Opblandingsventilation

Swegon Luftbaserede klimasystemer 2005
www.swegon.dk

Generelt

Opblandingsventilation kan anvendes generelt i forbindelse med komfortventilation, d.v.s. uanset om ventilationsluften anvendes til køling eller varme.

I kapitlet "Ventilationsprincipper" vises strømningsbilleder for forskellige indblæsningsalternativer. I dimensioneringsarbejdet må der tages hensyn til bl.a. følgende:

Aktivitetsgrad / lokaletype.
Rumdimensioner.
Volumenstrøm m m.
Eventuelt kølebehov.
Resulterende lufthastighed i rummet
Resulterende lydniveau.

Det er vigtigt at aktivitetsgraden fastlægges for at kunne vurdere, hvilket komfortniveau, der skal gælde.
Rummets dimensioner påvirker strømningsbilledet og dermed komforten i lokalet. Det er derfor vigtigt, at man på projekteringsstadiet korrigerer kastelængdedata iflg. de gældende dimensioneringsregler.
Den lavest mulige volumenstrøm er fastlagt iflg. hygiejnekravene. For normalventilation i kontorer er 12 á 15 l/s pr. person det laveste frisklufttilførselsniveau.
En beregning, hvor der tages hensyn til intern og ekstern belastning som energiakkumulering, danner basis for beregning af nødvendig køling. Dette giver sammen med komfortkravene grundlag for valg af systemløsning og passende frisklufttilførsel.
Armaturerne vælges med en kastelængde, og en sluthastighed på 0,20 m/s. Ved forskellige drifttilfældekan denne sluthastighed korrigeres for at rigtig gennemstrømning skal kunne opnås uden trækproblemer i rummet. Se i dette afsnit.
Beregning af det resulterende lydniveau fra indblæsningsaggregater og kanalsystem i forhold til aktuel lydabsorbering i rummet skal altid udføres. Under "Akustik" fremgår det, hvordan dette skal udføres.

Øvrige faktorer, der skal tages hensyn til ved lodret indblæsning:

Når over- respektiv undertempereret luft skal tilføres et lokale vertikalt, påvirker dette kastelængden. Ved overtemperatur forkortes den, og den forlænges ved undertemperatur. Dette forhold kan beregnes og Swegon har udviklet et specielt dataprogram til disse driftstilfælde. Der angives volumenstrøm, temperaturvariationer mellem indblæsnings- og rumluftens temperaturer samt indblæsningsvinkel.

Særlige montageformer

Fastlægning af kastelængden for spaltearmaturer samt koniske og perforerede diffusorer gælder ved loftmontage. Hvis indblæsningsaggregaterne monteres frit ophængt og luftstrålen er rettet, så den ikke rammer loftet, reduceres kastelængden, fordi der sker en medrivning på begge sider af indblæsningsstrålen.

l_0,2 frithængende = k_y x l_0,2
hvor k_y = korrektionsfaktor afhængig af afstanden, y, mellem armatur og loft

Figur 32. Korrektionsfaktor k_y afhængig af afstanden, y, mellem armatur og loft.

For riste gælder det samme som for fri stråle, d v s ude vedhæftning mod loft. Hvis risten monteres nærmere end 0,2 m fra loftet kan medrivning ikke ske på kernestrålens overside og kastelængden vil derfor forøges.

l_0,2 nær loft = k_y x l_0,2
hvor k_y= Korrektionsfaktor afhængig af afstanden , y, mellem armatur og loft

Figur 33. For vægmonterede riste, hvor kastelængden er opmålt for armaturer monteret i en afstand af 0,2 m fra loftet, gælder ovenstående diagram ( l_0,2 ) for andre afstande mellem rist og loft.

Sammenlægning af flere indblæsningsstråler

Når to eller flere indblæsningsarmaturer placeres så tæt på hinanden at strålerne sammenlægges, forøges kastelængden. Til beregning af denne forlængningsfaktor henvises til vort beregningsprogram ProAir web.
Kan hentes på vores hjemmeside på internettet eller hos nærmeste salgskontor.

