Rum, som benyttes af personer, skal ventileres så tilfredsstillende komfort og hygiejniske forhold opnås. Ventilationen bevirker, at fugt og forurening (partikler, CO 2, lugt mm.) fjernes fra opholdsrummene og erstattes med udeluft. Fugt og forurening stammer ikke alene fra personer, men også fra bl.a. byggematerialer, inventar, processer mm. Ventilation kan etableres på to forskellige måder: Naturlig ventilation Naturlig ventilation opnås lige fra det helt simple, at åbne vinduer, til større systemer med dobbelte facader, kanaler og spjæld mm. Den naturlige ventilation drives af tryk og temperaturforskelle på den tilførte og den bortledte luft. Vindens påvirkning vil stort set altid bevirke, at der er på en bygnings facader/gavle er forskelling tryk, som vil drive luften gennem bygningen. Temperaturforskelle gør, at varm luft bevæger sig op i bygningen, medens kold luft vil lægge sig i bunden af bygningen. Kold luft vejer mere end varm luft (15 luft vejer 1,228 kg/m³ og 25 luft vejer 1,187 kg/m³). Naturlig ventilation bruger ikke energi til at flytte luften, fordi det er de "naturlige" drivkræfter, som er motoren. Ved naturlig ventilation kan der ikke varmegenvindes på afkastluften. Mekanisk ventilation Mekanisk ventilation kan udføres på to måder: Udsugningsanlæg: Anlægget er udført med mekaniske ventilatorer, der konstant kan fjerne større luftmængder. Erstatningsluften kommer gennem vinduer, ventiler, revner og sprækker i klimaskærmen. Balanceret ventilation: Luften tilføres og udsuges ved hjælp af ventilatorer. Ved denne form for ventilation kan luftretning, luftmængde og luftstemperatur styreres uafhængigt af hinanden. Det er muligt at føre en del af den udsugede luft tilbage til lokalet (recirkulation), ligesom det kan være muligt at lave varmegenvinding, som kan spare energi.
Udsugningsanlæg Udsugningsanlæg er normalt opbygget med 1 stk. udsugningsventilator med tilhørende udsugningskanaler, som er ført til rum, hvor udsugning er påkrævet for at opretholde et tilfredsstillende indeklima, fx køkken, bad og toilet. Ventilatorene i et udsugningsanlæg udføres oftest med de viste typer: Energiforbruget til disse ventilatorer vil oftest kunne reduceres, hvis de hastighedsreguleres via en trykføler i udsugnings-kanalen. Boxventilator Tagventilator Kanalventilator Ventilationsanlæg, balanceret Ved balanceret ventilation indblæses og udsuges luften mekanisk, dvs. at anlægget er udstyret med mindst 2 stk. ventilatorer. Med balanceret ventilation kan den indblæste lufts retning, mængde og temperatur stort set reguleres uafhængigt af hinanden. Der vil i hovedparten af alle ventilationsanlæg være en eller anden form for varmegenvinding. På billedet nedenfor ses et eksempel på et ventilationsanlæg (hovedaggregatet). varmegenvinding filter udsugningsventilator filter varmeflade indblæsningsventilator
Recirkulation Ventilation Varmegenvinding Som nævnt er de fleste ventilationsanlæg forsynet med en eller anden form for varmegenvindingsanlæg. Nedenfor er nævnt forskellige former for varmegenvindingsanlæg. Væskekoblede varmeflader: Varmefladerne sidder henholdsvis i afkastkanalen og i indblæsningskanalen. En pumpe flytter varmen fra øverste varme-flade til nederste varmeflade, hvorved indblæsningsluften opvarmes. Virkningsgrad: ~ 5%. Indtag Afkast Væskekoblede varmeflader med varmepumpe: Systemerne er grundlæggende opbygget som væskekoblede varmeflader, blot er der indskudt en varmepumpe i kredsløbet, hvorved virkningsgraden forbedres. Virkningsgrad: ~ 75%. Indtag Varmepumpe Afkast Krydsvarmeveksler: Krydsvarmevekslere er opbygget af flere parallelle plader, som skiftevis leder luften i den røde pils retning og i den orange pils retning. Herved passerer afkast- og indblæsningsluften tæt forbi hinanden. Virkningsgrad: ~ 65%. Ud Ind Roterende varmeveksler: Varmegenvindingen er en "tromle" med langsgående plader. Veksleren kører rundt så pladerne bevæger sig fra den varme afkastkanal til den kolde indblæsningskanal, hvor den afgiver den varme, som atter opvarmes i afkastkanalen. En roterende varmeveksler er fugtoverførende. Virkningsgrad: ~ 75%. Recirkulation: Ved recirkulation ledes afkastluften helt eller delvist tilbage til indblæsningskanalen, styret af spjældenes stilling. Recirkulation anvendes/bør kun anvendes i store lokaler (haller, aulaer o.lign.). I lokaler med radiatorer bør recirkulation ikke anvendes, da det giver forringet indeklima og øget elforbrug. Virkningsgrad: - 1%, (afhængig af spjældstilling). Udeluft Afkast Rum
Ventilationsprincipper De mest anvendte former for indblæsning af luft i rum sker enten efter opblandingsprincippet eller fortrængningsprincippet. Luften indblæses typist fra armaturer placeret i loftet. Luften indblæses med høj hastighed (2-6 m/s), hvorved den omkringværende luft rives med og dermed opblandes med den indblæste luft. Luften kan indblæses koldere eller varmere end rumtemperaturen, dvs. rummet kan opvarmes og afkøles af den indblæste luft. Overfor ses 2 eksempler på indblæsningsarmaturer Lufttemperatur og -kvalitet vil være ensartet i hele rummet. Luftstrømningerne i rummet ved opblandingsprincippet Opblandingsprincippet Fortrængningsprincippet Overfor ses 2 eksempler på indblæsningsarmaturer Luften indblæses fra armaturer placeret ved gulvet. Luften indblæses med lav hastighed (,2-,3 m/s). Luften skal indblæses med en temperatur, som er 2-3 C lavere end rumtemperaturen, dvs. rummet kan ikke opvarmes af den indblæste luft. Lufttemperatur vil være stigende lodret i rummet (bør max. være 1-2 C/m). Luftkvaliteten vil være faldende opad i rummet. I en radius på 1-3 m fra indblæsningsarmaturet kan rummet ikke anvendes som opholdszone, pga. trækgener (lufthastighed >,15 m/s). Luftstrømningerne i rummet ved fortrængningsprincippet
Ventilatorer Ventilatorerne i ventilationsanlæg ses almindeligvis som radialventilatorer. Enkelte anlæg er forsynet med aksialventilatorer. Radialventilator Radialventilatorer er oftes udført med et spiralformet hus, se billede til venstre. Selve ventilatorhjulet findes i 2 type. B-hjul: Billedet øverst til højre. Her er skovlene få og bagudbøjede. Virkningsgraden: ~ 8%. F-hjul: Billedet nederst til højre, her er hjulet udført med mange skovlene og disse er fremadbøjede. Virkningsgraden: ~ 65%. Radialventilatorer giver et højere tryk ved samme ydelse end aksialventilatorer B-hjul F-hjul Aksialventilator Aksialventilatorer er udformet som en propel og kan fås i 3 typer: Fast skovl: Skovlene er faste og den luftstrøm som frembringes, af afhængig af propellens omdrejningshastighed. Justerbar, ved stop: Skovlene kan drejes (ændring af stigningen) ved stop. Justerbar, under drift: Skovlenes stigning kan ændres under drift, hvorved luftsstrømmen ændres. Virkningsgraden er ~ 8%. Elmotorer De mest almindelige elmotorer til ventilationsanlæg er 1-hastighedsmotorer med frekvensomformer til hastighedsregulering. På ældre anlæg er der ofte monteret 2-hastighedsmotorer (dalander-kobling). 2-hastighedsmotorer har lav virkningsgrad (især på lav hastighed ~ 65%) og kan med fordel udskiftes med omdrejningsstyret 1-hastighedsmotor. Elsparemotorer har virkningsgrader > 87%.
Energiforbrug Et ventilationsanlæg bruger energi (varme) til opvarmning af udeluften og energi (el) til transport af luften. Det er derfor vigtigt at ventilationsanlægs driftstider minimeres uden gener for brugerne. Varmeforbrug: Et ventilationsanlægs forbrug af varme er afhængig af driftstiden og af hvilken type varmegenvinding, der er etableret på anlægget. Et anlæg, som altid er i drift (8.76 timer pr. år), med en hovedluft-strøm på 3. m³/h bruger ca. 4 MWh energi (varme) pr. år. Var anlægget uden varmegenvinding ville forbruget være 95 MWh pr. år. Er drifttimerne 1.5 timer pr. år skal forbruget omregnes: 4 1.5 Forbrug 6,8 8.76 MWh 2 Ingen varmegenvinding 18 16 14 12 1 Væskekoblede varmeflader 8 6 4 Kryds varmeveksler 2 Roterende varmeveksler 1. 2. 3. 4. 5. 6. m³/h 1 MWh= 278 GJ= 91 m³ gas= 1 liter gasolie Elforbrug: Et ventilationsanlægs forbrug af el er stort set kun afhængigt af driftstiden (forudsat anlægget kører på 1% hastighed). Et anlæg, som altid er i drift (8.76 timer pr. år), med en hovedluft-strøm på 3. m³/h bruger ca. 18. kwh energi (el) pr. år. Var anlægget kun i drift i 3. timer pr. år ville forbruget være 6. kwh pr. år. kwh 4. 35. 3. 25. 2. 15. 1. 5. timer pr. år 8.76 timer pr. år 3. timer pr. år 1. timer pr. år 1. 2. 3. 4. 5. 6. m³/h
Reduceres et anlægs hovedluftstrøm til det halve, vil elforbruget blive reduceret til 1/5 af det oprindelige forbrug. Et anlæg med en luftstrøm på 8. m³/h bruger 8 kw. Reduceres luftstrømmen til 4. m³/h bliver elforbruget ca. 1,2 kw % elforbrug 1 8 6 4 2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 % luftstrøm Ovenstående kurve viser det teoretiske forhold mellem luftstrøm og elforbrug. Nødvendige luftstøm Den mest almindelige årsag til at rum ventileres er tilstedeværelsen af personer. Personer forurener luften med lugt (bioeffluenter) og CO 2. En standard person i stillesiddende hvile udskiller ca. 2 liter CO 2 pr. time og så mange bioeffluenter, at det af den grund er nødvendig at tilføre ca. 5-1 liter luft pr. sekund (18-36 m³/h) for at opretholde et tilfredsstillende atmosfærisk indeklima. På den foregående side blev vist, at energiforbruget til varme og el blandt andet er afhængigt af, hvor meget luft anlægget skal levere. Af den grund er det af energimæssige årsager vigtigt, at der kun indblæses den nødvendige luftstrøm, så det atmosfæriske indeklima kan opretholdes. På kurven til højre er vist hvor meget luft der skal til for at opretholde et tilfredsstillende indeklima i forhold til antallet af personer (vejledende). I et lokale hvor der er 4 personer, skal der tilføres ca. 1.6 m³/h udeluft (friskluft). Forlader halvdelen af personerne lokalet, bør luftstrømmen reduceres til det halv (8 m³/h). m³/h 4.5 4. 3.5 3. 2.5 2. 1.5 1. 5 2 4 6 8 1 antal personer