office@vollmax.ro

Principalele elemente ale unei instalatii de ventilatie

Clasificarea instalatiilor de ventilare

Rolul instalatiilor de ventilare din punctual de vedere al confortului este de a aduce aer curat, proaspat in interiorul incaperilor si a spatiilor ocupate. Ventilarea, care are ca scop principal asigurarea necesarului de aer proaspat, poate avea si alte roluri, in acest fel fiind identificate urmatoarele instalatii:

•     instalatii de ventilare care asigura racirea aerului

•     instalatii de ventilare care asigura incalzirea aerului

•     instalatii de ventilare care asigura umidificarea aerului

•     instalatii de ventilare care asigura uscarea aerului

Instalatiile de ventilare mai pot fi clasificate in functie de diferenta de presiune dintre camera ventilata si exterior (imprejurimi).

Daca  nu se doreste aer infiltrat din exterior  pentru aria ventilata deoarece  calitatea aerului dinafara este necorespunzatoare presiunea ariei ventilate este superioara cu 20-30 Pa. Acesta este sistemul de ventilare in suprapresiune. Exemple standard pentru aceasta solutie sunt  laboratoarele, incaperile destinate fabricarii  de produse farmaceutice, salile de spectacole si centralele termice.  Acest tip de ventilare poate fi aplicat si la restaurante pentru a preveni micile inconveniente. La instalatiile de   ventilare in suprapresiune,  ventilatorul este instalat in canalul de aer proaspat. Instalatia de evacuare poate sa nu existe, si in acest caz aerul iese prin anvelopa cladirii.

Daca  calitatea  aerului din  spatiul ventilat poate dauna spatiilor invecinate, se poate utiliza sistemul de ventilare in depresiune.  Exemple tipice: baile,  wc-urile, piscinile, halele industriale, bucatariile, spalatoriile. Depresiunea spatiului ventilat este de 20-30Pa.Daca nu exista instalatie  pentru introducerea  aerului proaspat,   instalatia  este de ventilare pentru evacuarea aerului. In instalatia de ventilare echilibrata,  debitele de aer proaspat si de aer viciat sunt egale, neexistand o diferenta de presiune intre aria ventilata si exterior. Cu o mica diferenta de debit de aer, se poate optine o diferenta de presiune mica.

In functie de amplasarea echipamentelor de ventilare, instalatiile pot fi clasificate in instalatii de ventilare  locala si generala. In centrala de climatizare  intra urmatoarele canale:

•     canal de aer proaspat, cu admisia aerului din exterior;

•     canal de aspiratie, cu evacuarea in exterior;

•     canal de transport la spatiul ventilat

•     canal de evacuare din spatiul ventilat

Elementele principale ale centralei de ventilare sunt : filtrele, ventilatoarele, bateriile de incalzire si recire, recuperatorul de caldura si camera de umidificare.

fiElementele instalatiei de ventilare locala

Instalatia de ventilare locala se reduce de obicei la evacuare.  In acest caz  aerul proaspat  intra in spatiul ventilat prin anvelopa  cladirii sau printr-un ventilator montat in peretele exterior.Volumul de aer care intra depinde de  densitatea aerului de pe anvelopa cladirii. Energia din  aerul evacuat nu este recuperata. Presiunea  spatiului ventilat este mai scazuta decat cea exterioara. Costurile investitiei sunt mici.

Utilizarea acestui tip de instalatie este avantajoasa unde nu exista   solicitare de caldura si este nevoie de o functionare continua.

Daca este nevoie de reglare, este posibila instalarea unei clapete actionata cu electromotor, care inchide circuitul de aer cand nu este nevoie de ventilatie. In acest caz motorul electric al  ventilatorului  are convertor de frecventa astfel incat debitul volumic sa fie reglabil.

Ventilatoare pentru ventilarea generala

Ventilatorul  de  acoperis:  Aceste  tipuri  de  ventilatoare  sunt  montate  la  capatul canalului   in zidarie sau   intr-o rama de metal exterioara. Exista doua tipuri de ventilatoare de acoperis functie de directia aerului evacuat : orizontale si verticale.  Din  punct  de  vedere  acustic,  tipul  vertical  e  mai  bun  deoarece distributia radiala a zgomotului  emis  este mai mare. Marimi conventionale:

  •   Diametru: Ø200mm-630mm,
  •   Debitul volumic de aer: 200-25000m3/h,
  •   Putere ceruta: 0.1-6kW.

Ventilatoare pentru  ventilarea generala

Ventilatoare de canal: Pentru o presiune mai mica se utilizeaza ventilatoare axiale, pentru o presiune mai mare sunt ventilatoarele radiale. Ventilatoarele axiale sunt utilizate indeosebi la instalatiile mici. Datorita faptului ca in instalatiile   mari este necesara o presiune   mai mare, in aceste cazuri se utilizeaza ventilatoare radiale. Pentru  instalatiile  mici  este  bine  sa  se  utilizeze  ventilatoare  montate  in  canal deoarece nu este nevoie de o camera separata pentru ventilatie. Dezavantajele venilatoarelor montate in canal rezida din nivelul de zgomot emis in mediul exterior. Ventilatoarele de canal sunt potrivite pentru evacuare, admisie ca si pentru instalatiile de ventilare echilibrata.

Marimi conventionale:

  •     Diametru: Ø100mm-630mm,
  •     Debit volumic de aer: 100-10000m3/h,
  •     Putere electrica: 0.05-2kW.

 

Instalatia de ventilare echilibrata cu centrala de ventilare. Instalatia de introducere si instalatia de evacuare sunt racordate la recuperatorul de caldura. Rolul  recuperatorului de caldura este de a utiliza continutul de energie din aerul evacuat. Rolul atenuatorului de zgomot este de a reduce nivelul zgomotului din instalatie.

Instalatia de incalzire cu  aer cald. In instalatiile de incalzire cu aer temperatura de refulare a aerului este mai ridicata decat  in  incapere.  Puterea  termica,  proportionala  cu  diferenta  de  temperatura acopera pierderile de caldura ale spatiului incalzit. Schema instalatiei de incalzire cu aer cald este extinsa   de o camera de amestec. Scopul camerei de amestec este de a asigura flexibilitate instalatiei.Temperatura  aerului  refulat  este  cu  15-30°C  mai  mare  decat  cea    a camerei incalzite .

