Ventilatsiooni mõisted ja tüübid

Ventilatsioon

Ventilatsioon suunab välisõhu hoonesse või ruumi ja jaotab õhu hoones või ruumis laiali. Hoonete ventilatsiooni üldeesmärk on tagada hingamiseks tervislik õhk nii hoonest pärinevate saasteainete lahjendamise kui ka sealt saasteainete eemaldamise kaudu.

Hoone ventilatsioonil on kolm põhielementi:

ventilatsiooniaste — ruumi juhitava välisõhu hulk ja välisõhu kvaliteet;
õhuvoolu suund – üldine õhuvoolu suund hoones, mis peaks olema puhastest tsoonidest määrdunud tsoonidesse; ja
õhujaotus või õhuvoolu muster — välisõhk tuleks tõhusalt toimetada ruumi igasse ossa ja igas ruumiosas tekkivad õhusaasteained tuleks samuti tõhusalt eemaldada.

Hoone ventilatsiooniks saab kasutada kolme meetodit: loomulik, mehaaniline ja hübriidventilatsioon (segarežiim).

Mis on loomulik ventilatsioon?

Looduslikud jõud (nt tuuled ja sise- ja välisõhu tiheduse erinevusest tulenev termiline ujuvusjõud) juhivad välisõhku läbi selleks ette nähtud hoonete välispiirete avade. Eesmärgipäraselt ehitatud avade hulka kuuluvad aknad, uksed, päikesekorstnad, tuuletornid ja nireventilaatorid. Hoonete loomulik ventilatsioon sõltub kliimast, hoone projektist ja inimeste käitumisest.

Mis on mehaaniline ventilatsioon?

Mehaanilised ventilaatorid juhivad mehaanilist ventilatsiooni. Ventilaatorid saab paigaldada kas otse akendesse või seintesse või paigaldada õhukanalitesse õhu sisselaskmiseks ruumi või õhu väljatõmbamiseks.

Kasutatava mehaanilise ventilatsiooni tüüp sõltub kliimast. Näiteks soojas ja niiskes kliimas tuleb infiltratsiooni minimeerida või vältida, et vähendada interstitsiaalset kondenseerumist (mis tekib siis, kui soe niiske õhk hoone seest tungib läbi seina, katuse või põranda ja puutub kokku külma pinnaga). Nendel juhtudel kasutatakse sageli positiivse rõhuga mehaanilist ventilatsioonisüsteemi. Seevastu külmas kliimas tuleb interstitsiaalse kondenseerumise vähendamiseks välistada väljafiltreerumine ja kasutada alarõhuga ventilatsiooni. Kohalikult tekkivate saasteainetega ruumides, nagu vannituba, tualett või köök, kasutatakse sageli alarõhusüsteemi.

Ülerõhusüsteemis on ruum ülerõhu all ja ruumiõhk lekib välja ümbriselekkete või muude avade kaudu. Alarõhusüsteemis on ruum alarõhu all ning ruumiõhku kompenseeritakse väljast õhu “imemisega”. Tasakaalustatud mehaaniline ventilatsioonisüsteem viitab süsteemile, kus õhu juurde- ja väljalasketorusid on testitud ja kohandatud vastavalt projekteerimisnõuetele. Ruumi rõhku saab hoida kas kergelt positiivse või negatiivse rõhu all, mis saavutatakse veidi ebavõrdse sissepuhke- või väljatõmbeventilatsiooni kiirusega. Näiteks saavutatakse väike negatiivne rõhk ruumis, kui külmas kliimas tühjendada 10% rohkem õhku kui sissepuhke, et minimeerida interstitsiaalse kondenseerumise võimalust. Infektsioonide tõrjeks kasutatavas õhus levivas ruumis hoitakse sageli koridori suhtes minimaalset negatiivset rõhku 2,5 Pa.


Mis on hübriid- või segarežiimiga ventilatsioon?

Hübriidne (segarežiim) ventilatsioon toetub loomulikele liikumapanevatele jõududele, et tagada soovitud (disain) voolukiirus. See kasutab mehaanilist ventilatsiooni, kui loomuliku ventilatsiooni voolukiirus on liiga madal.

