Skuteczność wentylacji zależy przede wszystkim od dostarczenia odpowiedniej ilości powietrza do strefy oddychania. Różne metody dystrybucji powietrza cechują się różną efektywnością. W systemach o niskiej efektywności konieczne jest zwiększenie przepływu powietrza zewnętrznego w centrali wentylacyjnej, aby zapewnić wymagane minimalne wartości w strefie oddychania. W przypadku systemów z recyrkulacją obejmujących wiele stref, stosuje się współczynnik efektywności systemu Ev, który pomaga określić wymaganą ilość powietrza zewnętrznego. Ta efektywność systemu powinna być uwzględniana razem z korektami na efektywność dystrybucji powietrza w obrębie poszczególnych stref (Ez). Wartości współczynnika Ev mogą się wahać od 1,0 do nawet poniżej 0,3, gdzie wyższe wartości oznaczają lepszą efektywność.

Stosowanie systemów dedykowanych wyłącznie do doprowadzania powietrza zewnętrznego (100% outdoor air systems) upraszcza obliczenia wymaganej ilości powietrza wentylacyjnego w porównaniu do systemów obsługujących wiele przestrzeni. Oddzielenie systemu wentylacji od ogrzewania i klimatyzacji daje istotne korzyści projektowe, choć wprowadza dodatkowy element wyposażenia, którym jest jednostka dostarczająca wyłącznie świeże powietrze. Takie systemy muszą uwzględniać obciążenia wilgociowe, które często są największe właśnie z powodu powietrza zewnętrznego. W efektywnych systemach można także odzyskiwać energię zarówno sensible (ciepło), jak i latent (wilgoć) dzięki zastosowaniu technologii odzysku energii, co znacznie poprawia ich efektywność energetyczną. Ważne jest, aby w projektowaniu uwzględnić ewentualną różnicę pomiędzy strumieniem powietrza wywiewanego a nawiewanego, gdyż wpływa to na dobór i wielkość urządzeń.

Wykorzystanie wentylacji sterowanej zapotrzebowaniem (Demand-Controlled Ventilation, DCV) polega na modulacji ilości powietrza zewnętrznego dostarczanego do pomieszczeń na podstawie zmiennej liczby użytkowników. Celem jest uniknięcie zarówno niedowentylowania, które może pogarszać jakość powietrza wewnętrznego, jak i przewentylowania, które generuje niepotrzebne zużycie energii. Najprostsze rozwiązania opierają się na włączaniu i wyłączaniu nawiewu na podstawie sygnału z czujników obecności, zegarów lub przełączników światła. Bardziej zaawansowane systemy automatycznie regulują strumień powietrza proporcjonalnie do liczby osób w pomieszczeniu.

DCV sprawdza się szczególnie w pomieszczeniach o dużej gęstości osób i zmiennej liczbie użytkowników, takich jak teatry, sale audytoryjne, siłownie, niektóre sale lekcyjne, restauracje czy sale konferencyjne. W pomieszczeniach o stałej i dużej liczbie osób, jak centra telefoniczne, efekty DCV są ograniczone. W budynkach biurowych o standardowej obsadzie oszczędności energii mogą być niewielkie, jednak systemy DCV mogą poprawić kontrolę jakości powietrza, umożliwiając wykrycie usterek w systemie wentylacyjnym oraz zapobieganie zarówno niedowentylacji, jak i nadmiernemu zużyciu powietrza.

W przypadku systemów obsługujących wiele stref jednocześnie, stosowanie DCV jest bardziej złożone i obecnie brak jest szczegółowych wytycznych dotyczących projektowania i eksploatacji takich rozwiązań. Najpopularniejszym sposobem kontroli DCV jest pomiar stężenia dwutlenku węgla (CO2) w pomieszczeniach, ponieważ stężenie CO2 dobrze koreluje z liczbą osób i ich aktywnością. Czujniki CO2 są stosunkowo tanie i powszechnie dostępne, lecz ich dokładność, czas reakcji oraz potrzeby kalibracyjne wymagają dalszych badań i uwagi przy projektowaniu systemów.

Projektując system DCV oparty na pomiarze CO2, należy umieścić czujniki w miejscach reprezentatywnych dla średniego stężenia powietrza w strefie oddychania. W systemach z otwartymi przestrzeniami powietrza wywiewanego czujniki powinny znajdować się bezpośrednio w pomieszczeniach, natomiast w systemach z kanałowymi powrotami można je instalować w przewodach powietrza zwrotnego, pod warunkiem, że obsługują one jednolitą populację użytkowników. Kontrola powinna utrzymywać stężenia CO2 na poziomie mieszczącym się pomiędzy maksymalnym przy pełnym obłożeniu a minimalnym przy minimalnej liczbie osób.

Ważne jest, aby zrozumieć, że systemy wentylacji, nawet te zaawansowane technologicznie, są skuteczne tylko wtedy, gdy powietrze jest odpowiednio dostarczone do stref oddychania. Ponadto, efektywność całego systemu zależy nie tylko od ilości powietrza, ale także od jakości jego rozprowadzania i odpowiedniego doboru technologii odzysku energii, zwłaszcza w kontekście zarządzania wilgotnością i odzyskiem latentnej energii. Integracja systemów wentylacyjnych z monitorowaniem i sterowaniem w czasie rzeczywistym pozwala nie tylko na oszczędności energii, lecz także na utrzymanie wysokiego poziomu jakości powietrza, co jest kluczowe dla komfortu i zdrowia użytkowników budynków.

Jak Shanghai Tower uwzględnia systemy bezpieczeństwa i efektywności energetycznej w budynkach wysokich?

