- Właściwości

Nawiewniki higrosterowane charakteryzują się nominalna krzywą reakcji (otwarcie Vs wewnętrzna wilgotność względna) przy różnicy ciśnienia wynoszącej 10 Pa oraz takiej samej temperatirze wewnątrz i na zewnątrz.

hi_rys1_1.jpg

Rys. 1: Przepływ powietrza Vs. wilgotność względna przy różnicy ciśnienia wynoszącej 10 oraz takiej samej temperaturze wewnątrz i na zewnątrz.

Powyższy wykres obrazuje krzywą reakcji przedstawiającą zjawisko histerezy w cyklu otwarcia / zamknięcia dla standardowego nawiewnika (od 4 do 32 m3/h przy wilgotności względnej o wartości pomiędzy 45 do 60% przy podciśnieniu 10 Pa).

Temperatura takiego czujnika nie jest równa temperaturze pośrodku pokoju. Powietrze przepływające przez kanał otwierający oraz odizolowanie nawiewnika generuje, w pobliżu czujnika, średnia temperaturę o wartości pomiędzy temperaturą wewnątrz a na zewnątrz. Dla takiej samej wartości wilgotności bezwzględnej wewnatrz, wilgotność względna w otoczeniu czujnika będzie inna. Równoważna temperatura czujnika zawiera się w następującym wzorze:

T czujnika = T wew. - a. (Twew. – T zew.)

Gdzie a oznacza współczynnik poprawkowy temperatury, a= 0.25

char_term_rys2_1.jpg

Rys. 2: Ciepło napływające na nawiewnik higrosterowany


Metoda oceny współczynnika poprawkowego temperatury a

Współczynnik poprawkowy temperatury a oblicza się w oparciu o średnią krzywych reakcji stopnia otwarcia w zależnożci od wilgotności względnej wewnętrznej przy zrónicowanej temperaturze na zewnątrz. Krzywa temperatury zewnętrznej identyczna do krzywej temperatury wewnętrznej uważana jest za krzywą odniesienia.

char_term_rys3_1.jpg

Rys. 3: Krzywa reakcji (przepływ w zależności od wilgotności względnej wewnętrznej) dla zróżnicowanej temperatury zewnętrznej oraz przy różnicy ciśnienia w wysokości 10 Pa

Przy temperaturze na zewnątrz niższej od temperatury wewnątrz, każdemu przepływowi powietrza odpowiada równoważna wilgotność względna równa wilgotności względnej odczytanej na nominalnej krzywej dla tego samego przepływu powietrza. Na podstawie tej równoważnej wartości wilgotności względnej oraz na podstawie stężenia pary wodnej wewnątrz odczytujemy równoważną temperaturę w otoczeniu czujnika wilgotności.
Na koniec, przy stałej temperaturze wewnątrz, możemy określić zależność pomiędzy temperaturą na zewnątrz a temperaturą równoważną w otoczeniu czujnika wilgotności przy zastosowaniu współczynnika korekcyjnego temperatury a. Poprzedni wykres (Rys. 3) wskazuje następujący zakres wilgotności względnej w cyklu otwarcia / zamknięcia przy różnych wartościach temperatury na zewnątrz.

  • od 31 so 50 % przy temperaturze na zewnątrz około 2 st. C
  • od 37 do 53 % przy temperaturze na zewnątrz około 10 st. C
  • od 46 do 62 % przy temperaturze na zewnątrz bliskiej wartości temperatury wewnątrz

Wpływ współczynnika poprawkowego temperatury na charakterystykę cieplną nawiewników

W okresie grzewczym, im większa różnica pomiędzy temperaturą na zewnątrz a temperaturą wewnątrz, tym większy spadek wilgotności względnej powodowany przez wentylację. Oznacza to, iż czujnik musi zostać schłodzony powietrzem zewnętrznym, aby uzyskać taką wilgotność względną w otoczeniu czujnika pozwalającą na otwarcoe przepustnic(y). Współczynnik a o wartości 0.25 oznaczający temperaturę równoważną w otoczeniu czujnika (wzór 2) uważany jest za optymalny do uzyskania miejscowej wilgotności względnej pozwalające na otwarcie przepustnicy, bez względu na wysokość temperatury na zewnątrz. Poniższy przykład ilustruje przestawioną wyżej zasadę:

char_term_rys4_1.jpg

Rys. 4: Wpływ współczynnika poprawkowego temperatury na przepływ powietrza przy temperaturze na zewnątrz o wartości -5 st.C.

Zakładając, że warunki zostały sztucznie stworzone, powyższy wykres pokazuje, że przy temperaturze na zewnątrz bliskiej -5st.C, wilgotność względna w otoczeniu czujnika przy zastosowaniu współczynnika korekcyjnego temperatury o wartości 0.25 wciąż wykazuje wartość pozwalającą na otwarcie nawiewnika (pomiędzy 45.8% a 55%). Odwrotnie, w otoczeniu czujnika przy zastosowaniu zerowego współczynnika zmiany temperatury, wartość równoważniej wilgotności względnej wynosi od 44.5% do 50.2%. Oznacza to, że różnica wilgotności względnej wynika z zastosowania współczynnika korekcyjnego temperatury a. A zatem, współczynnik zmiany temperatury umożliwia nawiewnikom higrosterowanym działanie w każdych niemal warunkach klimatycznych, bez względy na wysokość temperatury na zewnątrz. Nawet przy niskiej wilgotności względnej pośrodku pokoju, wilgotność w otoczeniu czujnika pozostanie zawsze w zakresie umożliwiającym otwarcie nawiewników, pozwalając przepływać powietrzu w zależności od potrzeb.

Kolejne dwa wykresy pokazują w jaki sposób utrzymywana jest praca nawiewników bez względu na wysokość temperatury na zewnątrz.

char_term_rys5a_1.jpg

Rys. 5: Zakres wilgotności względnej w otoczeniu czujnika oraz pośrodku w okresach zimnych

Przy temperaturze 3st.C na zewnątrz, wilgotność względna w otoczeniu czujnika zawiera się w wartościach pomiędzy 40% a 59 % mimo, iż wilgotność względna na środku pokoju waha się pomiędzy 30% a 45%.

char_term_rys6_1.jpg

Rys. 6: Zakres wilgotności wzlędnej w otoczeniu czujnika oraz na środku pokoju w pełni sezonu

W połowie sezonu obserwujemy tę samą zależność – wilgotność względna w otoczeniu czujników utrzymywana jest na poziomie pomiędzy 45% a 61%, podczas gdy wilgotność względna wewnątrz utrzymuje się na poziomie pomiędzy 41% a 56%.
Tak więc, możemy zauważyć, iż równoważna wilgotność zawsze utrzymuje się na poziomie pozwalającym na otwarcie nawiewnika bez względu na warunki zewnętrzne.

Porównanie nawiewników higrosterowanych z nawiewnikami o stałej wydajności

Aby zobrazować efektywność nawiewników higrosterowanych, porównamy ich działanie z działaniem nawiewników o stałej wydajności na prostym przykładzie. Rysunek 7 obrazuje zróżnicowane rozmieszczenie pomieszczeń w przykładowym mieszkaniu.

char_term_rys7_1.jpg

Rys. 7: Porównanie mieszkań wyposażonych w nawiewniki higrosterowane i nawiewniki o stałej wydajności

Tabela 1 poniżej przedstawia wartości dla nawiewników i otoczenia w stałych warunkach

char_term_tab_1.jpg

Uwaga: Przyjmuje się iż poniższe parametry są stałe i takie same dla obu pomieszczeń.
Warunki wewnętrzne: temperatura: 19 st.C, n50=0 h-1, szczelno budynku: n50 = 0 h-1
Warunki zewnętrzneL temperatira: 0 st.C, wilgotność względna: 80%

Tab. 1: Porównanie pomieszczeń zaopatrzonych w nawiewniki higrosterowane i o stałej wydajności

Dostosowanie do potrzeb

Poprzednia symulacja wykazała, iż ilość powietrza przepływająca przez nawiewniki o stałej wydajności jest całkowicie nie przystosowana do rzeczywistych potrzeb. Ilość powietrza przepływającego przez każdy z tych nawiewników równa się całkowitej ilości przepływającego powietrza podzielonego pomiędzy liczbę nawiewników. W przeciwieństwie do tego, powietrze przepływające przez nawiewniki higrosterowane nie jest dzielone w sposób sztuczny, ale doprowadzane w zależności od potrzeb wentylacyjnych danego pomieszczenia.

Szczelność mieszkań

Jeżeli rozważymy wentylację spowodowaną infiltracją powietrza, interesującym może okazać się jej wpływ na działanie nawiewników higrosterowanych. W tym celu, przeprowadziliśmy podstawowe symulacje dla trzech różnych poziomów szczelności (n50=0.5 h-1, n50=2.0 h-1, n50=3.0 h-1).
W poniższej tabeli, przepływy powietrza zostały określone w ilościach dla różnej infiltracji powietrza. Oczywiście infiltracja pojawia sie niezależnie od działającej instalacji wentylacyjnej. Różnica ciśnienia powstająca pomiędzy obiema stronami każdego nawiewnika zmniejsza się; a zatem zjawisko napływu powierza w zależności od poziomu wilgotności względnej nieco sie zmniejsza. Należy jednak pamiętać, iż nawet przy niskiej szczelności n50=3.0 h-1, przepływ powietrza jest zapewniony.

char_term_tab2_1.jpg

Tab. 2: Przepływ powietrza przez nawiewniki higrosterowane i o stałej wydajności przy różnych poziomach szczelności

Zjawisko to przedstawia się znacznie gorzej w przypadku nawiewnikow o stałej wydajności, jeżeli weźmiemy pod uwagę niejednolitą dystrybucję powietrza infiltracyjnego. Brak równowagi w dystrybucji powietrza jest jeszcze bardziej widoczny, gdy powietrze infiltracyjne jest nieprawidłowo rozprowadzane.

Powyższe wykazuje, iż właściwa hermetyczność zwiększa efektywność wentylacji higrosterowanej zarówno w odniesieniu do oszczędności energii, jak i jakości powietrza.

L. Jardinier, M. Jardinier, J.L. Savin, F. Siret
Aereco S.A.