Kui loomulik ventilatsioon üksi ei sobi, võib õhu kaudu leviva infektsiooniga patsientide ruumide ventilatsiooni suurendamiseks paigaldada väljatõmbeventilaatorid (piisava eeltestimise ja planeerimisega). Seda lihtsat tüüpi hübriidventilatsiooni (segarežiimil) tuleb aga kasutada ettevaatlikult. Ventilaatorid tuleks paigaldada kohtadesse, kus ruumiõhk saab läbi seina või katuse otse väliskeskkonda välja tõmmata. Väljatõmbeventilaatorite suurus ja arv sõltub ventilatsiooni sihipärasest kiirusest ning neid tuleb enne kasutamist mõõta ja katsetada.

Väljatõmbeventilaatorite kasutamisega seotud probleemid hõlmavad paigaldusraskusi (eriti suurte ventilaatorite puhul), müra (eriti suure võimsusega ventilaatorite poolt), ruumi temperatuuri tõus või langus ning pideva elektrivarustuse nõue. Kui ruumis olev keskkond tekitab termilist ebamugavust, võidakse lisada kohtjahutus- või küttesüsteemid ja laeventilaatorid.

Teine võimalus on elektrit mittevajavate pööriste (pööriste või tuulegeneraatorite) paigaldamine, mis tagavad katuse-väljatõmbesüsteemi, mis suurendab õhuvoolu hoones.

Ventilatsiooni jõudluse hindamine

Hoonete ventilatsiooni toimivust saab hinnata nelja järgmise aspekti alusel, mis vastavad ülalpool käsitletud ventilatsiooni kolmele põhielemendile.

Kas süsteem tagab piisava ventilatsiooni vastavalt vajadusele?
Kas õhuvoolu üldine suund hoones on puhastest tsoonidest määrdunud tsoonideni (nt isolatsiooniruumid või isolatsioonialad, nagu labor)?
Kui tõhus on süsteem välisõhu toimetamisel ruumi igasse kohta?
Kui tõhus on süsteem õhusaasteainete eemaldamisel ruumi igast kohast?

Sageli kasutatakse kahte üldist tulemuslikkuse indeksit. Õhuvahetuse efektiivsus näitab, kui tõhusalt värske õhk ruumis jaotub, ventilatsiooni efektiivsus aga seda, kui tõhusalt toimub õhusaaste eemaldamine ruumist. Insenerid määratlevad kohaliku keskmise õhu vanuse kui keskmise aja, mis kulub õhu jõudmiseks kohta, mil see esimest korda ruumi siseneb, ja ruumi keskmine õhu vanus on keskmine õhu vanus ruumi kõigis punktides. Õhu vanust saab mõõta märgistusgaasi tehnikate abil.

Õhuvahetuse efektiivsust saab arvutada õhuvahetuse tunnis ja ruumi keskmise õhu vanuse järgi. Kolb-tüüpi ventilatsiooni puhul on õhuvahetuse efektiivsus 100%, täissegava ventilatsiooni korral aga 50%. Õhuvahetuse efektiivsus nihkeventilatsiooni puhul jääb kuskile vahepeale, kuid lühistamisel jääb õhuvahetuse efektiivsus alla 50%.

Ventilatsiooni efektiivsust saab hinnata kas mõõtmise või simulatsiooni teel. Lihtsamalt öeldes saab ventilatsiooni voolukiirust mõõta, mõõtes, kui kiiresti sisestatud märgistusgaas ruumis laguneb, või mõõtes õhu kiirust ventilatsiooniavade või õhukanalite kaudu, samuti vooluala. Õhuvoolu suunda saab visualiseerida suitsu abil. Arvutuslik vedeliku dünaamika ja osakeste kujutise kiiruse mõõtmise tehnikad võimaldavad modelleerida õhu jaotust ruumis .

 

Mehaanilise ja loomuliku ventilatsiooni võrdlus

Mehaaniline ventilatsioon

Kui see on hästi projekteeritud, paigaldatud ja hooldatud, on mehaanilisel süsteemil mitmeid eeliseid.

