-Egenskaper hos kanalsystem som är dimensionerade med olika metoder.
INLEDNING
Frågan som skall besvara är:
Kan man urskilja några skillnader i luftströmningens egenskaper hos ventilationssystem för variabla flöden som är dimensionerade med olika metoder? De metoder som avses testas är:
1. Statisk tryckåtervinning.
2. Lika friktion.
3. Förbestämd hastighet i olika grenar.
4. T-metoden.
För att göra studien realistisk skall en väldefinierad referensbyggnad och ett väldefinierade referenssystem för ventilation och styr användas. Referenssystemet för ventilation konstrueras efter metod 1, vilket bland annat innebär att det dimensioneras efter statisk tryckåtervinning. Den referensbygnad och de referenssystem som utformas i den här studien skall användas för de övriga delstudierna i projktet.
REFERENSBYGGNAD
Eftersom variabelflödessystem främst använd i byggnader med laboratorier så är ett önskvärt men ej tvingandekrav på referensbyggnaden att den skall innehålla laboratorier och kontor med sammanträdesrum och att lokalerna skall vara belägna i alla väderstreck. Det är lämpligt att använda en del av en verklig byggnad som betjänas av ett separat distributionssystem som utgångspunkt för referensbyggnaden. Ofta betjänas laboratorier och kontor av olika aggregat för att minimera risken för föroreningsspridning.
Studien behandlar VAV-system i allmänhet men i de fall systemen betjänar laboratorier blir frågan om lufttransporter mellan rummen aktuell. Det skulle ställa mycket stora krav på beskrivningen av referensbyggnaden om denna aspekt behandlas. I de fall det absolut inte får läcka luft till eller från en lokal anväder man sig av speciella lösningar. I extrema fall kan man lägga rum med stora krav i mitten av byggnaden, använda dubbla väggar med tillförsel av luft i mellanrummet, luftsluss och separat ventilationssystem med stora krav på stabila tryckförhållanden.
Det finns två helt skillda metoder att hålla ett bestämt tryckförhållande mellan olika rum (ASHRAE 1991) Den första och mest komplicerade är differenstryckskontroll. Detta gör systemet självbalanserande och det tar hand om självdragseffekter, vindpåverkan och påverkan från andra ventilationssystem i byggnaden. Detta ställer stora krav på byggnadens utförande, den måste vara extremt tät och rummen måste vara väl förseglade. De parametrar en ingenjör behöver för utformning av systemet är svårbestämda, t ex byggnadens täthet och täthet mellan rum. Den andra metoden går ut på att hålla en viss skillnad mellan till- och frånluft. Denna metod ställer inte så höga krav på byggnaden, men injustering av flöden blir besvärligt. Metoden klarar inte att ta hänsyn till påverkan från vind etc och garanterar inte at flöden går åt ett bestämt håll.
För att inte lägga ner orimligt mycket tid på utfomningen av referensbyggnaden kan man inte utföra en studie som gäller generellt för laboratorier. Då det finns många nivåer av krav på säkerhet för olika typer av laborativ verksamhet skulle den bli för omfattande. Studien måste begränsas till en bestämd typ av laboratorie med en bestämd säkerhetsnivå.
Ventilationssystem i laboratorier är dimensionerade efter krav på maximal flexibilitet vilket innebär att traditionella dimensioneringsmetoder så som lika friktion, statisk tryckåtervinning mfl ej används. Det kan därför vara en ide att börja med att studera en separat kontorsdel i någon byggnad vid studie av dimensioneringsmetoder. Då det gäller studie av styrsystem är det lämpligt att studera både en kontorsdel och ett laboratorie med dragskåp då styrningen är utformad med helt olika krav på säkerhet och snabbhet.
REFERENSSYSTEM FÖR VENTILATION
Detta referenssystem utformas så lång det går efter anvisningar från ABB, Optivent projekterings mall (Fläkt, 1987). Denna är anpassad för kontorslokaler. Då en stor del av lokalena i referensbyggnaden skall utgörs av laboratorier måste annat underlag användas. En grund för detta kan t ex vara Astra i Södertälje. Det finns även anvisningar i ASHRAEs handböcker och i dearas referensliteratur.
