3.8 Jäähdytyspatterin vedenpoisto

Transkriptio

1 Ilmanvaihdon parannus- ja korjausratkaisut 3.8 Jäähdytyspatterin vedenpoisto Konseptin sisältö Konseptissa annetaan ohjeet jäähdytyspatterin kondenssiveden viemäröintilaitteiston mitoittamiseksi. Jäähdytyspatterin kondenssiveden viemäröinti Kondenssivesiviemärin tehtävänä on poistaa kondensoituva vesi hallitusti ja luotettavasti ilmastointikoneesta. Kondenssivesiviemäri mitoitetaan siten, että mitoitustilanteen kondenssivesivirta viemäröityy vähintään 1,5-kertaisesti. Ilmastointikoneen kallistukset asetetaan siten, että kammioihin mahdollisesti kertyvä vesi viemäröityy kondenssivesialtaan tai kammion vesilukollisen viemäripisteen kautta. Kondenssiveden viemäröinti ei saa aiheuttaa vesilukon tyhjenemisvaaraa (D1 1987). Kondenssivesiviemärin vesilukon tehtävä on estää kaasumaisten epäpuhtauksien siirtyminen kondenssivesiviemärin kautta ilmastointikoneeseen. Vesilukkoa ei saa sijoittaa vaikeapääsyiseen paikkaan, kuten ilmastointikoneen alle. Vesilukon tulee olla helposti puhdistettavissa ja rakenteeltaan sellainen, että vesilukossa olevan veden määrä voidaan tarkastaa vesilukkoa avaamatta (Talotekniikka RYL 2002). Vesilukko on varustettava käsin avattavalla osalla, jonka kautta vesilukkoon voidaan lisätä vettä. Ilmastointikoneen jokainen viemäripiste varustetaan omalla vesilukolla. Tässä konseptissa esitetty jäähdytyspatterin kondenssiveden viemäröintilaitteiston mitoitus perustuu lähteisiin (RVV 1979), (D1 1987) ja (Brusha 2001). Vesilukon vesitilan vähimmäiskorkeuden B mitoituksessa on sovellettu lähteissä (RVV 1979) ja (D1 1987) esitettyä vaatimusta: "rakennuksen sisällä sijaitsevan vesilukon sulkevan osan syvyys on oltava vähintään 0,05 m ". Vesilukon varmuuskorkeuksien a ja b mitoituksessa on käytetty lähteessä (Brusha 2001) esitettyjä arvoja. Vesilukon mitoitus alipaineisessa viemäripisteessä Ilmastointikoneen puhallin aiheuttaa kondenssivesialtaan vesilukon U-putkeen nestepintojen korkeuseron muutoksen C (m) C =, (1) ρg missä Δ p on staattinen paine-ero (Pa), ρ 3 veden tiheys ( 1000 kg/m ) ja g putoamiskiihtyvyys ( 9,81 m/s 2 ). Alipaineiseen viemäripisteeseen liitetyn vesilukon korkeus D (m) (kuva 1) mitoitetaan lisäämällä korkeuteen C varmuuskorkeus a (Brusha 2001), jolloin missä D + a= C+ a, (2) ρ g a 0,025 m. Alipaineisen vesilukon vesitilan korkeus B (m) mitoitetaan vähintään 0,5-kertaiseksi korkeuteen D nähden (Brusha 2001), eli 1(5)

2 ILMANVAIHDON PARANNUS- JA KORJAUSRATKAISUT Δ p + a g D C a B ρ + = =, (3) mutta kuitenkin sitten, että B 0,05 m (RVV 1979, D1 1987). Tätä reunaehtoa vastaa likimäärin staattinen paine-ero 740 Pa. Alipaineisen vesilukon kokonaiskorkeus A (m) on kuvan 1 mukaan C+ a A B+ D+ φ = + C+ a+ φ, (4) 2 missä φ (m) on vesilukon putken halkai- sija. Vesitilan korkeuden B tulee täyttää C+ a. reunaehto ( ) 2 0,05 m Kuvassa 1 on esitetty periaatekuva vesilukosta, joka on liitetty ennen tuloilmapuhallinta olevaan koneen osaan, ts. alipaineiseen viemäripisteeseen. Kuva 1 esittää tilannetta, jossa ilmastointikoneen puhaltimen alipaine on aiheuttanut vesilukon nestepintojen välille korkeuseron C yhtälön (1) mukaisesti. Vesilukon alempi pinta on kohonnut tyhjennysputken alareunaan jäähdytyspatterissa kondensoituneesta vedestä. Kuvissa 1 ja 2 esitetyt putkikoot ovat vähimmäismittoja (mm). a A 25 D C 32 B E Kuva 1 Periaatekuva jäähdytyspatterin kondenssiveden viemäröinnistä alipaineisessa viemäripisteessä. Modifioitu lähteessä (Brusha 2001) esitettyä kuvaa "trap for draw-thru unit". Vesilukon mitoitus ylipaineisessa viemäripisteessä Ylipaineiseen viemäripisteeseen liitetyn vesilukon vesitilan korkeus B mitoitetaan lisäämällä korkeuteen C (yhtälö (1)) varmuuskorkeus a (Brusha 2001), jolloin kuvan 2 mukaan (C/2 + a), jonka korkeus tulee olla vähintään 0,05 m. Tätä reunaehtoa vastaa likimäärin staattinen paine-ero 490 Pa. Ylipaineisen vesilukon kokonaiskorkeus A muodostuu vesitilan korkeudesta B, varmuuskorkeudesta b (Brusha 2001) ja putken halkaisijasta φ eli C C B + a= C+ a= + a + ρ g 2 2, (5) C C A B+ b+ φ = + a + + b+ φ, (6) 2 2 missä a 0,025 m. Ilmastointikoneen puhaltimen pysähtyessä kuvassa 2 esitetyn vesilukon nestepinta asettuu korkeudelle missä b 0, 0125 m. Yhtälön (6) reunaehtona on vesilukon nestepinnan korkeus (C/2 + a) 0,05 m. 2(5)

3 3.8 Jäähdytyspatterin vedenpoisto Kuva 2 esittää periaatekuvaa vesilukosta, joka on liitetty tuloilmapuhaltimen jälkeiseen koneen osaan, ts. ylipaineiseen viemäripisteeseen. Kuva 2 esittää tilannetta, jossa ilmastointikoneen puhaltimen ylipaine on aiheuttanut vesilukon nestepintojen välille korkeuseron C (yhtälö (1)), ja jonka seurauksena vesilukon ylempi nestepinta on kohonnut tyhjennysputken alareunaan. b 32 A 25 B a C C/2 E Kuva 2. Periaatekuva jäähdytyspatterin kondenssiveden viemäröinnistä ylipaineisessa viemäripisteessä. Modifioitu lähteessä (Brusha 2001) esitettyä kuvaa "trap for blow-thru unit". Vesilukon vähimmäiskorkeudet Vesilukon vesitilasta haihtuu vettä ympäröivään ilmaan. Haihtumisnopeuteen vaikuttaa mm. ilmavirtaukset, veden pinnan syvyys ja ympäröivän ilman kosteus. Huonelämpötilassa olevan avoimen lattiakaivon vedenpinnan alenemisnopeus on arvioitu olevan noin 0,3 1 mm/vrk (RVV 1979, SFS 2004). Kondenssivesiviemärin vesilukon vedenpinnan alenemisnopeus on ilmeisesti tätä arvoa pienempi. Vesilukon kuivumisvaaraa voidaan vähentää syventämällä vesilukon vesitilaa B, ts. suurentamalla varmuuskorkeutta a yhtälöissä (3) ja (5). Ilmastointikoneen komponenttien likaantuminen (kuten lämmönsiirtimet ja suodattimet) ja kanavistossa tehtävät muutokset (kuten säätöpeltien säätöasennot) muuttavat puhaltimen tilavuusvirtaa ja siten myös puhaltimen staattista paine-eroa. Vesilukon mitoitus tulee tehdä puhaltimen (puhallinkäyrän) suurimman staattisen ali- tai ylipaine-eron mukaan. Vesilukon kokonaiskorkeuteen vaikuttaa mitoittava staattinen paine-ero Δ p, varmuuskorkeudet a ja b sekä putkikoko φ (yhtälöt (4) ja (6)). Taulukossa 1 on esitetty vesilukon kokonaiskorkeuden A ja vesitilan korkeuden B vähimmäismitat, kun varmuuskorkeus a = 0,025 m ja b = 0,0125 m, ja vesilukon putken halkaisija φ = 0,025 m. Taulukko 1. Vesilukon kokonaiskorkeuden A ja vesitilan korkeuden B vähimmäismitat staattisen paine-eron funktiona. Staattinen paine-ero, Pa Alipaineinen vesilukko, mm Ylipaineinen vesilukko, mm A a B b A c B d a yhtälö (4), b yhtälö (3), c yhtälö (6), d yhtälö (5) 3(5)

4 ILMANVAIHDON PARANNUS- JA KORJAUSRATKAISUT Vesilukon tyhjennysputken liittäminen rakennuksen viemäripisteeseen Kondenssivesiviemärin vesilukon tyhjennysputki johdetaan viettoviemärinä rakennuksen vesilukolliseen viemäripisteeseen. Viemäripisteen vesilukossa (lattiakaivossa) voidaan käyttää esimerkiksi ruokaöljyä, jos on olemassa vesilukon kuivumisvaara. Tyhjennysputken pään pystysuuntainen etäisyys E (ilmaväli kuvissa 1 ja 2) tulee olla 0,02 m viemäripisteen korkeimmasta ajateltavissa olevasta vedenpinnasta. Tapauksissa, joissa vedenpinta on loiskiva tai epävakaa, on ilmavälin korkeus oltava 0,05 m (D1 1987). Tyhjennysputken pituus tulee olla mahdollisimman lyhyt. Ilmastointikoneen puhaltimen käynnistäminen ja pysäyttäminen saattaa aiheuttaa vesilukon tyhjenemisvaaran. Äkillinen paine-ero aiheuttaa vesilukon vedenpinnan nopean nousun(/laskun) ja tämän seurauksena vesilukosta poistuva vesivirta voi synnyttää vesilukon tyhjennysputkeen alipaineen. Vesivirran aiheuttama imuvaikutus voidaan estää varustamalla vesilukon tyhjennysputki paineettomalla tyhjöventtiilillä. Kondenssivesiviemärin putkikoot ja kaltevuudet Putkikoko määräytyy viemäripisteen normivirtaamasta (D1 1987). Putkikoko kondenssivesialtaalta omaan vesilukkoon tulee olla vähintään DN 25 ja vesilukon jälkeen vähintään DN 32. Viemärin putkikoko ei saa pienentyä virtaussuunnassa. Vaakatasossa olevien viettoviemäreiden kaltevuus tulee olla vähintään 10 (ts. pystysiirtymä on 10 mm, kun vaakasiirtymä on mm). Jäähdytyspatterista kondensoituva vesivirta Kondensoituva vesivirta m& v (kg/s) lasketaan yhtälöstä (Seppänen 1996) ( ) m& = m& x x, (7) v i ui ji missä m& i (kg/s) on jäähdytettävä kuivan ilman massavirta, x ui jäähdytettävän ulkoilman ja x ji jäähdytetyn tuloilman kosteussisältö (kg/kg k.i. ). Esimerkki: Lasketaan jäähdytyspatterista kondensoituva vesivirta seuraavilla mitoitusarvoilla: ilmastointikoneen tilavuusvirta on 4 m 3 /s, kuivan ilman tiheys 1,2 kg/m 3, ulkoilman lämpötila 27 C ja suhteellinen kosteus 50 %, jäähdytyspatterin jälkeisen ilman lämpötila 10 C ja suhteellinen kosteus 90 %. Kostean ilman Mollier-diagrammista saadaan ulkoilman kosteussisällöksi 0,0110 kg/kg k.i. ja jäähdytyspatterin jälkeiseksi kosteussisällöksi 0,0068 kg/kg k.i.. Näillä mitoitusarvoilla kondensoituva vesivirta on (yhtälö (7)) m³ kg kg m & v = 4 1,2 (0,0110 0,0068) s m³ kg kg = 0,020 s eli noin 0,02 dm 3 /s (1740 dm 3 /vrk). Viemäripisteen normivirtaama 0,3 dm 3 /s, jolloin putkikoko kondenssivesialtaalta omaan vesilukkoon tulee olla vähintään DN 25 ja vesilukon jälkeen DN 32. Yhteenveto Talotekniikka RYL:in (2002) mukaan vesilukon korkeus B on oltava suurempi kuin suurin esiintyvä ali- tai ylipaine, kuitenkin vähintään 0,2 m. Alipaineisen vesilukon kokonaiskorkeus A on tällöin 0, 25 m (yhtälö (4)) ja ylipaineisen ve k.i. 4(5)

5 3.8 Jäähdytyspatterin vedenpoisto silukon 0,24 m (yhtälö (6)). Talotekniikka RYL:in mukaan mitoitetun ali- ja ylipaineisen vesilukon kokonaiskorkeus on likimäärin kaksinkertainen verrattuna taulukon 1 arvoihin, kun mitoittava staattinen paine-ero on 500 Pa. Sisäilmastoluokituksen 2000 (2001) mukaan vesilukon korkeus tulee olla kaksinkertainen käyttöolosuhteissa vallitsevaan paine-eroon nähden. Sisäilmastoluokituksen mitoitusohje antaa taulukon 1 mukaiset vesilukon kokonaiskorkeudet, kun mitoittava staattinen paine-ero on alipaineisessa vesilukossa 260 Pa ja ylipaineisessa vesilukossa 190 Pa. Suuremmilla staattisen paine-eron arvoilla vesilukon kokonaiskorkeus kasvaa taulukon 1 arvoja suuremmaksi. Sisäilmastolukituksen mitoitusohje johtaa (taulukon 1 yhteydessä esitetyillä varmuuskorkeuksilla ja putkikoolla) suurempaan vesilukon kokonaiskorkeuteen kuin Talotekniikka RYL:in (2002) ohje, kun staattinen paine-ero on alipaineisessa vesilukossa 630 Pa ja ylipaineisessa vesilukossa 480 Pa. Takaiskuventtiilillä varustetut vesilukot ovat yleistyneet ilmastointikoneiden kondenssivesiviemäreissä. Takaiskuventtiilin tehtävä on hidastaa veden haihtumista vesilukosta sekä estää kaasumaisten epäpuhtauksien siirtyminen kondenssivesiviemärin kautta ilmastointikoneeseen, mikäli vesilukko kuivuu. Takaiskuventtiilin toiminta on tarkastettava säännöllisesti. Takaiskuventtiilillä varustetun vesilukon rakenne on esitetty esimerkiksi lähteessä (VENTLOC 2006). Korkeapaineisissa ilmastointijärjestelmissä käytettävä tila ja vesilukon mitoituskorkeus asettavat rajoituksia kondenssivesiviemärin asennukselle. Näissä erityistapauksissa on harkittava viemäröinnin läpivientiä ja vesilukon asennusta konehuoneen alapuoliseen huonetilaan. Ilmastointikoneen puhaltimen käynnistäminen ja pysäyttäminen aiheuttavat kondenssivesiviemärin vesilukkoon staattisen paine-eron muutoksen. Paine-eron muutos saattaa olla hyvin nopea. Vesilukon ns. paineenvaihtelun sietokyky (SFS 2004) tulee olla viemäripisteeseen riittävä, jotta vältytään vesilukon tyhjenemisvaaralta. Kondenssivesiviemärin puhtaus ja toiminta tulee tarkastaa säännöllisin väliajoin (vähintään kerran vuodessa ennen jäähdytyskauden alkua). Vesilukon veden määrä tulee tarkastaa vähintään kahden kuukauden välein jäähdytyskauden ulkopuolella, jotta vältytään vesilukon kuivumisvaaralta. Lähteet Brusha RF. (2001) Condensate Traps for Cooling Coils. HPAC Engineering. October pp member/archive/ pdf/2001/1001/ brusha.pdf (luettu ) D1 (1987) Kiinteistöjen vesi- ja viemärilaitteistot. Määräykset ja ohjeet. Suomen rakentamismääräyskokoelma. Ympäristöministeriö. RVV (1979) Rakennusten vesijohdot ja viemärit. Suomen Kunnallisteknillisen Yhdistyksen julkaisuja N:o 7. Käsikirja 6. painos. Seppänen O. (1996) Ilmastointitekniikka ja sisäilmasto. Suomen LVI-yhdistysten liitto ry. SFS (2004) EN Gullies for buildings. Part 2: Test methods (for water seal). Sisäilmastoluokitus 2000 (2001) Sisäilmayhdistys. Rakennustietosäätiö. Sisäilmayhdistys julkaisu 5. Julkaisu myös LVI-korttina numerolla LVI Talotekniikka RYL (2002) Talotekniikan rakentamisen yleiset laatuvaatimukset Osa 1. Rakennustieto. Kirja myös LVIkortistossa numerolla LVI VENTLOC (2006) FileRoot/ pdf (luettu ). Tämä ohje on laadittu Tekesin CUBE Talotekniikkateknologiaohjelmaan kuuluneessa Ilmanvaihdon modernit parannus- ja korjausratkaisut (MIV) tutkimusprojektissa. Ohjeen on kirjoittanut Rauno Holopainen Teknillisestä korkeakoulusta. 5(5)