Apa cara paling efisien untuk memanaskan bangunan dengan langit-langit yang tinggi?

Pertimbangkan sebuah auditorium besar, gereja, atau gedung lain yang sangat besar, yang pada dasarnya satu kamar dengan langit-langit tinggi. Misalkan bangunan itu memiliki banyak pintu masuk yang memungkinkan udara dingin masuk / keluar udara panas dan lalu lintas masuk dan keluar dari gedung itu tak terelakkan besar.

Saya akan membayangkan bahwa setiap upaya untuk mengendalikan suhu bangunan sebesar itu akan sangat tidak efisien dalam hal energi dan biaya, terutama karena udara hangat naik.

Dengan asumsi bahwa di luar sangat dingin dan kami tertarik terutama untuk menjaga agar bangunan tetap hangat di permukaan tanah sehingga nyaman bagi manusia untuk bekerja dan berinteraksi, apa metode terbaik untuk menjaga bangunan yang besar dan pada dasarnya satu ruangan dengan langit-langit tinggi hangat ketika paparan udara dingin luar ruangan sering dan tidak dapat dihindari?

Ketika saya mengatakan "terbaik," saya tertarik menyeimbangkan energi, pemeliharaan, dan biaya moneter selama umur bangunan.

Jenis pertanyaan Anda terdiri dari dua bagian: Cara memasok panas, dan cara menyimpannya.

Kamar terbuka besar dengan langit-langit tinggi paling efisien dipanaskan dengan panas langit-langit yang cerah. Udara hangat naik, yang membuat sistem udara paksa menjadi tidak efisien karena panas yang dipompa berakhir di langit-langit dan bagian terdingin ruangan berada di dekat lantai tempat Anda sebenarnya menginginkan panas. Sistem lantai radiasi terbatas pada sekitar 87F karena mereka bersentuhan dengan penghuni, sehingga output puncaknya mungkin tidak cukup untuk menjaga ruang tetap nyaman. Mereka juga kehilangan lebih banyak panas karena konveksi daripada langit-langit yang bersinar. (Lihat referensi ini .)

Adapun menjaga panas masuk, selain isolasi / penghalang padat: pintu udara (alias tirai udara) adalah solusi standar dalam lintasan lalu lintas tinggi.

Pilihan lain untuk solusi radiasi di atas adalah sistem distribusi udara di bawah lantai (UFAD) menggunakan ventilasi perpindahan. Sistem ini membutuhkan pleno lantai yang ditinggikan yang berfungsi baik di auditorium gaya teater, di mana Anda sering memilikinya. Pleno pada dasarnya menjadi saluran persediaan Anda.

Sistem berukuran hanya untuk mengkondisikan zona yang ditempati saja, katakanlah 2m pertama melalui outlet. Jadi, setinggi apa pun plafon Anda, Anda hanya akan memanaskan volume setinggi 2m.

Tidak seperti dalam sistem radiasi, yang memanaskan orang secara langsung dan tidak mengubah suhu udara, komponen udara luar diperlakukan. Apakah ini merupakan keuntungan atau tidak tergantung pada volume udara luar yang diperlukan, di mana volume ini diperkenalkan relatif terhadap penghuninya (yaitu apakah Anda menghembuskan udara dingin pada seseorang?) Serta tingkat kenyamanan yang diharapkan.

Peluang untuk penghematan energi dalam sistem UFAD

• Turunkan suhu pasokan saat pemanasan, suhu pasokan lebih tinggi saat pendinginan
• Volume yang dikondisikan terbatas pada zona yang ditempati tidak peduli apa ketinggian langit-langitnya
• Kecepatan pasokan lebih rendah, namun volume pasokan meningkat; mungkin ada beberapa nilai dalam optimasi di sini dan berpikir tentang batas dan zonasi internal
• Penurunan tekanan pasokan yang lebih rendah
• Lemparkan penukar panas untuk menangkap panas dari udara yang kembali

Beberapa hal lain yang perlu diperhatikan:

• Kecepatan yang lebih rendah dan volume yang lebih tinggi secara bersamaan berarti bahwa jumlah outlet mungkin meningkat dan bahwa sistem ini tidak dapat menangani beban puncak yang sama dengan sistem konvensional; ini akan penting untuk zona perimeter. Bahan bangunan harus dioptimalkan untuk membatasi beban puncak (kerugian / keuntungan melalui kaca)
• Kecepatan yang lebih rendah juga berarti lebih sedikit masalah dengan konsep (setidaknya secara teori)
• Jika zonasi akustik tidak cocok dengan zonasi mekanis, segalanya akan menjadi agak rumit; pemisahan akustik mungkin membutuhkan dinding yang diturunkan ke pleno
• Jika Anda memiliki sistem lantai keramik, diffuser outlet dapat ditukar yang memiliki banyak manfaat: untuk satu, itu memberikan tata letak ruangan yang sangat fleksibel yang dapat diubah setiap saat; selain itu, sistem ini memperkenalkan beberapa fleksibilitas bagi penghuni untuk membuat diri mereka nyaman dengan memindahkan ubin diffuser
• Wikipedia memiliki artikel yang menyediakan tinjauan umum sistem UFAD dan satu untuk ventilasi perpindahan

Apa yang "paling efisien" tergantung pada banyak hal lain selain ketinggian ruang. UFAD dapat menjadi solusi yang baik dalam situasi tertentu tetapi hal yang sama berlaku untuk misalnya sistem radiasi. Apa yang pasti ingin Anda hindari adalah mengkondisikan udara dengan volume tinggi 4m.

Beberapa gambar UFAD dari halaman wiki untuk menghemat satu klik:

Berikut adalah beberapa cara untuk menjaga agar udara hangat tidak keluar:

• Pintu putar mencegah aliran udara konstan pertukaran antara bagian dalam dan luar.
• Area kunci udara - set pintu geser ganda juga dapat mencegah pertukaran udara terus menerus.
• Tekanan positif oleh pintu masuk, biasanya dipasok oleh pemanas kipas di atas pintu masuk bagian dalam memastikan sebagian besar udara tetap di dalam dan udara dari pemanas kipas terlepas.

Untuk menjaga agar area bawah tetap hangat, udara hangat di bagian atas bangunan dapat ditiupkan ke ventilasi lantai dengan kecepatan yang sangat lambat. Baik secara langsung atau melalui penukar panas sehingga panas dari udara basi ditransfer ke aliran udara segar dari luar. Ini juga merupakan cara yang relatif efisien untuk memanaskan udara di tempat pertama. Sebuah pompa panas juga dapat digunakan untuk memanaskan lantai menggunakan pipa pemanas di bawah lantai. Ini membantu mencegah kehilangan panas dari udara hangat ke lantai dan dengan lembut menjaga massa fisik di area bawah tetap hangat.