FI56741C - Foerfarande och anordning vid tillfoersel och foerdelning av luften vid ventilation av stora lokaler eller lokaler med oregelbunden form - Google Patents

Description

© SUOMI—FIN LAND patenttijulkaisu-patentskrift 5 6741 ® Kv.lk?lnt.CI. 2 F 24 F 7/06 ® ,1 © Patenttihakemus — Patentansöknlng 1^35/73 φΒ3Β Ä © Hakemispäivä — Ansöknlngsdag OU.05.73 • © Alkupäivä — Giltighetsdag 0U.05.73 uQyy ® Tullut julkiseksi — Blivlt offentllg 09.11.73 @ Nähtäväksi panon ja kuul.julkalsun pvm.—

Ansökan utlagd ooh utl.skriften pubi ice rad 30.11.79

Patentti- ja rekisterihallitus © Patentt, myönnetty-Patent meddelat 11.05-81

Patent- och registerstyrelsen Λ _ _

Pyydetty etuoikeus — Begärd prioritet 08.05.72 Ruotsi-Sverige(SE) 6071/72 (73) Aktiebolaget Svenska Fläktfabriken, Sickla All£ 1, 131 00 Nacka,

Ruotsi-Sverige(SE) (72) Birger Lärkfeldt, Odensjö-Bamarp, Ruotsi-Sverige(SE) (7^) Oy Kolster Ab (5M Menetelmä ja laite ilman sisäänjohtamiseksi ja jakamiseksi suurien tai epäsäännöllisen muotoisten tilojen tuuletuksessa - Förfarande och anord-ning vid tillförsel och fördelning av luften vid ventilation av stora lokaler eller lokaler med oregelbunden form Tämän hakemuksen kohteena on menetelmä ilman sisäänjohtamiseksi ja jakamiseksi suurien tilojen, kuten konepaja- ja teollisuushallien tai epäsäännöllisen muotoisten tilojen tuuletuksessa, jolloin säädetty tuloilmavirta tuodaan tilaan alhaisella nopeudella.

Viime vuosina vaatimukset asentaa vähäisin työpanoksin rakennuspaikalla ja lyhyessä ajassa tuuletusjärjestelmä ovat kasvaneet voimakkaasti. Samoin rakennus-järjestelmän se poikkeavuus tavanomaisesta muodostamisesta, jotka yhä enemmän on esiintyneet rakennustekniikassa - erityisesti kun on kysymys maisemakonttoreista, pankkihuoneistoista, urheiluhalleista ja muista suurista tiloista - asettaa suuria vaatimuksia joustavalle ja epäsäännöllisiin tiloihin sopivalle, tuuletusjärjestelmälle. Usein on osoittautunut, että tavanomainen tuuletusjärjestelmä ei ilman usein kalliita erikoisjärjestelyjä voi ratkaista tämän päivän ja tulevaisuuden lisääntyviä vaatimuksia tehokkuudesta, joustavuudesta ja hinnan halpuudesta, kun on 2 56741 kysymys tuuletuksesta. Huoneistot/ joiden syvyys on 10 metriä tai enennän, eivät ole enää nykyisin harvinaisia. Nämä on vaikeissa tapauksissa voitu tuulettaa vain erityisillä erikoislaitoksilla, mikä on osoittautunut kalliiksi perustamiskustannusten suhteen ja usein vaatinut aikaavieviä töitä rakennusrungossa. Vastaavanlaisia vaikeuksia esiintyy monessa tapauksessa teollisuuslaitosten tuulettamisen yhteydessä samoin kuin alustan kuormaus-tilojen tuulettamisen yhteydessä, varsinkin jos on kysymyksessä tilat herkästi pilaantuvia elintarvikkeita varten. Myös vanhojen huoneistojen täydentäminen paremmalla ja täydellisemmällä tuuletuksella on tullut yhä tavallisemmaksi, mutta tämä on usein kallista ja aikaavievää ja vaikesti toteutettavissa. Kaikkien näiden haittojen ja vaikeuksien lisäksi tulevat tietysti myös kasvaneet vaatimukset maksimaalisen lämpötilagradientin ja ilman nopeuden, säteilytuoton jne. suhteen, jotka normien kautta ovat alkaneet tulla ratkaiseviksi vaatimuksiksi oleskelualueille.

Keksinnön avulla - joka sisältää kokonaan uuden tarkastelutavan tuuletus tekniikkaan - on tarkoitus poistaa yllä mainitut haitat ja vaikeudet tavanomaisesti muodostetuissa tuuletuslaitoksissa.

Keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista, että alhaisella nopeudella sisään johdettu tuloilmavirta saatetaan liikkumaan haluttuun suuntaan ja jaetaan tilaan useiden ejektori-ilmavirtojen avulla, jotka on sovitettu toistensa perään virtaus suunnassaan ja johdetaan sisään sellaiseen suuntaan tuloilmaan nähden, että ne vaikuttamalla tuloilmavirtaan ohjaavat tämän virtausta tilan läpi, jolloin kunkin ejektori-ilmavirran määrä on olennaisesti pienempi kuin tuloiIlmavirran määrä, ja että kulloinkin seuraava e jek tori-ilmavirta johdetaan sisään kohtaan, joka on edellisen ejek tori-ilmavirran vaikutusalueella.

Keksinnön mukaista menetelmää toteuttavalle laitteelle on tunnusomaista tuloilmaelimestä tuloilmavirran sisäänjohtamiseksi alhaisella nopeudella ja useista toistensa perään suunnassa tuloilmaelimestä pois sovitetuista ejektoreista ejektori-ilmavirtojen sisäänjohtamiseksi, jolloin kukin ejek-tori on sovitettu edellisen ejektori-ilmavirran vaikutusalueelle.

Keksintöä kuvataan nyt lähemmin oheisiin piirustuksiin liittyen, jotka esittävät toisaalta joitakin esimerkiksi otettuja laitosten sovellutusmuo-toja, joissa keksinnön mukaista menetelmää sovelletaan, ja toisaalta virtauksen kulkua keksinnön mukaisessa menetelmässä verrattuna virtauksen kulkuun kahdessa tavanomaisella ilman tuonnilla varustetussa tyypissä.

3 56741

Kuvio 1 esittää kaavamaisesti laitosta, jossa sovelletaan keksinnön mukaista menetelmää ja jossa yhtään tuuletusilmaa ei johdeta huoneiston sisään.

Kuvio 2 esittää kaavamaisesti vastaavaa laitosta, jossa tuuletusilmaa johdetaan kattohajoittimen kautta.

Kuvio 3 esittää kaavamaisesti keksinnön soveltamista huoneistoon, jonka muoto on epäsäännöllinen ja jossa tuuletusilmaa tuodaan lyhyessä seinässä olevan ristikon kautta.

Kuvio esittää esimerkkinä ejektorin sovellutusta, joka sisältyy laitokseen.

Kuvio 5 esittää kaavamaisesti ejektorin toimintatapaa liittyen selityksessä myöhemmin annettuun teoreettiseen selvitykseen keksinnön mukaisesta menetelmästä.

Kuvio 6 esittää kaavamaisesti selityksessä annettua selvitystä käsitteelle tuuletussäteen leveys.

' Kuvio 7 esittää kaavamaisesti ejektorin toimintatapaa tuuletusvirran uudel- leenohjaamiseksi.

Kuvio 8 havainnollistaa kaavamaisesti virtauksen kulkua sijoitettaessa ejektori pilarin taakse.

Kuvio 9 esittää vaakatasossa virtauksen kulkua joukon peräkkäin laitokseen sijoitettuja ejektoreita ympärillä.

Kuvio 10 esittää vertauskuvallisesti virtauksen kulkua, kun tuuletusilmaa tuodaan tavanomaiseen tapaan kanavan kautta, jossa on rei'itetty sivuseinämä.

Kuvio 11 esittää virtauksen kulkua, kun tuuletusilmaa tuodaan tavanomaiseen tapaan kanavan kautta, joka on varustettu ristikoilla ilmantuontivälineenä.

Piirustuksen kuvioissa viitenumero 1 tarkoittaa tuuletettavaa huoneistoa. Huoneisto voi muodoltaan olla säännöllinen tai epäsäännöllinen ja sen mitat· pituuden, leveyden, syvyyden ja katon korkeuden suhteen voivat olla mielivaltaiset. Huoneisto voi olla urheiluhalli, nk. maisemakonttori tai teollisuushuoneisto tai vastaava tila, etupäässä sellainen tila, joka tavanomaisen tuuletustekniikan avulla on vaikea tai mahdoton läpituulettaa kohtuullisin kustannuksin. Viitenumero 2 tarkoittaa yhtä tai useampaa ejektoria, joita käyttää ilma tai muu kaasumainen aine, joka tulee piirustukseen kaavamaisesti merkitystä ilmansyöttölaitteesta 3. Viitenumerot k ja 5 tarkoittavat liitäntä- $6741 johtoja, jotka on liitetty joko mainittuun ilmansyöttölaitteeseen 3 tai piirustuksessa esittämättä jätettyyn tavanomaiseen tuuletusilman kuljetusjärjestelmään. Liityntäjohdot voi olla muodostettu muovista tai muusta helposti taipuvasta materiaalista, mikä helpottaa asentamista epäsäännöllisen muotoisiin huoneistoihin. Kuviossa 3 tuodaan tuuletusilmaa ristikon 6 välityksellä, joka on asennettu huoneiston seinään* Tuuletusilma voidaan keksinnön mukaan tuoda sisään kuitenkin mielivaltaisella tavalla, esim. kuviossa 2 esitettyyn tapaan tavanomaisesti muodostetun kattohajoittimen 7 välityksellä. Tuuletusilman tuonti voi tapahtua myös raitisilmavarastosta, joka on muodostettu alakatoksi käytävään, josta raitisilmavarastosta voidaan tuulettaa molemmin puolin käytävää sijaitsevat huoneistot, riippumatta vaihtelevaeta suuruudesta tai muodosta. Yksi tai useampi ejektori tulee tällöin olla sovitettu mainittuun raitis-ilmavarastoon ilman kuljettamiseksi yhteen tai useampaan huoneistoon (huoneistoihin) johtavaan aukkoon. Useita ejektoreita voi olla yhteistoiminnassa auko(i)ssa tuomisen yhteydessä eri olosuhteissa olevan tuuletusilman sekoittamiseksi, joka tulee kahdesta erillisestä varastosta tai kahdesta erillisestä kanavasta eri aineita varten. Ejektorit 2 voivat olla niin mitoitetut, ja sijoitetut sellaisin keskinäisin etäisyyksin, että tuuletusilma tällöin jaetaan huoneistoon (huoneistoihin) edeltä määrätyssä laajuudessa oleskelualue(id)en eri osien kesken. Kuten kuviossa 4 esitetään, edellytetään ejektorin olevan yläpäästään 2a kiertyvä pituusakselinsa suhteen, jotta se voisi kiertyä kierroksen, mitä on merkitty ympyränkaarella Θ. Ejektori on nivelletty kohdassa 2b, niin että sen alempi pää 2c voi saada toisen asennon kaariviivaa 10 pitkin. Viitenumero 9 tarkoittaa kiertoruuvia, joka on tarkoitettu ejektorin uloemenoaukon käsin tapahtuvaa muuttamista varten. Yhtä hyvin kuin ejektorin tässä on kuvattu olevan käsin säädettävissä ja sillä olevan käsin muutettavissa oleva ulosmenoaukko, se voidaan tehdä automaattisesti, esim. riippuvaksi ohjelmansäätölaitteesta, säädöltään muuteltavaksi tai ulosmenoaukoltaan muuteltavaksi. Samoin voidaan joukkoa yhteistoiminnassa olevia ejektoreita ohjata keskenään määrätyssä järjestyksessä. Kuvio 3 esittää laitostyyppiä, jossa ejektoria käytetään suuntaamaan uudelleen ja jakamaan tuuletusvirtaa, niin että se saatetaan pääsemään osittain varjostettuun tilaan Ib ja läpituulettamaan tämä, joka tila muodostaa pienemmän osan huoneistosta la. Vastaavalla tavalla ejektorit voidaan sijoittaa esim. pilarin taakse, jotta johdettaisiin uudelleen ja/tai suoristettaisiin sellaiset epästabiilit pyörrevirrat, joita muutoin siellä esiintyy ja jotka häiritsevät tuuletusilman kuljetusta ja jakamista. Myös kun on kysymyksessä oleskelualueiden suojaaminen ei-toivotuilta termisiltä lämpövirroilta tai ei-toivotuilta säteilyltä, ejektorit voidaan sijoittaa huoneistoon (huoneistoihin) niin, että ne ohjaavat uudelleen tällai- 5 5 ϋ Ί Η \ sen virtauksen pois oleskelualueelta (-alueilta)*

Seuraavaesa selitetään nyt keksinnön teoreettista taustaa. Ilman liike oleskelualueella riippuu seuraavista tekijöistä: a) tuloilman tilasta: tuloilmaimpulssista tuloilman lämpötilasta suhteessa huoneenlämpö-tilaan b) huoneiston mitoista ja muodosta c) huoneiston sisustuksesta d) ilmantuontilaitteen sijainnista ja tuloilman suunnasta e) termisistä häiriöistä (hetkellisistä lämpökuormituksista - ulkoiset seikat)

Jotta huoneistoon saataisiin tuomalla tuuletusilmaa huoneiston oleskelualueen läpituuletus, vaaditaan aina tietty impulssi pituusykikköä (huoneis- A p - ton syvyys L) kohti u dA/L.

0 Tämä tarvittava tuloilmaimpulssi voi olla ristiriidassa oleskelualueella sallitun nopeuden, esim. 0,2 m/sek, kanssa. Antamalla tuuletusilmalle impulssi ejektorilla voidaan valitsemalla ejektoreiden lukumäärä, suuruus ja suunta saada tuuletussäde, joka saavuttaa aina sisäseinän. Ejektori voidaan mitoittaa siten, että ejektorivirta on pieni verrattuna primääri-ilmavirtaan.

Jäljessä eeuraavien yhtälöiden esittämiseksi oheisiin kuvioihin 5» 6, 7 ja 8 liittyen käytetään seuraavia merkintöjä: L = huoneen syvyys J* = tiheys H = säde u = nopeus r = säde A = ala - tuuletussäteen sisään- g = maan vetovoiman kiihtyvyys tulonopeus uQ - ejektorisäteen sisään- tr= huonelämpötila tulonopeus " Φ =— d * halkaisija U R0,5 )f = kulma f - absoluuttinen lämpötila q b massavirta m 6 56/41

Massavirta leikkauksessa lsq · ^ ^ S* * Ucl . e"“ r ^ ml ° 0 '

Impulssi leikkauksessa 1:1^- / / P u 2 e** r d (P dr = o o

A

-f i^u.2 dA O

*1

Tuuletussäteen leveys R^ « ^ tgo . dx^

O

Tuuletussäteen keskiviivan ympärillä oleva ilma ejektoituu ejektorin vaikutuksesta mukaan. Jos oletetaan» että mukaan ejektoituu tuuletussädettä etäisyyteen 0,3 R saakka keskiviivasta, niin tällöin ejektoituu mukaan noin puolet tuuletussäteen virtauksesta. Tuuletusilman loppuosa diffundoituu huoneistoon.

2 op 2 Y η , 2

Massavirta leikkauksessa 2: - J f r uc2 e - u r d * 0 0 op 2/ rq 2ln2 ^ 1/2 vf S Ud e" 6 rdidr O O '

Xfi 2Ϊ 2 e- 2%ln2

Impulssi leikkauksessa 2: *2 " J ,.{ $ U c2 r d ^ dr O 0 oo 2 lf 2 2ln2 1/2. ^ u2 e- r 4 ? dr + 0 0 cl

Ao + /* u2q

O

7 s6/41 X2

Tuuletussäteen R^ B J tga · d leveys ^ Näillä yhtälöillä ja yhtälöillä nopeuden vähenemisestä vapaassa säteessä voidaan ejektori mitoittaa jokaista huonesyvyyttä varten.

Tuloksena oleva säteen leveys jää pääasiassa vakioksi.

Jos huoneiston muoto on monimutkainen, kuten kuviossa 3» on aina vaikeaa tuulettaa sellaisia osia, joita varjostavat ulkonevat nurkat tai pilarit. Ejektori antaa tällöin erinomaisen mahdollisuuden antaa tuuletusilmalla impulssi ja suunta tuulettumattomana huoneiston osaan. Katso kuviota 7. Voidaan asettaa seuraavat yhtälöt: ucl voidaan laskea nopeuden vähenemisen yhtälöllä vapaassa säteessä:

* X

u , = vakio. 1 . u ci — o

K

vakio # 6 ti· oo 2 ~ 2*)

Impulssi- r r P 1/ , lp , ( f f5 2 0 tasapaino: J f P u χ e r d T dr = * f u c2 .