Figur 34. Sammenfald af luftstråler.

Kastelængde

Generelt

Ifgl. VVS-AMA skal kastelængden defineres med en sluthastighed i luftstrålen på 0,2 m/s. Til beregning af forskellige sluthastigheder henvises til vort beregningsprogram ProAir web.

Omregning

Af forskellige grunde kan en højere lufthastighed accepteres, når en indblæsningsstråle rammer opholdszonen eller møder en forhindring, f.eks. en væg. Lufthastigheden kan beregnes iflg. figuren.

Figur 35. Beregning af lufthastigheden i afstanden x fra armaturet.

x =	afstanden i m fra armaturet til det punkt i luftstrålen, hvor hastigheden er v_x m/s.
V_x	lufthastigheden i afstanden x fra armaturet.

Eksempel:
Et armatur har en kastelænge l_0,2 = 3 m. Kastelængden l_0,3 bliver således:

Mindste afstand mellem indblæsningsarmaturer

Figur 36. Mindste afstand L_m mellem indblæsningsarmaturer.
A = Opholdszon

Den mindste afstand mellem to indblæsningsarmaturer, som har luftstrålerne rettet mod hinanden, kan reduceres på grund af, at kærnestrålernes sluthastighed må være højere i blandingspunktet, uden at den sammenlagte luftstråles hastighed i opholdszonen overstiger 0,2m/s. Det skyldes, at der sker en kraftig opblanding af begge luftstråler, og deres respektive hastigheder bremses op. Følgende forhold gælder:

L_m = k_v (l_0,2 armatur 1 + l_0,2 armatur 2)

L_m = Minste afstand mellem indblæsningsarmaturer.
k_v = Korrektionsfaktor, ifgl. figur 37.

Eksempel:
To indblæsningsarmaturer, hver med kastelængden l_0,2 = 5,0 m har en minimumafstand ved 6°C på L_m = 0,72 (5,0 + 5,0) = 7,2 m.

Figur 37. Sammenhæng mellem korrektionsfaktor k_vog temperaturdifferens Dt°C (t_tilluft - t_frånluft).

Mindste afstand mellem indblæsningsarmaturer og væg

En luftstråle, som rammer en væg, kan have en højere hastighed end 0,2m/s på grund af den opbremsning og retningsændring, som derved sker.

Følgende forhold gælder:

L_v= k_v · l_0,2

k_v fås ud fra figur 37. Bemærk at ovenstående formel ikke gælder generelt for ydervægge, hvor der kan forekomme konvektionsstrømme eller kuldenedfald.

Eksempel:
Et indblæsningsarmatur med kastelængden l_0,2 = 5,0 m och Dt = 4°C kan placeres L_v = 0,67 · 5 = 3,35 m fra væggen.

Mindste afstand mellem indblæsningsarmaturer ved stor lofthøjde

Den vejledende kastelængde gælder for en normal lofthøjde på 2,7 m. Ved større lofthøjder kan afstanden mellem loft og opholdszone medregnes som opbremsningsstrækning for luftstrålen. I figur 36 vises forholdet for afstanden mellem to indblæsningsaggregater og afstanden til opholdszonen.

L_mA= L_m- A

Eksempel:
To indblæsningsarmaturer hver beregnet for en kastelængde l_0,2 = 5,0 m og Dt = -6°C loftmonteret med lofthøjde 4,5 m får da en beregnet afstand L_m = (5,0 + 5,0) · 0,72 = 7,2 m. Når afstanden L_mA beregnes, giver det 7,2 - (4,5 - 2,7) = 5,4 m, d .v .s. armaturet kan monteres med en indbyrdes afstand på 5,4 m.

I figur 38 viser sammenhænget mellem væg og armatur afstand, som også kan korrigeres på grund af luftstrålens lange opbremsningsstrækning.

