PL168943B1 - Uklad wentylacyjny dla wielopietrowego budynku PL PL - Google Patents

Abstract

1. Uklad wentylacyjny dla wielopietrowego budynku zawierajacy urzadzenie wentylacyjne zamontowane na dachu budynku z wentylatorami do wytwar- zania strumienia powietrza wlotowego i kanal rozprowadzajacy do dostarczania strumienia powietrza wlotowego na rózne posrednie po- ziomy budynku, znamienny tym, ze kanal przeplywowy dla strumienia powietrza wlo- towego (B), przeplywajacego od urzadzenia wentylacyjnego (4) umieszczonego w górnej czesci budynku (1) w dól budynku (1) stanowi szyb (3) budynku (1) lub podobna przestrzen ciagnaca sie pionowo przez budynek (1) i otwarta dla posrednich poziomów (2) oraz szyb (3) ma urzadzenia odchylajace (11,13) do przeprowadzania czesci (D) strumienia powietrza wlotowego (B) na kazdy posredni poziom (2) budynku (1). FIG. 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ wentylacyjny dla wielopiętrowego budynku.

W wysokich budynkach w których powietrze wewnątrz budynku jest cieplejsze niż powietrze na zewnątrz powstaje różnica ciśnień pomiędzy górną i dolną częścią budynku. Ponieważ budynki nie są szczelne, powietrze wypływa przez konstrukcję z górnej części budynku na zewnątrz, a z dolnej części budynku wpływa do wewnątrz. Wewnątrz budynku powietrze płynie z dołu do góry.

168 943

Z powodu tych nieszczelności, dolna część budynku jest zimna i wydaje się, że powstaje przeciąg. Natomiast w górnej części jest raczej gorąco i jeśli wilgotność powietrza wewnątrz budynku jest znacznie wyższa niż wilgotność powietrza na zewnątrz, to uciekające powietrze może skraplać wodę w konstrukcji. Zanieczyszczenia są rozprowadzane przez wewnętrzne strumienie powietrza budynku.

Wady te mogą być wyeliminowane przez skonstruowanie pośrednich poziomów budynku tak szczelnych, jak to jest tylko możliwe. Zatem, na przykład, budynki mieszkalne lub biurowe dzieli się na części niezależne od siebie, wewnątrz których to części zjawisko wystąpienia różnicy ciśnień może być wyeliminowane przy zastosowaniu konwencjonalnej techniki klimatyzacyjnej dzięki małej różnicy ciśnień.

Natomiast w budynkach przemysłowych, w których znajduje się wiele dużych przejść dla wyposażenia produkcyjnego, włazów i szybów, itp., poprowadzonych przez poziomy, budowa szczelnych poziomów byłaby bardzo droga i trudna, jeśli nie nawet niemożliwa.

Z fińskiego opisu patentowego nr 56 714 znany jest układ wentylacyjny dla budynku w którym nie ma żadnych pośrednich poziomów. W takim budynku różnice temperatur występujące pomiędzy górną i dolną jego częścią mogą być wyrównane za pomocą silnych strumieni powietrza, które sięgają od dachu prawie do płaszczyzny podłogi, niosąc powietrze z górnej części budynku i mieszając je skutecznie.

Taki układ nie może być stosowany w budynkach wielopiętrowych, choćby nawet pośrednie poziomy były przepuszczalne dla powietrza, ponieważ obszary z silnym strumieniem powietrza nie są odpowiednie dla miejsc pracy.

Jeśli znajduje się tylko kilka pośrednich poziomów, to różnice temperatury i ciśnienia zostają wyrównane za pomocą wentylatorów o przepływie osiowym zamontowanych na poziomach, które to wentylatory wdmuchuj ą powietrze z górnego poziomu w dół. Ciągle jednak zajmująone cenną przestrzeń podłogi, stwarzająproblemy hałasu, zużywają energię elektryczną i są odpowiednio nieefektywne biorąc pod uwagę wyrównanie temperatur, ponieważ powietrze z wentylatora zostaje wprowadzone w silny ruch wirowy.

Przykład układu wentylacyjnego znanego ze stanu techniki jest przedstawiony w niemieckim opisie patentowym nr 2 915 392. W opisanym układzie powietrze wentylacyjne jest przepuszczane przez oddzielne zamknięte metalowe kanały do niższych i wyższych części budynku wielopiętrowego z urządzenia umieszczonego na dachu i zawierającego wentylatory do wytwarzania powietrza wilgotnego. Obecny wynalazek wykorzystuje wymienione urządzenie z wentylatorami, ale nie wykorzystuje metalowych kanałów.

