FI126255B - Paineistetun monikerroksisen rakennuksen paineenhallinta ja ilmastointi - Google Patents

Description

Paineistetun monikerroksisen rakennuksen paineenhallinta ja ilmastointi Tämän keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukainen järjestelmä monikerroksisen rakennuksen paineenhallintaa ja ilmastointia sekä huoneistojen korvausilmaa varten.

Kun ulkoilman lämpötila on matalampi kuin huoneiston lämpötila syntyy poistoilmakanaviin lämpötilaerosta riippuva huoneiston painetta alentava nostepaine-erojoka myös on riippuvainen poistoilmakanavan korkeudesta, jolloin alempien kerrosten huoneistojen tuuletus-kanavissa vallitsee alempi absoluuttinen paine kuin yläkerrosten tuuletuskanavissa. Tilanne on sama käytettäessä huippuimuria.

Tuuletuskanavat aiheuttavat nostepaine-eron, joka aiheuttaa huoneistoon alipaineen, jonka avulla huoneistoon tulee korvausilma suoraan ulkoilmasta huoneistoon asennettujen tulo-ilmaventtiilien kautta.

Lisäksi korvausilmaa huoneistoon tulee ikkuna-ja parvekeovien raoista, käytävän kautta huoneisto-oven raon ja postiluukun kautta sekä ulko-oven ja parvekeovien aukaisujen yhteydessä. Korvausilmaa tulee myös asuntoon pidettäessä ikkunoita ja parvekkeen ovea auki tuuletustarkoituksessa.

Näin tulleen korvausilmanjohdosta huoneistoon pääsee varsinkin kaupungeissa saastunutta ilmaa, jossa on epäpuhtauksia, kuten pölyä ja autojen pakokaasua. Tilanne on pahin alemmissa kerroksissa. Tämä aiheuttaa ongelmia tai tyytymättömyyttä asukkaissa.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa epäpuhtaan ilman pääsy huoneistoihin. Se toteutetaan siten, että huoneistoihin tuleva korvausilma otetaan katolta, jossa ilma on puhtaampaa kuin alhaalla, ja aikaansaadaan huoneistoihin ylipaine, joka estää epäpuhtaan ulkoilman pääsyn huoneistoihin, mutta vältetään liian suuri ylipaine huoneistoissa, jottei parvekeovien aukipidon takia synny tarpeettoman suuria lämpövuotohäviöitä. Myös liian suuri ylipaine porras-käytävässä aiheuttaa ulko-ovessa sen avautuessa tarpeettoman suuria lämpöhäviöitä.

Tarpeettoman suuri ylipaine saattaa aiheuttaa venttiileissä haitallisia suihkuvirtauksia (vetoa) ja äänihaittaa sekä ongelmia ovivoimiin niitä avattaessa tai suljettaessa. Myös puhaltimen energiatarpeen kannalta on edullista välttää liian suurta ylipainetta.

Porraskäytävään tuleva ilma lämmitetään lämminvaihtimella tiettyyn lämpötilaan Jolloin porraskäytävän lämmitetty ilma lämmittää myös huoneistojajolloin tarvitaan vähemmän patterilämmitystä. On tärkeätä, että porraskäytävän ilma on riittävän lämmintä, ettei huoneistoon tuleva kylmä ilma aiheuta vetoa.

Riittävän korkeilla ulkotilan lämpötiloilla saadaan mahdollisuus jättää patterilämmitys kokonaan pois käytöstä, koska tällöin lämmönvaihtimilla pystytään lämmittämään käytäväilma ja huoneistoilma riittävään lämpötilaan.

Oleellista keksinnössä on myös se, että ikkunat, parvekeovi ja ulko-ovi tehdään tiiviiksi, jottei niiden kautta synny tarpeettomia lämpövuotoja. Näiden vuoto lisäisi myös tarpeettomasti puhaltimelta vaadittuna painetta.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle ratkaisulle tunnusomaista on se mikä on esitetty patenttivaatimusten 1,2,3 ja 4 tunnusmerkkiosissa.

Seuraavassa kuvataan lähemmin kuvissa 1, 2 ja 3 keksinnön mukaisia ratkaisuja.

Kuvassa FIG.l on esitetty kerrostalon ylä-ja alaosat kaaviomaisesti.

Kuvassa FIG.2 on esitetty kerrostalon yläosa, jossa on poistoilman lämmön talteenottoj ärj estelmä.

Kuvassa FIG.3 on esitetty erästä ratkaisua sijoittaa ja peittää porraskäytävään tuleva pysty putki.

Vintille 1 on sijoitettu tuloilmaputki 2, puhallin 3, lämmönvaihdin 4 ja tarvittaessa ilmasuodatin 5.

