Термическая дестратификация

Фанаты дестратификации установлен в супермаркете Великобритании

Термическая дестратификация — это процесс перемешивания внутреннего воздуха в здании для устранения слоистых слоев и достижения температуры выравнивания по всей ограждающей конструкции .

Термическая стратификация в зданиях

Дестратификация — это обратный процесс естественному процессу термической стратификации, который представляет собой наслаивание различных (обычно возрастающих) температур воздуха от пола до потолка. Расслоение вызвано тем, что горячий воздух поднимается к потолку или под крышей, поскольку он легче окружающего более холодного воздуха. И наоборот, холодный воздух падает на пол, поскольку он тяжелее окружающего более теплого воздуха.

В многослойном здании обычная разница температур составляет до 1,5°C на вертикальный фут, и чем выше потолок здания, тем более экстремальной может быть эта разница температур. В крайних случаях на высоте 1 метр была обнаружена разница температур в 10°C. Другие переменные, которые влияют на уровень тепловой стратификации, включают тепло, выделяемое людьми и процессами, присутствующими в здании, изоляцию помещения от внешних погодных условий, солнечную энергию, характеристики системы HVAC, расположение приточных и возвратных каналов, а также вертикальное движение воздуха. внутри помещения, обычно снабжаемого вентиляторами дестратификации. Вычислительную гидродинамику можно использовать для прогнозирования уровня стратификации в пространстве.

Эффекты термической стратификации

В исследовании, проведенном Информационной ассоциацией строительных научных исследований, потери энергии из-за расслоения постоянно увеличивались в зависимости от разницы температур от пола до потолка (ΔT). Исследование показывает, что стратифицированные здания имеют тенденцию перегреваться или переохлаждаться в зависимости от температуры на термостате, которая обычно ниже общей тепловой энергии, присутствующей в помещении. Исследование также показало, что потери энергии из-за расслоения наблюдаются при высоте потолков от 20 до 40 футов, а более высокие потолки вызывают более высокие потери энергии даже при том же ΔT. Поскольку ΔT имеет тенденцию быть выше при более высоких потолках, эффект расслоения усугубляется, вызывая значительные потери энергии в зданиях с высокими потолками.

Определение дестратификации

Поскольку стратификация и связанные с ней затраты линейны, определение дестратификации будет различаться в зависимости от мнения и варианта использования. Полная дестратификация, или 0° ΔT от пола до потолка, вряд ли произойдет в каком-либо здании. Поскольку затраты на стратификацию уменьшаются линейно по мере того, как ΔT приближается к 5,4 °F, и ни одно исследование еще не изучало последствия стратификации ниже 5,4 °F, нередко любое пространство с ΔT ниже 5 °F считается дестратифицированным. В Соединенных Штатах стандарт ASHRAE 55 предписывает 3°C в качестве предела вертикальной разницы температур воздуха между уровнями головы и лодыжек, но не имеет стандарта, рекомендующего идеальную ΔT между полом и потолком.

Технологии дестратификации

Уменьшения термической стратификации можно добиться, контролируя переменные, связанные с повышенной стратификацией. Поскольку многие переменные, включая высоту потолка, людей и процессы, солнечную энергию и внешние погодные условия, невозможно контролировать, наиболее распространенные используемые технологии связаны с системой HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха) здания. Одной из самых дешевых, эффективных и простых в установке технологий являются вентиляторы дестратификации, включая как осевые вентиляторы дестратификации, так и вентиляторы HVLS (высокообъемные низкоскоростные).