Wysokie budynki, jak Shanghai Tower, stają przed wieloma wyzwaniami związanymi z ich projektowaniem, w tym z efektywnością energetyczną oraz zapewnieniem bezpieczeństwa ich użytkowników. Shanghai Tower, będący jednym z najwyższych budynków na świecie, odzwierciedla nowoczesne podejście do integracji tych dwóch obszarów – ekologiczności i bezpieczeństwa. Jest to obiekt, w którym zarówno rozważania dotyczące systemów technicznych, jak i ochrony przeciwpożarowej zostały zaprezentowane na najwyższym poziomie.

Przede wszystkim, urządzenia mechaniczne wieży zostały rozmieszczone w sposób rozproszony, co pozwala na uzyskanie efektywności projektowej i kosztowej. Przestrzenie przeznaczone na rozmieszczenie urządzeń elektrycznych i mechanicznych pełnią również funkcję strefy schronienia w sytuacjach zagrożenia życia. Kiedy projektanci zastanawiali się nad jego strukturą, kluczowym elementem było zastosowanie rdzenia wieży o powierzchni 30 m² wykonanego z betonu, który współdziała z czterema ogromnymi kolumnami, zapewniającymi stabilność konstrukcji.

Fundamenty budynku, grubości 6 metrów, opierają się na 947 palach wierconych, co gwarantuje stabilność całej konstrukcji, w tym w przypadku silnych wiatrów, które w rejonie Szanghaju są częstym zjawiskiem. Mimo imponujących wymiarów (wysokość 632 m, powierzchnia 540 000 m²), projektanci zadbali o to, by wieża była również energooszczędna. Shanghai Tower została zaprojektowana w sposób, który pozwala na obniżenie kosztów energii o 21,59% w porównaniu do wytycznych ASHRAE 90.1-2004. Osiągnięto to między innymi dzięki zastosowaniu systemu kogeneracji opalanego gazem ziemnym, który dostarcza zarówno energię elektryczną, jak i cieplną.

Innowacyjność Shanghai Tower widać także w zastosowaniu podwójnej ściany osłonowej. Zewnętrzna warstwa to aluminiowa konstrukcja z 26-milimetrowym szkłem laminowanym, które doskonale reaguje na warunki atmosferyczne w regionie. Średnia roczna temperatura powietrza w Szanghaju wynosi 18°C, co przy średnim rocznym nasłonecznieniu wynoszącym 1547 godzin stawia przed projektantami wyzwanie dotyczące utrzymania komfortu cieplnego. Dlatego też zastosowano system atrium pasywnych, w którym dwie „skórki” budynku tworzą przestronną, pełno-wysokościową przestrzeń. Dzięki naturalnemu konwekcji powietrza, systemy ogrzewania i chłodzenia ograniczone zostały do minimum, przyczyniając się do zmniejszenia kosztów energetycznych.

Oszczędność energii nie kończy się na samych materiałach i systemach. Projektanci, biorąc pod uwagę zmienność wilgotności i opadów w tym regionie (ponad 1400 mm rocznie, z największą ilością w sezonie powodziowym od maja do września), dostosowali cały system wentylacji i klimatyzacji do warunków miejscowych. W rezultacie strefy wewnętrzne są w pełni komfortowe, z minimalnym wpływem zmieniających się warunków atmosferycznych.

Wspomniane aspekty dotyczące efektywności energetycznej stanowią jednak tylko część całościowego podejścia do bezpieczeństwa w tym obiekcie. Każdy wysoki budynek, szczególnie o takiej wielkości jak Shanghai Tower, musi zapewnić odpowiednie rozwiązania w zakresie ochrony przeciwpożarowej i ewakuacji. Z tego względu w projekcie uwzględniono szereg elementów związanych z systemami ochrony przeciwpożarowej, takich jak klatki schodowe, strefy ewakuacyjne i odpowiednia ochrona strukturalna budynku. W kontekście dużych wysokości budowli, szczególnie istotne są systemy, które eliminują efekty kominowe oraz zapewniają możliwość ewakuacji osób w przypadku pożaru.

Chociaż poszczególne systemy są projektowane w oparciu o przepisy lokalnych kodeksów budowlanych, w przypadku tak zaawansowanego projektu jak Shanghai Tower, wymagane są również konsultacje z ekspertami od ochrony przeciwpożarowej oraz inżynierami HVAC. Przepisy i standardy, takie jak te ustalone przez Narodowe Stowarzyszenie Ochrony Przeciwpożarowej (NFPA), stanowią fundament dla projektowania systemów ochrony przeciwpożarowej, obejmujących m.in. systemy wykrywania dymu i kontroli jego rozprzestrzeniania się.

Z tego względu projektowanie systemu bezpieczeństwa w takich budynkach, jak Shanghai Tower, wymaga zaawansowanego podejścia, w którym każdy szczegół, od rozmieszczenia urządzeń po szczegóły konstrukcyjne, pełni kluczową rolę. Technologie te, w połączeniu z nowoczesnymi materiałami i systemami zarządzania energią, pozwalają nie tylko na oszczędności w zużyciu energii, ale także na zagwarantowanie bezpieczeństwa i komfortu użytkowników przez cały czas eksploatacji budynku.

Endtext

Zarządzanie anestezjologiczne podczas operacji Bentalla w przypadku dzieci z wrodzoną wadą zastawki aortalnej i rozwarstwieniem aorty
Jak skutecznie zarządzać treścią na stronie internetowej: od linków po publikację
Jakie są zalety metody PSD w kontekście dyskretyzacji systemów opóźnionych?
Jak oddziaływania w vorteksach i przepływ ciepła wokół cylindra kształtują dynamikę helu II?