Термическая дестратификация - Thermal destratification

Вентиляторы дестратификации[1] установлен в американском продуктовом магазине складского типа

Термическая дестратификация это процесс смешивания внутреннего воздуха в здании для устранения слоистых слоев и достижения температура выравнивание во всем ограждающая конструкция.

Термическая стратификация в зданиях

Дестратификация - это процесс, обратный естественному процессу термической стратификации, который представляет собой наслоение различных (обычно возрастающих) температур воздуха от пола до потолка. Расслоение возникает из-за того, что горячий воздух поднимается к потолку или крыше, потому что он легче, чем окружающий более холодный воздух. И наоборот, холодный воздух падает на пол, так как он тяжелее, чем окружающий более теплый воздух.

В многоуровневом здании обычно наблюдается перепад температур до 1,5 ° C на вертикальный фут, и чем выше потолок здания, тем более резким может быть перепад температур.[2] В крайних случаях разница температур в 10 ° C была обнаружена на высоте 1 метр. Другие переменные, влияющие на уровень термической стратификации, включают тепло, выделяемое людьми и процессами, присутствующими в здании, изоляцию пространства от внешних погодных условий, солнечное излучение, характеристики системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, расположение каналов подачи и возврата и вертикальное движение воздуха. внутри помещения, обычно снабжается вентиляторами дестратификации. Вычислительная гидродинамика может использоваться 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).[3] Исследование показывает, что многослойные здания имеют тенденцию к перегреву или переохлаждению в зависимости от температуры на термостате, которая, как правило, ниже, чем общая тепловая энергия, присутствующая в комнате. Исследование также показало, что потери энергии из-за расслоения присутствуют на высоте потолка от 20 футов до 40 футов, а более высокие потолки вызывают большие потери энергии даже при том же ΔT. Поскольку ΔT имеет тенденцию быть выше в 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 отличаться в зависимости от мнения и варианта использования. Полная дератификация или 0 ° ΔT от пола до потолка вряд ли произойдет в каком-либо здании. Поскольку затраты на стратификацию линейно снижаются по мере приближения ΔT к 5,4 ° F, и еще не изучалось влияние расслоения ниже 5,4 ° F, нередко рассматривать любое пространство с ΔT ниже 5 ° F как дестратифицированное. В Соединенных Штатах, ASHRAE Стандарт 55 предписывает 3 ° C в качестве предела для вертикальной разницы температур воздуха между уровнями головы и лодыжек, но не имеет стандарта, рекомендующего идеальную ΔT между полом и потолком.[4]

Технологии дестратификации

Уменьшение термической стратификации может быть достигнуто за счет управления переменными, которые связаны с повышенной стратификацией. Поскольку многие переменные, включая высоту потолка, людей и процессы, солнечное излучение и внешние погодные условия, невозможно контролировать, наиболее распространенные используемые технологии связаны с характеристиками здания. HVAC (отопление, вентиляция и кондиционирование) система. Одной из самых дешевых, эффективных и простых в установке технологий являются вентиляторы дератификации, включая как осевые вентиляторы дератификации, так и HVLS (низкоскоростные) вентиляторы большого объема.

Осевые вентиляторы дератификации

Осевые вентиляторы дератификации представляют собой автономные устройства, которые устанавливаются в виде массива на потолке с целью продувки кондиционированного воздуха с потолка до пола, где люди живут и работают. Поскольку осевые вентиляторы предназначены для выдува воздуха прямо на пол, их можно использовать в потолочных и крышных конструкциях высотой более 100 футов. Поскольку осевые вентиляторы дератификации могут достигать дератификации с низким 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 удара об пол приведет к дератификации медиальных слоев воздуха, но не приведет к дератификации на полу. Поскольку в этом случае область вокруг термостата не будет разрушаться, предполагается, что экономия затрат будет незначительной или совсем не будет, поскольку термостат будет продолжать перегревать или переохлаждать комнату.

