ Охлаждающая балка против охлаждающего потолка, Severn Group | по состоянию на июнь 2019 г.
  11. ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж к л Александр, Даррен и О'Рурк, Майк. «Аспекты проектирования активных охлаждающих балок». Журнал ASHRAE. 1 сентября 2008 г.
  12. ^ Jump up to: а б с д и ж г Вуллетт, Джон Риммер, Джулиан. Руководство REHVA № 21 – Руководство по проектированию активных и пассивных балок, 2015 г., ISBN   2930521147
  13. ^ Jump up to: а б с д Оутон, Ходкинсон и Фабер, 2008, с. 223.
  14. ^ Заяц и Фишер, 2000, с. 246.
  15. ^ Jump up to: а б с д Сисле, Леонард и Вайс, 2010, с. 152.
  16. ^ Jump up to: а б Гири, 2010, с. 9.
  17. ^ Jump up to: а б с д и Гельфанд и Фрид, 2010, с. 146.
  18. ^ Штудт, Тим. «Активная охлаждающая балка снижает потребление энергии на 20%». Лабораторное оборудование. 1 августа 2008 г. Архивировано 13 июля 2011 г. в Wayback Machine.
  19. ^ Jump up to: а б Ханди, Тротт и Уэлч, 2008, с. 316.
  20. ^ Jump up to: а б Мумович и Сантамоурис, 2009, с. 251.
  21. ^ Холл и Грино, 2009, с. 240.
  22. ^ Ауби, 2003, с. 87.
  23. ^ Ри, Кю-Нам, Ми-Су Шин и Сун-Хо Чой, «Тепловая однородность в помещении открытой планировки с системой активных охлаждающих балок и обычными системами распределения воздуха». Energy and Buildings 93, 15 апреля 2015 г., 236–48, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2015.01.068 .
  24. ^ Jump up to: а б «Использование преимуществ многофункциональных охлаждающих балок». Современные строительные услуги. Ноябрь 2004 г.
  25. ^ Хилл, К. «Охлаждающие балки» . Архивировано из оригинала 16 марта 2012 года . Проверено 20 апреля 2011 г.
  26. ^ Хилл, К. «Охлаждающая балка» . Архивировано из оригинала 10 августа 2011 года . Проверено 20 апреля 2011 г.
  27. ^ Применение охлаждающих балок растет на рынке США, 6 июня 2020 г. Новости ACHR». По состоянию на 14 ноября 2022 г. https://www.achrnews.com/articles/143268-chilled-beam-applications-grow-in-us-market .
  28. ^ Хилл, К. «Охлаждающая балка» . Архивировано из оригинала 10 апреля 2011 года . Проверено 20 апреля 2011 г.
  29. ^ Хилл, К. «Охлаждающая балка» . Проверено 20 апреля 2011 г. [ постоянная мертвая ссылка ]
  30. ^ «Охлажденные балки теперь прибывают в Терминал 5». Современные строительные услуги. Ноябрь 2007 г.
  31. ^ Jump up to: а б Фрюлинг, Дуглас. «Система охлаждающих балок приходит в Вашингтон» Washington Business Journal. 26 ноября 2007 г.

Ссылки

[ редактировать ]
  • Ауби, Хазим Б. Вентиляция зданий. Флоренс, Кентукки: Тейлор и Фрэнсис, 2003.
  • Беггс, Клайв. Энергия: управление, снабжение и сохранение. Лондон: Эльзевир Баттерворт-Хайнеманн, 2009.
  • Гири, Мэтью. Предварительное окончательное предложение: Модернизация механической системы и расширение тем. Мемориальная больница Батлера: Новая башня для стационаров. Старший проект Capstone — механический вариант. Инженерная школа. Государственный университет Пенсильвании. 10 декабря 2010 г.
  • Гельфанд, Лиза и Фрид, Эрик Кори. Устойчивая школьная архитектура: дизайн для начальных и средних школ. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, 2010.
  • Холл Ф. и Грино, Роджер. Справочник по строительным услугам. Лондон: Баттерворт-Хайнеманн, 2009.
  • Гамильтон, Д. Кирк и Уоткинс, Дэвид Х. Проектирование, основанное на фактических данных, для нескольких типов зданий. Хобокен, Нью-Джерси: Джон Уайли и сыновья, 2009.
  • Хэйр, Николас и Фишер, Питер. «Спекулятивный офис в Милтон Кейнсе». В архитектуре, городе, окружающей среде: материалы PLEA 2000. Коэн Стимерс, изд. Лондон: Джеймс и Джеймс, 2000.
  • Ханди, ГФ; Тротт, Арканзас; и Уэлч Т. Холодильное оборудование и кондиционирование воздуха. Бостон: Баттерворт-Хайнеманн/Эльзевир, 2008.
  • Левермор, Г. Дж. Системы управления энергопотреблением зданий: приложения для низкоэнергетического отопления, вентиляции и кондиционирования и управления естественной вентиляцией. Флоренция, Кентукки: Тейлор и Фрэнсис, 2000.
  • Мумович, Деян и Сантамоурис, М. Справочник по устойчивому проектированию и проектированию зданий: комплексный подход к энергетике, здоровью и эксплуатационным характеристикам. Стерлинг, Вирджиния: Earthscan, 2009.
  • Оутон, ДР; Ходкинсон С. и Фабер Оскар. Отопление и кондиционирование зданий Faber & Kell. Лондон: Баттерворт-Хайнеманн, 2008.
  • Сисле, Эллен; Леонард, Пол; и Вайс, Джонатан А. Устойчивый дизайн исследовательских лабораторий: планирование, проектирование и эксплуатация. Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley & Sons, 2010.
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Chilled_beam&oldid=1170289791"
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 2f8ca82a18f0dd29708c71ccc10e8dfd__1691980680
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/2f/fd/2f8ca82a18f0dd29708c71ccc10e8dfd.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Chilled beam - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)