W wielopiętrowych budynkach maksymalna część powietrza wentylacyjnego przechodzi przez kanały do niższej części budynku, a tylko minimalny strumień powietrza potrzebny dla zapewnienia odpowiedniej jakości powietrza, płynie do górnej części. Kanały zajmują jednak przestrzeń w budynku, zaś ich budowa i umieszczenie w budynku są kosztowne. Efektywne rozprowadzenie powietrza za pomocąkonwencjonanych urządzeń do rozprowadzania powietrza na szerokie poziomy, bez stosowania kanałów rozprowadzających rzadko kończy się sukcesem. Problem sprawia regulacja. Różnice ciśnienia i temperatury w budynku zależą od różnicy temperatury pomiędzy powietrzem wewnątrz budynku a powietrzem na zewnątrz, zgodnie z którą byłaby możliwa regulacja stosunku strumienia powietrza wlotowego górnej i dolnej części budynku. Nie jest to jednak w praktyce możliwe z powodu wysokich kosztów związanych z dużą ilością urządzeń do rozprowadzania i regulacji powietrza.

Celem wynalazku jest opracowanie układu wentylacyjnego bez tych wad i umożliwiającego obniżenie kosztów oraz nie wymagającego zapewnienia przestrzeni dla urządzenia wentylacyjnego, poprawiającego rozprowadzenie powietrza, a także jakość powietrza oraz posiadającego większe możliwości regulacji.

Układ wentylacyjny dla wielopiętrowego budynku zawierający urządzenie wentylacyjne zamontowane na dachu budynku z wentylatorami do wytwarzania strumienia powietrza wlotowego i kanał rozprowadzający do dostarczania strumienia powietrza wlotowego na różne pośrednie poziomy budynku według wynalazku charakteryzuje się tym, że kanał przepływowy dla strumienia

168 943 powietrza wlotowego, przepływającego od urządzenia wentylacyjnego umieszczonego w górnej części budynku w dół budynku stanowi szyb budynku podobna przestrzeń ciągnąca się pionowo przez budynek i otwarta dla pośrednich poziomów oraz szyb ma urządzenia odchylające do przeprowadzania części strumienia powietrza wlotowego na każdy pośredni poziom budynku.

Korzystnie szyb jest umieszczony w narożu budynku.

Korzystnie urządzenie wentylacyjne zawiera co najmniej dwa wentylatory o przepływie osiowym zamontowane obok siebie, wytwarzające co najmniej dwa równoległe turbulentne strumienie wyhamowujące się nawzajem i -tworzące strumień powietrza wlotowego skierowany w dół.

Korzystnie za wentylatorami są zamontowane urządzenia kierujące do skierowania strumienia powietrza wlotowego w kierunku szybu.

Korzystnie urządzenia kierujące stanowią dysze wytwarzające strumień wspomagający skierowany w dół równolegle do szybu, przy czym dysze są zamontowane na wymaganym pośrednim poziomie na krawędzi szybu.

Korzystnie wentylatory i urządzenia kierujące tworzą jednostkę kierującą powietrze do kierowania strumienia powietrza wlotowego w kierunku szybu, przy czym jednostka kierująca powietrze jest zamontowana na co najmniej jednym pośrednim poziomie w szybie.

Korzystnie urządzenia odchylające są utworzone z płytek odchylających zamontowanych na wymaganych pośrednich poziomach w szybie i regulowanych pomiędzy położeniem pionowym a położeniem poziomym.

Korzystnie urządzenia odchylające stanowią dysze rozprowadzające do odciągania powietrza ze strumienia powietrza wlotowego i wdmuchiwania na pośrednie poziomy, umieszczone równolegle do pośrednich poziomów i zamontowane na wymaganych poziomach pośrednich na krawędzi szybu.

Korzystnie w szybie, za wentylatorami jest zamontowana komora wyrównawcza do tłumienia turbulencji strumienia powietrza wlotowego i wyrównania przepływu, tworząca wiele sąsiadujących ze sobą kanałów przepływowych oddzielonych ściankami działowymi.

Korzystnie ścianki działowe są wykonane z materiału dźwiękoszczelnego.

