Artykuł ten stanowi kontynuację tematu badań przedstawionych w wydaniu 4/2010 CH&K, w którym zaprezentowano wyniki dla prototypowego nawiewnika sufitowego z ograniczoną strugą powietrza w warunkach izotermicznych. W niniejszym artykule omówiono wyniki pomiarów nawiewnika sufitowego ze strugą ograniczającą. Przedstawiono schemat stanowiska badawczego i zastosowane urządzenia pomiarowe. Zamieszczono przykładowe rozpływy powietrza w obszarze działania tego nawiewnika.

Czasem nie ma warunków umożliwiających wentylowanie w sposób optymalny stanowiska pracy w pomieszczeniach o dużych, skupionych zyskach ciepła. Dzieje się tak w przypadkach niekorzystnych warunków dla organizacji nawiewu, kiedy niemożliwe jest doprowadzenie powietrza od dołu. Nie wystarczają wówczas nawet bardzo sprzyjające siły grawitacji po stronie wywiewu. Dla takich szczególnych przypadków rozważano możliwość doprowadzenia powietrza z górnego przewodu nawiewnego poprzez specjalnej konstrukcji nawiewnik z przegrodami osłaniającymi.

Przedmiotem rozważań była analiza możliwości konstrukcji oraz wstępne przebadanie sposobu nawiewu, a potem rozproszenie tej strugi nawiewnej powietrza w sposób nieuciążliwy dla pracujących np. przy komputerach i dla personelu dydaktycznego kontrolującego proces ćwiczeń.

W tym celu zbudowano stanowisko badawcze w skali 1:1 symulujące faktyczne przebiegi procesów.

Stanowisko badawcze

Pomiary prowadzone były w laboratorium Katedry Klimatyzacji i Ciepłownictwa Politechniki Wrocławskiej w pomieszczeniu o wymiarach 3,0 x 4,0 m i wysokości 2,85 m. Model stanowiska badawczego obejmował układ symulujący emisję ciepła od czterech ludzi i komputerów, układ uzdatniania i transportu powietrza, urządzenia pomiarowe oraz nawiewnik, z którego powietrze wypływa przez powierzchnię perforowaną i dwie szczeliny, wstępnie ograniczające i kierunkujące powietrze nawiewane (rys. 1). Stanowisko, w skali 1:1, pozwoliło na przebadanie elementu nawiewnego w warunkach zbliżonych do normalnej pracy.

Rys. 1. Schemat stanowiska pomiarowego

Powietrze zewnętrzne, lub jego mieszanina z powietrzem obiegowym, uzdatniane było w centrali wentylacyjnej, następnie transportowane do pracowni komputerowej i nawiewane przez pojedynczy nawiewnik z ograniczoną, odpowiednio kierowaną strugą powietrza. W zależności od potrzeb powietrze było podgrzewane w nagrzewnicy elektrycznej, ochładzane w chłodnicy glikolowej lub bez uzdatniania cieplnego wprowadzane do kanału nawiewnego. Powietrze z pomieszczenia usuwane było poprzez przestrzeń międzystropową, do której wypływało kratkami kontaktowymi zlokalizowanymi w stropie podwieszanym.

Metody pomiarów

Na podstawie pomiarów prędkości wypływu oraz prędkości w określonych odległościach od nawiewnika oceniono kształt strugi nawiewnej w zależności od wartości strumienia powietrza nawiewnego, od rodzaju i stopnia perforacji przesłon wewnętrznych i zewnętrznej oraz szerokości szczelin nawiewnych.

Strumień powietrza nawiewanego dostarczanego do nawiewnika mierzono za pomocą kryzy pomiarowej z przytarczowymi otworami impulsowymi. Kryza pomiarowa została wykonana i zainstalowana zgodnie z normą PN-EN ISO 5167-2:2005. Ciśnienie różnicowe mierzono za pomocą przyrządu pomiarowego TESTO 521 (mikromanometr elektroniczny) firmy Testoterm. Dokładność pomiaru ±0,1 Pa.

Pomiar prędkości i temperatury powietrza w strumieniu powietrza nawiewanego prowadzono przy użyciu zestawu sond termoanemometrycznych do pomiaru w zakresie niższych prędkości przepływu i temperatury powietrza z wysięgnikiem teleskopowym typu TESTO podłączonych do loggerów typu TESTO 454 i współpracujących z kartą PCMCIA. Zakres działania sondy 0÷10 m/s i -20÷70°C, dokładność pomiaru 0,05 m/s i 0,2°C. Pomiary rejestrowane były przez miernik oprogramowania komputerowego Comsoft wersja 3.4/SP1 na licencji firmy TESTO. Temperaturę powietrza nawiewanego i wywiewanego mierzono przy użyciu przyrządu pomiarowego TESTO 400 firmy Testoterm z czujnikiem termistorowym o zakresie działania -40÷150°C i dokładności pomiaru ±0,2°C.

Rys. 2. Rozkład a) prędkości b) temperatury powietrza w obszarze działania nawiewnika podczas ogrzewania pomieszczenia (strumień powietrza nawiewanego 475 m3/h, tn=25,0°C, szerokość szczelin 20 mm)

Pomiary prędkości oraz temperatury powietrza w strugach nawiewnych przeprowadzano w różnych odległościach od płaszczyzny nawiewnej na szesnastu poziomach pomiarowych, na wysokościach od 300 do 2800 mm nad posadzką, w obrębie działania nawiewnika. Pomiary prowadzono głównie w osiach: wzdłużnej i poprzecznej nawiewnika zawierających po 29 pionowych linii pomiarowych. Punkty siatki pomiarowej zostały rozmieszczone w odstępach co 0,05 lub co 0,1 m. W czasie pomiarów zmieniano strumienie powietrza nawiewanego od 325 do 625 m³/h (co 75 m³/h), szerokości szczelin ograniczających strugę od 0 do 45 mm (co 5 mm), stopnie perforacji od 20 do 50% (co 10%) i wielkości otworków w płytach perforowanych w zakresie: φ=5, φ=8, φ=10 mm. Udział powietrza wypływającego przez szczeliny w odniesieniu do całkowitego strumienia nawiewnego zmieniał się od 30 do 60%.

W celu zaobserwowania sposobu kształtowania się i przepływu strumienia nawiewnego wypływającego z nawiewnika sufitowego posłużono się metodą wizualizacji. Strumień powietrza nawiewanego został zadymiony za pomocą zadymiarki podłączonej do króćca wlotowego nawiewnika. Do rejestracji wypływu powietrza z nawiewnika posłużono się aparatem cyfrowym umieszczonym na statywie.

Wyniki przeprowadzonych pomiarów (...)