Вытесняющая вентиляция (displacement ventilation, DV) представляет собой схему организации воздухообмена в помещении, обеспечивающую максимально беспрепятственное развитие восходящих конвективных потоков над источниками тепловыделений в верхнюю зону помещения. Удаление нагретого и загрязненного воздуха из помещения осуществляется из верхней зоны; приток чистого, холодного воздуха в нижнюю зону помещения на уровне пола.
Области наиболее эффективного применения
Вытесняющая вентиляция — прежде всего, средство обеспечения хорошего качества воздуха в вентилируемых помещениях. Доказано, что технология вытесняющей вентиляции имеет преимущества перед перемешивающей вентиляцией (mixing ventilation, MV) в следующих помещениях:
• в обеденных залах ресторанов;
• в залах заседаний;
• в классных комнатах;
• в помещениях с высокими потолками: конференц-залах, театрах, супермаркетах и т. д.
Вытесняющая вентиляция обычно предпочтительна в следующих случаях:
• загрязняющие вещества теплее и/или легче окружающего воздуха;
• приточный воздух холоднее воздуха в помещении;
• вентилируются помещения с высокими потолками, например, с потолками выше трех метров;
• осуществляется подача интенсивных потоков воздуха в небольшие помещения.
Условия, при которых вытесняющая вентиляция менее эффективна
В отдельных офисах или в помещениях, в которых качество воздуха не представляет проблемы, часто лучше применение перемешивающей вентиляции. Кроме того, вытесняющая вентиляция может быть, менее предпочтительна по отношению к перемешивающей вентиляции в следующих случаях:
• основной вредностью в помещении являются избыточные тепловыделения;
• высота потолков менее 2,3 м;
• решается задача охлаждения низких помещений (в офисах имеет смысл рассмотреть использование охлаждающих панелей, совмещенных с приточными устройствами);
• большая турбулентность потока воздуха в помещении;
• загрязняющие вещества холоднее, плотнее внутреннего воздуха.
Преимущества вытесняющей вентиляции:
• для заданной температуры воздуха в обслуживаемой зоне помещения требуется меньшее охлаждение;
• более длительные периоды свободного охлаждения;
• лучшее качество воздуха в обслуживаемой зоне помещения.
Недостатки вытесняющей вентиляции:
• необходимость остерегаться холодных сквозняков у пола — следует использовать только хорошо отрегулированные приточные системы, обращая особое внимание на зону помещения перед воздухораспределителем;
• воздухораспределители, установленные в нижней зоне помещения, часто требуют много пространства.
Выбор системы вентиляции
Приблизительный критерий выбора типа системы вентиляции для избежания большой подвижности воздуха в помещении дан в работе Fitzner (1996) (см. рисунок)
• Вытесняющая вентиляция может применяться при очень больших значениях расхода воздуха, однако при этом требуется много места для приточных устройств. В качестве альтернативы могут быть выбраны напольные воздухораспределители.
• Перемешивающая вентиляция широко используется в «обычных» помещениях, где расход воздуха не превышает приблизительно 15 л/(с*м2) (-50 м3/(ч • м2)), а тепловая нагрузка до 60 Вт/м1 или несколько более. Эта область представлена на рисунке красным треугольником.
• При больших тепловых нагрузках и малых значениях расхода воздуха рекомендуется применение перемешивающей вентиляции в сочетании с охлаждающим потолком.
Воздухораспределители для систем вытесняющей вентиляции
Большинство проблем, связанных с высокими значениями скорости воздуха в обслуживаемой зоне, возникает из-за неправильного выбора типа воздухораспределителя (BP). Например, воздухораспределитель, предназначенный для подачи воздуха с маленьким перепадом температуры, при установке в условиях значительных перепадов температуры вызывает сквозняк у пола. Поэтому всегда необходимо выбирать воздухораспределители, предназначенные для каждых конкретных случаев; следует использовать воздухораспределители только тех производителей, которые к своей продукции прилагают подробную документацию.
Расход воздуха
Обычно, как системы перемешивающей вентиляции, так и системы вытесняющей вентиляции имеют сходные значения расхода воздуха, но вытесняющая вентиляция, как правило, обеспечивает лучшее качество воздуха.
Лабораторные испытания показывают, что вытесняющая вентиляция может работать с меньшим расходом, чем перемешивающая вентиляция. Однако при очень малых значениях расхода воздуха и при значительных перепадах температуры перемешивающая вентиляция в большинстве случаев более предпочтительна.
Взаимодействие с архитекторами
Для установки воздухораспределителей требуется предусматривать определенное пространство на стене, либо в полу или на полу. Поэтому при определении их расположения требуется тесное взаимодействие с архитектором.
Типы воздухораспределителей
Наиболее часто используются настенные воздухораспределители. Применяются также воздухораспределители, установленные у стен или в углу, свободно стоящие на полу или напольные. Кроме того, воздух может подаваться сквозь напольное покрытие, однако в этом случае необходимо учитывать проблему обеспечения чистоты воздуха и, возможно поэтому при грязных полах следует отказаться от такого решения.
Опасность переохлаждения ног
Необходимо уделять особое внимание температуре вблизи пола. На практике это означает, что если подается «холодный» воздух, должен быть выбран воздухораспределитель, обеспечивающий должную пропорцию смешивания внутреннего и приточного воздуха.
Зона обслуживания — наиболее холодная часть помещения
При вытесняющей вентиляции температура воздуха в помещении возрастает от пола к потолку. Это означает, что зона обслуживания является самой холодной частью помещения. По сравнению с перемешивающей вентиляцией в системах вытесняющей вентиляции температура приточного воздуха при высоте помещения около трех метров приблизительно на 1 – 2 °С выше, а в высоких помещениях выше на 4 °С.
Это означает, что при использовании вытесняющей вентиляции обеспечиваются более длительные периоды в течение года со свободным охлаждением приточного воздуха и, соответственно, меньшее потребление энергии на охлаждение.
Не применяйте вытесняющую вентиляцию для отопления помещений
Если предполагается обогрев помещения вентиляционным воздухом, не следует применять вытесняющую вентиляцию. Если теплый воздух подается на уровне пола в холодное помещение, свежий воздух всплывет вверх, и на уровне потолка он будет выведен из помещения. Таким образом, свежий воздух будет «закорочен» на вытяжные отверстия и только небольшая его часть достигнет зоны обслуживания.