Mehaanilisi ventilatsioonisüsteeme peetakse usaldusväärseks kavandatud vooluhulga saavutamisel, sõltumata muutuva tuule ja ümbritseva õhu temperatuuri mõjudest. Kuna mehaanilist ventilatsiooni saab hõlpsasti kliimaseadmesse integreerida, saab reguleerida ka siseõhu temperatuuri ja niiskust.
Mehaanilise ventilatsiooni sisse saab paigaldada filtreerimissüsteemid, et eemaldada kahjulikud mikroorganismid, tahked osakesed, gaasid, lõhnad ja aurud.
Õhuvoolu liikumisteed mehaanilistes ventilatsioonisüsteemides saab kontrollida, näiteks võimaldades õhul voolata allikatest (nt õhu kaudu leviva infektsiooniga patsient) vastuvõtlikest isikutest vabadesse piirkondadesse.
Mehaaniline ventilatsioon võib töötada kõikjal, kui elekter on saadaval.

Samas on probleeme ka mehaaniliste ventilatsioonisüsteemidega.

Mehaanilised ventilatsioonisüsteemid ei tööta sageli ootuspäraselt ja normaalne töö võib katkeda mitmel põhjusel, sealhulgas seadmete rike, kommunaalteenuste katkemine, halb disain, halb hooldus või ebaõige juhtimine. Kui süsteem teenindab kriitilist rajatist ja on vajadus pidevaks tööks, võib olla vajalik kogu varustus varundada – see võib olla kulukas ja mittesäästlik.
Mehaanilise ventilatsioonisüsteemi paigaldamise ja eriti hoolduskulud võivad olla väga suured. Kui mehaanilist süsteemi ei saa rahapuuduse tõttu korralikult paigaldada või hooldada, on selle jõudlus ohus.

Nende probleemide tõttu võivad mehaanilised ventilatsioonisüsteemid põhjustada nakkushaiguste levikut tervishoiuasutuste kaudu, selle asemel, et olla oluline vahend nakkuste kontrollimisel.

Loomulik ventilatsioon

Kui see on hästi paigaldatud ja hooldatud, on loomulikul ventilatsioonisüsteemil mehaaniliste ventilatsioonisüsteemidega võrreldes mitmeid eeliseid.

Loomulik ventilatsioon suudab üldjuhul tagada kõrge ventilatsioonikiiruse säästlikumalt, kuna kasutatakse loodusjõude ja suuri avasid.
Looduslik ventilatsioon võib olla energiasäästlikum, eriti kui kütet pole vaja.
Hästi läbimõeldud loomulikku ventilatsiooni saab kasutada suuremale päevavalgusele juurdepääsuks.

Tehnoloogilisest vaatenurgast võib loomuliku ventilatsiooni liigitada lihtsateks loomulikuks ventilatsioonisüsteemideks ja kõrgtehnoloogilisteks loomulikeks ventilatsioonisüsteemideks. Viimased on arvutiga juhitavad ja neid võivad toetada mehaanilised ventilatsioonisüsteemid (st hübriid- või segarežiimilised süsteemid). Kõrgtehnoloogilisel loomulikul ventilatsioonil võivad olla samad piirangud kui mehaanilistel ventilatsioonisüsteemidel; aga sellel on ka nii mehaaniliste kui ka looduslike ventilatsioonisüsteemide eelised.

Kui loomulik ventilatsioon on õigesti projekteeritud, võib see olla töökindel, eriti kombineerituna hübriid- (segarežiimil) ventilatsioonipõhimõtet kasutava mehaanilise süsteemiga, kuigi mõne sellise kaasaegse loomuliku ventilatsioonisüsteemi ehitamine ja projekteerimine võib olla kulukam kui mehaaniliste süsteemide puhul.

Üldiselt on loomuliku ventilatsiooni eeliseks selle võime pakkuda väga lihtsa süsteemiga madalate kuludega väga suurt õhuvahetust. Kuigi õhuvahetuse kiirus võib oluliselt erineda, on kaasaegsete loomulike ventilatsioonisüsteemidega (mis on nõuetekohaselt projekteeritud ja käitatud) hoonetes võimalik saavutada loodusjõudude toimel väga kõrge õhuvahetuse kiirus, mis võib oluliselt ületada minimaalseid ventilatsiooninõudeid.