L_vA = L_v - A

Figur 38. Mindste afstand mellem indbæsningsarmatur ved større afstand A + 2700. B = Opholdszon

Mindste afstand mellem indblæsningsarmatur og forhindring

Belysningsarmaturer og andet, som kan forhindre luftens udbredelse, må ikke placeres for tæt på armaturet.

De forskellige alternativer, som kan forekomme:

Figur 39. Forskellige alternativer for indblæsning med forhindring i loftet. 1 = Loftarmatur 2 = Bagvægsarmatur 3 = Rist i væg 4 = Vinduesindblæsning

For de forskellige alternativer gælder det, at den mindste afstand, L_min, er afhængig af spredningsbilledet fra armaturet samt indblæsningstemperaturen. Forhindringens form er også af stor betydning. Derfor er en forhindring med afrundede eller vinklede kanter en mindre betydende "forstyrrelse" end én med skarpe kanter.

Følgende værdier er retningsgivende.

Alternativ 1 og 2:
For luft med højst 6°C undertemperatur gælder:

   L_min ³ 25 x h

For større undertemperaturværdier anbefales 50% større værdier.

Alternativ 3:
For riste gælder, at disse skal monteres med en afstand fra loft, som er ³ 2h.
Er ristens hydrauliske diameter desuden større end 1,4 x h er der ingen risiko for nedslag på grund af forhindringen

   Dvs. 2 ab   > 1,4 · h
           a + b

Alternativ 4:
For dette alternativ må forhindringens højde begrænses for forskellige L_min tilfælde i.h.t. nedenstående diagram.

Figur 40. Kritisk højde for hindringer ved indblæsning via vindueskarm, som funktion af afstand fra vindueskarm.

Ventilere med ret type armatur

De egenskaber vi normalt ser som betydningsfulde for indblæsningsarmaturer, som er beregnede for opblandings ventilation, er:

Høj medrivning af rumluft, så at den lave indblæsningstemperatur kan udnyttes.
Korte kastelængder for loft- og vægarmatur uden at luften slipper loftet og går for tidligt ned i opholdszonen med følgende trækproblemer.
Mulighed for tilførsel af store luftstrømme, uden at kastelængderne bliver for store.

En måde at sikre de 2 første ovenstående ønskemål, er at sikre at:

Indblæsningshastigheden er høj, hvilket betyder at armaturets udløbsareal (A₀) skal være lille.
Armaturkonstanten (k) skal være lav.

Samme principper gælder for ønskemål 3, dog med den begrænsning, at der findes en konflikt mellem lille A₀og stort luftflow. Eftersom kastelængden er proportional som i formlen.

k/Ö A₀ser vi, at armaturkonstanten skal være lille, for at vi skal få en kort kastelængde. Samtidig skal udløbsarealet være så stort som muligt. Vi kommer således i konflikt med ønskemålet om høj medrivning, som er proportionalt med formlen.

x/k · ÖA₀ x = afstanden fra armaturet

De såkaldte rotationsarmaturer (hvirveldiffusorer) er konstrueret netop for at få en lav donkonstant og relativ høj udgangshastighed. Karakteristisk for de typiske rotationsarmaturer er netop kapacitetsbegrænsningen i forhold til f.eks de perforerede indblæsningsarmaturer.

For at få lavest mulige armaturkonstant er det nødvendigt at indblæsningsluften tilføres via et loftarmatur og at den fordeles jævnt over armaturets hele udløbsareal. Spredningsvinklen skal være 360° for laveste armaturkonstant.

De traditionelle rotationsarmaturer er konstrueret for at tilføre luften gennem et flertal lange, rektangulære spalter, som oftest er ordnet radialt i en cirkulær form.

Princippet med at tilføre luften via et antal spalter gør at udløbsarealet begrænses og at det er muligt at opretholde en høj udløbshastighed. Ulempen ved spalter er, at fleksibiliteten begrænses med hensyn til muligheden for variationer i spredningsbilledet.

Metoden, som Swegon er gået ind for med kontinuerligt indstillelige runde dyser, giver i denne forbindelse meget større fleksibilitet. Forskellige egenskaber og muligheder fås med forskelligt antal dyser. Også dysernes størrelse påvirker ventilationsmulighederne. Jo flere mindre dyser vi har i et armatur jo større variationsmuligheder.

De spredningsbilleder, som vi på en enkel måde kan få i dysearmaturer, kan varieres i det uendelige. Følgende variationer kan let fås:

Rundtom-spredning
-, 2-. 3- og 4-vejs spredning
Tangential spredning
Vertikal spredning
Samtidig vertikal og horsiontal spredning

Det tangentiale spredningsbillede kan opnås på forskellige måder. Det mest almindelige er, at alle dyserne er rettet samme vej, d.v.s. enten med uret eller mod uret. Denne indstilling giver den højeste medrivning. Hvis man prioriterer en kort kastelængde, kan dyserne indstilles, så man opnår et impulstab. Hvis dyserne er placeret i ringe, kan hver anden dysering være rettet med uret og hveranden mod uret. Dette resulterer i et stort impulstab og dermed kortere kastelængde.

Andre faktorer af stor betydelse, som man imidlertid sjældent hører tale om, er indblæsningsluftens udløbsretning, lige når luften kommer ud af armaturet (dysen). For at ikke impulstabet skal blive for stort, skal luftens udløbsretning være parallel med loftet, se figur 41. Dette er vigtigt i de tilfælde, hvor store undertemperaturer skal udnyttes. Anvendelse af rotations-armatur motiveres netop af, at man kan anvende store undertemperaturer. Hvis dysen eller spalten ikke opfylder dette krav kan de termiske kræfter blive dominerende ved store undertemperaturer sammenlignet med coandaeeffekten. Uhensigtsmæssige strømningsbilleder kan således let blive resultatet. En sammenligning af Swegons dyser og de spalter eller andre dyser som markedsføres i Europa viser en klar fordel til vores dysearmaturer.

Figur 41. Princip Swegon dyse.

Nedenstående tabel viser en kort oversigt over de mest almindelige armatures karakteristiske egenskaber.


Armaturtype	Karakteristiske egenskaber
Dysearmatur, loftmonteret	Variabel indstilling, Korte og lange kastelængder. Vertikale såvel som horisontale spredningsbilleder. Store undertemperaturer kan udnyttes. Stort variationsområde for volumenstrøm uden at luften "dropper". Klarar stora undertemperaturer.

Dysearmatur, vægmonteret	Variabel indstilling. Spredning i siden og/eller fremad. Korte eller lange kastelængder.

Ledeskinneperf. loftsarmatur LockZone	Store undertemperaturer kan opnås. Faste spredningsmønstre. Flushmontage i loft. Luftmængdekapaciteten er generelt højere end i lamelarmaturer.

Ledeskinneperf. vægarmatur LockZone	Store undertemperaturer kan opnås. Faste spredningsmønstre. Luftmængdekapaciteten er generelt højere end i lamelarmaturer.

Perforeret loftarmatur	Der kan opnås relativt store undertemperaturer, dog mindre end for dysearmaturer. Korte kastelængder p.g.af impulstabet, som er et resultat af perforeringen. Det er muligt at indstille forskellige spredningsbilleder via mekaniske anordninger.

Perforeret vægarmatur	Relativt store undertemperaturer, dog mindre end for dysearmaturer. Korte kastelængder p.g.af impultabet, som er en følge af perforeringen. Forskellige spredningsbilleder er muligt via mekaniske anordninger.

Liniære spalte- armaturer i loft	Begrænset fleksibilitet i spredningsbilledet. Lange kastelængder trods høj medrivning.

Cirkulære spaltearmaturer i loft(konisk spreder)	Høj medrivning ved smalle spalter p.gr.af gunstigt forhold mellem armaturkonstant og udløbsareal. Relativt store undertemperaturer kan udnyttes. Begrænset fleksibilitet i spredningsbillede.

Tabel 7. Karakteristiske egenskaber hos forskellige armaturtyper.