Jaki jest najskuteczniejszy sposób ocieplenia budynku o wysokim suficie?

Rozważmy duże audytorium, kościół lub inny bardzo duży, zasadniczo jednopokojowy budynek z wysokim sufitem. Załóżmy, że budynek ma wiele wejść, które umożliwiają dopływ zimnego / gorącego powietrza, a ruch do i z budynku jest nieuchronnie duży.

Wyobrażam sobie, że wszelkie próby kontrolowania temperatury tak dużego budynku byłyby bardzo nieefektywne pod względem energii i kosztów, zwłaszcza, że ​​unosi się ciepłe powietrze.

Zakładając, że na zewnątrz jest bardzo zimno i zależy nam przede wszystkim na utrzymywaniu ciepła budynku na poziomie gruntu, aby ludzie mogli wygodnie pracować i wchodzić w interakcje, co jest najlepszą metodą utrzymania tak dużego, zasadniczo jednopokojowego budynku z wysoki sufit ciepły, gdy narażenie na zimne powietrze na zewnątrz jest częste i nieuniknione?

Kiedy mówię „najlepiej”, jestem zainteresowany równoważeniem kosztów energii, utrzymania i kosztów finansowych przez cały okres użytkowania budynku.

Twoje pytanie składa się z dwóch części: jak dostarczyć ciepło i jak je utrzymać.

Duże otwarte pokoje z wysokimi sufitami są najskuteczniej ogrzewane promiennym ciepłem sufitowym. Ciepłe powietrze unosi się, co powoduje, że systemy z wymuszonym powietrzem stają się nieefektywne, ponieważ pompowane ciepło kończy się na suficie, a najzimniejsza część pomieszczenia znajduje się w pobliżu podłogi, w której rzeczywiście chce się ciepła. Promienne systemy podłogowe są ograniczone do około 87F, ponieważ mają kontakt z mieszkańcami, a zatem ich maksymalna moc może nie być wystarczająca do zapewnienia komfortu przestrzeni. Tracą także więcej ciepła na skutek konwekcji niż sufity promieniujące. (Zobacz to odniesienie )

Jeśli chodzi o zatrzymywanie ciepła, oprócz solidnej izolacji / barier: drzwi powietrzne (inaczej kurtyny powietrzne) są standardowym rozwiązaniem w miejscach o dużym natężeniu ruchu.

Inną opcją dla powyższego rozwiązania radiacyjnego byłyby systemy dystrybucji powietrza w podłodze (UFAD) z wykorzystaniem wentylacji wyporowej. Systemy te wymagają przestrzeni podłogowej z podniesioną podłogą, która działa dobrze w salach kinowych, gdzie i tak często to masz. Komora zasadniczo staje się przewodem zasilającym.

Systemy są tak zwymiarowane, aby uwarunkować tylko strefę zajętą, powiedzmy pierwsze 2 m nad wylotem. Niezależnie od tego, jak wysoki jest twój sufit, skończysz nagrzewać tylko 2 m wysokości.

W przeciwieństwie do systemów promieniujących, które ogrzewają ludzi bezpośrednio i nie zmieniają temperatury powietrza, komponent powietrza zewnętrznego jest poddawany obróbce. To, czy jest to zaletą, czy nie, zależy od wymaganej objętości powietrza zewnętrznego, gdzie te objętości są wprowadzane w stosunku do pasażerów (tj. Czy wydmuchujesz na kogoś zimne powietrze?), A także od oczekiwanego poziomu komfortu.

Możliwości oszczędności energii w systemach UFAD

• Niższe temperatury zasilania podczas ogrzewania, wyższe temperatury zasilania podczas chłodzenia
• Uwarunkowana objętość jest ograniczona do strefy zajętej bez względu na wysokość sufitu
• Prędkość zaopatrzenia jest mniejsza, jednak wielkości dostaw są zwiększone; optymalizacja i myślenie o obwodach i strefach wewnętrznych mogą mieć pewną wartość
• Niższy spadek ciśnienia w dostawie
• Wrzuć jakiś wymiennik ciepła, aby wychwycić ciepło z powietrza powrotnego

Kilka innych rzeczy do zapamiętania:

• Niższa prędkość i większe objętości łącznie oznaczają, że liczba wylotów może wzrosnąć i że systemy te nie są w stanie wytrzymać takich samych obciążeń szczytowych jak systemy konwencjonalne; będzie to ważne dla stref obwodowych. Materiał budowlany należy zoptymalizować, aby ograniczyć obciążenia szczytowe (straty / zyski z oszklenia)
• Niższe prędkości oznaczają również mniej problemów z przeciągiem (przynajmniej w teorii)
• Jeśli strefa akustyczna nie pasuje do stref mechanicznych, sytuacja stanie się nieco trudniejsza; separacja akustyczna może wymagać rozebrania ścian do komory
• Jeśli masz podłogę wyłożoną kafelkami, nawiewniki wylotowe można wymieniać, co ma wiele zalet: po pierwsze zapewnia bardzo elastyczny układ pomieszczenia, który można zmienić w dowolnym momencie; ponadto systemy wprowadzają pewną elastyczność, aby pasażerowie mogli czuć się komfortowo, przenosząc płytki dyfuzora
• Wikipedia ma artykuł, który zawiera ogólny przegląd systemów UFAD i jeden dotyczący wentylacji wyporowej

To, co jest „najbardziej wydajne”, zależy od wielu innych rzeczy oprócz wysokości przestrzeni. UFAD mogą być dobrym rozwiązaniem w niektórych sytuacjach, ale to samo dotyczy np. Systemów promieniowania. To, czego zdecydowanie chcesz uniknąć, to doprowadzenie do kondycjonowania powietrza o wysokości 4 metrów.

Kilka obrazów UFAD ze strony wiki, aby zaoszczędzić kliknięcie:

Oto kilka sposobów, aby zapobiec ucieczce ciepłego powietrza:

• Drzwi obrotowe zapobiegają ciągłemu przepływowi powietrza między wnętrzem a zewnętrzem.
• Obszary zamków pneumatycznych - podwójny zestaw drzwi przesuwnych może również zapobiegać ciągłej wymianie powietrza.
• Nadciśnienie przy wejściu, zwykle dostarczane przez nagrzewnicę nad wewnętrznymi drzwiami wejściowymi, zapewnia, że ​​główna część powietrza pozostaje w środku, a powietrze z nagrzewnicy ucieka.

Aby utrzymać ciepłe dolne obszary, ciepłe powietrze u szczytu budynku można bardzo szybko wydmuchiwać do otworów wentylacyjnych w podłodze. Zarówno bezpośrednio, jak i poprzez wymiennik ciepła, dzięki czemu ciepło ze zwietrzałego powietrza jest przenoszone do świeżego strumienia powietrza z zewnątrz. Jest to również stosunkowo wydajny sposób na ogrzanie powietrza. Pompy ciepła można również użyć do ogrzewania podłogi za pomocą rur ogrzewania podłogowego. Pomaga to zapobiegać utracie ciepła z ciepłego powietrza do podłogi i delikatnie utrzymuje masę fizyczną w dolnej strefie.