Instalatia de racire cu  aer

Instalatia de racire cu aer este asemanatoare cu cea de incalzire cu aer. Agentul de racire este apa racita. Daca temperatura suprafetei bateriei de racire este mai mica decat temperatura de roua, care depinde de temperatura ambientala si de umiditatea relativa, pe suprafata va apare condensul ( de exemplu t=20°C, RH=50% →tpunctului  de roua=9.3°C ). In acest caz in afara de indepartarea caldurii din aer e indepartata si caldura latenta si continutul de umiditate al aerului la intrare devine de asemenea mai scazut. Daca temperatura  suprafatei  bateriei de racire scade sub zero, apa ingheata  pe suprafata lucru care trebuie evitat.

Instalatia de dezumidificare a aerului Dezumidificarea locala a aerului.  Instalatia de dezumidificare locala  a aerului  are o structura similara cu dezumidificarea centrala fara aport de aer proaspat. Dar echipamentul  contine  intr-o  carcasa  toate  elementele  necesare  inclusiv    pentru incalzire si racire.Elementul suplimentar pentru tratarea aerului este instalatia de umidificare. Poate fi: Generatorul  de abur: este format dintr-un rezervor  de apa  care este conectat  la canalul de aer. Bateriile de temperatura ridicata sau energia electrica sau gazele de ardere  incalzesc  apa  din  rezervor.  Apa  din  rezervor  se  evapora  si  aburul  este directionat spre curentul de aer care trece deasupra rezervorului. Jetul de abur: Aburul produs de o sursa externa pozitionata aproape de centrala este injectat in  aer. Spalatorul de aer: Este alcatuit dintr-o camera care contine o instalatie de pulverizare a apei, un rezervor de colectare si o sectiune pentru evacuare. Deoarece umiditatea relativa nu influenteaza asa de mult confortul termic cit temperatura  mediului  ambiant  si  deoarece  toate  problemele  legate  de  instalatia pentru umidificarea aerului de mai sus nu se regasesc prea des in zona confortului, doar in unele situatii din ventilatiile industriale este necesar aerul umed (de exemplu in industria electrica), pentru umidificarea aerului in situatiile curente se utilizeaza centrala de ventilare.

Instalatia de aer conditionat de inalta presiune

Principalele caracteristici ale unei instalatii de inalta presiune sunt urmatoarele: Viteza mare de miscare a aerului in conducta (15-50 m/s).  La viteza mare pierderea de presiune pe canal va fi de asemenea  mare, presiunea produsa de ventilator este si ea mare (1 000-3 000 Pa) ; Diferenta de temperatura mai mare intre temperatura camerei si temperatura aerului din canal (10-30 °C) ; Tipuri speciale de difuzoare de aer  care nu produc zgomot la viteza mare. In instalatiile cu viteza mare, sectiunea ramificatiilor perpenduculare a canalelor este de doar 10-20%  fata de instalatiile obisnuite. Canalele pentru instalatiile de inalta presiune pot fi fixate in pereti, pardoseli si in tavane. Viteza in canalele principale este de 20-50m/s, iar in canalele secundare de  10-25m/s. In instalatia de ventilare de inalta presiune se poate aplica sistemul cu una sau doua canale.

Instalatia cu un canal Aceasta este similara  cu instalatia de climatizare.

La instalatiile de inalta presiune unde se aplica solutia cu un canal, se mareste viteza de la 5m/s  (viteza instalatiei la presiune joasa) la 20m/s, diferenta dintre temperatura aerului refulat si temperatura camerei,  de la 5°C la 20°C,  astfel incat sectiunea ramificatiei  este  redusa  la  10  –  15  %  fata  de    sectiunea  la  instalatia  de  joasa presiune.

Instalatia cu doua canale.

Pentru a obtine o instalatie cat mai flexibila este recomandata aplicarea sistemului cu doua canale. Instalatia de inalta presiune cu doua canale este adecvata acolo unde este necesara  racirea si incalzirea in acelasi timp. Aerul este separat in doua parti in centrala de aer. O parte din aer trece prin bateria de incalzire iar cealalta prin bateria de racire. Aceste doua feluri de aer circula prin cele doua canale.

Racirea locala

Sistemul split In sistemele de racire locala, sarcina de racire este preluata de un echipament local care e situat in spatiul unde racirea e necesara. In instalatiile tip split exista un circuit inchis de racire. Aceasta instalatie poate fi inversata, adica echipamentul interior este capabil sa incalzeasca.

In functie de numarul  de unitati interne  conectate  la cele externe  se pot distinge sisteme monosplit si sisteme multisplit. In primul caz fiecare unitate interna este conectata  la  o  unitate    externa.  Distanta  dintre  unitatea  interna  si  externa  este limitata.

Instalatia de racire locala – ventiloconvectorul

Capacitatea  necesara de racire si de incalzire este transferata  in ventiloconvector prin apa racita sau incalzita care are o capacitate mai buna de trasfer ca si aerul. Debitul de apa si temperatura de racire este de exemplu 7/12°C si pentru incalzire de

  • 80/60°C. Exista urmatoarele racorduri:
  • La conductele de racire
  • La conductele de incalzire
  • Alimentarea  cu aer proaspat
  • Legatura cu canal pentru eliminarea condensului
  • Energie electrica pentru ventilator si reglaj.

Daca nu exista racord la apa calda echipamentul sefoloseste doarpentru racire. Mai exista si cazul cand aerul proaspat nu este cerut.

Perdelele de aer sunt dispozitive de ventilare locala folosite la cladirile publice si industriale pentru a reduce curentii de aer prin deschiderile din peretii exteriori ai constructiilor. Operatia se bazeaza pe efectul de amortizare a jeturilor de aer la suprafata deschiderilor. In cazul perdelelor de aer nu este necesar ca deschiderile sa fie inchise. Avantajele perdelelor de aer  sunt:

  • Imbunatatirea conditiilor de munca  in apropierea deschiderilor libere
  • Reducerea  consumului  de  caldura  (racire)  si  a  energiei  electrice  pentru incalzirea/racirea cladirilor
  • Reducerea  pierderilor  de  caldura  in  cladiri  prin  folosirea  aerului  cald  din  zona superioara a incaperii
  • Reducerea  suprafetei  inutilizabile  din apropierea  portilor,  datorita  admisiei  de aer exterior in cladire