Looduslikul ventilatsioonisüsteemil on mitmeid puudusi.

Loomulik ventilatsioon on muutuv ja sõltub väliskliima tingimustest võrreldes sisekeskkonnaga. Kaks õhuvoolu tekitavat liikumapanevat jõudu (st tuul ja temperatuuride erinevus) varieeruvad stohhastiliselt. Loomulikku ventilatsiooni võib olla raske kontrollida, kuna mõnes kohas on õhuvool ebamugavalt kõrge ja mõnes kohas seiskub. Teatud ebasoodsate kliimatingimuste korral võib õhuvahetus olla madal.
Hästi püsiva alarõhu puudumise tõttu võib olla raskusi õhuvoolu suuna kontrollimisega; Seetõttu on koridoride ja külgnevate ruumide saastumine oht.
Loomulik ventilatsioon välistab tahkete osakeste filtrite kasutamise. Kliima-, turva- ja kultuurikriteeriumid võivad tingida, et aknad ja tuulutusavad jäävad suletuks; sellistes tingimustes võib ventilatsioonikiirus olla palju väiksem.
Loomulik ventilatsioon töötab ainult looduslike jõudude olemasolul; kui on vaja suurt ventilatsiooni, on ka loodusjõudude olemasolu nõue vastavalt kõrge.
Loomulikud ventilatsioonisüsteemid ei tööta sageli ootuspäraselt ja tavapärane töö võib katkeda mitmel põhjusel, sealhulgas akende või uste avanemine, seadmete rike (kui tegemist on kõrgtehnoloogilise süsteemiga), kommunaalteenuste katkemine (kui tegemist on kõrgtehnoloogilise süsteemiga). tehniline süsteem), halb disain, halb hooldus või vale juhtimine.
Kuigi lihtsate looduslike ventilatsioonisüsteemide hoolduskulud võivad olla väga madalad, võib loodusliku ventilatsioonisüsteemi õige paigaldamine või hooldamine rahapuuduse tõttu kahjustada saada, mis suurendab õhu kaudu levivate patogeenide edasikandumise ohtu. .

Neid raskusi saab ületada näiteks parema disaini või hübriid- (segarežiimil) ventilatsiooni kasutamisega. Arvestada tuleb ka muude võimalike puudustega, nagu müra, õhusaaste, putukate levitajad ja turvalisus. Nende probleemide tõttu võivad looduslikud ventilatsioonisüsteemid põhjustada nakkushaiguste levikut tervishoiuasutuste kaudu, selle asemel, et olla oluline vahend nakkuste kontrollimisel.

 

Mehaaniline versus loomulik ventilatsioon infektsioonide kontrollimiseks

Otsus, kas kasutada infektsioonide tõrjeks mehaanilist või loomulikku ventilatsiooni, peaks põhinema vajadustel, ressursside olemasolul ja süsteemi maksumusel, et tagada parim kontroll riskide kõrvaldamiseks.

Näiteks Ühendkuningriigis kaldub riikliku tervishoiuteenistuse poliitika piirama mehaanilise ventilatsiooni kasutamist peamistes ravipiirkondades, nagu õhu kaudu levivate nakkuste isolatsiooniruumid, operatsioonisaalid ja nendega seotud ruumid. Patsientide palatites ei nõuta tavaliselt mehhaanilist ventilatsiooni ja loomulik ventilatsioon avatavate akende kaudu on tavaliselt levinuim lahendus  väidab ka, et „Üks suuremaid energiakasutajaid haiglates on õhutöötlus. Madala energiatarbega haiglauuringus leiti, et see on koht, kus saab säästa kõiki “mittekliinilisi” piirkondi loomulikult ventileerides ja praegused NHS-i juhised on selle järelduse võtnud. Seevastu Ameerika kütte-, külmutus- ja kliimaseadmete inseneride ühingu projekteerimisjuhendis  nõutakse kõiki alasid mehaaniliselt ventileerima.

