Степень перфорации полок для циркуляции воздуха в полезном объеме
Как выбрать вентиляцию в квартиру, офис или загородный дом?
Выбор приточной вентиляции – задача не из легких. Ошибки в расчетах или в технологии установки обходятся слишком дорого, поэтому самый простой способ обеспечить в помещении требуемые параметры микроклимата – обратиться к специалистам. Но и самим разобраться в этом вопросе не помешает!
Параметры для выбора вентиляционной установки
Цель установки вентиляционной системы – создание в помещении благоприятного микроклимата (температура, влажность, снижение концентрации вредных веществ выделяемых отделкой помещения, минимизация концентрации углекислого газа, приток свежего воздуха).
Расчеты показывают: чтобы концентрация углекислого газа не превышала максимально допустимых значений, необходимо обеспечить приток воздуха в объеме 30 м3/час на одного человека. К примеру, если в комнате постоянно находятся 4 человека, то мощность установки должна быть достаточной для подачи 120 м3 в час. В случаях, когда количество человек в помещении постоянно меняется, рекомендуется определить среднее значение и в расчетах отталкиваться именно от него. При подборе необходимо также определиться со схемой вентиляционной системы: будет ли это несколько отдельных компактных приборов, либо одна мощная установка.
Приточная или приточно-вытяжная вентиляция
Для вентиляции городских квартир специалисты рекомендуют установку приточной вентиляционной системы. Современные приборы оснащены мощной системой фильтрации, проходя через которую уличный воздух очищается от взвешенных частиц (пыли, пыльцы растений и т.п.), а сорбционные фильтры способны удалить из воздуха и вредные химические вещества.
При подаче воздуха в помещение избыточное давление не образуется: излишнее количество эффективно удаляется через штатные вентиляционные шахты, расположенные в санузлах и на кухне.
Для частных домов больше подходят рекуператоры (приточно-вытяжная система вентиляции), которые обеспечивают эффективный воздушный и энергетический обмен. Расход электроэнергии на работу установок такого типа снижается на 20-25% за счет того, что нагнетаемый воздух подогревается за счет отработанного. Устройства работают в автономном режиме, обеспечивая одновременно и приток, и удаление воздуха. В большинстве бытовых моделей установлен только базовый фильтр, задерживающий механические примеси, а производительность рассчитана на 1-2 человек.
Схема
Работоспособность вытяжной системы
Установка приточного вентиляционного прибора теряет смысл, если вытяжная система не работает или создает слишком малую тягу: в этом случае подаваемый воздух просто не будет отводиться. По этой причине перед покупкой и установкой приточки необходимо проверить эффективность штатной вентиляции, а в случае необходимости провести ремонтные работы или продумать альтернативные варианты (например, приобретение приточно-вытяжного устройства или установка альтернативной вытяжки).
Цена вопроса
Цены на вытяжные системы варьируются в широких пределах, поэтому подобрать подходящий вариант можно при любом доступном бюджете. Так, установка приточного клапана на окно обойдется минимум в 3,5 – 4 тыс. рублей (при усилении вентилятором – до 10 тыс. руб.). Стоимость прибора с высокой степенью фильтрации, подогревом и регулируемой производительностью начинается от 24 тысяч рублей. Значительно повышают цену прибора дополнительные опции (дистанционное управление, датчик концентрации углекислого газа и т.п.). Стоимость монтажных работ по установке системы приточной вентиляции обычно не превышает 5 тысяч рублей.
Степень фильтрации
При выборе приточной вентиляции определяющую роль играет уровень очистки воздуха от загрязнений. Если квартира или дом находится в экологически благоприятном районе, достаточно базового фильтра для очистки от механических примесей. Для защиты от аллергии необходимо выбирать приборы, обеспечивающие медицинский класс фильтрации H11. Угольный фильтр эффективно защищает от неприятных запахов и сорбирует вредные химические соединения.