Perdelele de aer traditionale, care folosesc doar aerul interior incalzit in incalzitoarele perdelelor,  nu  sunt  intotdeauna  economice  (datorita  consumului  considerabil  de energie termica). Reducerea consumului de caldura este realizata de perdele prin utilizarea aerului interior si exterior neincalzit. si prin combinarea de aer mixte, care incalzesc  doar  aerul  proaspat.  Perdelele  de  aer  care  utilizeaza  aer  neincalzit economisesc 30-70% din energia termica.  Conform modelului aerodinamic se disting urmatoarele tipuri de perdele:

  • Perdele de aer cu aer interior neincalzit
  • Perdele de aer cu aer interior incalzit
  • Perdele de aer mixte cu aer interior

Aceste  tipuri  de  perdele  sunt  intotdeauna  instalate  in  deschiderile  exterioare  ale portilor incaperilor incalzite, ca si in camerele neincalzite unde temperatura standard trebuie mentinuta in spatiul de lucru. Sunt proiectate pentru prevenirea patrunderii aerului exterior in perioada rece a anului. Cele pentru incaperile racite sunt proiectate pentru impiedicarea intrarii aerului cald din exterior.

MODURI DE DISTRIBUTIE A AERULUI IN INCAPERI

Clasificarea  de  mai  jos  nu  este  facuta  cu  scopul  de  a  opta  pentru  o  solutie  in defavoarea celeilalte. Fiecare are avantaje si dezavantaje si este la latitudinea proiectantilor de a selecta cea mai potrivita solutie pentru fiecare caz in parte. In practica,  pentru  un anumit  tip de incapere,  solutia  de climatizare  poate  fi aleasa folosind  diferite  tipuri de instalatii  si echipamente  pentru  introducerea  aerului.   In cazurile concrete, realizarea parametrilor instalatiei nu depinde doar de instalatia propriu-zisa   ci  si  de  parametrii   de  functionare   si  in  aceeasi   masura   si  de caracteristicile altor surse interne care influenteaza modul de introducere al aerului, cum ar fi sursele de caldura si de noxe, curentii de aer rece si modurile de incalzire si racire a incaperii. De aceea este important a separa solutiile ideale de cele concrete in ceea ce priveste   aerul conditionat din incaperi. O  clarificare a solutiei ideale va ajuta  la  evaluarea  metodelor  de  distributie  a  aerului  in  incapere,  pentru  diferite conditii de expoatare. Modul de distributie a aerului in incapere este prezentat printr-o schema  de  principiu  care  descrie  temperatura  propusa,  umiditatea  si  distributia noxelor precum si evacuarea aerului din incaperea ventilata. Sistemul de ventilare al incaperii  poate  consta  in diferite  procedee  de  functionare  si controlul  asupra  lor, creand un sistem performant. Performanta sistemului este evaluata comparand performante atinse aferente solutiei alese. Ambele metode (distributia aerului in incapere, evacuarea, incalzirea si racirea incaperii, etc.),   procesele si factorii perturbatori din interiorul incaperiii influenteaza conditiile rezultante.

Ventilatia ca inlocuire

Ventilatia ca inlocuire in plus poate fi divizata in submetodele: deplasare termica, inlocuirea tip piston si inlocuirea prin amestec. Motivul  aceastei  clasificari  este  din  cauza  termenului  ”inlocuire”folosit  de  obicei pentru metoda de distributie a aerului in incaperi in care fluxul de aer introdus in incapere  este  mai  intai  ridicat  prin  intermediul  surselor  de  caldura  din  interiorul camerei si nu de debitul de aer proaspat care este introdus pentru a inlocui aerul evacuat. Ideea principala inabordarea ventilatiei ca inlocuire este urmatoarea: in intreaga suprafata,  aerul  introdus  intra  cu  o  viteza  mica  si  energie  potentiala  scazuta. Suprafata de intrare poate fi o parte sau intreaga suprafata a tavanului sau suprafata pardoselii.Viteza  de intrare variaza intre 0.1-0.5m/s.Chiar  daca introducerea aerului se face in spatii ocupate, aceasta nu are influente negative asupra corpului uman. Aerul uzat nu se amesteca cu aerul proaspat.

Ventilatia ca inlocuire 1/3

Distributia in camera rezulta prin efectul de piston (curgere unidirectionala a aerului). Efectul cel mai inalt poate fi atins prin solutia pistonului. Concentratia contaminantilor, temperatura sau umiditatea, si eficienta locala sunt in functie de locatie si de puterea surselor in relatie cu orificiile de admisie si evacuare.  Cand exista surse de noxe uniform  distribuite,  contaminantul,  concentratia  si  temperatura  variaza  liniar  intre gurile de aspirare si de evacuare situate in capetele opuse ale camerei. Daca exista surse locale, concentratia inafara curentului este foarte scazuta.

Avantajele  acestei  solutii  constau  in  urmatoarele:intregul   aer  evacuat  poate  fi controlat, zonele dinafara curentului pot fi pastrata curate, contaminantul mare poate fi inlaturat  si temperature  efectiva  poate  fi atinsa.Dezavantajele  sunt  nevoia  unui debit de aer proaspat mai mare si de suprafete mai mari pentru aer proaspat.

Criteriul de proiectare la utilizarea solutiei pistonului este de a infrange toti curentii de aer opusi directiei aerului evacuat creat in camera.

Volumele  de aer proaspat  pentru miscarea  aerului   pe o singura directie este de cateva ori mai mare (10-100) decat in cazul incaperilor ventilate in mod conventional. De aceea  cheltuielile  de investitie  si exploatare  sunt  mult  mai mari.  Din aceasta cauza  este  de  obicei  folosit  numai  in  aplicatiile  in  care  este  nevoie,  cum  ar  fi camerele curate din industria semiconductorilor.

Metoda curgerii unidirectionale  a aerului este folosita cand se cere o concentratie mica de particule sau bacterii. Aceasta curgere este pe o singura directie, deobicei orizontala sau verticala, la o viteza uniforma cuprinsa intre 0.3 si 0.45m/s si in intreg spatiul. Viteza aerului sugerata este suficienta pentru a misca particule relativ mari inainte ca acestea sa se aseze pe suprafete. Curgerea  aerului  pe  o  directie  este  corect  definita  in  prin  viteza  aerului  si  s-a descoperit ca gradul de curatenie al unei camere ventilata unidirectional este direct proportionala cu viteza aerului. Schimbul de aer in unitatea de timp este asociat cu volumul camerei care in general nu are nici un efect asupra performantei sistemului. Aerul este preluat printr-o baterie de filtre de inalta eficienta montate in  tavan  curge  vertical  prin  camera  si  este  evacuat  printr-o  grila  montata  in pardoseala.Aerul va iesi prin intreaga suprafata a pardoselii. Aerul evacuat va fi recirculat, amestecat cu o cantitate de aer proaspat si introdus in camera prin filtre de inalta eficienta inalta amplasate in tavanul camerei. Majoritatea camerelor curate ventilate unidirectional sunt construite pe verticala astfel incat particulele generate in camera vor fi repede evacuate afara prin pardoseala.