Эксперимент в помещении с потолком высотой 21 фут привел к экономии 23,5% при использовании осевых дератификационных вентиляторов.[5]

Низкоскоростные вентиляторы большого объема (HVLS)

Из-за своего размера вентиляторы HVLS обычно устанавливаются в новой конструкции, а не при модернизации, так как конструкция крыши, возможно, придется перепроектировать с учетом увеличенного веса и размера. Нередко требуются перестановки светильников из-за стробирования, когда под ними проходят большие лопасти вентилятора, и спринклерных систем, которые обычно требуют беспрепятственного доступа к полу в соответствии с правилами пожарной безопасности. При использовании летом для поощрения охлаждение испарением, Вентиляторы HVLS двигаются вперед, обдувая пол. При использовании для дератификации зимой вентиляторы работают в обратном направлении, дуя воздух к потолку, который затем циркулирует по комнате. Высота, на которой могут работать вентиляторы HVLS, ограничена по сравнению с осевыми вентиляторами дератификации.

Преимущества дестратификации

Этот метод имеет наибольшие преимущества благодаря его применению в отопление, вентиляция, кондиционирование (HVAC) промышленности, а также в отоплении и охлаждении зданий, и было обнаружено, что «расслоение - это самая большая потеря энергии в зданиях сегодня».[6]

Для снижения потребления энергии

Благодаря внедрению технологии термической дератификации в здания, потребности в энергии снижаются, поскольку системы отопления больше не перегружаются, чтобы постоянно заменять тепло, которое поднимается от площади пола, путем перераспределения уже нагретого воздуха из незанятого потолочного пространства обратно в на уровне пола, пока не будет достигнуто выравнивание температуры. Что касается охлаждающих систем дератификации, убедитесь, что подаваемый охлажденный воздух полностью циркулирует и равномерно распределяется по внутренней среде, устраняя горячие и холодные точки и обеспечивая работу термостатов на более длительные периоды времени. В результате технология дератификации имеет большой потенциал для сокращения выбросов углерода из-за снижения потребности в энергии и, в свою очередь, способна сократить расходы для предприятий, иногда до 50%.[7] Это подтверждается Углеродный трест который рекомендует дератификацию в зданиях как один из трех основных методов снижения выбросов углекислого газа.[8]

Для комфорта

Дестратификация естественным образом увеличивает движение воздуха к полу, уменьшая «горячие точки» и «холодные точки» в комнате. Его можно использовать в типично холодных помещениях, таких как морозильные камеры в продуктовых магазинах, чтобы согреть посетителей, совершающих покупки поблизости. Кроме того, движение воздуха от вентиляторов дератификации можно использовать для соответствия стандарту ASHRAE 62.1 за счет увеличения количества движения воздуха у пола.

использованная литература

  1. ^ «Системы дератификации - технологии энергосбережения». Airius Europe Ltd. Получено 2016-05-17.
  2. ^ «Термическая дестратификация в зданиях: недостающий элемент в головоломке HVAC» (PDF). Ассоциация энергетических услуг и технологий. Январь 2013. Архивировано с оригинал (PDF) на 2015-07-01.
  3. ^ BSRIA. «Потраченная впустую энергия из-за расслоения». Получено 23 февраля 2018.
  4. ^ Стандарт 55-2004 - Тепловые условия окружающей среды для проживания человека (ANSI Утверждено). Атланта, Джорджия: ASHRAE.
  5. ^ «Оценка энергии дестратификации в холодную погоду» (PDF). Энбридж. Июнь 2017 г.. Получено 23 февраля 2018.
  6. ^ "Мэнсфилдские анодизаторы". Тематические исследования. Центр экологических технологий, Ноттингемский университет. Получено 19 февраля 2014.
  7. ^ «Практический пример - Lush Retail Ltd». Airius. Получено 29 марта 2017.
  8. ^ «Энергоэффективное отопление». Углеродное доверие. Получено 19 февраля 2014.

внешние ссылки