Tlačni padci v sistemih prezračevanja in klimatizacije

Kot proizvajalec oz. dobavitelj prezračevalnih in klimatskih naprav in projektanti strojnih instalacij se dnevno srečujemo z optimiziranjem tlačnih padcev v sistemih prezračevanja in klimatizacije. Pri tem je potrebno neprenehoma slediti trenutni evropski in slovenski zakonodaji iz tega področja, ki odreja priporočila in predpise za izvedbo naprav in smernice za projektiranje sistemov prezračevanja in klimatizacije. Namen omenjene zakonodaje je predvsem učinkovita in racionalna raba energije v omenjenih sistemih.

Pri optimizaciji tlačnih padcev v omenjenih sistemih se pojavljata dve glavni področji:

• prezračevalne in klimatske naprave,
• distribucijski elementi in kanalski razvodi.

Obe področji morata biti med seboj usklajeni, da lahko govorimo o celoviti optimizaciji tlačnih padcev v sistemu prezračevanja in klimatizacije.

Osnovna področja snovanja in uporabe sistema, ki jim moramo posvetiti posebno pozornost so:

• interni tlačni padci v prezračevalnih oz. klimatskih napravah,
• regulacijska funkcija sistema prezračevanja in klimatizacije,
• dimenzioniranje kanalskih razvodov,
• hidravlično uravnovešanje kanalskih razvodov,
• skrb za pravilno delovanje sistemov in čiščenje.

 

Prezračevalne in klimatske naprave

Sodobne prezračevalne naprave namenjene proizvodnji in dobavi znotraj EU morajo biti narejene v skladu z »ECODESIGN« direktivo. Evropska direktiva 2009/125/EG je pripravila okvir za določanje zahtev za okolju prijazno zasnovo izdelkov, povezanih s porabo energije. Nadomešča predhodno veljavno direktivo 2005/32/EG  (z dne 6. julija 2005 katero naj bi vlade posameznih držav uvajale v nacionalno zakonodajo). Znana je tudi pod imenom “Energy-related Products (ErP) Directive”.

Omenjena direktiva vpliva na izdelavo oz. konstrukcijo prezračevalnih in klimatskih naprav na način, da določa maksimalno porabo električne energije za transport zraka skozi presek naprave, ter določa maksimalne dovoljene tlačne padce skozi posamezne elemente naprave (rekuperatorje, filtre, grelne registre, itd..). Posledično, današnje naprave za isto dobavno količino zraka, potrebujejo precej večji presek kot v preteklosti in so dimenzijsko večje. Osnova je, da so skozi večji presek v napravi tlačni padci v le tej posledično primerno manjši. Poleg tega direktiva določa tudi implikacijo sledečih sistemov, za zmanjšanje porabe energije:

• vse prezračevalne naprave se opremijo z večstopenjskim ali zveznim pogonom ventilatorjev,
• vse prezračevalne naprave morajo imeti sistem za vračanje energije,
• vsak sistem za vračanje energije mora imeti by-pass vsaj v eni smeri zračnega toka,
• vsak zračni filter v napravi mora imeti vizualni prikaz padca tlaka (ali alarm v regulaciji) in mora prikazati ko je dosežen maksimalno dovoljen končni padec tlaka.

Poleg tega konstrukcijo naprav opredeljujejo še nacionalni pravilniki in smernice, ki pa načeloma povzemajo direktive EU kot na primer (Tehnična smernica TSG-1-004:2010).

 

 

Distribucija in kanalski razvodi

Izdelava oz. proizvodnja prezračevalnih in klimatskih naprav je natančno opredeljena z direktivami, predpisi in standardi, v procesu projektiranja kanalskih razvodov in izbora distribucije pa imamo precej bolj odprte roke. Seveda je omenjeno področje tudi omejeno z raznimi regulativami, vendar pa je okvir odločanja in vpliva na le te, precej večji. Glede na aplikacijo poznamo dve osnovni b>področji prezračevanja:

• nizkotlačni sistemi ventilacije (hiše, poslovni objekti, javni objekti, itd..)
• visokotlačni sistemi ventilacije (industrija, energetika, itd…)

Osredotočili se bomo predvsem na nizkotlačne sisteme ventilacije, ki se večinoma pojavljajo v visoki gradnji in spadajo pod nacionalno zakonodajo iz katere pa so industrijski objekti po navadi izvzeti.

Že kot samo ime pove je ta tip ventilacije nizko tlačen, kar posledično pomeni tudi nizke tlačne padce generirane zaradi pretoka zraka v kanalskem razvodu.

Osnovni parametri, ki definirajo nizkotlačno ventilacijo in se jih je priporočljivo držati:

• Kumulativni tlačni padci sistema so v rangu 200-500 Pa,
• Hitrosti zraka v glavnih kanalskih razvodih so 5-6 m/s,
• Hitrosti zraka v odcepnih kanalskih razvodih so 2-3 m/s.

Najbolj pomemben faktor pri izračunu – dimenzioniranju kanalskega razvoda  je hitrost pretoka zraka skozi kanalski razvod, torej nizke hitrosti pomenijo male tlačne padce. Zavedati se je potrebno, da upor v sistemu raste na tretjo potenco hitrosti medija skozi določen presek.

Velik vpliv na tlačne padce v kanalskih razvodih imajo tudi oblikovni kosi (kolena, redukcije, T-kosi, itd…) in ravni kanali. Optimizirana aeorodinamična oblika elementa določa faktor upora posameznega oblikovnega kosa in posledično veličino tlačnega padca na posameznem oblikovnem kosu sorazmerno s hitrostjo pretoka zraka.

Izvedba oblikovnih kosov in ravnih kanalov je standardiziran s sledečimi standardi:

• SIST EN 1505 » Pravokotni pločevinasti kanali in fazonski kosi«
• SIST EN 1506 » Okrogli pločevinasti kanali in fazonski kosi«

 

Omenimo lahko tudi to, da je oblika oblikovnih kosov na vtočnem delu kanalskega razvoda (tlačnem delu) precej bolj občutljiva kot na odvodnem delu kanalskega razvoda (podtlačnem delu). Razlog je zato, ker se v vtočnem delu zrak »tlači« na oblikovne elemente in le to povzroča večje turbolence oz. generiranje večjega tlačnega padca.

 

 

Pomemben je tudi optimalen izbor tipa distribucije prezračevanja, ki je lahko »stropno« ali »izvirsko«. Na podlagi tega se nato izbirajo distribucijski elementi za vpih in odvod zraka iz prostora kot so vrtinčni difuzorji, linijski dovodi, prezračevalni ventili, rešetke, itd.

 

 

Vsak o teh ima svoje lastnosti in generira določen tlačen padec sorazmerno s hitrostjo pretoka zraka. Vsak proizvajalec tudi podaja tabele tlačnih padcev za posamezne tipe elementov, na podlagi katerih se izbira le te.