Mehaanilise ventilatsiooni paigaldamine ja hooldamine isolatsiooniruumides on kallis. Sageli ei anna see soovitatud ventilatsioonikiirust ja ei pruugi alarõhku säilitada (ja võib isegi olla positiivse rõhu all). Näiteks hindasid aastatel 1992–1998 140 õhu kaudu levivate infektsioonide isolatsiooniruumi 38 rajatises ja leidsid, et soovimatut õhuvoolu patsiendi ruumist välja täheldati 38% asutustest. Peamised tegurid, mis olid seotud õhu kaudu levivate nakkuste isolatsiooniruumide ebaõige tööga, olid järgmised:

ventilatsioonisüsteemid pole tasakaalustatud (54% rikkis ruumidest)
ühised eesruumid (14%)
turbulentsed õhuvoolumustrid (11%)
automatiseeritud juhtimissüsteemi ebatäpsused (10%).

Lisaks võib mitmeid mehaanilise ventilatsiooni kasutamisega seotud probleeme tekkida meditsiini- ja tehnikapersonali aktiivse koostöö puudumisest, mis võib tekkida ka loomuliku ventilatsiooni puhul. Näiteks:

hoone remont, ilma piisava kontrollita, võib ebasoodsalt mõjutada lähedalasuvaid piirkondi, kus kehtivad kõrged puhtusnõuded;
keerukaid ja kalleid ventilatsioonisüsteeme ei ole sageli hoone projekti korralikult integreeritud ning seejärel hooldatud või isegi kasutatud; ja
meditsiinitöötajatel on sageli halvad teadmised ventilatsioonisüsteemide kavandatavast töövõimest, isegi nende kaitsefunktsioonide osas; süsteeme, mis olid algselt õigesti kavandatud, võidakse väärkasutada niivõrd, et kavandatud funktsionaalsus väheneb, mis suurendab riske.

Muude mehaanilise ventilatsiooni probleemide hulka kuuluvad alarõhu erinevuse kadu isolatsiooniruumides uste avanemise tõttu; ummistunud filtrid; ja külgnevad negatiivse rõhu all olevad ruumid.

Vastuseks 2003. aasta raske ägeda respiratoorse sündroomi (SARS) puhangule ehitas Hongkongi erihalduspiirkonna valitsus 14 haiglas 558 SARS-i isolatsiooniruumi enam kui 1300 voodiga. Üheksa suurema haigla valitud isolatsiooniruumides mõõdeti negatiivset rõhku, õhuvooluteed, õhuvahetuse kiirust ja lokaalse ventilatsiooni efektiivsust. 38 testitud ruumist vastas 97% koridori ja eesruumi vahelisele alarõhu erinevusele 2,5 Pa; ja 89% 38 testitud ruumist vastas samale nõudele eesruumi ja kabiini vahel. Kuigi koridori õhu leket ei tuvastatud, töötas 60% tualettruumidest/vannitubadest ülerõhu all. Rohkem kui 90% koridori-eesruumi või eesruumi-kabiini ustest oli avatud ukse korral kahesuunaline. 35 testitud kabiinist oli 26% õhuvahetuse kiirus väiksem kui 12 õhuvahetust tunnis.

Enamik neist probleemidest võib tekkida ka loomuliku ventilatsiooni korral.

Mehaaniliste ja looduslike ventilatsioonisüsteemide võrdlevas analüüsis vaadeldi kaheksat haiglat Limas, Peruus. Viiel haiglal oli “vanaaegne” disain (ehitatud enne 1950. aastat) ja kolmel oli “kaasaegne” disain (ehitatud aastatel 1970–1990). Uuriti 70 loomuliku ventilatsiooniga kliinilist ruumi nakkuspatsientide jaoks. Neid ruume võrreldi 12 pärast 2000. aastat ehitatud mehaanilise ventilatsiooniga alarõhuga hingamisteede isolatsiooniruumiga. Analüüsi käigus leiti, et:

akende ja uste avamine tagas keskmise ventilatsiooni 28 ACH – rohkem kui kaks korda soovitatavast 12 ACH mehaaniliselt ventileeritavates alarõhuga ruumides, kuid see sõltub õigest uste ja akende toimimisest; ükski tuba ei olnud tavaliselt avatud akende ja ustega; ja
enam kui 50 aastat tagasi ehitatud rajatistes, mida iseloomustasid suured aknad ja kõrged laed (mahu ja patsiendi suhte suuremad väärtused), avatud akende ja ustega, oli suurem ventilatsioon kui kaasaegsetes loomuliku ventilatsiooniga ruumides (40 ACH versus 17 ACH).