Huoneistoissa olevat tuloilmaventtiilit suljetaan.

Puhallin 3 kehittää paine-eron, jonka avulla tuloilma virtaa tuloilmaputken 2 kautta puhaltimeen 3 sekä porraskäytävään 6 sijoitetun pystyputken 7 kautta porraskäytävään 6.

Ulkoseinän 8 porraskäytävän 6 kohdalle on ulkoseinän 8 läpi asennettu paine-eromittari 9, joka mittaa ulkotilan 12 ja porraskäytävän 6 välillä vallitsevien absoluuttisten paineiden Pu ja Pk paine-eroa ΔΡ. Paine-eromittari 9 voidaan korvata erillisillä porraskäytävään 6 sijoitetulla painemittarilla 10 ja ulkoseinään 8 sijoitetulla painemittarilla 11. Paine-eromittarin 9 tarkkuus on parempi.

Porraskäytävän 6 kohotetun paineen Pk avulla porraskäytävästä 6 virtaa korvausilmaa huoneistoon 13 väliseinään 14 sijoitetun mahdollisesti palosululla varustetun venttiilin 16 kautta. Venttiilissä 16 voi olla myös ilmavirtauksen säätömahdollisuus.

Suuremmissa huoneistoissa 13 voi olla kaksi tai useampi venttiili 16 eri huoneisiin.

Huoneistosta 13 poistuu poistoilma tuuletuskanavien 17 kautta tuuletuskanavissa 17 syntyvän lämpötilaeronosteen ja puhaltimen 3 porraskäytävään 6 ja huoneistoon 13 aikaansaadun ylipaineen j ohdosta.

Näin saatu ylipaine Ph huoneistoon 13 estää ulkotilan 12 ilman pääsyn suoraan huoneistoon 13.

Jotta huoneistossa 13 on aina korkeampi paine Ph kuin ulkotilan 12 paine Pu on, mittari-tarkkuudet huomioituna, porraskäytävän 6 paineen Pk oltava vähintään noin 1 mbar kerrosluvulla 3 - 10 ja noin 1,5 mbar kerrosluvulla 11-20 korkeampi kuin ulkotilan 12 absoluuttinen paine Pu. Tällöin eliminoidaan tuuletuskanavissa 1 7 huoneistopainetta alentava noste sekä tuulen aiheuttama patopaine ulkoseiniin 8.

Sopiva paine-eron ΔΡ asetusarvo voidaan määrittää myös kokeellisesti ja tapauskohtaisesti.

Mainittakoon, että ilmapaine-ero korkea- ja matalapaineen välillä on noin 70 mbar.

Puhaltimen 3 kehittämään paineeseen vaikuttaa useita tekijöitä kuten lämmönvaihtimen 4 ja mahdollisesti suodattimen 5 sekä tuloputken 2 ja pystyputken 7 sekä sen tuuletushajottimen 22 aiheuttamat virtausvastukset, pystyputkessa 7 syntyvä ulkotilan alhaisesta lämpötilasta johtuva nostevoimapainejoka riippuu ulkotilan 12 ja porraskäytävän 6 lämpötilaerotuksesta sekä pystyputken 7 korkeudesta, ulkotilan 12 lämpötilan muutokset, alimman kerroksen tuuletus-kanavan 17 nostepaine, joka on riippuvainen ulkotilan 12 lämpötilasta sekä tuuletusputken 17 korkeudesta, parvekeovien 19 aukaisut tai aukipidot, liesituuletin, huoneistokohtaisen saunan tuuletus, tuuletuskanavien 1 7 säätöventtiilien 27 mahdollinen kuristus, ilmasäätöventtiilien 16 säätö, käynnit vintillä sekä ulko-oven 20 avaukset.

Näiden muuttuvien tekijöiden johdosta porraskäytävän 6 paine Pk pyrkii muuttumaan. Jotta porraskäytävän 6 paineen Pk ja ulkotilan 12 paine-ero ΔΡ pysyy muuttumattomana, muuttuu puhaltimen 3 kehittämä paine automaattisesti niin, että porraskäytävän 6 ja ulkotilan 12 välinen paine-ero ΔΡ pysyy vakiona ennalta asetetussa arvossa.

On tärkeätä, että paine-ero ΔΡ ei ole liian suuri, sillä tällöin se saataisi aiheuttaa venttiileissä haitallisia suihkuvirtauksia (vetoa) ja äänihaittaa sekä ongelmia ovien 19 ja 20 ovivoimiin niitä avattaessa ja suljettaessa. Myös puhaltimen 3 energiatarpeen kannalta on edullista välttää liian suurta paine-eroa ΔΡ.