Ventilatia ca deplasare

O distributie  a temperaturii  si a noxelor relativ uniforma  in intreaga  incapere  este atinsa atit prin stratificare cat si prin utilizarea solutiei pistonului.Fortele de deplasare in cazul celor doua solutii sunt, complet diferite si distributia parametrilor este diferita si ea. In timp ce in cazul solutiei pistonului curgerea uniforma de exemplu este creata de aerul introdus, in stratificare aceasta este creata numai de diferentele de  densitate  din  interiorul  camerei,  adica  evacuarea  aerului  din  camera  este controlata de fortele gravitationale.

Ca urmare, inlaturarea noxelor si eficienta temperaturii sunt mult mai ieftine decat in cazul utilizarii solutiei pistonului.

In cadrul solutiei ventilatiei ca deplasare, aerul introdus este folosit pentru a inlocui aerul evacuat din zona ventilata (in cele mai multe cazuri ocupata), pentru a preveni circulatia de exemplu intre zone.Aerul introdus trebuie distribuit in asa masura incat sa nu fie deranjata miscarea ascensionala a aerului.

Gurile de evacuare trebuie sa fie situate mai jos in scopul a evita curentii inversi din camera.  Locatia  surselor  contaminante  si  a  surselor  de  caldura  care  cauzeaza diferente  de  densitate  trebuie  sa  fie  aceleasi  pentru  a  evacua  contaminantul  cu densitate egala sau mai mare decat a aerului.

Stratificarea este o solutie esentiala pentru o ventilare eficienta a incaperilor, cu mult mai putin efort decat folosind solutia pistonului. O aplicabilitate esentiala in ventilarea incaperilor este metoda deplasarii termice. Oricum,ea poate fi de asemenea aplicata pentru contaminanti fara vreo sursa termica,   care genereaza densitate diferita fata de aerul din camera. Oricum, datorita naturii sale fizice, aerul de ventilare avand o foarte  mica  autoritate  asupra  camerei  ventilate,  dincolo  de  debitul  de  aer  din incapere,  solutia  stratificarii  depinde  foarte  mult  de  stabilitatea  diferentelor  de densitate  si  a  echilibrului  debitului  de  aer  si  de  aceea  este  foarte  sensibila  la turbulentele din camera.

In ventilatia ca deplasare sistemele de introducere a aerului sunt intotdeauna plasate in zone ocupate, astfel incat este garantat cel mai mic nivel de noxe pentru ocupanti. Solutia ventilatiei ca deplasare poate fi aplicata in sali de clase, cinematografe, teatre si in toate suprafetele care necesita un anumit grad de confort unde inaltimea este peste 3m.

Solutia zonala

Ideea  impartirii  zonale  a  aerului  climatizat  este  de  a  avea  controlul  asupra  unei anumite suprafete sau volum al incaperii, in timp ce restului incaperii ii este acordata mai putina atentie. In majoritatea cazurilor sunt oportune si utilizate si  acumularea de caldura, concentratia   sau umiditatea din afara zonei controlate. Curentii de aer din incapere   sunt   controlati   atat   prin   jeturile   de   aer   introduse   cat   si de   fortele ascensionale  generate  de  temperatura.  Eficacitatea  ventilarii  (temperatura, eliminarea noxelor, umiditatea) utilizand modul de climatizare pe zone are ca scop alegerea  solutiei  de  climatizare  dintre  cea  cu  amestecare  si  cea  cu  stratificare. Oricum, eficienta este puternic influentata de metodele folosite si de conditiile de exploatare. Concentratia si temperatura sunt mai omogen distribuite utilizand  solutia cu zone controlate decat utilizand solutia cu stratificare.

Impartirea   pe zone poate fi atat verticala cat si orizontala. Zonarea verticala este tipica incaperilor inalte, cand aerul introdus este distribuit aproape de zona ocupata la nivelul pardoselii iar gurile de evacuare sunt situate aproape de tavan. Zonarea orizontala  poate  fi aplicata,  de exemplu,  utilizand  aer sau perdele  de aer mobile (plastic)  cu  scopul  de  a  imparti  spatiul  incaperii  in  diferite  sectoare.  In  aceste sectoare este posibil sa se aplice in continuare diferite solutii semi-independente  in directia verticala.

Solutia zonala ofera o mai buna indepartare a noxelor si o mai buna eficienta termica decat solutia prin amestec, reglare limitata a modului de curgere in zona ventilata si capacitatea de a evita formarea de   zone stagnante cu concentratii locale mari in zona ventilata. Oricum, amestecul partial al noxelor in zona ventilata scade eficienta ventilarii.

Fiecare  solutie  are  propriul  sau  criteriu  de  proiectare,  dar  ce  este  comun  la majoritatea solutiilor este ca debitul de aer este localizat aproape sau in interiorul zonei controlate si gurile de evacuare sunt localizate in interiorul zonei necontrolate. Amplasarea   si puterea fortelor ascensionale genarate de temperatura impreuna cu debitele jeturilor de aer  au o mare influenta asupra acumularii de caldura, asupra noxelor si asupra umiditatii din incapere .

O gama variata de solutii poate fi utilizata pentru impartirea pe zone, cum ar fi jeturile inclinate, jeturile reci orizontale, jeturile verticale, jeturile la nivelul pardoselii, canalele cu ajutaj si la miscarea turbionara. Cheia elementelor curgerii in solutia zonala o constituie alimentarea utilizand jeturi de aer, generarea fortelor ascensionale, plutirea aerului de-a lungul suprafetei si amestecul in regim turbulent dintre zonele controlate si cele necontrolate.