Осевые вентиляторы дестратификации

Осевые вентиляторы дестратификации представляют собой автономные агрегаты, которые устанавливаются в ряд на потолке с целью нагнетания кондиционированного воздуха с потолка вниз на пол, где живут и работают люди. Поскольку осевые вентиляторы предназначены для подачи воздуха прямо к полу, их можно использовать в конструкциях потолков и крыш высотой более 100 футов. Поскольку осевые вентиляторы дестратификации могут достигать дестратификации при низких значениях CFM, крайне важно, чтобы воздух, выходящий из сопла, достигал скорости воздуха у пола от 0,2 до 0,5 м/с. Результатом такого уровня движения воздуха является объединение кондиционированного воздуха с потолка с воздухом на уровне пола. Отсутствие воздействия на пол приведет к дестратификации медиальных слоев воздуха, но не приведет к дестратификации пола. Поскольку в этом случае область вокруг термостата не будет дестратифицирована, предполагается, что экономия средств будет незначительной или вообще никакой, поскольку термостат будет продолжать перегревать или переохлаждать помещение.

Эксперимент в помещении с потолком высотой 21 фут дал экономию 23,5% при использовании осевых вентиляторов дестратификации.

Высокообъемные низкоскоростные вентиляторы (HVLS)

Из-за своего размера вентиляторы HVLS обычно устанавливаются в новых зданиях, а не при модернизации, так как конструкцию крыши, возможно, придется перепроектировать, чтобы приспособить ее к увеличенному весу и размеру. Нередко требуется перемещение светильников из-за стробирования, когда под ними проходят большие лопасти вентилятора, а также спринклерных систем, которые обычно требуют беспрепятственного доступа к полу в соответствии с нормами пожарной безопасности. При использовании летом для стимулирования испарительного охлаждения вентиляторы HVLS вращаются вперед, обдувая пол воздухом. При использовании для дестратификации зимой вентиляторы работают в обратном направлении, нагнетая воздух к потолку, который затем циркулирует по помещению. Высота, на которой могут работать вентиляторы HVLS, ограничена по сравнению с осевыми вентиляторами дестратификации.

Преимущества дестратификации

Этот метод имеет наибольшие преимущества благодаря его применению в отрасли отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC), а также в отоплении и охлаждении зданий, и было обнаружено, что «расслоение является самой большой тратой энергии в зданиях сегодня».

Для снижения энергопотребления

Благодаря внедрению в здания технологии термической дестратификации потребности в энергии снижаются, поскольку системы отопления больше не перегружают избыточную мощность, чтобы постоянно заменять тепло, которое поднимается от пола, путем перераспределения уже нагретого воздуха из незанятого потолочного пространства обратно вниз. уровне пола, пока не будет достигнуто выравнивание температуры. Что касается систем дестратификации охлаждения, убедитесь, что подаваемый охлажденный воздух полностью циркулирует и равномерно распределяется по внутренней среде, устраняя горячие и холодные точки и обеспечивая работу термостатов в течение более длительных периодов времени. В результате технология дестратификации имеет большой потенциал для сокращения выбросов углекислого газа за счет снижения потребности в энергии и, в свою очередь, способна сократить расходы предприятий, иногда до 50%. Это поддерживается The Carbon Trust , которая рекомендует дестратификацию в зданиях как один из трех лучших методов сокращения выбросов углекислого газа.

Для комфорта

Дестратификация естественным образом увеличивает движение воздуха у пола, уменьшая количество «горячих» и «холодных точек» в комнате. Его можно использовать в обычно холодных помещениях, например, в морозильных камерах продуктовых магазинов, чтобы согреть посетителей, совершающих покупки поблизости. Кроме того, движение воздуха от вентиляторов дестратификации можно использовать для соблюдения стандарта ASHRAE 62.1 за счет увеличения количества движения воздуха у пола.

Внешние ссылки

• ОЦЕНКА ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКИХ ДЕСТРАТИФИКАТОРОВ И ДРУГИХ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ // Джоэл К. Хьюз, Центр инженерного обслуживания военно-морских объектов
• ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРОФИЛИ И ЗИМНЯЯ ДЕСТРАТИФИКАЦИЯ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ
• ПРИМЕР ДЕСТРАТИФИКАЦИИ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ УПАКОВКИ IMPRESS Март 2017 г.