Αερισμός Εκτόπισης

Ο αερισμός εκτόπισης (displacement ventilation) είναι μια τεχνολογία διανομής αέρα που εισάγει δροσερό αέρα στη θερμική ζώνη-χώρο. Η εισαγωγή γίνεται με χαμηλή ταχύτητα (0,15 m/s – 0,20 m/s), είτε από διαχυτές που βρίσκονται στην τοιχοποιία, είτε στο επίπεδο του δαπέδου, είτε από υπερυψωμένα δάπεδα. Η άνωση διασφαλίζει ότι ο νωπός αέρας που εισάγεται στο επίπεδο του δαπέδου θα μεταφερθεί προς την οροφή καθώς θα θερμαίνεται. Με αυτό τον τρόπο δημιουργείται η στρωμάτωση του αέρα με τον ζεστό αέρα (ο οποίος συγκεντρώνει τους ρύπους που έχει παρασύρει) να βρίσκεται κοντά στην οροφή ενώ ο δροσερότερος φρέσκος αέρας να συγκεντρώνεται κοντά στη ζώνη αναπνοής. Δύο διαφορετικές στρωματώσεις μπορούν να αναγνωριστούν: η ζώνη αναπνοής που ορίζεται ως η περιοχή σε ένα χώρο ανάμεσα στα επίπεδα 75mm και 1800mm πάνω από το δάπεδο (1) και η ζώνη ανάμεσα στο άνω όριο της ζώνης αναπνοής και της οροφής. Αυτό το σύστημα είναι αρκετά διαφορετικό από τον παραδοσιακό αερισμό μίξης, καθώς στον αερισμό μίξης ο αέρας παρέχεται σε μεγαλύτερη ταχύτητα και παρέχει πιο ομοιόμορφη κατανομή της θερμοκρασίας στο χώρο. Το μειονέκτημα σε αυτή την προσέγγιση είναι πως ο νωπός αέρας αναμειγνύεται με αυτόν που περιέχει τους ρύπους οι οποίοι παραμένουν στην ζώνη αναπνοής. Σχηματικά αποδίδονται τα δύο συστήματα στο σχήμα 1 και 2.

Συστήματα με αερισμό εκτόπισης μπορούν να καλύψουν μέτρια φορτία της τάξεως των 40W/m2 (2) (3). Ωστόσο στην περίπτωση μεγαλύτερων φορτίων απαιτούνται συμπληρωματικά ψυκτικά συστήματα λόγω της αυξημένης θερμοκρασίας παροχής αέρα. Τα εν λόγω συστήματα έχουν τη δυνατότητα να καλύψουν μεγαλύτερα φορτία σε περιπτώσεις χώρων με μεγάλο ελεύθερο ύψος , με μικρές απαιτήσεις φρέσκου αέρα ή με μεγάλους διαχυτές όπως π.χ. είναι το υπερυψωμένο διάτρητο πάτωμα.

Ο αερισμός εκτόπισης μπορεί να μειώσει την καταναλισκόμενη ενέργεια κλιματισμού με τέσσερις τρόπους. Πρώτον τα συστήματα με αερισμό εκτόπισης έχουν υψηλότερους βαθμούς αποδοτικότητας λόγω της υψηλότερης θερμοκρασίας παροχής αέρα. Η συνηθισμένη θερμοκρασία σε αυτά τα συστήματα είναι 18-20oC σε αντίθεση με τα παραδοσιακά συστήματα μίξης όπου η παροχή του αέρα είναι στους 14 oC, με αποτέλεσμα να μπορεί να επιτευχθεί εξοικονόμηση ενέργειας της τάξεως του 20%-30%. Δεύτερον η στρωμάτωση του αέρα στο χώρο έχει ως αποτέλεσμα την υψηλότερη μέση θερμοκρασία του χώρου σε σχέση με τον αερισμό μίξης, το οποίο μειώνει τα φορτία του χώρου έως και 15% από μεταφορά θερμότητας από το κέλυφος του κτηρίου. Τρίτον, η αυξημένη θερμοκρασία παροχής αυξάνει την πιθανή χρήση εξοικονομητή (economizer). Αυτό βέβαια εξαρτάται σημαντικά από το κλίμα. Τέλος τα συστήματα αερισμού εκτόπισης έχουν τη δυνατότητα να μειώσουν τις ανάγκες για νωπό αέρα και κατά συνέπεια την ενέργεια που δαπανάται για να κλιματιστεί. Αυτό συμβαίνει λόγω του ότι οι ρύποι συγκεντρώνονται κοντά στην οροφή όπου και εξαερίζονται. Σε γενικές γραμμές η εξοικονόμηση ενέργειας από αυτά τα συστήματα προκύπτει για τα κρύα κλίματα από την αύξηση του βαθμού αποδοτικότητας και τα μειωμένα φορτία από το κέλυφος, για τα ηπιότερα κλίματα η εξοικονόμηση σχετίζεται με την αυξημένη χρήση του εξοικονομητή.

Μελέτες που έχουν διεξαχθεί στις ΗΠΑ, έχουν δείξει μείωση της καταναλισκόμενης ενέργειας για κλιματισμό και αερισμό με τη χρήση αερισμού εκτόπισης από 13%-45% αναλόγως του κλίματος. Ειδικότερα, προκύπτει από τα δεδομένα ότι ο αερισμός εκτόπισης μειώνει την  καταναλισκόμενη ενέργεια από τον ψυκτικό εξοπλισμό (π.χ. συμπιεστές) από 35% έως 75% ωστόσο αυξάνει την κατανάλωση ενέργειας στους ανεμιστήρες της παροχής και της επιστροφής από 35% έως 50%. (4)

Επιπρόσθετα, εκτός από την εξοικονόμηση ενέργειας τα συστήματα αερισμού εκτόπισης βελτιώνουν και την ποιότητα του εσωτερικού περιβάλλοντος, καθώς λόγω της χαμηλής ταχύτητας αέρα παράγουν λιγότερο θόρυβο. Τέλος αυτά τα συστήματα μπορούν να κερδίσουν βαθμούς σε συστήματα αξιολόγησης πράσινων κτηρίων όπως είναι το LEED.

  • ASHRAE (2013) Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality, American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ANSI/ASHRAE 62.1-2013)
  • Cho, S., Im, P., and Haberl, J., S. (2005). Literature Review of Displacement Ventilation.
  • (1999).Research Project – RP-949
  • Hamilton, S., Roth, K. and Brodrick, J. (2004). Emerging Technologies: Displacement Ventilation. ASHRAE Journal, 46(9), pp.56-58.

 

Πέτρος Δαλαβούρας
Αρχιτέκτων μηχανικός Ε.Μ.Π., MSc  W.S.A.
BREEAM assessor, ASHRAE BEMP Certified, nZEB Designer