Wykorzystanie recyrkulacji powietrza w systemach wentylacyjnych w świetle wytycznych dotyczących zapobieganiu COVID-19 na przykładzie instalacji wentylacji pomieszczenia użyteczności publicznej

• Autorzy: Szczęśniak Sylwia , Baraniecka Weronika

Identyfikatory

DOI

10.15199/9.2022.4.5

Warianty tytułu

EN

Analysis of the Use of Air Recirculation in Ventilation Systems Due to COVID-19 Prevention Guidelines on the Example of an Installation Serving Public Utility Rooms

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W okresie trwającej pandemii Covid-19, od czasu pierwszego potwierdzonego przypadku zachorowania do dnia 8.04.2022 roku w Polsce stwierdzono ogółem 5 798 215 przypadków zakażeń, a w świecie ok. 494 587 638 zakażeń. W Polsce z powodu Covid-19 zmarło 115 635 osób, a w świecie 6 170 283 osób. Łatwość i szybkość transmisji wirusa spowodowała, że większą uwagę zaczęto zwracać na bezpieczne i higieniczne działanie systemów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Oprócz zaostrzenia środków bezpieczeństwa użytkowania pomieszczeń podjęto także decyzje o konieczności ograniczania stosowania recyrkulacji w systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Recyrkulacja powietrza jest jednym ze sposobów ograniczania zużycia energii niezbędnej do uzdatniania powietrza nawiewanego [7], [14] i dlatego, pomimo świadomości, że stosowanie recyrkulacji pogarsza warunki higieniczne w pomieszczeniach, była ona powszechnie stosowana w centralnych systemach wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Recyrkulacja jest także powszechnie stosowana w układach z wentylokonwektorami, belkami chłodzącymi czy klimatyzatorami. Z uwagi na to całkowite ograniczenie recyrkulacji może być niemożliwe. Celem artykułu jest wskazanie jak ograniczanie recyrkulacji może wpłynąć na działanie pracy prostego centralnego systemu wentylacyjnego. Do zobrazowania całorocznej pracy układu wentylacji pomieszczenia wykorzystano wykresy i-tz. Na podstawie określonych w ten sposób różnicy entalpii właściwej pomiędzy poszczególnymi punktami określającymi stan powietrza w centrali wentylacyjnej oraz w pomieszczeniu obliczono wymaganą moc chłodnicy i nagrzewnicy oraz energię niezbędną do ogrzewania i ochładzania powietrza nawiewanego. W artykule wykazano, że moce zamontowanych w układzie wentylacyjnym wymienników ciepła są niewystarczające. Podczas pracy układu z wyłączoną recyrkulacją w okresie zimowym temperatura powietrza wewnętrznego będzie zbyt niska aż do temperatury powietrza zewnętrznego ok. 2°C. Zaś w okresie letnim temperatura powietrza w pomieszczeniu będzie zbyt wysoka w warunkach temperatury powietrza zewnętrznego ≥ 30°C i wilgotności względnej ≥ 45%. Na podstawie przeprowadzonej analizy wykazano, że całkowita rezygnacja z recyrkulacji nie jest możliwa, ale udział powietrza zewnętrznego w powietrzu wentylującym powinien być określony na podstawie granicznych wartości mocy wymienników ciepła zamontowanych w układzie. W wypadku omawianego układu minimalny udział powietrza zewnętrznego w wentylującym powinien być zablokowany na poziomie 30% co przy maksymalnej liczbie osób zapewnia jednostkowy strumień powietrza zewnętrznego w pomieszczeniu na poziomie 32 m3/h·os. a przy minimalnej frekwencji 1200 m3/h·os.

EN

Since first case of Covid 19 until 8.04.2022 in Poland there are 5 798 215 people with confirmed infection and 494 587 638 in the world. In Poland there are 115 635 confirmed deaths and 6 170 283 due to COVID-19 infections. Easiness and velocity of spreading the disease caused higher attention to safe and hygienic operation of ventilation and air conditioning systems. Higher safety requirements related to the buildings maintenance implemented the necessity of air recirculation reduction in ventilation and AC systems. Air recirculation is one of the ways to reduce energy consumption needed for supply air treatment [7], [14]. This system was commonly used despite it’s negative influence on air quality in served rooms. Recirculation is also common in the systems using fancoils, cooling beams and air conditioners. Due to this, full elimination of air recirculation may be not possible. The goal of this paper is to describe how the reduction of air recirculation affects the operation of simple air conditioning system. To fully describe all year operation of the air conditioning system in existing building authors provided i-tz charts. Air enthalpy values gained from the charts for different points in the AHU and the room were used to establish necessary capacities of cooler and heater and energy needed for air treatment. This article concludes that heat exchangers installed in the system are not capable to maintain required room conditions. In wintertime and with disactivated air recirculation room temperature will be lower than expected until outdoor temperature of 2°C. Analogically during summertime room will be over- heated for outdoor temperature of ≥ 30°C and relative humidity of ≥ 45%. Analysis carried out by article authors concludes that full recirculation shutdown is not possible but share of fresh air in total air volume should be set according to maximum capacity of installed heat exchangers. In examinated case fresh air share should be set at 30% what gives 32 m3/h per person of fresh air for maximum visitor number and 1200 m3/h per person for minimum visitors numer.

