Các phương tiện hiệu quả nhất để làm ấm một tòa nhà với trần nhà cao là gì?

Hãy xem xét một khán phòng lớn, một nhà thờ, hoặc một số tòa nhà rất lớn khác, về cơ bản là một tòa nhà có phòng với trần cao. Giả sử rằng tòa nhà có nhiều lối vào cho phép không khí lạnh vào / không khí nóng ra ngoài và lưu lượng vào và ra khỏi tòa nhà là không thể tránh khỏi.

Tôi sẽ tưởng tượng rằng bất kỳ nỗ lực nào để kiểm soát nhiệt độ của một tòa nhà lớn như vậy sẽ rất kém hiệu quả về năng lượng và chi phí, đặc biệt là vì không khí ấm lên.

Giả sử bên ngoài trời rất lạnh và chúng tôi chủ yếu quan tâm đến việc giữ ấm tòa nhà ở tầng trệt để con người thoải mái làm việc và tương tác, phương pháp tốt nhất để giữ một tòa nhà lớn, cơ bản như vậy là gì trần nhà cao ấm khi tiếp xúc với không khí lạnh ngoài trời là thường xuyên và không thể tránh khỏi?

Khi tôi nói "tốt nhất", tôi quan tâm đến việc cân bằng năng lượng, bảo trì và chi phí tiền tệ trong suốt vòng đời của tòa nhà.

Loại câu hỏi của bạn có hai phần: Cách cung cấp nhiệt và cách giữ nhiệt.

Các phòng lớn mở với trần nhà cao được làm ấm hiệu quả nhất với nhiệt trần tỏa ra. Không khí ấm lên, làm cho hệ thống không khí cưỡng bức hoạt động kém hiệu quả vì nhiệt được bơm lên trần nhà và phần lạnh nhất của căn phòng nằm gần sàn nhà nơi bạn thực sự muốn hơi nóng. Hệ thống sàn bức xạ được giới hạn ở khoảng 87F vì chúng tiếp xúc với người cư ngụ, và do đó sản lượng tối đa của chúng có thể không đủ để giữ cho không gian thoải mái. Chúng cũng mất nhiều nhiệt để đối lưu hơn trần nhà rạng rỡ. (Xem phần giới thiệu này .)

Đối với việc giữ nhiệt, bên cạnh các vật liệu cách nhiệt / rào cản vững chắc: cửa không khí (còn gọi là rèm cửa không khí) là giải pháp tiêu chuẩn trong các lối đi giao thông cao.

Một lựa chọn khác cho giải pháp bức xạ ở trên sẽ là hệ thống phân phối không khí dưới sàn (UFAD) sử dụng thông gió dịch chuyển. Các hệ thống này đòi hỏi một hội nghị sàn nâng lên, hoạt động tốt trong khán phòng theo phong cách nhà hát, nơi bạn thường có điều này. Hội nghị toàn thể trở thành ống cung cấp của bạn.

Các hệ thống có kích thước chỉ để điều kiện khu vực chiếm đóng, giả sử 2m đầu tiên trên ổ cắm. Vì vậy, cho dù trần nhà của bạn cao bao nhiêu, cuối cùng bạn cũng chỉ sưởi ấm với âm lượng cao 2m.

Không giống như trong các hệ thống bức xạ, làm nóng người trực tiếp và không làm thay đổi nhiệt độ không khí, thành phần không khí bên ngoài được xử lý. Cho dù đây có phải là một lợi thế hay không phụ thuộc vào lượng không khí bên ngoài cần thiết, nơi các khối lượng này được giới thiệu liên quan đến người cư ngụ (tức là bạn có thổi khí lạnh vào ai đó không?) Cũng như mức độ thoải mái dự kiến.

Cơ hội tiết kiệm năng lượng trong các hệ thống UFAD

• Nhiệt độ cung cấp thấp hơn khi sưởi ấm, nhiệt độ cung cấp cao hơn khi làm mát
• Khối lượng điều hòa được giới hạn trong khu vực chiếm đóng cho dù chiều cao trần là bao nhiêu
• Vận tốc cung thấp hơn, tuy nhiên khối lượng cung tăng lên; có thể có một số giá trị trong tối ưu hóa ở đây và suy nghĩ về chu vi và phân vùng nội bộ
• Cung cấp giảm áp
• Ném vào một số bộ trao đổi nhiệt để thu nhiệt từ không khí trở lại

Một vài điều khác cần lưu ý:

• Vận tốc thấp hơn và khối lượng cao hơn được thực hiện cùng nhau có nghĩa là số lượng ổ cắm có thể tăng lên và các hệ thống này không thể xử lý tải trọng cực đại như các hệ thống thông thường; điều này sẽ rất quan trọng đối với các khu vực vành đai. Cấu trúc của tòa nhà phải được tối ưu hóa để hạn chế tải tối đa (tổn thất / tăng thông qua kính)
• Vận tốc thấp hơn cũng có nghĩa là ít vấn đề hơn với dự thảo (ít nhất là về lý thuyết)
• Nếu phân vùng âm thanh không khớp với phân vùng cơ học, mọi thứ sẽ có một chút khó khăn; tách âm có thể yêu cầu các bức tường được đưa xuống thông qua hội nghị
• Nếu bạn có một hệ thống sàn lát gạch, bộ khuếch tán ổ cắm có thể được hoán đổi xung quanh có nhiều lợi ích: đối với một, nó cung cấp một bố cục phòng rất linh hoạt có thể thay đổi bất cứ lúc nào; Ngoài ra, các hệ thống giới thiệu một số linh hoạt cho người cư ngụ để làm cho họ thoải mái bằng cách di chuyển gạch khuếch tán
• Wikipedia có một bài viết cung cấp một cái nhìn tổng quan về các hệ thống UFAD và một bài viết về thông gió dịch chuyển

"Hiệu quả nhất" là gì phụ thuộc vào nhiều thứ khác ngoài độ cao không gian. UFAD có thể là một giải pháp tốt trong một số trường hợp nhất định nhưng điều tương tự cũng đúng đối với các hệ thống bức xạ. Những gì bạn chắc chắn muốn tránh là kết thúc điều hòa một lượng không khí cao 4m.

Một vài hình ảnh UFAD từ trang wiki để giúp bạn tiết kiệm một cú nhấp chuột:

Dưới đây là một số cách để giữ cho không khí ấm áp thoát ra:

• Cửa quay vòng ngăn chặn một luồng trao đổi không khí liên tục giữa bên trong và bên ngoài.
• Khu vực khóa không khí - một bộ cửa trượt đôi cũng có thể ngăn trao đổi không khí liên tục.
• Áp suất dương của lối vào, thường được cung cấp bởi một quạt sưởi phía trên cửa ra vào bên trong đảm bảo phần lớn không khí chính ở bên trong và không khí từ quạt sưởi thoát ra.

Để giữ ấm cho các khu vực thấp hơn, không khí ấm áp ở đỉnh tòa nhà có thể được thổi xuống các lỗ thông hơi sàn với tốc độ rất chậm. Hoặc trực tiếp hoặc thông qua một bộ trao đổi nhiệt để nhiệt từ không khí cũ được truyền đến một luồng không khí trong lành từ bên ngoài. Đây cũng là một cách tương đối hiệu quả để làm nóng không khí ở nơi đầu tiên. Một máy bơm nhiệt cũng có thể được sử dụng để làm nóng sàn bằng các ống sưởi dưới sàn. Điều này giúp ngăn chặn sự mất nhiệt từ không khí ấm vào sàn và nhẹ nhàng giữ cho khối vật lý ở khu vực thấp hơn ấm áp.