Wynalazek jest oparty na pomyśle, że szyb budynku stosuje się jako kanał powietrza wlotowego i że urządzenie wentylacyjne jest umieszczone nad tym szybem, aby powietrze mogło być wdmuchiwane za pomocą wentylatorów należących do urządzenia wentylacyjnego wzdłuż szybu, w dół budynku jako duży i mocny strumień powietrza. Ponadto szyb działa jako kanał dla powietrza wlotowego i żaden inny kanał nie jest potrzebny. To obniża znacznie koszty, ponieważ koszty budowy specjalnego kanału powietrza wlotowego oraz koniecznej wymaganej przestrzeni budynku są pomijane.

W budynkach przemysłowych, takich jak instalacje kotłowe, pionowy szyb przeważnie przykrywa się łatwo zdejmowalnymi kratami, przy czym szyb przechodzi przez budynek. Ponieważ w każdej chwili może zajść potrzeba, aby przez szyb wyciągnąć maszyny w celu ich konserwacji lub reperacji, wymiany części, maszyn lub oprzyrządowania potrzebnego do reperacji, itp., dlatego w szybie nie mogą być umieszczone żadne stanowiska pracy, magazyny lub inne miejsca funkcjonalne. Zatem, w budynkach podobnych temu, i w większości innych budynków urządzenie wentylacyjne jest umieszczone zasadniczo na dachu budynku, aby zapewnić odpowiedniąjakość powietrza, skuteczną przestrzeń do obróbki, itp. Aby zrealizować wynalazek, urządzenie wentylacyjne i szyb są rozmieszczone względem siebie tak, że szyb zastępuje typowy układ oddzielnego kanału potrzebnego dla strumienia powietrza wlotowego, przez który to układ powietrze wlotowe przechodzi na różne piętra budynku.

Na przykład, wentylatory systemu grzewczego, są ogólnie wentylatorami o przepływie osiowym, które wprawiają powietrze w silny ruch wirowy. Przy wchodzeniu do wolnej przestrzeni strumień powietrza mógłby szybko rozprzestrzenić się na boki, i w ten sposób strumień mógłby być szybko przyhamowany i nie mógłby rozprzestrzenić się zbyt daleko w dół.

Wpływ ruchu wirowego może być znacznie zmniejszony jeśli szyb zostanie umieszczony w narożu budynku, w którym to przypadku ścianki zapobiegną rozprzestrzenianiu się strumienia w dwóch kierunkach. Ponadto, strumień sięgnie znacznie dalej pod wpływem tak zwanego

168 943 zjawiska Coanda: strumień poddaje się działaniu podciśnienia, którego wielkość ciśnienia dynamicznego, porównanego z otaczającym powietrzem jest taka, że strumień trzyma się razem na skutek różnicy ciśnień. Ponadto, zamieszanie otaczającego powietrza, które najbardziej wyhamowuje strumień, jest ograniczone z dwóch kierunków.

Jeśli budynek, o którym mowa, jest wysoki, to burzliwy strumień powietrza może być ograniczony strumieniem powietrza w dolnej części szybu. Strumień powietrza mógłby być mocniejszy dzięki zastosowaniu zestawu łopatek, których koszty jednakże są nieproporcjonalnie duże z uwagi na ich skomplikowany kształt, prawie tak duże jak łopatek z wentylatora bez silnika. Ruch wirowy może być jednakże wyeliminowany praktycznie bez kosztów w bardzo prosty sposób.

Fakt, że urządzenie wentylacyjne zawiera co najmniej dwa wentylatory o przepływie osiowym zamontowane obok siebie, które wytwarzają co najmniej dwa równoległe turbulentne wyhamowujące się nawzajem i tworzące strumień powietrza wlotowego skierowany w dół, powoduje, że przepływy turbulentne z wentylatorów wyhamowują się nawzajem skutecznie. Ponadto moment ruchu każdego wiru jest znacznie mniejszy od momentu dużego wiru w ten sam sposób, co średnica wiru tak, że ruch jest hamowany szybciej niż rozszerzenie się wiru. Koszty być może trochę rosną, lecz jest to kompensowane wzrostem możliwości operacyjnej. Nawet jeśli jeden wentylator zepsuje się, to instalacja pracuje przy obniżonej wydajności.

Dzięki temu, że jednostka kierująca powietrze zawierająca wentylatory oraz urządzenie kierujące są zamontowane na co najmniej jednym pośrednim poziomie w szybie, aby kierować strumień powietrza wlotowego w kierunku szybu, możliwe jest sterowanie rozprowadzaniem powietrza na różne poziomy budynku w odpowiedni sposób, jak również równomierne rozprowadzanie powietrza na całym obszarze poziomu lub w odpowiedni sposób.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie budynek i układ wentylacyjny zamontowany w nim, który odpowiada przykładowi wynalazku, fig. 2 i 3 przedstawiają odpowiednio zespół wentylatorowy urządzenia wentylacyjnego z boku oraz przekrój poprzeczny powstałego strumienia powietrza, fig. 4 i 5 przedstawiają część szybu budynku ze środkami odchylającymi strumień powietrza, z boku, w dwóch różnych położeniach regulacji, a fig. 6 przedstawia część szybu zaopatrzoną, w dysze rozprowadzające umieszczone z boku.

Figura 1 pokazuje wielopiętrowy budynek 1, w którego narożu znajduje się pionowy szyb 3 przechodzący przez różne piętra (pośrednie poziomy) 2 budynku 1 od góry do dołu. Urządzenie wentylacyjne 4 zawierające jednostkę wentylacyjną 5 jest zamontowane na dachu budynku 1. Szyb 3 może być przykryty usuwalnymi kratami na piętrach 2.

Jednostka wentylacyjna 5 zawiera w tym przykładzie cztery wentylatory 6 o przepływie osiowym zamontowane symetrycznie obok siebie. Wentylatory 6 zasysają zewnętrzne powietrze A przez urządzenia do obróbki wchodzące w skład urządzenia wentylacyjnego 4 i wdmuchują strumień powietrza wlotowego B skierowany w dół do szybu 3.

Wentylatory 6 wytwarzaaą cztery równoległe turbulentne strumienie B' skierowane w dół i wyhamowujące się nawzajem, które razem tworzą strumień powietrza wlotowego B jak pokazano na fig. 3.

Od zewnętrznej strony każdego wentylatora 6 znajduje się komora wyrównawcza 7, w której kanał przelotowy jest podzielony za pomocą ścianek działowych 8 ,na kanały 9 o małym przepływie, których długość jest większa w porównaniu z szerokością Ścianki działowe 8 są wykonane z dźwiękochłonnego materiału takiego, że komora wyrównawcza 7 służy jako tłumik hałasu.

Dysze 10 wytwarzające strumień wspomagający C skierowane w dół są zamontowane na niektórych piętrach 2 na krawędziach szybu 3 i zapewniają, że strumień powietrza wlotowego B jest utrzymywany razem i w prawidłowym kierunku.

W bardzo wysokich budynkach strumień powietrza może być niesiony w dół dzięki umieszczeniu jednostki składającej się z wentylatorów i komór wyrównawczych, podobnej do tej umieszczonej na dachu, również na jednym pośrednim poziomie lub na kilku poziomach.

168 943

Zgodnie z doświadczeniem, przy zastosowaniu opisanego układu strumień powietrza może sięgać od najwyższego piętra do najniższego piętra w budynku wyższym niż 70 metrów. Strumień powietrza poruszający się wraz ze strumieniem wspomagającym C jest zwielokrotniany w porównaniu ze strumieniem powietrza wlotowego B ponieważ powietrze o wysokiej prędkości w strumieniu wspomagającym C płynie wzdłuż strumienia otaczając go począwszy od górnej części budynku. Zatem wyrównanie ciśnień jest bardzo efektywne.

Urządzenia odchylające 11 są zamocowane na każdym piętrze w szybie i odchylają część D strumienia powietrza wlotowego B w' kierunku piętra 2. W tym przykładzie wykonania urządzenia odchylające 11 są wykonane z płytek 12 zamontowanych wahliwie w łożyskach, które to płytki l2 sięgają do wnętrza strumienia powietrza wlotowego B. W zimie, płytki 12 są umieszczone w położeniu pionowym na górnych piętrach i dzięki temu tylko mała część D strumienia powietrza wlotowego B jest odchylona na najwyższych piętrach, jak pokazano na fig. 4. W lecie, płytki 12 sąobrócone do położenia poziomego,jak to pokazano kreskami i większa część D strumienia powietrza wlotowego B jest odchylona na najwyższych piętrach, jak pokazano na fig. 5.

W dolnej części budynku działanie jest odwrotne, a w środkowej części płytki 12 mogą być w większości zamocowane na stałe. Sterowanie położeniem może odbywać się na podstawie temperatury zewnętrznej. Stosunki ciśnień pomiędzy piętrami mogą być zatem odpowiednio regulowane bez konieczności wzrostu przepływu powietrza wentylatorów 6.

Na każdym piętrze 2 na krawędzi szybu 3 zamontowanych jest szereg dmuchających poziomo dysz 13 o wysokiej prędkości, które to dysze 13 odciągają powietrze E z pionowego strumienia powietrza wlotowego B i wydmuchują je poziomo, jak pokazano na fig. 6. Poprzez dobór wymiaru dyszy 13, prędkości powietrza w niej, kierunku nadmuchu i odpowiedniego umieszczenia można doprowadzać powietrze do odpowiednich poziomów w wymagany sposób. Wpływ temperatury zewnętrznej na stosunki ciśnienia budynku może być wyeliminowany przez dostosowanie siły wypływu powietrza z dysz 13 w sposób opisany, na przykład w fińskim patencie nr 66 484.

Wypływ powietrza z dysz 13 jest mały w porównaniu ze strumieniem powietrza poruszanym przez dysze 13, tak że następuje umiarkowane zużycie energii. Mogą być one umieszczone na krawędzi szybu 3, a zatem nie mają one wpływu na wykorzystanie szybu 3.

Powyższy opis przedstawia tylko ideę wynalazku. Co do szczegółów, układ według wynalazku może zmieniać się w zakresie zastrzeżeń. Elementy opisane mogą być połączone w różny sposób i w różnych układach o trochę innych właściwościach.

Wynalazek może być również stosowany w instalacji klimatyzacyjnej. Zamiast szybu można wykorzystać innąwolnąprzestrzeń budynku ustawi onąpionowo i połączonąz pośrednimi poziomami.

168 943

FIG. 4

FIG. 5

2

	)	\ I
I	| (	Ν\\νι

h hi

FIG. 6

168 943

168 943

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ wentylacyjny dla wielopiętrowego budynku zawierający urządzenie wentylacyjne zamontowane na dachu budynku z wentylatorami do wytwarzania strumienia powietrza wlotowego i kanał rozprowadzający do dostarczania strumienia powietrza wlotowego na różne pośrednie poziomy budynku, znamienny tym, że kanał przepływowy dla strumienia powietrza wlotowego (B), przepływającego od urządzenia wentylacyjnego (4) umieszczonego w górnej części budynku (1) w dół budynku (1) stanowi szyb (3) budynku (1) lub podobna przestrzeń ciągnąca się pionowo przez budynek (1) i otwarta dla pośrednich poziomów (2) oraz szyb (3) ma urządzenia odchylaj ące (11,13) do przeprowadzania części (D) strumienia powietrza wlotowego (B) na każdy pośredni poziom (2) budynku (1).
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że szyb (3) jest umieszczony w narożu budynku (1).
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenie wentylacyjne (4) zawiera co najmniej dwa wentylatory (6) o przepływie osiowym zamontowane obok siebie, wytwarzające co najmniej dwa równoległe turbulentne strumienie (B') wyhamowujące się nawzajem i tworzące strumień powietrza wlotowego (B) skierowany w dół.
4. 4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że za wentylatorami (6) są zamontowane urządzenia kierujące do skierowania strumienia powietrza wlotowego (B) w kierunku szybu (3).
5. 5. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że urządzenia kierujące stanowią dysze (10) wytwarzające strumień wspomagający (C) skierowany w dół równolegle do szybu (3), przy czym dysze (10) są zamontowane na wymaganym pośrednim poziomie (2) na krawędzi szybu (3).
6. 6. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że wentylatory (6) i urządzenia kierujące tworzą jednostkę kierującą powietrze do kierowania strumienia powietrza wlotowego (B) w kierunku szybu (3), przy czym jednostka kierująca powietrze jest zamontowana na co najmniej jednym pośrednim poziomie (2) w szybie (3).
7. 7. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenia odchylające (11) są utworzone z płytek odchylających (12) zamontowanych na wymaganych pośrednich poziomach (2) w szybie (3) i regulowanych pomiędzy położeniem pionowym a położeniem poziomym.
8. 8. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że urządzenia odchylające (13) stanowią dysze rozprowadzające (13) do odciągania powietrza (E) ze strumienia powietrza wlotowego (B) i wdmuchiwania na pośrednie poziomy (2), umieszczone równolegle do pośrednich poziomów (2) i zamontowane na wymaganych poziomach pośrednich (2) na krawędzi szybu (3).
9. 9. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że w szybie (3), za wentylatorami (6) jest zamocowana komora wyrównawcza (7) do tłumienia turbulencji strumienia powietrza wlotowego (B) i wyrównania przepływu tworząca wiele sąsiadujących ze sobą kanałów przepływowych (9) oddzielonych ściankami działowymi (8).
10. 10. Układ według zastrz. 9, znamienny tym, że ścianki działowe (8) są wykonane z materiału dźwiękoszczelnego.