Neid tulemusi tuleks siiski kasutada ettevaatusega. Analüüsi ventilatsioonikiirused esitati ilma üksikasjaliku teabeta kliimatingimuste, näiteks tuule kiiruse ja suuna kohta. Ventilatsioonikiiruse mõõtmist mõjutas ka süsinikdioksiidi mõõtmise seade ja asjaolu, et mõõtmisi tehti hoonetes, kus on mitu omavahel ühendatud ruumi, mis oleks mõjutanud mõõdetud siseruumi segunemistingimusi.

Kokkuvõte

Välisõhu kasutamine loomulikuks ventilatsiooniks koos loomuliku jahutustehnika ja päevavalguse kasutamisega on olnud arhitektuuri olulised elemendid iidsetest aegadest kuni 20. sajandi esimese pooleni. Loodusliku ventilatsiooni ja päevavalguse ärakasutamiseks kasutati klassikalist H-, L-, T- või U-kujuliste põrandaplaanidega arhitektuuri koos avatud väljakutega, piiratud plaani sügavuse ja maksimaalsete akende suurustega. Viimasel ajal on kõrge ja keskmise sissetulekuga riikides loomulik ventilatsioon suures osas asendunud mehaaniliste ventilatsioonisüsteemidega. Esialgu näisid täielikud mehaanilised kütte-, ventilatsiooni- ja kliimasüsteemid suutvat lahendada kõik loodusliku ventilatsiooni praktilised probleemid sisekeskkonna tingimuste aastaringseks kontrollimiseks.

Kuid mehaaniline ventilatsioon nõuab ka hoolikat projekteerimist, ranget seadmete hooldust, rangete standardite ja disainijuhiste vastuvõtmist, mis võtavad arvesse kõiki sisekeskkonna kvaliteedi ja energiatõhususe aspekte. Sama kehtib ka kõrgtehnoloogilise loomuliku ventilatsiooni kohta. Loomulik ventilatsioon ei ole probleemideta, eriti sellistes riikides, kus talved on külmad. Rohkem tööd on vaja selleks, et kujundada odavad ja töökindlad ventilatsioonisüsteemid ruumides, mis õhuvoolu pigem soodustavad kui takistavad ja võimaldavad samas sisetemperatuuri reguleerida.

Sellest järeldub, et looduslikud ja mehaanilised ventilatsioonisüsteemid võivad praktikas olla infektsioonide tõrjeks võrdselt tõhusad. Loomulik ventilatsioon töötab aga ainult siis, kui on olemas loodusjõud, näiteks tuul või tuul, ning kui sisse- ja väljatõmbeavad on avatud. Teisest küljest võivad mehaanilise ventilatsioonisüsteemi nõuetekohase paigaldamise ja hooldamisega seotud raskused põhjustada nakkuslike tilkade tuumade kõrge kontsentratsiooni ja lõpuks suurendada haiguste edasikandumise ohtu.

Olemasolevates loomuliku ventilatsiooniga tervishoiuasutustes tuleks enne muude ventilatsioonisüsteemide kaalumist seda süsteemi võimaluse korral maksimeerida. See sõltub aga sellest, kas kliimatingimused on selle kasutamiseks soodsad.

 

Vaadake ka kindlasti meiepoolt pakutavaid ventilatsiooniseadmeid

Ventilatsioon ventilatsiooni paigaldus soojustagastusega ventilatsioon soojusvahetiga ventilatsioon ventilatsiooniseadmed komfovent vallox ventilatsioonisüsteem ventilatsioonitoru ventilatsioonitööd ventilatsiooniagregaat ventilatsiooniseade komfovent domekt r200v komfovent domekt r250v komfovent domekt r300v komfovent domekt r400v komfovent domekt r450v 

Katrin

Otsustasin valida Nibe maasoojuspumba, kuna Kliimanet meeskond soovitas seda, ning suutis ka kasutegurid ära põhjendada. Olen valikuga rahul ja kiidan Kliimanet meeskonna tööd.