Paine-eromittarilla 9 tai painemittareilla 10 ja 11 mitattu, ennalta asetettu paine-ero ΔΡ ohjaa puhaltimen 3 aikaansaamaa painetta joko muuttamalla pyörimisnopeutta tai vakiopyörimisnopeudella kuristamalla painetta automaattisella kuristuventtiilillä (ei näytetty kuvassa).

Koska porraskäytävässä 6 on aina ulkotilan 12 painetta suurempi paine, saadaan ulko-oven 20 avauksen yhteydessä estetyksi oven 20 oviaukon kautta porraskäytävään 6 pääsevä alhaalla oleva epäpuhdas ulkotilan 12 ilma.

Huoneiston 13 ylipaineen ja sen aiheuttamien lämpövuotojen välttämiseksi on syytä tehdä ikkunoista 18 ja parvekeovista 19 tiiviitä - samoin kuin ulko-ovesta 20.

Jotta porraskäytävään 6 saadaan vähintään tietty lämpötila huoneiston 13 vedon välttämiseksi, esimerkiksi +20 °C, sijoitetaan porraskäytävään 6 lämpötila-anturi 21, joka ohjaa lämmönvaihtimen 4 toimintaa niin että porraskäytävän 6 lämpötila pyritään pitämään asetetussa arvossa. Korkeimmilla ulkotilan 12 lämpötiloilla voidaan tarvittaessa sulkea patterilämmitys kokonaan kun lämmönvaihdin 3 kykenee nostamaan porraskäytävän 6 lämpötilan riittävän korkeaksi.

On huomattava, että tässä keksinnössä saadaan porraskäytävän 6 lämpöenergia hyödynnettyä huoneiston 13 lämmityksessä.

Kuvan 2 mukaisessa ratkaisussa käytettäessä poistoilmanlämmönvaihdinta 23 käytetään tuuletuskanavissa 1 7 sulkuluukkuja 28 niin, että jonkun huoneiston 13 tulipalon syttyessä ko. huoneiston tuuletuskanavassa 1 7 oleva savutunnistin (ei näytetty kuvassa) sulkee sulkuluukun 28, jolloin estetään kokoomalaatikon 24 kautta pääsy muihin huoneistoihin. Tällöin on mahdollista saada myös tieto missä huoneistossa on palo.

Jotta porraskäytävään 6 saadaan tuloilmaa korkeussuunnassa tasaisesti jaettuna ja vältytään suihkuvirtauksilta, pystyputki 7 ulottuu edullisesti vintiltä alas asti ja siinä on useita tuuletus-hajottimia 22 suihkuvirtausten välttämiseksi. Tuuletushajottimet 22 voivat olla myös tyypiltään säädettävissä olevia.

Tarvittaessa tuloilma voidaan puhdistaa ilmapuhdistajalla 5, jonka edullinen sijoitus virtaussuunnassa on ennen lämmönvaihdinta 4.

Kuvassa 2 on esitetty periaate poistoilmalämmönvaihtimen 23 sijoituksesta, jossa se on sarjassa lämmönvaihtimen 4 kanssa. Tuuletuskanavat 17 yhtyvät yhteiseen kokooma-laatikkoon 24, jonka avulla poistoilma johdetaan poistoilmalämmönvaihtimeen 23 ja sen jälkeen poistoputken 25 kautta ulos.

Poistoilmalämmönvaihtimen 23 aiheuttama virtausvastus on lisättävä puhaltimen 3 paineeseen.

Pystyputki 7 voidaan sijoittaa esimerkiksi kuvan 3 mukaisesti porraskäytävän 6 nurkkaan ja peittää se näkyviltä peitelevyllä 26.

Puhaltimen 3 tai kuristusventtiilin (ei näytetty kuvassa) säätö paineanturin 9 tai paine-antureiden 10 ja 11 erotuksen mukaan toteutetaan jollakin tunnetulla tekniikalla. Samoin lämmönvaihtimen 4 säätö lämpötila-anturin 21 mukaan.

Korkeita ulkolämpötiloj a varten voidaan lämmönjohdinta 4 käyttää myös ilmanjäähdyttimenä. Silloin sen toimintaa voidaan säätää porraskäytävään 6 sijoitetun lämpötila-anturin 21 tai oman porraskäytävään sijoitetun lämpötila-anturin mukaan (ei näytetty kuvalla).

Huoneistopalon yhteydessä voidaan tarvittaessa pysäyttää puhallin 3 ja avata porraskäytävän 6 yläosassa oleva paloventtiili 29. Näitä toimintoja voi ohjata rakennuksessa oleva hätäkeskus (ei näytetty kuvalla).