0 0 0 0 o 2 -2Ύ) ln2 •e r d jf dr 3? ηη21η2 2>(Γ Jh2

Jatkuvuus- , ( o ucl e~ Is rd^dr-.J e u 1 e ^ ln2 r d ^dr+

yhtälö: 0 0 ’’ O O ^ C

+ tuul.

Yllä olevien yhtälöiden avulla voidaan ejektori mitoittaa jokaista tuloilmavirtaa ja jokaista huoneistoa varten.

Vastaavat yhtälöt voidaan asettaa ejektorin käyttämisen tutkimiseksi häiritsevien, epästabiilien pyörrevirtamuodostumien uudelleenohjaamiseksi ja suoristamiseksi, joita pyörrevirtauksia voi esiintyä esim. pilarien takana.

Asettamalla yhtälöt impulssitasapainolle ja lämpötasapainolle voidaan vastaavalla tavalla tutkia ejektorin käyttökelpoisuutta oleskelualueiden suojaamiseksi ei-toivotuilta termisiltä ilmavirtauksilta, esim. kylmavirtauksilta ikkunoiden luona.

8 5ϋ / 4 1

Kuviossa 3 tarkoittavat ehyet, alaspäin suunnatut ja katkoviivoin merkityt | ylöspäin suunnatut nuolet virtauksen kulkua vapaassa ulosvirtauksessa kolmesta ejektorista 2 vaakatasossa. Sijoitettaessa ejektorit 2 katon pinnan lähelle virtauskuva puolittuu, niin että vain ehyet, alaspäin summatut nuolet kuvaavat virtausta. Tämä virtauksen kulku on suoremmin verrattavissa kuvioissa 10 ja 11 esitettyyn kahteen tavanomaiseen virtauksen kulkuun rei'itetyn pinnan läpi kuvioissa 10 ja vastaavasti kolmen ristikon läpi kuviossa 11.

Claims (6)

9 56741 Patenttiva-.it :i maksat:

1. Menetelmä ilman sisäänjohtamiseksi ja jakamiseksi suurien tiJojen, kuten konepaja- ja teollisuushallien tai epäsaä yöllisen muotoisten tilojen tuuletuksessa, jolloin säädetty tulollmavirta tuodaan tilaan alhaisella nopeudella, tunnettu siitä, että alhaisella nopeudella sisään johdettu tuloilmavirta saatetaan liikkumaan lialuttuun suuntaan ja jaetaan tilaan useiden ejektori-ilmavirtojen avul].a, jotka on sovitettu toistensa perään virtaus-suunnassaan ja johdetaan sisään sellaiseen suuntaan tulo.i Lnaan nähden, että , ne vaikuttamalla tuloilmavirtaon ohjaavat tämän virtausta tilan läpi, jolloin kunkin ejektori-ilmavirran määrä on olennaisesti pienempi kuin tulo.ilmavirran määrä, ja että kulloinkin seuraava ejektori-ilmavirta johdekaan sisään kohtaan, joka on edellisen ejektori-ilmavirran vaikutusalueella.

2. Laite patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu tuloilmaelimestä (6, 7) tuloilmavirran sisään johtamiseksi alhai.sella nopeudella ja useista toistensa perään suunnassa tuloilmaeIinestä pois sovitetuista ejektoreista (2) ejektori-i.lmavirtojen sisäänjohtainiseksi, jolloin kukin ejektori on sovitettu edellisen ejektori-ilmavirran vaikutusalueelle.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin ejektori (2) on aseteltavissa käsin tai automaattisesti haluttuun suuntaan.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin ejektori (2) on varustettu elimillä ejektori-impulssin säätämiseksi käsin tai automaattisesti.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laite, tunnettu siitä, että kunkin ejektorin (2) ulostuloaukko on muutettavissa.

6. Patenttivaatimuksen 4 tai 5 mukainen laite, jossa ejektorin antaman ejektori-ilmavirran impulssin ja/tai suunnan automaattinen vaihtelu, t u n - - n e t t u elimistä vaihtelun suorittamiseksi jaksotta in.