Необходимость подогрева
Нагрев подаваемого воздуха до желаемой температуры – функция очень удобная. Но в то же время очень затратная, т.к. работа нагревательных элементов требует высокого расхода электроэнергии. Стоимость приборов без подогрева существенно ниже, а эффективный теплообмен можно обеспечить при грамотной установке системы (например, рядом с батареей центрального отопления или покупка прибора, выдув из которого происходит вверх, под потолок). Устройства могут быть оснащены как регулируемым, так и нерегулируемым подогревом. В первом случае функция подогрева может быть активирована независимо от температуры наружного воздуха, во втором – включается автоматически только тогда, когда температура снаружи помещения опускается ниже заданного значения.
Управление
Самый простой вариант управления – панель с обычными и сенсорными кнопками, нажатием которых и регулируется работа прибора. Более “продвинутый” вариант – дистанционное управление с помощью пульта. С развитием современных гаджетов все более популярными становятся “умные” устройства, работой которых можно управлять через приложение на смартфоне. С помощью встроенных датчиков определяется уровень углекислого газа, и производительность устройства изменяется в автоматическом режиме. Работа прибора оптимизирована под обеспечение благоприятных параметров микроклимата и минимизацию затрат электроэнергии.
Уровень шума
Большинство приточных вентиляционных систем укомплектованы шумоизолятором и гасят внешние шумы, а их собственная работа на невысоких скоростях для людей с обычным звуковосприятием практически не слышна даже при полной тишине и не мешает сну.
Если в семье есть люди особо чувствительные к звукам, то стоит присмотреться к приборам с пониженным уровнем шума – до 35 дБ при работе в обычном режиме.
Резюме
Исходя их вышесказанного, подобрать подходящий прибор для обеспечения эффективной вентиляции в квартиру, офис или загородный дом можно, определившись с основными критериями:
- требуемая производительность;
- тип устройства (приток, приток-вытяжка);
- ценовая категория;
- степень очистки воздуха;
- наличие функции подогрева;
- уровень шума;
- способ управления.
Немаловажным фактором является бренд: надежность работы устройства во многом зависит от производителя. С этой точки зрения наиболее предпочтительны приборы европейской сборки, однако в последнее время китайцы достойно выдерживают конкуренцию с ведущими мировыми производителям.
Дополнительными критериями выбора могут быть требования к внешнему виду (габариты, цвет), срок гарантии, доступность комплектующих и постгарантийного обслуживания.
Чтобы избежать необоснованных материальных и временных затрат обращайтесь за консультацией к профессионалам.
Менеджеры компании “Свежий Воздух” – лидера рынка вентиляционной и климатической техники всегда на связи! Удаленные консультации, а также выезд специалиста для экспертной оценки объекта в пределах МКАД бесплатны.
Звоните: +7 (495) 190-74-06 с 9:30 до 19:00 в будни и с 11 до 19 ч. в субботу.
Приезжайте оценить работающие приборы в наш шоурум на Тульской.
Группа компаний “Свежий Воздух”
Москва, ул. Большая Тульская, дом 10, стр. 3
www.fresh-air.moscow
Введение
Статья (PDF)
Так как тепловыделение в ЦОД (центры обработки данных) непрерывно растет, обслуживающему персоналу ничего не остается, как пытаться максимально улучшать теплоотвод в существующих помещениях. Поскольку большинство информационных центров работает с внешним оборудованием для охлаждения воздуха, ограничения этой структуры быстро становятся самым узким местом при возрастающей плотности установки компонентов. Для решения этих проблем используется много новых продуктов и технологий, включая системы зонирования потоков воздуха (холодные и горячие зоны), перфорированные плитки настила пола (фальшпол), усовершенствованные лотки для прокладки кабеля, и т.д. Все они разработаны, чтобы улучшить циркуляцию воздуха, разделение потоков холодного и горячего воздуха, увеличить возможности теплоотвода, и двигаться к достижению двух критических задач – энергосбережению и экономии денег. Эти улучшения действительно могут произвести эффект, однако, один момент все еще является предметом полемики — это перфорированные двери, установленные на серверных монтажных шкафах, или точнее, циркуляция потока воздуха через эти двери и любые ограничения, непосредственно связанные с площадью поверхности перфорации. Были большие дебаты по проценту перфорации, требуемому для максимального прохождения воздуха через дверь. Существуют мнение, что “чем больше, тем лучше” и рекомендуются двери с более чем 80%-ой перфорацией поверхности. С первого взгляда это кажется имеющим смысл: больше поверхность отверстий = больше поток воздуха = больше отвод тепла. Очевидная цель – удаление горячего воздуха от задней стенки шкафа, что непосредственно связано с количеством холодного воздуха, поступающего через переднюю дверь. Так является ли более перфорированная поверхность лучшей? Этот обзор использует открытую информацию от Ассоциации Производителей Промышленных Перфораторов, расчетную оценку перепада давления и результаты непосредственного измерения потоков воздуха, чтобы решить вопрос влияния процента перфорации дверей на воздушный поток.
Оценка потока воздуха, необходимого для отвода тепла
Мы начинаем с оценки потока (объемного расхода) воздуха, требуемого при различных тепловых нагрузках. Результаты показаны в Таблице 1, приведенной ниже, которая показывает необходимый поток воздуха для отвода определенного количества тепла из монтажного шкафа. Тепловая нагрузка дана в киловаттах (кВт), а поток воздуха в кубических футах* в минуту (куб. фут/мин).
Таблица 1
| Тепловая нагрузка (кВт) | Входящий поток воздуха (куб. фут/мин) |
|---|---|
| 20 | 2500 |
| 16 | 2000 |
| 12 | 1500 |
| 8 | 1000 |
| 4 | 500 |
Вышеприведенная оценка – это поток воздуха на входе в систему, который требуется для отвода тепла, чтобы поддерживать необходимую рабочую температуру системы. Так как плотность воздуха уменьшается с ростом температуры, то поток воздуха на выходе несколько увеличивается. Эти расчеты также показаны в Приложении 1, и результаты приводятся в Таблице 2 ниже. Тепловая нагрузка задана в киловаттах (кВт), а поток воздуха в кубических футах в минуту (куб. фут/мин).
Таблица 2
| Теплоемкость (кВт) | Поток воздуха на выходе (куб. фут/мин) |
|---|---|
| 20 | 2630 |
| 16 | 2100 |
| 12 | 1580 |
| 8 | 1050 |
| 4 | 530 |
*Фут – мера длины в Британской системе измерений, 1 фут равняется 0,3048 метра
Влияние перфорированных дверей на поток воздуха
Здесь мы исследуем вопрос, насколько перфорированные двери препятствуют прохождению воздуха. Установка дверей в шкаф улучшает внешний вид и безопасность, но создает понятное препятствие для прохождения потока охлаждающего воздуха. Мы исследуем фактическую величину препятствия 3-мя способами: через опубликованные данные Ассоциации Производителей Промышленных Перфораторов, через оценки расчета отвода тепла и через экспериментальное тестирование.
Данные Ассоциации Производителей Промышленных Перфораторов
Далее следует график, опубликованный в «Справочнике Проектировщика, Заказчика и Покупателя по Перфорированным Металлам», Ассоциация Производителей Промышленных Перфораторов (IPA), 1993. Этот график предоставляет информацию о перепаде или падении давления при прохождение потока воздуха через перфорированную металлическую стенку (давление дано в дюймах** водяного столба) в зависимости от нормальной к поверхности скорости воздушного потока (в футах в минуту fpm) при различном проценте перфорации тонких металлических пластин. Нет никаких специфических особенностей для типа, размера, или распределения отверстий. Единица измерения давления – дюймы водяного столба – часто используется, когда измеряемое давление низко. Чтобы проиллюстрировать это, если мы преобразуем 32 фунта на квадратный дюйм (PSI) (типичное давление для автомобильной шины) к дюймам водяного столба, мы получим 882.6 дюйма водяного столба – давление, которое намного выше, чем то, что показано в графике Ассоциации Производителей Промышленных Перфораторов (IPA).
График 1
**дюйм – мера длины в Британской системе измерений, 1 дюйм равняется 1/12 фута или 2,54 см
Изучая График 1, приведенный выше, можно увидеть значительное снижение падения давления с увеличением процента перфорации. Кроме того, нет данных по падению давления для процента перфорации свыше 63 %, но, как можно увидеть, при 63%-ой перфорации падение давления весьма мало при низких скоростях и возрастает до приблизительно 1/2 дюйма водяного столба выше 2200 футов в минуту. 1/2 дюйма водяного столба преобразовывается в .018 фунта на квадратный дюйм (PSI), это очень низкий перепад давления. Можно также отметить, что форма некоторых кривых близка к параболической.
Чтобы использовать этот график, мы должны вычислить скорость потока воздуха через наши перфорированные двери. Так как наш стандартный процент перфорации составляет 64.3 %, то кривая 63%-ой перфорации должна дать нам пессимистичную оценку падения давления.
С целью вычисления скорости потока и перепада давления на перфорированных дверях были выбраны 2 типа размеров стоек: серверная стойка Rittal TS 42U шириной 600 мм и серверная стойка Rittal PS 52U также шириной 600 мм. Детализация дается в Приложении 2. Результаты показаны в Таблицах 3 и 4, приведенных ниже. Тепловая нагрузка задана в киловаттах (кВт), и скорость прохождения воздуха в футах в минуту (фут/мин, fpm).
Таблица 3 – Rittal TS 42Ux600mm
| Тепловая нагрузка (кВт) | Скорость входящего воздуха (фут/мин, fpm) | Скорость исходящего воздуха (фут/мин, fpm) |
|---|---|---|
| 20 | 454 | 597 |
| 16 | 362 | 476 |
| 12 | 273 | 361 |
| 8 | 181 | 236 |
| 4 | 924 | 120 |
Таблица 4 – Rittal PS 52Ux600mm
| Тепловая нагрузка (кВт) | Скорость входящего воздуха (фут/мин, fpm) | Скорость исходящего воздуха (фут/мин, fpm) |
|---|---|---|
| 20 | 362 | 587 |
| 16 | 288 | 468 |
| 12 | 218 | 355 |
| 8 | 144 | 232 |
| 4 | 73,6 | 118 |
Сразу видно, что скорость исходящего потока воздуха выше, чем скорость входящего потока воздуха из-за того, что площадь перфорации на задних дверях меньше, а температура воздуха выше. Это могло бы создать заметно большее падение давления на задней стенке. Диапазон скоростей воздушных потоков, выделенный жирным курсивом в Таблицах 3 и 4, был добавлен в График 1, чтобы составить График 2. Скорости, показанные на Графике 2, настолько низки, что не могут даже располагаться рядом с данными, отображенными на графике для металла с 63%-ой перфорацией. Падение давления очень незначительно, его даже нельзя измерить без использования микроманометра.
График 2
Расчеты перепадов давления
Оценки перепада или падения давления на циркуляцию были рассчитаны для исходящего потока воздуха. Подробности вычислений даны в Приложении 3. Результаты показаны в Таблицах 5 и 6, приведенных ниже. Тепловая нагрузка выражена в киловаттах (кВт), скорость потока воздуха в футах в минуту (фут/мин, fpm) и падение давления в дюймах водного столба (inches w.c.).
Расчет верхней и нижней границы перепада давления показан и объяснен в Приложении 3.
Таблица 5 – Rittal TS 42Ux600mm
| Тепловая нагрузка (кВт) | Скорость исходящего потока (фут/мин) | Верхняя граница перепада давления (inches w.c.) | Нижняя граница перепада давления (inches w.c.) |
|---|---|---|---|
| 20 | 587 | .055 | .024 |
| 16 | 468 | .035 | .017 |
| 12 | 355 | .020 | .0095 |
| 8 | 232 | .0088 | .0041 |
| 4 | 118 | .0023 | .0011 |
Таблица 6– Rittal PS 52Ux600mm
| Тепловая нагрузка (кВт) | Скорость исходящего потока (фут/мин) | Верхняя граница перепада давления (inches w.c.) | Нижняя граница перепада давления (inches w.c.) |
|---|---|---|---|
| 20 | 597 | .054 | .025 |
| 16 | 476 | .034 | .016 |
| 12 | 361 | .019 | .0093 |
| 8 | 236 | .0085 | .0039 |
| 4 | 120 | .0022 | .0010 |
Расчетные величины чрезвычайно малы и сопоставимы с опубликованными данными Ассоциации Производителей Промышленных Перфораторов (IPA). Если учитывать, что обычные крыльчатые вентиляторы, используемые для циркуляции воздуха в оборудовании, создают перепад давления приблизительно .2-.4 дюймов водного столба, снижение давления получается приблизительно на 1/8 или меньше от возможности вентиляторов, что незначительно, по сравнению с падением давления на других элементах охлаждаемой системе.
Экспериментальное тестирование
Последний метод, задействованный, чтобы оценить уменьшение циркуляции воздуха из-за препятствия, созданного перфорированными дверями, заключался в установке измерительного оборудования для непосредственного измерения скорости потока воздуха, создаваемого вентилятором, путем измерения потока воздуха (с использованием обычного переносного флюгерного анемометра) с нагревом воздуха и без, а также с открытой и закрытой задней перфорированной двустворчатой дверью шкафа.
Подробности объяснены и показаны в Приложении 4. Результаты показаны в Таблицах 7 и 8, приведенных ниже.
Таблица 7
| Тепловая нагрузка (кВт) | Задние перфорированные створки открыты/закрыты | Поток воздуха (куб. фут/мин, cfm) |
|---|---|---|
| Закрыты | 544 | |
| Открыты | 552 | |
| Закрыты | 559 | |
| Открыты | 562 |
Таблица 8
| Тепловая нагрузка (кВт) | Задние перфорированные створки открыты/закрыты | Поток воздуха (куб. фут/мин, cfm) |
|---|---|---|
| 3.08 | Закрыты | 560 |
| 3.08 | Открыты | 563 |
| 3.01 | Закрыты | 563 |
| 3.01 | Открыты | 561 |
Выводы
Результаты этих исследований показывают, что если и есть эффект уменьшения потока воздуха из-за уменьшения процента перфорации дверей на серверной стойке, создающий сопротивление воздушному потоку, то этот эффект очень маленький.
В то время как полученные результаты могут казаться парадоксальными по отношению к тому, что можно было бы ожидать, высокий процент перфорации и большая доля области перфорации в совокупности с относительно небольшим потоком воздуха и, соответственно, низкими скоростями движения, создают пренебрежимо малое сопротивление потоку. Надо признать, что эти результаты были получены в предположение о равномерном распределении потока по поверхности. Локальные эффекты могут иметь место, но чтобы оказывать значимое воздействие, локальные скорости должны будут быть в 3 или 4 раза больше чем имеющиеся максимальные скорости на сегодняшний день. Что является более существенным для охлаждения, так это подача достаточного для охлаждения объема воздуха в самой серверной комнате, приток которого (необходимой температуры) обеспечивается кондиционерами, к каждому серверному шкафу, и уменьшение стратификации потоков холодного воздуха в серверной комнате со стороны приточных отверстий.
Основываясь на данных тестирования, содержащихся в этом экспертном обзоре, становится, очевидно, что процент перфорации дверей выше 63-64% не добавляет никаких преимуществ в отношении циркуляции воздуха или эффективности охлаждения.
Ссылки:
www.engineeringtoolbox.com/air-properties-d_156.html
www.engineeringtoolbox.com/orifice-nozzle-venturi-d_590.html