CS241651B1

CS241651B1 - Ventilation and hot-air heating system for hall buildings

Info

Publication number: CS241651B1
Application number: CS811560A
Authority: CS
Inventors: Petr Moravek
Original assignee: Petr Moravek
Priority date: 1981-03-05
Filing date: 1981-03-05
Publication date: 1986-04-17
Also published as: CS156081A1

Abstract

Systém sestává z integrované vzduchotechnické jednotky, vestavěné do prostoru světlíku, která zajišťuje nucený přívod.a odvod vzduchu, jeho ohřev, filtraci a zpětné využití tepla z odpadního vzduchu, a dále sestává z perforované transparentní podhledové fólie světlíku. Podstatou řešení je, že integrovaná vzduchotechnické jednotka je do prostoru světlíku propojena vyústkou čerstvého vzduchu a do prostoru haly vyústkou odpadního vzduchu, které procházejí podhledovou perforovanou fólií.The system consists of an integrated air conditioning unit, built into the skylight space, which ensures forced air supply and exhaust, its heating, filtration and heat recovery from exhaust air, and further consists of a perforated transparent ceiling foil of the skylight. The essence of the solution is that the integrated air conditioning unit is connected to the skylight space by a fresh air outlet and to the hall space by an exhaust air outlet, which pass through the perforated ceiling foil.

Description

Systém sestává z integrované vzduchotechnické jednotky, vestavěné do prostoru světlíku, která zajišťuje nucený přívod.a odvod vzduchu, jeho ohřev, filtraci a zpětné využití tepla z odpadního vzduchu, a dále sestává z perforované transparentní podhledové fólie světlíku. Podstatou řešení je, že integrovaná vzduchotechnické jednotka je do prostoru světlíku propojena vyústkou čerstvého vzduchu a do prostoru haly vyústkou odpadního vzduchu, které procházejí podhledovou perforovanou fólií.The system consists of an integrated air handling unit built into the skylight space, which provides forced air inlet and outlet, its heating, filtration and heat recovery from the exhaust air, and also consists of a perforated transparent soffit foil. The principle of the solution is that the integrated air handling unit is connected to the skylight space by a fresh air outlet and to the hall space by an outlet air outlet, which pass through the soffit perforated foil.

241851241851

Vynález se týká systému nuceného větrání a teplovzdušného vytápění pro halové objekty průmyslové a zemědělské výstavby, s nízkou měrnou tepelnou zátěží.The invention relates to a forced ventilation and hot-air heating system for industrial and agricultural hall buildings with a low specific heat load.

Současně používané systémy nuceného větrání a teplovzdušného vytápění pro halové objekty průmyslové výstavby většinou nevyhovují v praxi všem kladeným požadavkům hygieny prostředí a hospodárnosti provozu. Větrací systémy jsou řešeny převážně pro celkové větrání objektu, bez ohledu na skutečné uspořádání oblasti pohybu pracujících a oblasti výskytu škodlivin z výroby. Vyústění vzduchu z potrubí rozvodné sítě nebo teplovzdušných souprav, do pracovní oblasti se navrhuje, při běžných průřezech, s vysokými rychlostmi proudění a v topném období s nutně vysokými teplotami z hledisek hygienických. Tyto silně neizotermní proudy čerstvého vzduchu v prostředí hal se však vlivem značných vztlakových sil stáčí ihned vzhůru bez ohledu na úhel nastavení vyústky a prakticky vůbec nezasahují do oblasti pohybu pracujících. Účinnost větrání a požadovaná kvalita ovzduší je vůči předpokladům velmi nízká, neboť do pracovní oblasti se dostává až sekundární, zpětně cirkulující vzduch, kontaminovaný zplodinami z podstřešní haly. Předpokládaný obraz proudění větracího vzduchu a účinný dosah proudů je přitom narušován instalovaným technologickýým zařízením. Nástěnné teplovzdušné soupravy jsou nevhodné z důvodů omezené možnosti filtrace nasávaného vzduchu i vzduchu recirkulujícího, kdy v provozech s výskytem olejových aerosolů a prachů dochází k rychlému znečišťování tepelných výměníků, snižování tepelné účinnosti a k vzrůstu hydraulických odporů.The currently used systems of forced ventilation and hot-air heating for industrial buildings of industrial construction usually do not meet all the requirements of environmental hygiene and economy of operation. Ventilation systems are designed mainly for general ventilation of the building, regardless of the actual arrangement of the area of movement of workers and the area of occurrence of pollutants from production. The air outlet from the distribution network piping or hot-air kits to the working area is proposed, at normal cross-sections, with high flow rates and during the heating season with necessarily high temperatures from the hygienic point of view. However, these highly non-isothermal streams of fresh air in the environment of the halls turn due to considerable buoyancy upwards regardless of the angle of the diffuser adjustment and practically do not interfere in the area of movement of workers. The efficiency of ventilation and the required air quality is very low in relation to the assumptions, because the working area gets up to the secondary, recirculating air, contaminated by the exhaust gases from the roof. The projected image of the ventilation air flow and the effective range of the currents are disturbed by the installed technological equipment. Wall-mounted hot-air kits are unsuitable due to the limited possibility of filtration of the intake air and air recirculating, where the heat exchanger contamination, decrease of thermal efficiency and increase of hydraulic resistances occur in operations with oil aerosols and dust.

Pro běžně používané decentrální systémy přetlakového větrání halových objektů s dislokovanými agregáty nelze prakticky zajistit efektivní zpětné využití tepla z odpadního vzduchu a dochází ke značným energetickým ztrátám, které jsou zvlášť výrazné ve vícesměnných provozech se značnými nároky na intenzitu větrání. V zemědělských objektech velkokapacitních stájových monobloků, s vysokou koncentrací zvířat a intenzifikací produkce, se dnes podstatně zvyšují požadavky na mikroklima z hlediska užitkovosti. Zvlášť výrazné jsou nároky na kvalitu vzduchu, optimální teploty, relativní vlhkost s přípustnou rychlostí proudění, které přirozeným větráním v rozlehlých objektech nelze zajistit. Používané systémy nuceného větrání, převážně podtlakové, dále rovnotlaké a kombinované přitom nezajišťují požadovaný přívod čerstvého, tepelně upraveného vzduchu přímo do dýchací zóny zvířat; dochází ke vnitřním proudovým zkratům a snížení větrací účinnosti systému. Biologicky produkované teplo s vysokou entalpií je v zimním období bez užitku odváděno, a přiváděný vzduch se tepelně neupravuje; dochází k nerovnoměrnému a nevhodnému obrazu proudění bez využití konvekčních přirozených proudů. Při nevhodné poloze přívodních otvorů v obvodových stěnách se do dýchací zóny zvířat dostává vzduch sekundárně nejvíce znečištěný přízemních vrstev. Podtlakové systémy jsou navíc velmi citlivé na vnější povětrnostní vlivy a odevírání výplní otvorů. Střešní světlíky jsou hodnoceny nepříznivě z hledisek náročné údržby, tepelných ztrát, oslunění a nízké životnosti ve stájovém prostředí svysokou relativní vlhkostí a agresivitou, dí s vysokou relativní vlhkostí a agresivitou.For commonly used decentralized pressurized ventilation systems of indoor buildings with displaced aggregates, effective recovery of heat from the exhaust air cannot be practically ensured and significant energy losses occur, which are particularly pronounced in multi-shift operations with high ventilation intensity requirements. In agricultural buildings of large-scale stable monoblocks, with a high concentration of animals and intensification of production, today the requirements for microclimate in terms of yield significantly increase. Particularly significant are the demands on air quality, optimum temperatures, relative humidity with permissible flow velocity, which cannot be ensured by natural ventilation in large buildings. The forced ventilation systems used, mostly vacuum, even pressure and combined, do not ensure the required supply of fresh, heat-treated air directly to the animal's respiratory zone; internal short circuits occur and the ventilation efficiency of the system is reduced. Biologically produced heat with high enthalpy is dissipated in winter without any benefit, and the supply air is not thermally treated; an uneven and unsuitable flow pattern occurs without the use of convective natural currents. In the case of improper position of the inlet openings in the perimeter walls, the air most contaminated by the ground layers gets into the respiratory zone of animals. In addition, vacuum systems are very sensitive to external weathering and wear of the hole fillings. Roof skylights are rated unfavorably in terms of demanding maintenance, heat loss, insolation and low durability in stable housing with high relative humidity and aggressiveness, especially high relative humidity and aggressiveness.

Uvedené nedostatky odstraňuje systém větrání a teplovzdušného vytápění halových objektů, sestávající z integrované vzduchotechnické jednotky pro nucený přívod i odvod vzduchu, ohřev, filtraci a zpětné využití tepla z odpadního vzduchu, která je vestavěna do prostoru nadstřešního světlíku, jehož podhled je z průběžného pásu perforované fólie z transparentní umělé hmoty. Do prostoru světlíku vyúsťuje z větrací jednotky regulovatelná vyústka čerstvého filtrovaného vzduchu, a do prostoru haly prochází přes podhledovou fólií vyústky odpadního a čerstvého vzduchu, na které jsou napojena rozvodná a sběrná vzduchotechnická potrubí.The above-mentioned deficiencies are eliminated by the ventilation and hot-air heating system of the hall buildings, consisting of an integrated air handling unit for forced air inlet and outlet, heating, filtration and reuse of heat from the exhaust air which is built into the rooflight. made of transparent plastic. An adjustable outlet of fresh filtered air flows into the skylight space from the ventilation unit, and through the soffit foil the exhaust and fresh air outlets are connected to the hall through which the distribution and collection air ducts are connected.

Zaústěním části nasávaného venkovního vzduchu z integrované jednotky do uzavřeného prostoru střešního světlíku, vytvářejícího vzduchovod s velkoplošnou vyústkou z perforované transparentní podhledové fólie, se v topném období radikálně snižují tepelné ztráty světlíkové konstrukce transmisí při prakticky nulovém rozdílu teplot mezi povrchem podhledové fólie, prosklené nadstřešní částí a teplotou vzduchu ve světlíku. Při vyústění chladného vzduchu nízkou rychlostí z perforované podhledové fólie se formuje v celé ploše podhledu spojitý rychlostní profil silně neizotermního volného svislého proudu vůči prostředí haly. Tento stabilizovaný, klesající proud pak zcela vylučuje znečištění povrchu podhledové fólie vnitřním prostředím haly. Při shodném smyslu působení setrvačních a gravitačních sil se výrazně snižuje nutný provozní přetlak ve světlíku, a tím i množství energie pro transport vzduchu. V topném a větracím období se tento proud chladného vzduchu ohřívá na požadovanou hygienicky nutnou teplotu až postupným směšovápím po výšce haly s proudem horkého vzduchu z vyústky vzduchotechnické jednotky. Tento svislý silně neizotermní volný proud vystupuje vysokou rychlostí v ose světlíku jako plochý nebo osově symetrický v závislostí na tvaru vyústky. K úplnému směšování proudů vzduchu dochází až těsně nad pracovní oblastí v závislosti na šířce světlíku, výšce haly a vzájemném poměru průtokových množství vzduchu, jejich rychlostí a teplot. Tyto hodnoty lze automaticky regu241651 lovat v závislosti na venkovních podmínkách.By exposing a portion of the intake outside air from the integrated unit to the enclosure of the skylight, forming an air duct with a large-area perforated transparent soffit, the heat loss of the skylight transmissions at virtually zero temperature difference between the soffit surface, glazed roof section air temperature in the skylight. When low-speed cold air flows out of the perforated soffit film, a continuous velocity profile of a strongly non-isothermal free vertical flow with respect to the hall environment is formed over the entire soffit surface. This stabilized, descending current then completely eliminates contamination of the surface of the ceiling film by the internal environment of the hall. With the same effect of inertia and gravitational forces, the necessary operating overpressure in the skylight and thus the amount of energy for air transport is greatly reduced. In the heating and ventilation period this cold air stream is heated to the required hygienically necessary temperature only by gradual mixing along the height of the hall with the hot air stream from the air handling unit outlet. This vertical strongly non-isothermal free current emerges at a high speed in the skylight axis as flat or axially symmetrical depending on the shape of the diffuser. Complete mixing of air flows occurs just above the working area, depending on the skylight width, the height of the hall and the ratio of the air flow rates, their velocities and temperatures. These values can be automatically adjusted depending on the outdoor conditions.

' V topném období se pod světlíkem vytváří negativní teplotní gradient, čímž dochází k Oddělení primárního proudu vzduchu z vyústek od vzestupného proudu odpadního kontaminovaného vzduchu z oblasti výskytu škodlivin. Okrajová zóna plní částečně funkci vzduchové clony. Při uspořádání výrobní technologie v prostoru pod světlíky vytváří větrací systém tzv. oblastní nucené větrání pracovišť s možností redukce množství přiváděného čerstvého vzduchu, kdy oblast pobytu lidí je zásobována pouze směrovaným proudem čerstvého vzduchu shora a oblast technologických zařízení je větrána až sekundárně. Ohřátý a znečištěný vzduch se odvádí z této oblasti přímo ke stropu haly k větracím rekuperačním jednotkám. Obě oblasti prostoru jsou vymezeny dosahy primárních proudů pouze s využitím rozdílu tlaku bez nutného použití pevných zástěn v hraničních oblastech. Z hygienického hlediska se výrazně zkvalitňuje mikroklima pracovní zóny při vyloučení kontaminace přiváděného vzduchu při nízkých rychlostech proudění, kdy je vyloučen průvan a víření prachu z podlahy. Větrací systém umožňuje individuální regulaci mikroklimatu jednotlivých pracovišť a zajišťuje až 70 procent snížení spotřeb tepelné energie pro větrání v závislosti na účinnosti rekuperačního výměníku, kdy pro přechodná roční období lze potřebu tepla pro větrání vykrýt u většiny provozů pouze zisky z instalovaného technologického zařízení a osvětlení.During the heating period, a negative temperature gradient is created under the skylight, thereby separating the primary air stream from the diffusers from the upward stream of waste contaminated air from the pollutant area. The edge zone partially fulfills the function of an air curtain. When the production technology is arranged in the space below the skylights, the ventilation system creates a so-called area forced ventilation of workplaces with the possibility of reducing the amount of fresh air supplied. The heated and polluted air is discharged from this area directly to the ceiling of the hall to the ventilation heat recovery units. Both areas of the space are delimited by the range of primary currents using only the pressure difference without the necessity of using solid screens in the boundary areas. From the hygienic point of view, the microclimate of the working zone is significantly improved by eliminating contamination of the supply air at low flow rates, eliminating draft and swirling dust from the floor. The ventilation system enables individual control of the microclimate of individual workplaces and provides up to 70 percent reduction in heat energy consumption for ventilation depending on the efficiency of the heat recovery exchanger.

Při použití systému v zemědělských objektech se do oblasti dýchazí zóny zvířat přivádí pouze proud čerstvého vzduchu s dostatečně nízkou rychlostí. V topném období se přiváděný vzduch předehřívá pouze rekuperací biologicky produkovaného tepla a vlhkosti v odpadním vzduchu. Rovnotlaký větrací systém není citlivý na změnu venkovních povětrnostních podmínek a vylučuje proudové vnitřní zkraty. V uzavřeném prostoru světlíku se při větrání vylučuje kondenzace par a koroze ocelových konstrukcí.When the system is used in agricultural buildings, only the fresh air stream is supplied to the area of the animal zone with a sufficiently low velocity. During the heating period, the incoming air is preheated only by the recovery of biologically produced heat and moisture in the exhaust air. The equilibrium ventilation system is not sensitive to changes in outdoor weather conditions and eliminates current internal short circuits. In the confined space of the skylight, condensation of vapors and corrosion of steel structures is eliminated during ventilation.

Na připojených výkresech jsou znázorněny příklady provedení systému. Na obr. 1 je výsek příčného řezu A—A univerzální vícelodní průmyslovou halou se sedlovým hřebenovým světlíkem, s průběžnými pásy podhledových fólií; s vyznačením hlavních směrů nuceného proudění čerstvého a odpadního vzduchu. Na obr. 2 je výsek podélného řezu B—B‘ této průmyslové haly. Na obr. 3 je výsek příčného řezu A—A* zemědělským vícelodním stájovým objektem se sedlovým hřebenovým světlíkem, s podélně dělenými pásy podhledové fólie a s vyznačením hlavních směrů nuceného proudění čerstvého a odpadního vzduchu. Na obr. 4 je výsek podélného řezu B—B‘ zemědělským stájovým objektem.The accompanying drawings show exemplary embodiments of the system. Fig. 1 is a cross-sectional view of cross-section A-A of a universal multi-aisled industrial hall with a saddle comb skylight, with continuous strips of soffit film; indicating the main directions of the forced flow of fresh and exhaust air. Fig. 2 is a section of longitudinal section B-B ‘of this industrial hall. Fig. 3 is a cross-sectional view of cross-sectional view A-A * of an agricultural multi-node housing object with a saddle comb skylight, with longitudinally divided soffit strips and indicating the main directions of forced flow of fresh and exhaust air. Fig. 4 is a longitudinal sectional view of the cross-section B-B ským of an agricultural stable object.

Systém větrání a teplovzdušného vytápění halových objektů sestává z integrované vzduchotechnické jednotky i pro nucený přívod odvod vzduchu, ohřev, filtraci a rekuperaci odpadního tepla, vestavěné do prostoru světlíku 2, vymezeného nadstřešní prosklennou částí 3 a podhledovou perforovanou transparentní fólií 4. Z jednotky 1 je do prostoru světlíku 2 vyústěna regulovatelná první vyústka 5 čerstvého filtrovaného vzduchu. S vnitřním prostorem haly je jednotka 1 propojena přes fólii 4 druhou vyústkou 6 čerstvého vzduchu a vyústkou 7 pro nasávání odpadního vzduchu. Čerstvý venkovní vzduch je otvorem 8 nasáván do jednotky 1 nad hřebenem světlíku 2 ve směru jeho podélné osy. Vyústky 9 odpadního vzduchu jsou z jednotky 1 orientovány kolmo na podélnou osu světlíku 2. Na druhou vyústku 6 čerstvého vzduchu je oboustranně napojeno rozvodné potrubí 10 se spodními štěrbinovými vyústkami, vedené rovnoběžně s podélnou osou světlíku 2, ku kterému jsou oboustranně uchyceny vodicí lišty 15 pro kluzné podélné zavěšení obou průběžných pásů fólie 4. Na vyústku 7 odpadního vzduchu je oboustranně napojeno sběrné potrubí 11 kolmo na podélnou osu světlíku 2. V alternativě je připojeno další sběrné potrubí 12. Jednotky 1 jsou osazeny na montážní a obslužní plošině 13 z roštů, přístupné ze střechy haly otvorem 16 v rovině nadstřešní části 3 světlíku. Montážní a plošiny obslužné 14 jsou plné, a v celé šíři světlíku opatřeny závěsem 17, pro podélné kotvení dělených pásů fólie 4.The ventilation and hot-air heating system of the hall buildings consists of an integrated air handling unit for forced air extraction, heating, filtration and waste heat recovery, built into the skylight area 2, delimited by the overhead glass part 3 and perforated transparent foil 4. In the space of the skylight 2, a controllable first diffuser 5 of fresh filtered air is provided. The unit 1 is connected to the interior of the hall via a foil 4 by a second fresh air outlet 6 and an exhaust air outlet 7. Fresh outside air is sucked through the opening 8 into the unit 1 above the ridge of the skylight 2 in the direction of its longitudinal axis. The exhaust air outlets 9 are oriented perpendicularly to the longitudinal axis of the skylight 2 from the unit 1. On the other fresh air outlet 6, a manifold 10 with bottom slot diffusers is connected on both sides, parallel to the longitudinal axis of the skylight 2. sliding longitudinal suspension of both continuous foil strips 4. At the exhaust air outlet 7, a manifold 11 is connected on both sides perpendicular to the longitudinal axis of the skylight 2. An alternative manifold 12 is connected. The units 1 are mounted on an assembly and service platform 13 of grates accessible from the roof of the hall through the opening 16 in the plane of the roof part 3 of the skylight. The assembly and service platforms 14 are solid, and are provided with a hinge 17 over the entire width of the skylight, for longitudinal anchoring of the divided sheets of foil 4.

V příčném řezu halou vymezuje obraz proudění vzduchu oblast trvalého pobytu lidí (A), a oblast vzniku škodlivin a odpadního tepla (B) z instalovaného výrobního zařízení.In the cross section of the hall, the image of the air flow defines the area of permanent residence of people (A), and the area of generation of pollutants and waste heat (B) from the installed production equipment.

V topném období se venkovní nasávaný filtrovaný vzduch rozděluje v jednotce 1 do části vháněné regulovatelnou první vyústkou 5 čerstvého vzduchu do prostoru světlíku 2, a do části procházející přes rekupprátor tepla a vestavěný topný registr do prostoru haly druhou vyústkou 6 čerstvého vzduchů. V období mimo provoz větrání se teplovzdušně vykrývá základní tepelná ztráta objektu transmisí, a v jednotce 1 se uzavírá přívod venkovního vzduchu 8 a otevírá klapka pro recirkulaci vzduchu přes vestavěný filtr a topný registr. V letním období, při požadování vyšší intenzitě větrání, se vyřazuje z funkce rekuperátor tepla a nasávaný čerstvý vzduch se v jednotce 1 pouze filtruje, případně lze reverzací otáček odsávací sekce jednotky 1 zajistit dvojnásobný přívod venkovního vzduchu do prostoru haly při přetlakovém větrání, s odvodem odpadního vzduchu žaluziemi ve střešním plášti.During the heating period, the outdoor sucked filtered air is distributed in the unit 1 into the part blown by the adjustable first fresh air outlet 5 into the space of the skylight 2, and into the part passing through the heat exchanger and the built-in heating register into the hall space through the second fresh air outlet. In the out-of-ventilation period, the basic heat loss of the building is covered by transmission, and the unit 1 closes the outside air 8 and opens the air recirculation flap via the built-in filter and the heating register. In summer, when a higher ventilation rate is required, the heat recuperator is disabled and the fresh air drawn in the unit 1 is only filtered, or by reversing the speed of the exhaust section of the unit 1 it is possible to double the outside air to the hall air blinds in the roof cladding.

Systém lze využít pro teplovzdušně vytápěné halové objekty, i objekty se sálavým stropním vytápěním, pro dosažení optimál241Β51The system can be used for hot-air heated indoor buildings, as well as objects with radiant ceiling heating, for optimum performance241-51

7-.7-.

nich výsledných účinných teplot, případně pro eliminaci vyšší tepelné zátěže. Systém je možno uplatnit pro všechny typy světlíků příčných i podélných, zenitních, shodových i lucernových; dále pro pilové a shedové konstrukční systémy zastřešení s jednoduchým prosklením, a tak s minimálními investičními náklady lze rekonstruovat stávající halové objekty.the resulting effective temperatures, eventually to eliminate higher thermal load. The system can be used for all types of transverse and longitudinal skylights, zeniths, concealed and lanterns; Furthermore, for saw and shed construction systems roofing with simple glazing and thus with minimal investment costs can be reconstructed existing hall buildings.

Oproti běžně používaným nadstřešním jednotkám zajišťuje systém nasávání čerstvého vzduchu až nad hřebenem světlíků, kde nedochází k jeho intenzivnějšímu ohřevu v letním období. Osázením větracích jednotek do uzavřeného prostoru světlíků se podstatně snižuje trvalá hladina hluku v hale; jednotky nejsou vystaveny vlivu povětrnosti a nebezpečí zamrzání topných registrů při odstavení, a vylučují se prostupy ve střešním plášti.In contrast to commonly used roof units, it ensures a fresh air intake system up to the skylight ridge, where it is not heated more intensively in summer. The installation of ventilation units in the enclosed space of skylights significantly reduces the permanent noise level in the hall; the units are not exposed to the weather and the risk of the heating registers freezing during shutdown, and penetrations in the roof cladding are excluded.

Claims

SUBJECT

1. A system of ventilation and hot-air heating of hall buildings, consisting of an integrated air handling unit built into the skylight space, which provides forced air inlet and outlet, its heating, filtration and recovery of heat from exhaust air, further comprising a perforated transparent soffit foil characterized in that the integrated air handling unit (1) is connected to the skylight (2) by a first fresh air outlet (5) and is connected to the hall space by a second fresh air outlet (6j) and an exhaust air outlet (7) passing through the soffit perforated film (4).

System according to claim 1, characterized in that a fresh air distribution pipe (10) is connected to the second fresh air outlet (6j) in the direction of the longitudinal axis of the skylight (2).

3. The system according to claim 1, characterized in that a manifold (11) of the exhaust air perpendicular to the longitudinal axis of the skylight (2) is connected to the exhaust air outlet (7j).