Aceste   elemente   de  curgere   au  o  importanta   semnificativa   asupra   eficientei sistemului. Exista patru idei principale in atingerea conditiilor omogene in zona controlata si obtinerea unei eficiente mari de incalzire si de indepartare a noxelor: Aerul  introdus  este  distribuit  omogen  in  zona  controlata.  Impulsul  jeturilor  este suficient de mare pentru a asigura conditii omogene, dar de asemenea suficient de scazut pentru a evita amestecarea in regim turbulent in intreaga incapere. Aceasta inseamna ca de obicei numarul gurilor de refulare este ridicat. Efectul   impulsului  asupra zonei interioare  este suficient  de mare pentru ca aerul refulat sa aiba forma impusa. Penetrarea depinde de noxele care plutesc in raport cu forma aerului refulat. Rata de aer introdus in relatie cu rata de aer evacuat  din zona necontrolata este suficient  de scazuta pentru a evita o nedorita reintoarcere de la zona necontrolata la cea controlata. Ar  trebui  evitate  perturbarile  de  curgere    in  zona  de  granita  datorita  nedoritei reintoarceri a curentului de aer din zona necontrolata in cea controlata. Acumularea de caldura, de noxe si de umiditate sunt de obicei verticale in incapere, dar  impartirea  pe  orizontala  este  de  asemenea  posibila.  Aceleasi  idei  ar  trebui urmate in principiu si in acele cazuri.

Ventilatia prin  amestecare

Scopul solutiei de ventilare cu amestec este de a asigura conditii uniforme in intreaga incapere  ventilata.  Indepartarea   noxelor  si  eficienta  temperaturii   in  solutia  cu amestecare sunt egale cu 1. In practica instalatiilor, amestecul incomplet in incapere si gradientul de temperatura nefavorabil si locatia gurilor de evacuare impreuna cu aerul introdus, pot cauza scurt-circuite ale aerului introdus spre gurile de evacuare si eficienta poate scadea.

Folosind  solutia  cu amestec,  in timpul  perioadei  de incalzire  se pot evita  zonele

stagnante cu concentratie locala ridicata si  gradient de temperatura nefavorabil.In acelasi timp, are loc scaderea concentratilor  noxelor si a eficientei   temperaturii si viteza mare a aerului  poate cauza  curenti de aer.

Jeturile de aer sunt folosite pentru a crea o miscare a aerului suficienta in interiorul incaperii pentru a circula si a amesteca intregul volum de aer din incapere. Aceasta solutie  este  adeseori  denumita  ventilatie  prin  dilutie,  deoarece  noxele  create  in interiorul  incaperii  sunt  amestecate  cu  volumul  de  aer  din  intreaga  incapere, rezultand o concentratie locala redusa de impuritati.

Curentii de aer ai incaperii sunt in special controlati de aerul refulat sau/si circulatia jeturilor  de aer, folosind,  de exemplu,  jeturi concentrate,  introducerea  aerului  prin tavan, sau ajutaje de refulare cu impuls mare. Oricum,  folosirea altor metode de distributie a aerului in incapere impreuna cu anumite tipuri de evacuare, incalzire si raciere, va conduce de asemenea (intentionat sau neintentionat) la aplicarea solutiei de climatizare prin amestec.

Jeturi de aer tangentiale.Gurile  de refulare sunt plasate pe marginea peretelui, pe tavan   sau   sub   fereastra.Viteza   de   admisie   este   mare,   aceasta   este   forta conducatoare a dezvoltarii zonelor de amestec primare si secundare. Nivelul de amestec     din  incapere  este  ridicat.  Aceasta  inseamna   distributie   uniforma  a temperaturii si noxelor. Admisia aerului prin ventiloconvectoare de pardoseala. Ventiloconvectorul este amplasat sub fereastra. El introduce aer in incapere in pozitia verticala. Jetul de aer format aspira aer din incapere  prin bateria  de incalzire  si de racire. Depinde care dintre baterii este in functiune.Aerul amestecat urca, apoi circula orizontal sub tavan. Exista o continua amestecare intre aerul din camera si aerul proaspat.Numai amestecul secundar al aerului ajunge in zona principala. Datorita eficientei amestecului, diferenta de temperatura in/dintre temperatura ambianta si temperatura aerului admis de la ventiloconvector poate fi chiar 10 – 15°C.Acest tip de sistem de distributie este folosit in birouri, camere de sedinte,  magazine si in toate spatiile care au inaltimea sub 3m.

Difuzia aerului bazata pe efectul Coanda.

Cand  aerul  este introdus  parallel  cu o margine  (ex. un tavan),  apare  o presiune negativa intre jetul de aer si tavan, cauzand “infigerea”jetului in tavan, efect cunoscut sub  numele  de  efectul  Coanda.  Acest  efect  este  de  o mare  importanta,  in  mod special  la introducerea  de aer rece.  Pentru  a atinge  cel mai mare  efect Coanda posibil, aerul trebuie sa fie introdus in mici cantitati pe fiecare unitate, cu cea mai larga raspandire posibila pe tavan si cea mai mare viteza posibila. Efectul dispare complet la viteza mai mica de 0.35m/s.

Ventiloconvectorul   pentru  aer  conditionat  de  acest  tip  este  instalat  in  capatul incaperii. Aerul este filtrat apoi incalzit sau racit printr-o baterie de schimb de caldura avand ca agent termic apa calda sau racita si impinsa in incapere prin mai multe guri de refulare orientabile.

Caseta  Coanda  rezolva  problemele  de  calitate  a  aerului  din  incapere  printr-o abordare   tip  confort   prin   imbunatatirea   difuziei   aerului   si  minimizarea   puterii consumate. Intregul sistem de difuzie a aerului este inclus in panoul de intrare/iesire, fara canale sau grilaje suplimentare. Pentru a imbunatati difuzia aerului, este folosit un ajutaj cu un coeficient  de admisie  mare, astfel incat aerul din incapere  sa fie aspirat datorita aerului insuflat. Aceasta opreste directionarea aerului in tavan  prin efectul Coanda, evitand curentii de aer spre suprafata ocupata a incaperii. Aparatele tip Coanda sunt create pentru birouri cu lungimea intre 5 si 6 metri. Guri de refulare si de evacuare amplasate  pe perete. In cazul unor guri de refulare si evacuare amplasate pe  perete, nivelul de amestec al aerului in zona ocupata este ridicat. Problema principala in proiectarea sistemului de amestec consta in a nu avea scurt-circuite de aer. Ceea ce inseamna ca tot aerul paraseste zona ventilata fara a se amesteca cu aerul din incapere. O alta dificultate este dezvoltarea zonelor de  stagnare locala in care aerul sa nu se amestece cu cel intrat. Este mult mai periculos  cand zona stagnanta  se formeaza  in zone rezidentiale.In zonele stagnante aerul este mult mai impurificat. Nivelul  maxim al sarcinii termice al acestui tip de distributie a aerului este mai mic de 80 W/m2  si rata maxima de schimb de aer este de 8 1/h. Aceste modele de distributie a aerului sunt dependente de  aporturile de caldura.

Sarcina termica determina schimbari ale pozitiei zonelor stagnante. De exemplu, in cazul gurilor de refulare si evacuare plasate pe aceeasi parte a peretelui, viteza de intrare fiind prea scazuta, o sarcina termica mai ridicata va intoarce curentii de aer in gura de evacuare.

Tipuri de difuzoare de aer de tavan. In cazul unor difuzoare de tavan directia aerului refulat depinde de diferenta dintre temperatura din camera si cea de intrare. In timpul iernii, cand temperatura aerului   intrat este mai ridicata decat temperatura din interior,curentul de aer se intoarce pararel cu suprafata tavanului si prin incalzirea peretelui se deplaseaza in jos. In acest caz cel mai bun loc pentru amplasarea gurilor de  evacuare  este  suprafata  pardoselii.  Al  doilea  curent  de  aer  se  formeaza independent  de primul curent de aer. Datorita nivelului inalt de amestec, viteza in zona rezidentiala este relativ joasa. De asemenea unul dintre cele mai critice consideratii de proiectare este pericolul unui scurt-circuit intre gurile de aspirare si cele de refulare.

Acest tip de ventilare cu amestecare este relativ neafectat de influente exterioare si poate fi folosit si pentru incalzire si pentru racire. Aerul incalzit este mai usor decat aerul din camera, fiind necesara mult mai multa energie pentru a forta acest aer sa coboare in zona ocupata. Aceasta inseamna ca viteza necesara pentru aerul creste odata cu inaltimea incaperii si cu cresterea temperaturii pentru incalzire. Daca exista un tavan  inalt in mod normal este necesar sa se sufle aerul vertical in jos.

Aerul rece mai greu refulat prin tavan poate conduce la viteza excesiva a aerului in zona  ocupata  daca  incarcarea  termica  este  mare.  Radiatia  de la unitati  (in mod normal orizontala) si fluxul convectiv de la sursele de caldura (oameni, lumini, masini) implica o viteza in zona ocupata care (in plus fata de viteza de refulare a unitatii) depinde  de  sarcina  termica  transferata  pe unitate  de suprafata(W/m2)  in unitatile

individuale de distributie si de modelul de difuzie a unitatilor. Introducerea de aer cald si rece prin aceste unitati din tavan nu poate in mod normal respecta cerintele in termenii gradientului de temperatura, eficienta ventilatiei si viteza in zona ocupata in acelasi timp. Solutia la aceasta problema poate fi folosirea unitatilor actionate electric care pot schimba  modul  de  introducere  a  aerului.  O  alta  optiune  este  de  a  dimensiona unitatile pentru a se potrivi situatiei de racire si apoi indreptarea jeturilor auxiliare adaugate intr-o directie verticala cand este introdus aerul cald. Acest tip de distributie a aerului este adesea folosit in birouri, Sali de sedinte si in toate locurile in care plafonul camerei este jos. Distributia aerului bazata pe difuzoare rotative. Ventilarea  prin amestec  include  sisteme  de distributie  bazata  pe guri de refulare rotative, implicand introducerea aerului la viteza relativ mare in afara zonei ocupate (in general de la tavan sau perete). Viteza mare a aerului refulat inseamna ca o mare parte a aerului din incapere circula la randul lui. Viteza aerului refulat ar trebui sa fie suficient de mare pentru a asigura amestecarea efectiva, dar destul de joasa incat sa asigure ca viteza aerului a scazut la nivelul cerut   cand a ajuns in zona ocupata.Aceasta implica mari cerinte asupra eficientei vitezei aerului refulat  si a capacitatii  de  amestecare  a  unitatea  utilizate.  Crescand  viteza  aerului  refulat  se ajunge la o crestere corespunzatoare a nivelului zgomotului. Astfel, cerintele pentru un  nivel  scazut  al  zgomotului  tind  sa  restrictioneze  eficienta  echipamentelor  de ventilatie. Temperatura si concentratia noxelor sunt aproximativ la fel, atat la introducerea de aer la aceeasi temperatura cat si la introducerea de aer racit. Modelul de introducere a aerului turbionar asigura un inalt grad de inductie, facand ca difuzoarele de aer turbionar sa asigure atat introducerea de aer rece cat si de aer cald. Pentru a obtine proportia optima, este recomandata folosirea cutiei de distributie cu canale conectate orizontal sau vertical. Cutia de distributie poate fi de asemenea prevazuta cu un orificiu reglabil plat cu o clapeta de aer pentru alimentarea cu aer sau exhaustarea aerului.In unele cazuri mai speciale forma jetului de aer este mai usor de reglat rotindu-l din interior decat din exterior. In plus, aerul refulat poate fi reglat la diferite grade de deviatie fata de pe verticala.

Bataia jetului turbionar este intre 2 si 7 m. Bataia jetului definit ca cea mai mare distanta dintre centrul gurii de refulare si punctul unde viteza este 0.2 m/s.

Gurile de refulare turbionare numite guri de refulare de rotatie sunt special proiectate pentru incaperi cu tavane inalte.De asemenea sunt echipati cu palete rotative,facand posibila refularea aerului alternativ de pe verticala pe orizontala. De asemenea este posibila  echiparea  unitatii  cu  un  motor,  modificarea  facandu-se  automat.  Bataia maxima  poate  fi  chiar  de  15m  cand  paletele  sunt  in  pozitie  verticala.  Acest echipament  este  utilizat  pentru  a  furniza  caldura  in  exces  sau  sarcina  de  racire scazute in zona rezidentiala. Se pot obtine chiar si sarcini de incalzire sau racire de 60W/m2, cu un debit ridicat de aer fara influente neplacute in suprafata ocupata.

Distributia aerului bazata pe jeturi de refulare a aerului. Introducerea  aerului  utilizand  jeturi  de  aer  este  un  sistem  folosit  la  ventilarea incaperilor  mari.  Este  aplicabila  cu  un  model  de  refulare  difuz  sau  concentrat  si pentru canale sau montarea inzidita. De asemenea este aplicabila cu un ajutaj suplimentar  de aer pentru  refularea  aerului  in incaperile  mari, cum ar fi salile de sport, halele industriale etc.unde se cere un jet cu bataie lunga.

Caldura dintr-o camera creeaza o miscare ascensionala  convectiva  a aerului cald careia ii corespunde o miscare descendenta convectiva a aerului rece cauzata de refularea aerului. Viteza maxima calculata in zonele ocupate se bazeaza pe aceste miscari datorate temperaturii. Aceste miscari depind de sarcina termica din incaperea in discutie  (W/m2)  si de distributia  aerului  introdus  (numarul  de unitati  si modelul aerului), dar nu si de miscarea aerului refulat.Viteza maxima in zonele ocupate poate fi calculata folosind un model empiric bazat pe sarcina termica(W/m2). Viteza aerului refulat, asigurand un grad inalt de inducere, trebuie sa fie destul de mare pentru a asigura amestecul efectiv. Cresterea vitezei aerului refulat conduce la o  crestere  corespunzatoare  a  nivelului  de  zgomot.  Zona  rezidentiala  este  direct afectata de curentul de aer.

Ventilatoare

Ventilatorul  este  elementul  aerodinamic  activ  al  unui  sistem  de  ventilatie.  Un ventilator este un dispozitiv dinamic rotativ si reprezinta partea care pune in miscare toate sistemele de ventilare mecanica. Energia de rotatie aplicata axului ventilatorului este transformata intr-o diferenta de presiune facand ca aerul, gazul sau o particulele de praf sa pluteasca prin tub sau sa fie evacuate intr-un spatiu liber.Ventilatoarele sunt impartite in doua categorii generale: Ventilator axial in care aerul pluteste axial prin rotor intr-un cilindru sau cerc.Ventilator centrifugal sau radial in care aerul pluteste radial prin rotor intr-o carcasa tip spirala. Ventilatoarele cu jet axial sunt impartite in doua sub-categorii differentiate in principal de carcasa  lor si rafinamentul  rotorului  si al accesoriilor.  Toate  tipurile  variaza  in forma, numar si unghi al lamelor; proportie a butucului rotii fata de diametrul rotorului, materiale si metode de fabricatie, depinzand de model si preferinta producatorului.

Ventilatoare cu propagare axiala. Ventilatoarele  cu  propagare  axiale  folosite  de  obicei  pentru  transport  liber,  sau impotriva unei rezistante scazute, pot prezenta de asemenea o varietate de forme, dar  sunt  simple  din  punctul  de  vedere  al  constructiei.  Acest  tip  consta  intr-un propagator sau o roata de tip disc in interiorul unui panou circular sau carcase. Roata sau carcasa este fie din folii de metal, mulaj de aluminiu, sau material imbracat in plastic. Rotirea poate fi directa cu axul pe vibrochenul motorului sau rotire prin curea.

  • Gama larga de volume
  • Cost de exploatare scazut
  • Necesar de spatiu si greutate reduse
  • Ventilatie de diluare pentru indepartarea toxicului si a mirosurilor

Dezavantaje:

  • Limita de rezistenta la 250 kPa
  • Probleme ale nivelului sunetului in cazul vitezelor mari
  • Nerecomandate in cazul mediilor corozive sau abrasive, cerinte de protejare Ventilatoarele  cu actionare  directa  nu trebuie  folosite  in spatii in care ventilatorul transporta gaze sau vapori explozibili
  • Limitari ale temperaturii de exploatare

Ventilatoare axiale.

Ventilatoarele axiale sunt impartite in doua sub-categorii: cu tub axial si cu turbina axiala, folosite de obicei impotriva rezistentei apreciabile, in mod normal au butucul rotii  relativ  mare  si  palete  elicoidale  (unghiul  variind  radial  de-a  lungul  paletei). Paletele pot fi de grosime uniforma, fie  plate fie indoite, compacte sau formate din discuri; sau mai pot fi formate din foaie de tabla decupata si indoita, compacta sau din tabla de grosime dubla.

Un ventilator cu tub axial este in principal este un ventilator cu elice   plasat intr-o carcasa cilindrica scurta, gazul curgand in directie axiala.

Un ventilator cu turbina   axiala   incorporeaza  turbine proiectate special, care sunt pozitionate fie in sensul fie in contrasens cu curentul de aer al ventilatorului

Ventilatorul  axial  consta  dintr-un  rotor  prevazut  cu  palete  din  tabla    indoita  si decupata  montate  pe  un  butuc  rotitor.  Butucul  este  pozitionat  intr-un  carcasa cilindrica  aliniata cu directia de curgere a gazului. Daca sunt utilizate gaze ce nu prezinta un pericol, motorul este plasat direct in curentul de aer. Daca totusi sunt transportate  gaze  explozive,  abrazive,  inflamabile  sau  corozive,  este  folosit  un ventilator  bifurcat,  cu motorul  pozitionat  inafara  jetului  de aer. Un motor  localizat inafara casetei  permite ventilatorului sa functioneze actionat de o curea, asigurand schimbari usoare de viteza, daca acestea sunt necesare. Datorita progreselor in controlul  electronic  a   vitezei  motorului,  folosirea  curelelor  pentru  controlul  vitezei este in scadere. Un ventilator cu cu palete din tabla  indoita si decupata poate avea eficienta de pana la 80%. Are avantajele de a fi compact si capabil de a se ingloba in tubul de ventilatie. Dezavantajele constau in faptul ca nu poate fi capabil sa dezvolte presiunile ridicate cerute de multe sisteme de ventilatii industriale. Scopul paletelor este sa reduca gradul de spiralare a jetului si sa transforme o parte din viteza in presiune  statica  utilizabila.  Ventilatoarele  cu  turbina  axiala  dezvolta  o  mai  mare presiune statica decat ventilatoarele cu tub axial. Acestea sunt construite dintr-o varietate de materiale, depinzand de utilizare. Acestea pot fi actionate fie direct fie prin curea.Modele  mai scumpe sunt dotate cu palete cu unghi ajustabil, ce permit unui ventilator cu actionare directa sa asigure aceleasi caracteristici tehnice ca si un ventilator cu actionare prin curea, de acelasi diametru.

Avantaje si utilizari uzuale:

  • Functioneaza cu debite mici si mari de aer.
  • Gama  actuala  de  presiuni  a  unor  ventilatoare  cu  turbina  axiala  este  similara  cu eficienta ridicata a ventilatoarelor centrifugale curbate in sens invers. Montand ventilatoarele in serie, presiunea de functionare poate fi marita.
  • Sunt compacte, ocupa putin spatiu si au o greutate mica.
  • Aplicatiile includ asigurarea conditiilor de confort, aerisire, racire, etc

Dezavantaje:

  • Prin  constructie   nivel  ridicat  de  zgomot   fata  de  cele  mai  multe  ventilatoare centrifugale de inalta eficienta care indeplinesc aceeasi sarcina
  • Nepotrivite in atmosfere abrazive sau corozive
  • Probleme in protectia rulmentilor

Nepotrivite in cazul gazelor inflamabile sau explozibile sau a vaporilor, decat in cazul folosirii unui ventilator cu actionare prin curea. Probleme ale curbelor ventilatorului la inchidere clapetelor

  • Cu varful paletelor incovoiat in directia de rotatie
  • Cu palete radiale drepte,
  • Cu varful paletelor inclinat in sens invers fata de directia de rotatie
  • Sunt  de asemenea  clasificate  in urmatoarele  tipuri:  de viteza  redusa,  medie  sau ridicata. Diferentierea in incovoiere este intotdeauna varful lamei, de vreme ce lama intrand, daca este inclinata, este intotdeauna curbata inainte pentru a minimiza socul pierdut la intrare. Paletele radiale drepte se intalnesc cel mai adesea in ventilatoarele de presiune si ventilatoarelor folosite la lucrul cu materiale.
  • Ventilatoarele centrifugale produc presiune din doua surse independente:
  • de la forta centrifuga creata prin rotatia coloanei de aer  inchise
  • de la energia cinetica cedata aerului prin transformarea  energiei  cinetice  cu care paraseste rotorul. Aceasta viteza la randul ei este o combinatie dintre viteza de rotatie a rotorului si viteza relativa a aerului la rotor.

La paletele cu varful indoit inainte, aceste doua viteze se cumuleaza, iar cand varful este indoit inapoi, se scad.

In acest fel, un ventilator cu palete incovoiate inainte depinde mai putin de forta centrifuga  pentru  realizarea  presiunii,  depinzand  mai  mult  de  conversia  viteza  – presiune din carcasa, cu rezultatul ca poate functiona la viteze relativ joase. Dimpotriva, un ventilator avand lame incovoiate inapoi creeaza mai multa presiune prin forta centrifugala  ( o forma mult mai eficienta  de transfer de energie)  si mai putina presiune prin conversia vitezei, de aceea trebuie sa functioneze la o viteza mai mare. Astfel, un ventilator cu paletele incovoiate inainte va avea caracteristici mai bune fata de oricare alt tip, de aceleasi caracteristici, cand functioneaza fara nici o rezistenta.Racordurile tubulaturii la ventilatoare ar trebui proiectate fara restrictii si cu minim de perturbare a curentului de aer deoarece defectele unuia sau a amandurora vor afecta nefavorabil performanta ventilatorului. Tubulatura de ventilatie trebuie racordata  la ventilator  cu  ajutorul  unui  burduf  elastic  nevopsit  sau  a  altor  materiale  flexibile. Accesul la racorduri ar trebui sa prevazut pentru indepartari periodice a acumularilor care ar impiedica functionarea normala a rotorului. In cazul functionarii impotriva unei rezistenta  aeraulice  inalte,  sau cand zgomotele  ambientului  sunt mici, ventilatorul este preferabil sa se monteze intr-o camera al carei spatiu este neocupat sau este izolata acustic pentru a preveni propagarea zgomotului. La cladirile realizate din materiale de constructie mai usoare, este preferabil montarea ventilatorului si a motorului de actionare pe un postament elastic, astfel proiectat incat sa impiedice transmisia  vibratiilor  prin  intermediul  pardoselii  elementelor  structurale  ale constructiei.

Ventilatoare centrifugale de tubulatura.

Ventilatoarele centrifugale de tubulatura rectangulara si circulara combina avantajele ventilatoarelor axiale de conducta, de aceea rezulta o instalare simpla si eficienta ca si cost, realizand o presiune ridicata, specifica unui ventilator centrifugal. Rotorul centrifugal  curbat inapoi, realizat din polimer sau metal, care este in mod direct cuplat la motor, generand un nivel scazut al zgomotului si eficienta ridicata. Instalarea este intotdeauna posibila in orice pozitie. Una dintre aplicatiile tipice este ventilatia cu evacuare centralizata a toaletelor si camerelor de baie. Ventilatorul centrifugal de tubulatura este instalat in tavanul fals, conectat la o retea de evacuare realizata din tuburi de sectiune circulara sau rectangulara.

Ventilatoare centrifugale de acoperis.

Conform   directiei   de  descarcare   a  aerului,   pot  fi  identificate   doua   tipuri  de ventilatoare  centrifugale  de  acoperis:  orizontale  si  verticale.  Corpul  ventilatorului trebuie sa fie rezistent la intemperii si coroziune. In acest fel, placile de baza sunt intotdeauna confectionate din otel galvanizat. Are de asemenea grile de protectie confectionate din otel galvanizat. Marimile nominale ale tuburilor racordate variaza intre 200-700 mm. Motorul electric trebuie sa fie in totalitate protejat conform cerintelor minime impuse de IP 54. Este de preferat sa se asigure functionarea nesupravegheata  (durata de viata a rulmentului interior de minimum 30 000 de ore de functionare). Eficienta este optimizata datorita rotoarelor centrifugale curbate inapoi, facute din otel galvanizat. Ventilatoarele de acoperis nu ocupa spatiu interior.

Evacuarea verticala ofera urmatoarele avantaje:

  • Impact redus asupra zonei inconjuratoare prin evacuarea aerului viciat departe si dispersarea lui in atmosfera.
  • Minimizarea murdaririi acoperisurilor locale si ale lucarnelor.
  • Indepartarea  mirosurilor  neplacute,  a  vaporilor  etc  care  ar  fi  altfel  purtate  spre cladirile vecine si inauntrul lor prin ferestre,  lucarne deschise sau alte ventilatoare de acoperis.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *