Warunki i sposoby realizacji wentylacji budynków mieszkalnych indywidualnych, zbiorowych czy użyteczności publicznej są przedmiotem wytycznych zawartych w rozporządzeniach ustawowych. Ważnymi wnioskami wynikającymi z zapisów w tych dokumentach są kryteria dotyczące doboru elementów sieci wentylacyjnych, takich jak wentylatory, zawory, nawiewniki oraz ocena energetyczna stosowanych sposobów wentylacji w świetle bilansu energetycznego budynku.

Jednym ze sposobów realizacji ustawowych normatywów jest stosowanie mechanicznej wentylacji niskociśnieniowej. Z kolei wentylacja niskociśnieniowa wymusza projektowanie wentylatorów o możliwie zminimalizowanym poborze energii elektrycznej i niskim poziomie hałasu. Związek jakości proponowanych urządzeń ma bezpośredni związek z jakością procesu projektowania. Daje to szansę na konkurencyjność produkowanych urządzeń na rynku.

Projektant instalacji ma prawo mieć pewność, że w projekcie stosuje urządzenia zaprojektowane zgodnie z aktualnym stanem wiedzy i zoptymalizowane w pierwszej kolejności w zakresie takich cech jak: sprawność, niski poziom hałasu, niski poziom zużycia energii elektrycznej. Równolegle urządzenia te muszą spełniać wymagania eksploatacyjne oraz użytkowe.

Poruszając się w wąskim zakresie parametrów kryterialnych oraz biorąc pod uwagę dostępne metody i oprzyrządowanie badań stanowiskowych, zachodzi konieczność stosowania analizy komputerowej przepływów w celu optymalnego doboru cech geometrycznych.

Przygotowanie modeli obliczeniowych, ustalenie warunków brzegowych i wykonanie obliczeń będzie bez znaczenia, jeśli brak będzie umiejętności interpretacji wyników oraz bez potwierdzenia wyników obliczeń wynikami badań stanowiskowych. Metody analiz komputerowych, np. przepływów, są znane i wykorzystywane również w naszej branży [oprogramowanie: ProEnginneer (FloEFD), SolidWorks (FlowSimulation)]. Firma Uniwersal dysponuje oprogramowaniem do analizy przepływów oraz stanowiskami do badań wentylatorów i wywietrzników. W artykule prezentujemy przykład analizy systemu nawiewnego Flow In oraz wentylatora Mag 200 EC. Opisy techniczne ww. urządzeń dostępne są na stronie internetowej producenta.

Analiza przepływowa
* Dane wejściowe do analizy wentylatora Mag 200EC stanowiły: ciśnienie otoczenia [Pa], temperatura czynnika [K], obroty wirnika [1/min]. W kolejnych cyklach obliczeniowych zmiany cech geometrycznych wirnika oraz wlotu pozwoliły na przesunięcie charakterystyki wentylatora w kierunku wyższych ciśnień i wydajności mieszcząc się w parametrach elektrycznych silnika napędowego (moc, prąd znamionowy). Ten efekt wykazano po opracowaniu wyników pomiarów zmodernizowanego wentylatora na fabrycznym znormalizowanym stanowisku badań przepływowych.

* Dane wejściowe do analizy przepływowej systemu Flow stanowiły: ciśnienie otoczenia [Pa], temperatura czynnika [K], różnica ciśnień ∆P = 10 [Pa]. Dobór cech geometrycznych pozwolił na uzyskanie wymaganych parametrów przepływowych nawiewnika ściennego potwierdzonych badaniami Zakładu Fizyki Cieplnej, Instalacji Sanitarnych i Środowiska ITB w Warszawie. Pierwsze badanie nawiewnika przeprowadzono na specjalnie zaprojektowanym stanowisku pomiarowym z wykorzystaniem mikromanometrów cieczowych Recknagla i Askania. Trudności w pomiarze niskich wartości wydajności i ciśnień, czasochłonne wykonywanie kolejnych modeli oraz trudności w oszacowaniu błędów pomiaru spowodowały konieczność zastosowania metod modelowania numerycznego i weryfikacji wyników w wyspecjalizowanym Zakładzie ITB.

Wykorzystanie metod modelowania urządzeń na drodze analiz komputerowych pozwala na szybsze wdrożenie ich do produkcji oraz ułatwia podejmowanie decyzji o wprowadzaniu nowych technologii i materiałów. Ma też znaczenie ograniczenie liczby prototypów.

Wentylacja hybrydowa
Niniejsza publikacja odnosząca się w tytule m.in. do wentylacji budynków mieszkalnych jest okazją do poruszenia tematu wentylacji hybrydowej oraz hybrydowych urządzeń wentylacyjnych (nasad, wentylatorów). Z dostępnych nam opisów zawartych w części projektów wynika, że idea wentylacji hybrydowej jest niekiedy źle rozumiana. Ma to związek z niedopowiedzeniami na poziomie definicji systemów wentylacji hybrydowej oraz samych hybrydowych urządzeń wentylacyjnych. Jaka powinna być zatem definicja hybrydowej, mechanicznej nasady wentylacyjnej?

* Cechy użytkowe – nasada wspomaga działanie właściwie zaprojektowanej lub już istniejącej czynnej wentylacji grawitacyjnej w okresie jej niewydolności spowodowanej zmiennymi warunkami otoczenia (prędkość, kierunek wiatru, rozkład ciśnień na ścianach budynku, temperatury: wewnętrzna i zewnętrzna).

* Cechy przepływowe – parametry przepływowe odpowiadają parametrom wentylacji naturalnej na poziomie co najmniej opisanym w normach higienicznych, czyli na poziomie, z którym godzimy się z punktu widzenia bilansu cieplnego wentylowanych pomieszczeń, a idąc dalej – budynku.

* Cechy konstrukcyjne – przy wyłączonym napędzie mechaniczna nasada wentylacyjna spełnia rolę stacjonarnej wentylacyjnej nasady grawitacyjnej o niskim współczynniku oporu własnego.

Z tego względu w nasadach hybrydowych typu Fenko, Mag 200 EC układ wirujący (wirnik, silnik) umieszczono poza strugą powietrza transportowanego kanałem wentylacyjnym. Ułatwia to okresowe czyszczenie nasady z osadów pyłu czy tłuszczów, a silnik nie jest narażony bezpośrednio na działanie wilgoci zawartej w powietrzu usuwanym z wentylowanych pomieszczeń.

Definicja systemu wentylacji hybrydowej jest zaś następująca:

* Wentylacja hybrydowa – wentylacja jednokanałowa, indywidualna (rurowa). Praca naprzemienna z wykorzystaniem hybrydowej, mechanicznej nasady wentylacyjnej. Spotykamy w nowych projektach lub w projektach modernizowanych instalacji przypadki, kiedy działający system wentylację mechaniczną zbiorczą unowocześnia się poprzez zastosowanie wentylatorów hybrydowych i nadaje mu się nazwę systemu wentylacji hybrydowej. Odbiorca projektu jest przekonany, że okresowo będzie korzystał z ekonomicznych dla niego zalet wentylacji grawitacyjnej. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dn. 12 kwietnia 2002 r. § 141 pkt 2 zabrania projektowania zbiorczych przewodów wentylacji grawitacyjnej. Wentylator „hybrydowy”, jak i „nie hybrydowy”, zainstalowany na zakończeniu takiej instalacji będzie musiał pracować w sposób ciągły (PN/B-03430/Az 3/:2000), bo wentylacja grawitacyjna, nawet kiedy byłaby dopuszczona, działać nie będzie. Nie można też nazwać systemem wentylacji hybrydowej rozwiązania polegającego na zastosowaniu komory rozprężnej, gdzie spotykają się zakończenia indywidualnych kanałów wentylacyjnych (jednego przeznaczenia, np. kuchni z różnych kondygnacji). Nie przeszkadza to rozważeniu zamontowania na skrzyni rozprężnej wentylatora hybrydowego.

Podsumowując, zastosowanie wentylatora hybrydowego nie czyni systemu wentylacji hybrydowym. Idea wentylacji hybrydowej budynków wielkogabarytowych, w tym wysokościowych, jest stale rozwijana, ale pomimo podobieństw w nazewnictwie stosowanym w podstawowych definicjach nie przekłada się wprost na zastosowanie w omawianych w tytule artykułu obiektach. Interesujące podejście, porządkujące pojęcia i definicje, można znaleźć w polskiej publikacji pt. „Wentylacja hybrydowa – nowa propozycja w technice wentylacyjnej”, Zbigniew Trzeciakiewicz, Ener Indoor, Gliwice.

Przedstawione wyniki analiz przepływowych nie byłyby możliwe bez pracy zespołu, którego skład mam obowiązek i przyjemność przedstawić: modelowanie 3D – mgr inż. Krzysztof Nowak (FloEFD), mgr inż. Andrzej Wajsprych Jr. (FlowSimulation), konsultacja i pomiary stanowiskowe – dr inż. Justyn Polok.

Andrzej Wajsprych

Pytanie do…

Który parametr wyróżnilibyście Państwo przy analizie wyników modelowania komputerowego przepływów w maszynach wirujących, np. w wentylatorach, jako istotny dla ich oceny: wydajność (pole prędkości) czy ciśnienie (rozkład ciśnień)? Po wyborze proszę o uzasadnienie.

Prenumerata Magazynu Instalatora

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij