Lapszámok

Absztrakt

Az épületgépészeti gyakorlatban különösen fontos a megfelelő komfortérzet biztosítása a zárt térben. A kellemes közérzet eléréséhez elengedhetetlen a gépi szellőztetés alkalmazása a zárt terekben. Ennek során a befúvószerkezet elhelyezése, valamint a befúvási sebesség meghatározza a komfortérzetet befolyásoló jellemzőket, elsősorban a sebesség és turbulencia fok eloszlását a térben. Cikkünkben két fő tervezési paraméter: a befúvási sebességnek (Reynolds-számnak) és a befúvó faltól mért távolság arányának (OR = Offset Ratio) hatását elemezzük a szellőztetett térben kialakuló sebesség és turbulencia fok eloszlására, amely a Fanger-féle huzatkomfort modell két fő mennyisége.

Bevezetés

A légtechnikai rendszerek alapvető feladata, hogy megváltoztassák a bennük áramló levegő paramétereit abból a célból, hogy az ember/technológia által meg kívánt mikroklíma környezetet biztosítani tudja. A szellőztetett térben kialakuló primer és szekunder áramlásokat együttesen légvezetési rendszernek (továbbiakban: LVR) nevezzük, amely meghatározza a levegővezetés módját a helyiségben. Az egyes légvezetési rendszerekhez jellegzetes befúvó és elszívó anemosztátok tartoznak, amelyek meghatározzák a helyiségben kialakuló áramképet. A befúvók elhelyezése és a befúvási sebesség hatással van a szellőztetett térben kialakuló sebességre és turbulencia fokra.

A széles körben alkalmazott érintőleges LVR legjellemzőbb befúvó eleme a résbefúvó anemosztát és a légmozgás uralkodó iránya a határoló felületekkel párhuzamos. A szellőző levegő a fal, födém mentén kerül bevezetésre. A befúvószerkezet elhelyezéstől függően lehet mennyezeti vagy fali anemosztát (főként rés), illetve indukciós konvektor [1]. A résbefúvó anemosztátból a levegő sík szabadsugárként lép ki, majd valamilyen felületre feltapadva részlegesen korlátozott légsugárrá alakul [2], [3], [4]. A határoló felületen értelmezhetünk egy tapadási pontot, ahol egy átmeneti tartomány után a szabadsugár feltapad a határoló felületre a Coanda-hatás miatt. Ezután a légsugár a felületen halad tovább, majd elvégezi a helyiség átszellőztetését [4], [5]. Az érintőleges légvezetési rendszerben a szellőző levegőt a tartózkodási zónán kívül vezetik be, így a huzatkockázat viszonylag alacsony. Ebből következik, hogy nagyobb befúvási sebességet engedhetünk meg, mint más légvezetési rendszerek esetében [1]. Az érintőleges LVR-eket általában alacsony belmagasságú helyiségek (H ≈ 3 – 4 m), irodák, előadóterek szellőztetésére alkalmazzák [6].

A légvezetési rendszer meghatározó tulajdonságai hatással vannak a térben kialakuló áramlásra, és ennek révén a huzathatásra. Ugyanakkor a szabványok ajánlásai nem részletezik, hogy a különböző légvezetési rendszerek esetén milyen eltérő tervezési értékeket érdemes figyelembe venni (pl. sebesség, turbulencia fok), illetve ezek a paraméterek hogyan függenek a befúvási sebességtől és a befúvó elhelyezésétől. Ennek megfelelően vizsgáltuk a befúvó elhelyezésének (távolsági arányának, OR) és a befúvási sebességnek (a Reynolds-szám segítségével) hatását a térben kialakuló sebességre és turbulencia fokra derékmagasságban (0,6 m a padlószinttől mérve).

Elméleti összefoglalás

A zárt térben tartózkodó emberek szubjektív érzetére a komfortérzet fogalmát használjuk. A komforttartomány a komfortérzetet meghatározó tényezőknek azon tartománya, amelyben az ember komfortérzete kellemes [6], [7]. Ezt a komforttartományt [6] az emberi érzékelés szempontjából három nagyobb területre bonthatjuk: 
• a hő- és huzat komforttartománya,
• a belső levegő minőségének komforttartománya és
• az egyéb komforttartományok: vizuális hatások,
  akusztika stb.

Kezdetben a jó közérzetet csak a hőkomforttal jellemezték. A hőérzet jellemzésére P. O. Fanger definiálta a PMV és PPD értékeket, azaz a várható hőérzeti értéket és a kedvezőtlen hőérzet várható százalékos valószínűségét.

A PMV-PPD modellből egyértelmű, hogy a zárt térben az elégedetlenség valószínűsége sosem éri el a 0-t. Később ezek alapján dolgozta ki Fanger az ún. komfortdiagramokat, amelyeket zárt terek hőérzeti méretezésére közvetlenül alkalmazhatók [7], [8]. A hőérzettel kapcsolatos kutatások során felismerték, hogy a PMV-PPD, illetve a komfortdiagramok nem mindig írták le jól az élő alanyok tényleges komfortérzetét. Ez az ún. lokális diszkomfort tényezők miatt van, amelyek olyan, a tér egyes pontjaiban érvényesülő paraméterek, amelyek a test bizonyos részein diszkomfort érzetet hoznak létre, s ez által kellemetlen közérzetet okoznak [7], [9]. Diszkomfort tényező lehet a fény- és zajterhelés, a huzathatás, a vertikális hőmérsékletkülönbség, a sugárzási aszimmetria és a hideg-meleg padlók. Mindezek közül a legjelentősebb a huzathatás, hiszen ez a legtöbb panaszt kiváltó diszkomfort paraméter.

A huzathatás definíció szerint a szellőző levegő áramlása következtében a bőrfelületen kialakult intenzív hőcsere miatt jelentkező lokális túlhűlés. Fanger számos kutatás és élőalanyos mérés után megalkotott egy matematikai modellt (DR, mint „Draught Rate”), melynek alapján számítható a huzathatással elégedetlenek százalékos aránya [10], [11], [12]. A huzathatás vizsgálatok kezdetén csak a sebesség nagyságát és a hőmérsékletet azonosították változóként, később azonban felismerték, hogy a sebesség nagysága és a hőmérséklet mellett egy harmadik jellemző, az ún. turbulencia fok is jelentős hatással van a huzatérzetre:

DR = (34 – t_mean)·((u_mean – 0,05)^0,62)·(0,37·Tu·u_mean+ 3,14).

A turbulencia fok a sebesség időbeli ingadozását jellemző négyzetes integrál középértéknek (u_RMS) és a sebesség nagyságának (u_mean) százalékban kifejezett hányadosa:

Tu = u_RMS / u_mean · 100%.

A szubjektív huzatérzetet tehát a sebesség nagysága, a turbulencia fok és a hőmérséklet (t_mean) egymáshoz való viszonya határozza meg. Különböző mérések alapján megállapítható, hogy a komfortterekben a turbulencia fok legtöbbször 0 és 80% között alakul [2]. Itt érdemes megjegyezni, hogy míg a turbulencia fok elnevezés %-os értéket jelöl, addig a turbulencia intenzitás ennek század része.

További részletek lapunk 2016/1-2-es számának nyomtatott változatában található, illetve a teljes cikk pdf-formátumban is rendelkezésre áll regisztráltaknak havonta egy alkalommal, előfizetőknek korlátlanul).