Tilluft
Systemet skall bestå av ett centralt luftbehandlingsaggregat med varvtalsreglerad fläkt. Kanalsystemet skall vara dimensionerat enligt tryckåtervinningsmetoden och skall ha träd-layout med symmetrisk utformning. Grenarna skall mynna i VAV-terminaler och därefter distribueras luften till tilluftsdonen i kontor och laboratorier. Det skall användas så få injusteringsspjäll mm som möjligt. Luftbehandlingsagrregatet skall värma kyla och befukta luften. Detta skall modelleras på enklast möjliga sätt. Tilluften värms av frånluften med vätskekopplad värmeåtervinning.
Frånluft
Systemet skall bestå av ett centralt luftbehandlingsaggregat med varvtalsreglerad fläkt. Kanalsystemet skall vara dimensionerat enligt lika-friktions metoden och skall ha träd-layout med symmetrisk utformning. Kanalerna ansluts till dragskåp i laboratorier samt frånluftsdon i hygienutrymmen. I luftbehandlingsaggregatet finns ett batteri för vätskekopplad återvinning. Frånluftsdonen i hygienutrymmen skall ha fast strypning medan donen i laboratorierna skall vara variabelflödes don.
REFERENSSYSTEM FÖR STYRNING
Styrsystemet skall utformas så okomplicerat och traditionellt som möjligt. Lämpligen används underlag från Astra i Södertälje som grund för referenssystemet för laboratorier.
DIMENSIONERINGSMETODER
Allmänt
I en enkät gjord 1986 ( F. Peterson 1986) kommer det fram att stora konsultbyråer använder sig av kanaldimensionering med förutbestämda hastigheter i ca 70 % av fallen, konstant tryckfall i ca 30 % av fallen och mer sofistikerade metoder i 1-2 % av fallen. Man kan förvänta sig att man är mer noggrann vid val av dimensioneringsmetod då man projekterar ett VAV system än enklare system. Det är inte bara val av metod som är intressant, en annan fråga är vilket driftfall som är bäst att dimensionera efter.
Statisk tryckåtervinning
Denna dimensioneringsmetod innebär i korthet att det statiska trycket efter en avgrening skall vara lika stort som statiska trycket före avgreningen. Denna metod rekomenderas i anvisningarna från ABB och kommer att användas som referensmetod för dimensionering av tilluftssydtemet. Denna metod är dock mycket kritiserad av upphovsmännen till T-metoden (Tsal 1988:1). En enkel tillämpning av metoden är att då man tappar 30 % av huvudflödet skall huvudkanalens dimension minskas med 1 steg. Metoden finns beskriven i F Peterson 1986.
Lika friktion
Denna metod rekomenderas av ABB för dimensionering av frånluftssystemet. Det är ingen bra metod i de flesta fall, då den ger stora variationer på tryckfallet i de olika grenarna.
Förbestämd hastighet i olika grenar
Denna metod var den mest använda i Sverige 1986 det är nog ingen skillnad idag. Detta beror nog på att det är andra faktorer än optimering av kanalsystemet som styr valet av kanaldimensioner t ex viljan att hålla nere takhöjden.
T-metoden
T-metoden finns beskriven i tre artiklar (Tsal 1988:2:3, 1990). Denna metod är välkänd men används inte i någon större utstäckning då den är lite komplicerad.
SIMULERING
Det skall utföras en simuleringsomgång för varje dimensioneringsmetod. Det som avses studeras är:
- Frekvens och amplitud hos trycken vid olika punkter i systemet
- Spjällens rörelse
- Svängningar i fläktens varvtal
- Förmåga att tillhandahålla rätt temperatur och luftkvalitet i kontor samt rätt luftflöde från dragskåp.
- Förmåga att minimera energibehovet. Vilken metod ger lägst energibehov?
REFERENSER
ASHRAE, 1991. !991 Applications Handbook (SI), American Society of Heating, Refrigerating and Airconditioning Engineers, Atlanta, USA
Fläkt, 1987. OPTIVENT Projekteringsmall, Fläkt Svenska AB, Jönköping, Sverige
Peterson F, 1986. Kanalsystemsdimensionering, A4-Serien, KTH, Stockholm, Sverige