Keksinnön puitteissa voidaan ajatella edellä kuvatusta poikkeaviakin ratkaisuja. Pystyputki 7 voi sijaita porraskäytävässä eri paikassa ja olla peitetty eri tavalla. Puhallin 3, lämmönvaihdin 4, poistolämmönvaihdin 23 ja ilmasuodatin 5 voivat sijaita myös alakerrassa tai kellarissa Jos tuloilmaputki 2 tuodaan katolta alas puhaltimelle 3 ja pystyputkessa 7 suunnataan virtaus ylöspäin. Paine-eromittari 9 tai painemittarit 10 ja 11 voivat sijaita myös muualla, esimerkiksi porraskäytävän 6 katossa. Samoin lämpötila-anturi 21, paine-eromittari 9 ja painemittari 11 voivat sijaita porraskäytävän 6 puolella ja ulkotilan 12 paine välitetään esimerkiksi ulkoseinän 8 läpimenevällä putkella. Venttiilistä 16 lähtevällä putkistolla voidaan huoneistoon 13 tuleva korvausilma jakaa useampiin huoneisiin varustamalla ne äänisuluilla. Tuuletuskanavat 17 voivat olla myös esimerkiksi pyöreitä. Käytävän 6 valot voivat olla sijoitettu peitelevyyn 26 tai sen lähelle. Käytävävalojen johdot sekä paine-eromittarin 9 painemittareiden 10 ja 11 lämpötilamittarin 21 johdot voivat sijaita peitelevyn sisäpuolella. Pystyputki 7 voi olla myös pystykanava.

Claims (4)

1. Järjestelmä monikerroksisen rakennuksen paineenhallintaa ja ilmastointia sekä huoneistojen (13) korvausilmaa varten Jossa rakennuksessa on paineistettu porraskäytävä (6)Johon on yhteydessä, kussakin kerroksessa yksi tai useampi huoneisto (13), johon tulee paineistetusta porraskäytävästä (6) korvausilmaa, ja johon järjestelmään kuuluu lämmönvaihdin (2, 3, 4, 5, 23, 25), joka yhteydessä tulopuolellaan ainakin rakennuksen ulkopuoliseen ulkotilaan (12) ja joka on menopuolellaan yhteydessä porraskäytävän (6) eri kerroksiin yhden tai useamman pystyputken (7) kautta, edullisesti pystyputkessa (7) olevien tuuletushajottimien (22) kautta, porraskäytävän (6) lämpötilan säätämiseksi, eli pitämiseksi ennalta-asetetussa lämpötilassa pystyputkesta (7), ulos johdettavan tuloilman avulla, jolloin porraskäytävän (6) lämpötila säilyy pystyputkesta (7) ulos johdettavan ja lämmönvaihtimella (2, 3, 4, 5, 23, 25) ainakin lämpötilaltaan säädetyn tuloilman avulla alemmassa lämpötilassa kuin huoneistojen (13) lämpötila, riippumatta rakennuksen ulkopuolisen ulkotilan (12) lämpötilasta, tunnettu siitä, että huoneistoon (13) tulee huoneiston lämpötilaa viileämpää korvausilmaa paineistetusta porraskäytävästä (6), ja että paineistetun porraskäytävän (6) paineen Pk ja ulkotilan (12) absoluuttisen paineen Pu erotuksen ΔΡ asetusarvoksi valitaan vähintään noin 1 mbar kerrosluvulla 3 - 10 ja noin 1,5 mbar kerrosluvulla 11 - 20,

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että ulkotilaa (12) lämpimämpi porraskäytävän (6) lämpötila on aikaansaatu ulkotilan (12) ilmaa lämmittävällä lämmönvaihtimella (2, 3, 4, 23, 25), joka on edullisesti säädettävä, ja että huoneistojen (13) ja porraskäytävän (6) välinen lämpötilaero on aikaansaatu huoneistokohtaisella lämmityksellä, edullisesti huoneistojen (13) patterilämmityksellä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että ulkotilaa (12) viileämpi porras-käytävän (6) lämpötila on aikaansaatu ulkotilan (12) ilmaa jäähdyttävällä lämmönvaihtimella (2, 3, 4, 23, 25), joka on edullisesti säädettävä, ja että huoneistojen (13) ja porraskäytävän (6) välinen lämpötilaero on aikaansaatu huoneistokohtaisella lämmityksellä, edullisesti huoneistojen (13) patterilämmityksellä.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että huoneiston (13) ja porras-käytävästä (6) tulevan viileän korvausilman lämpötilaero on säädettävissä huoneistokohtaisella lämmityksellä, edullisesti patterilämmityksellä.