Słowa kluczowe

PL

SARS-CoV-2; klimatyzacja; ogrzewanie powietrza; ochładzanie powietrza

EN

SARS-CoV-2; air-conditioning; heating of air; cooling of air

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja
• Rocznik: 2022
• Tom: T. 53, nr 4
• Strony: 27--35
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab,. wykr.

Twórcy

autor

Szczęśniak Sylwia

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Przyrody, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0003-4358-0263+

autor

Baraniecka Weronika

• Ansolwent - Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Przyrody, Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] „ASHRAE.” czerwiec 2021. https://www.ashrae.org/file%20library/technical%20resources/covid-19/ashrae-building-readiness.pdf.
• [2] „Dz.U. 2002 nr 75 poz. 690 z późn. zm.” Warunki techniczne jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. 2019.
• [3] „Dz.U z 2003 r. Nr 169, poz. 1650 z późn. zm.” Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Socjalnej z dnia 26 września 1997 r. w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy. 2003.
• [4] „https://www.gov.pl/web/archiwum-inwestycje-rozwoj/dane-do-obliczen-energetycznych-budynkow.” 2019.
• [5] Leslie G. Dietz, Mark Fretz, David A. Constant, Andrew Wilkes, John M. Townes, Robert G. Martindale, William B. Messer, Kevin G. Van Den Wymelenberg Patrick F. Horve. „Identification of SARS-CoV-2 RNA in Healthcare Heating, Ventilation, and Air Conditioning Units.” ndoor Air, 6 2021: 1826-1832.
• [6] Marcelo Guzman. „An overview of the effect of bioaerosol size in coronavirus disease 2019 transmission.” The International journal of health planning and management, 3 2021.
• [7] Mizieliński B., Chludzińska M. 2006. „Pierwsza i druga recyrkulacja w energetycznym przygotowaniu” Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja (1): 37-39.
• [8] Motoya Hayashi i inni. „Measures against COVID-19 concerning Summer Indoor Environment in Japan.” JAPAN ARCHITECTURAL REVIEW, 8 2020.
• [9] Narodowy Instytut Zdrowia Publicznego. „Zalecenia dot. działań mających na celu ograniczenie ryzyka związanego z przenoszeniem się wirusa SARS-CoV-2 za pośrednictwem systemów.” PZH, 2020.
• [10] Park S i inni. „Emerging Infectious Diseases.” Coronavirus Disease Outbreak in Call Center, South Korea. August 2020.
• [11] Patrick F., Dietz, Leslie G., Fretz, Mark, Constant, David A., Wilkes, Andrew, Townes, John M., Martindale, Robert G., Messer, William B., Van Den Wymelenberg, Kevin G. Horve. „Identification of SARS-CoV-2 RNA in healthcare heating, ventilation, and air conditioning units.” Indoor Air, 2021: 1826-1832.
• [12] Pełech A., S. Szczęśniak. Wentylacja i klimatyzacja : zadania z rozwiązaniami i komentarzami. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2012.
• [13] Przydróżny Stanisław, Jan Ferencowicz. Klimatyzacja. Wrocław: Wydaw. Politechniki Wrocławskiej, 1988.
• [14] Ptaszyński B., Kuczera Z., Łuczak R., Życzkowski P. 2016 „Odzyskiwanie ciepła w systemach wentylacji z recyrkulacją powietrza pomieszczeń z wewnętrznymi źródłami zanieczyszczeń gazowych” Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja, (12): 524-530. DOI: 10.15199/9.2016.12.7
• [15] REHVA. „https://www.rehva.eu/activities/covid-19-guidance/rehva-covid-19-guidance.” Kwiecień 2021.
• [16] Spena A., Palombi L., Corcione M., Carestia M. i Spena VA. „On the Optimal Indoor Air Conditions for SARS-CoV-2 Inactivation. An Enthalpy-Based Approach.” International Journal of Environmental Research and Public Health, 2020: 6083.
• [17] WHO. Marzec 2021. https://www.who.int/publications/i/item/9789240021280.
• [18] Y.L. Han, Y.M. Hu i F.P. Qian. 2011. „Effects of air temperature and humidity on particle deposition.” Han, Yunlong, Yongmei Hu, and Fuping Qian. “Effects of air temperature and humidity on particle deposition.” Chemical Engineering Research and Design, (10):2063-2069.