Войти
Схема движения воздуха в системе распределения воздуха под полом Распределение воздуха под полом (UFAD) - это распределение воздуха стратегия обеспечения вентиляции и кондиционирования помещений в зданиях в рамках проектирования системы HVAC. В системах UFAD используется подводящий воздух под полом приточный канал, расположенный между структурной бетонной плитой и фальшполом, для подачи кондиционированного воздуха через напольные диффузоры непосредственно в жилую зону помещения. здание. Системы UFAD аналогичны обычным воздушным системам (OH) с точки зрения типов оборудования, используемого на охлаждающих и отопительных установках и первичных вентиляционных установках (AHU). Ключевые отличия заключаются в использовании приточной камеры под полом, более высокой температуре приточного воздуха, локальном распределении воздуха (с индивидуальным управлением или без него) и термической стратификации. Термическое расслоение - одна из отличительных характеристик систем UFAD, которая позволяет устанавливать более высокие уставки термостата по сравнению с традиционными системами с верхним теплом (OH). Профиль UFAD охлаждающей нагрузки отличается от традиционной системы OH из-за воздействия фальшпола, в частности, UFAD может иметь более высокую пиковую охлаждающую нагрузку, чем у систем OH. Это связано с тем, что тепло поступает от проходов и щелей внутри самой конструкции. UFAD имеет несколько потенциальных преимуществ по сравнению с традиционными потолочными системами, включая гибкость компоновки, улучшенный тепловой комфорт и эффективность вентиляции, снижение энергопотребления в подходящих климатических условиях и затраты на жизненный цикл. UFAD часто используется в офисных зданиях, особенно в офисах с высокой степенью реконфигурации и открытой планировки, где фальшполы желательны для прокладки кабелей. UFAD подходит для ряда различных типов зданий, включая коммерческие, школы, церкви, аэропорты, музеи, библиотеки и т. Д. Известные здания, использующие систему UFAD в Северной Америке, включают The New York Times Building, Bank of Башня Америка и Федеральное здание Сан-Франциско. На этапе строительства систем UFAD необходимо тщательно продумать, чтобы обеспечить хорошую герметичность камеры статического давления во избежание утечки воздуха в камерах подачи UFAD.
Системы UFAD полагаются на вентиляционные установки для фильтрации и кондиционирования воздуха до соответствующих условия поставки, чтобы его можно было доставить в рабочую зону. В то время как в потолочных системах обычно используются воздуховоды для распределения воздуха, в системах UFAD используется подпольная камера статического давления, образованная путем установки фальшпола. Камера статического давления обычно находится на 0,3 и 0,46 м (12 и 18 в ) над конструкционной бетонной плитой, хотя возможны более низкие высоты. Специально разработанные напольные диффузоры используются в качестве отводов. Наиболее распространенная конфигурация UFAD состоит из центральной установки кондиционирования воздуха, подающей воздух через камеру повышенного давления в пространство через напольные диффузоры. Другие подходы могут включать оконечные блоки с питанием от вентилятора на выходных отверстиях, каналах под полом, вентиляционных отверстиях на рабочем столе или подключениях к.
Термическое расслоение является результатом процессы, которые покрывают внутренний воздух в соответствии с относительной плотностью. Образовавшаяся воздушная прослойка представляет собой вертикальный градиент с более холодным воздухом высокой плотности внизу и более теплым воздухом низкой плотности вверху. Из-за естественного конвективного движения воздуха стратификация используется преимущественно в условиях охлаждения.
Стратификация воздуха использует тепловую плавучесть, чтобы наслоить высококачественный приточный воздух на уровне людей и оставить свободный воздух без кондиционирования. Системы UFAD используют естественные условия. стратификация, возникающая при подъеме теплого воздуха из-за тепловой плавучести. В конструкции UFAD кондиционированный воздух остается в нижней, занятой части комнаты, в то время как источники тепла, такие как люди и оборудование, генерируют тепловые шлейфы, которые переносят теплый воздух и загрязняющие вещества, генерируемые источником тепла, в направлении потолок, куда они выводятся через воздуховоды возвратного воздуха. Температурное расслоение, создаваемое системой UFAD, влияет на заданные значения пространства. Большая часть тела человека находится в зоне, которая холоднее, чем температура на высоте термостата; поэтому текущая практика рекомендует увеличить уставки термостата по сравнению с традиционными потолочными системами. Оптимальная стратегия вентиляции регулирует приточные отверстия, чтобы ограничить смешивание приточного воздуха с комнатным воздухом до уровня чуть ниже высоты дыхания в помещении. Выше этой высоты допускается наличие слоистого и более загрязненного воздуха. Воздух, которым дышит человек, будет иметь более низкую концентрацию загрязняющих веществ по сравнению с обычными системами с однородным смешиванием.
Теоретическое поведение систем UFAD основано на теории шлейфа для систем DV. По сравнению с классическими системами вытесняющей вентиляции (DV), которые подают воздух с низкой скоростью, типичные системы UFAD подают воздух через напольные диффузоры с более высокой скоростью приточного воздуха. Помимо увеличения количества смешивания (и, следовательно, потенциального снижения производительности вентиляции по сравнению с системами DV), эти более мощные условия приточного воздуха могут иметь значительное влияние на стратификацию воздуха в помещении и тепловой комфорт в зоне пребывания. Следовательно, контроль и оптимизация этого расслоения имеют решающее значение для проектирования и определения размеров системы, энергоэффективной работы и комфортных характеристик систем UFAD.
Многие факторы, включая высоту потолка, характеристики диффузора, количество диффузоров, температура приточного воздуха, общий расход, охлаждающая нагрузка и режим кондиционирования влияют на эффективность вентиляции систем UFAD. Было показано, что вихревые диффузоры и диффузоры из перфорированных панелей пола создают низкую скорость воздуха в рабочей зоне, в то время как линейные диффузоры создают самую высокую скорость в рабочей зоне, нарушая тепловую стратификацию и создавая потенциальную опасность сквозняков. Кроме того, напольные диффузоры добавляют элемент персонального контроля в пределах досягаемости пассажира, поскольку пользователи могут регулировать количество воздуха, подаваемого диффузором, вращая верхнюю часть диффузора.
Схематическая блок-схема процедуры расчета, показывающая преобразование охлаждающей нагрузки, рассчитанной для верхней системы смешения, в охлаждающую нагрузку UFAD, а затем разделенную между нагнетательной камерой, зона (комната) и обратная камера. Профили охлаждающей нагрузки для систем UFAD и подвесных систем различаются, в основном из-за эффекта аккумулирования тепла более легких панелей фальшпола по сравнению с более тяжелой массой структурной плиты перекрытия. Простое присутствие фальшпола снижает способность плиты накапливать тепло, тем самым создавая для системы с фальшполом более высокие пиковые нагрузки охлаждения по сравнению с системой без фальшпола. В системе OH, особенно в зонах периметра, часть поступающего солнечного тепла накапливается в плите пола в течение дня, что снижает пиковые охлаждающие нагрузки в зоне, и выделяется ночью, когда система выключена. В системе UFAD наличие фальшпола превращает поглощающую солнечную энергию массивную плиту пола в более легкий материал, что приводит к относительно более высоким пиковым нагрузкам охлаждения в зоне. Исследование моделирования, основанное на моделировании EnergyPlus, показало, что, как правило, пиковая охлаждающая нагрузка UFAD на 19% выше, чем охлаждающая нагрузка верхнего потока, и 22% и 37% общей охлаждающей нагрузки UFAD в зоне идет на приточную камеру по периметру и внутри,
Центр искусственной среды разработал новый индекс коэффициента охлаждающей нагрузки UFAD (UCLR), который определяется отношением пиковой охлаждающей нагрузки, рассчитанной для UFAD, к пиковой охлаждающей нагрузке, рассчитанной для хорошо перемешанного для расчета охлаждающей нагрузки UFAD для каждой зоны с традиционной пиковой охлаждающей нагрузкой верхней (хорошо перемешанной) системы. UCLR определяется типом зоны, уровнем пола и ориентацией зоны. Фракция нагнетательной камеры (SPF), фракция зоны (ZF) и фракция возвратной камеры (RPF) разработаны аналогично для расчета охлаждающей нагрузки нагнетательной камеры, зоны и обратной камеры.
Существует два доступных средства проектирования для определения требований к скорости воздушного потока в зоне для системы UFAD, один разработан в Университете Пердью в рамках исследовательского проекта ASHRAE (RP-1522). Другой разработан в Центре искусственной среды (CBE) в Калифорнийском университете в Беркли.
Исследовательский проект ASHRAE (RP-1522) разработал упрощенный инструмент, который предсказывает вертикальную разницу температур между голова и щиколотка пассажиров, расход приточного воздуха для одной приточной зоны, количество диффузоров и эффективность распределения воздуха. Инструмент требует, чтобы пользователи указали охлаждающую нагрузку зоны и долю охлаждающей нагрузки, назначенную подпольной камере статического давления. Это также требует, чтобы пользователи вводили температуру приточного воздуха либо в диффузоре, либо в воздуховоде, но с отношением расхода в камере статического давления к расходу приточного воздуха по зонам. Инструмент позволяет пользователям выбирать из трех типов диффузоров и применим к семи типам зданий, включая офис, класс, мастерскую, ресторан, розничный магазин, конференц-зал и аудиторию.
Инструмент проектирования CBE UFAD на основе обширные исследования позволяют прогнозировать охлаждающую нагрузку для системы UFAD с учетом расчетной охлаждающей нагрузки, рассчитанной для того же здания с подвесной системой. Он также прогнозирует скорость воздушного потока, стратификацию температуры в помещении и прирост температуры в камере для внутренних и внешних зон типичных многоэтажных офисных зданий с использованием системы UFAD. Инструмент CBE позволяет пользователю выбирать из четырех различных конфигураций пленума (серия, обратная серия, независимая и общая) и трех напольных диффузоров (вихревой, квадратный и линейный решетчатый). Онлайн-версия инструмента для проектирования находится в открытом доступе в Центре искусственной среды.
Пути теплопередачи в системе UFAD. Повышение температуры приточного воздуха является увеличением кондиционированного воздух из-за конвективного притока тепла, когда он проходит через напольную приточную камеру от входного патрубка к напольным диффузорам. Это явление также называют термическим распадом. Повышение температуры приточного воздуха вызвано тем, что холодный приточный воздух контактирует с более теплой, чем воздух, бетонной плитой и фальшполом. Согласно исследованию моделирования, повышение температуры воздуха может быть довольно значительным (до 5 ° C или 9 ° F), и впоследствии, по сравнению с идеализированным смоделированным случаем UFAD без повышения температуры воздуха, повышенная температура воздуха в диффузоре может привести к увеличению подачи скорость воздушного потока и повышенное потребление энергии вентиляторами и охладителями. То же исследование показало, что повышение температуры воздуха летом выше, чем зимой, а также зависит от климата. Первый этаж с перекрытием на уровне земли имеет меньшее повышение температуры по сравнению со средним и верхним этажами, а повышение температуры приточного воздуха вызывает уменьшение повышения температуры. На повышение температуры существенно не влияют ориентация зоны периметра, внутреннее тепловыделение и соотношение окна к стене. Повышение температуры приточного воздуха, таким образом, влияет на потенциал энергосбережения систем UFAD и их способность удовлетворять потребности в охлаждении при температурах приточного воздуха выше, чем у обычных подвесных систем. Текущие исследования показывают, что как энергетические, так и тепловые характеристики систем UFAD можно улучшить, направив воздух в зоны периметра, где нагрузки, как правило, являются наибольшими. Критики, однако, предполагают, что такие напольные воздуховоды уменьшают преимущество наличия статического пространства низкого давления, а также усложняют конструкцию и установку при установке воздуховодов между пьедесталами напольной плитки.
Утечка UFAD, которая не способствует охлаждению, что приводит к потере увеличенной энергии вентилятора. 
Утечка UFAD в пространство, способствуя охлаждению. Утечка в подаче UFAD Пленумы могут быть основной причиной неэффективности системы UFAD. Есть два типа утечки - утечка в пространство и утечка в пути, которые обходят пространство. Утечка первой категории не приводит к потере энергии, поскольку воздух попадает в зону, которую он должен охлаждать. Вторая категория утечки увеличивает энергию вентилятора, чтобы поддерживать постоянное давление в камере, что приводит к увеличению потребления энергии. На этапе строительства систем UFAD необходимо уделить особое внимание, чтобы обеспечить хорошую герметичность камеры.
Оценка энергопотребления систем UFAD - это не полностью решенная проблема, которая привела к многочисленным исследовательским проектам в области строительства и машиностроения. Сторонники UFAD указывают на более низкое давление вентилятора, необходимое для подачи воздуха в здание через камеру статического давления по сравнению со сквозными воздуховодами. Типичное давление в камере составляет 25 паскалей (0,0036 psi ) (0,1 дюйма водяного столба) или меньше. Повышение эффективности системы охлаждения, присущее работе при более высоких температурах, позволяет экономить энергию, а относительно более высокие температуры приточного воздуха позволяют более длительные периоды работы экономайзера. Однако стратегия экономайзера в значительной степени зависит от климата и требует тщательного контроля влажности, чтобы избежать конденсации. Критики, с другой стороны, ссылаются на нехватку тщательных исследований и испытаний для учета изменений климата, конструкции системы, теплового комфорта и качества воздуха, чтобы сомневаться в том, может ли UFAD обеспечить повышение энергоэффективности на практике. Ограниченные инструменты моделирования, нехватка стандартов проектирования и относительно небольшое количество образцовых проектов усугубляют эти проблемы.
Распределение воздуха под полом часто используется в офисных зданиях, особенно сильно -конфигурируемые офисы открытой планировки, где фальшполы желательны для прокладки кабелей. UFAD также распространен в командных центрах, IT центрах обработки данных и серверных комнатах, которые имеют большие охлаждающие нагрузки от электронного оборудования и требования к прокладке кабелей питания и данных. В ASHRAE Руководстве по проектированию системы распределения воздуха под полом рекомендуется, чтобы любое здание, в котором использовался фальшпол для разводки кабелей, использовало UFAD.
При использовании систем UFAD следует учитывать особые требования к пространству в лабораториях из-за критических требований к избыточному давлению в помещении и потенциальной миграции химикатов в пленум пола доступа из-за утечки. Системы UFAD не рекомендуются в некоторых конкретных помещениях или пространствах, таких как небольшие нежилые здания, влажные помещения, такие как туалеты и бассейны, кухни и обеденные зоны, а также спортзалы, потому что UFAD может привести к особенно сложным или дорогостоящим проектированию. Системы UFAD также могут использоваться с другими системами HVAC, такими как вытесняющая вентиляция, системы распределения воздуха над головой, лучистые потолки или системы с охлаждающими балками для повышения производительности.
В обычных верхних смесительных системах воздуховоды подачи и возврата обычно располагаются на уровне потолка. Приточный воздух подается со скоростью, превышающей обычно приемлемую для комфорта человека, а температура воздуха может быть ниже, выше или равна желаемой температуре в помещении в зависимости от нагрузки охлаждения / обогрева. Поступающий приточный воздух из высокоскоростных турбулентных воздушных струй смешивается с воздухом помещения.
Хорошо спроектированные системы UFAD имеют несколько потенциальных преимуществ по сравнению с традиционными потолочными системами, такие как гибкость компоновки, улучшенный тепловой комфорт, улучшенная эффективность вентиляции и качество воздуха в помещении, повышенная энергоэффективность в подходящих климатических условиях и снижение затрат на жизненный цикл.
Вытесняющие системы вентиляции (DV) работают по тем же принципам, что и системы UFAD. Системы DV подают холодный воздух в кондиционируемое пространство на уровне пола или около него, а возвратный воздух - на уровне потолка. Это работает за счет использования естественной плавучести теплого воздуха и тепловых шлейфов, создаваемых источниками тепла, когда более холодный воздух доставляется с более низких высот. Подобно этому, UFAD имеет тенденцию способствовать большему перемешиванию в рабочей зоне и обеспечивать локальную подачу воздуха, что позволяет ему увеличивать движение воздуха в пространстве и предотвращать ощущение застойного воздуха, часто связанного с плохим качеством воздуха. Основные практические отличия заключаются в том, что в UFAD воздух подается с более высокой скоростью через выпускные отверстия меньшего размера, чем в DV, а выпускные отверстия обычно контролируются жильцами.
Профессиональные и торговые группы, которые обеспечивают финансирование исследований и публикуют стандарты или руководства по системам UFAD, включают:
