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Displacement with Induction

• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •. Displacement with Induction

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Displacement with Induction

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Presentation Transcript

  1. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement with Induction An Efficient Solution for the Conditioning Our Classrooms in Accordance with ANSI Standard S12.60

  2. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Classroom Design Issues • Classroom minimum ventilation rates • ASHRAE Standard 62 • 15 CFM per student

  3. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Classroom Design Issues • Minimum ventilation rates • Guidelines for thermal comfort • ASHRAE Standard 55 • Summer design: 75 to 78º F DB (WB not to exceed 64º F) • Winter design: 70 to 72º F DB

  4. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Classroom Design Issues • Ventilation rates • Thermal comfort • Classroom acoustical standards • ANSI Standard S12.60 • 35 dBA (NC27) in core learning areas

  5. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Classroom Design Issues • Ventilation rates • Thermal comfort guidelines • Classroom acoustical standards • Reliability and maintenance requirements • Routine maintenance can be performed by school personnel • Simple to operate and maintain

  6. Constant air volume, variable temperature solutions Water source heat pumps Unit ventilators Fan coil units Series type fan powered terminals All Air Solutions for Classroom HVAC • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

  7. Constant air volume, variable temperature solutions Ventilation airflow guaranteed as airflow rate is constant  Airflow to handle sensible load 2 to 2.5 times ventilation rate  Airflow delivery maintained at all times  Difficult to achieve acceptable classroom noise levels All Air Solutions for Classroom HVAC • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

  8. Constant air volume, variable temperature solutions Variable air volume solutions Single duct VAV with reheat Variable speed fan terminals with reheat Parallel type fan powered terminals All Air Solutions for Classroom HVAC • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

  9. Constant volume, variable temperature solutions Variable air volume solutions  Airflow delivery is proportional to conditioning requirements  Ventilation rate is compromised as airflow rate is reduced  Space humidity ratios vary with delivered airflow rate All Air Solutions for Classroom HVAC • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

  10. TSHG = 25 BTUH/FT2 = 22,500 BTUH Minimum Ventilation = 26 x 15 = 405 CFM 2 Displacement Diffusers @ 600 CFM/ea. 22,500 BTUH Displacement Conditioning of Classrooms • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

  11. Displacement Conditioning of Classrooms • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Heat Source

  12. TRETURN = 80º F 75ºF Elevation Occupied Zone 70ºF TSUPPLY = 62º F Local Temperature Increase • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement Conditioning of Classrooms DTSR = 18º F

  13. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement Conditioning Advantages • High CO2 removal efficiencies • Excellent space acoustics • Reduced operational costs in mild climates • Extended economizer opportunities • Possible chiller operational efficiency enhancements

  14. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement Conditioning Issues • Slightly higher airflow rates • Typically15 to 20% higher than conventional systems • Results in larger ductwork, terminal units and fans

  15. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement Conditioning Issues • Slightly higher airflow rates • Separate heating system required • Warm air discharged by terminals rises immediately • Heating by separate source to maintain displacement

  16. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement Conditioning Issues • Slightly higher airflow rates • Separate heating system required • Dehumidification issues in much of North America • Outdoor air must be cooled to saturation, then reheated • Complicates air handling unit design and control

  17. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement System Air Handling Unit Design Return Air 1350 CFM @ 83F Exhaust Air 450 CFM @ 84F Outside Air 450 CFM @ 94F Supply Air 1350 CFM @ 64F

  18. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement with Induction • Induction Nozzles • Primary air delivered at 50 to 55ºF • Mixing within terminal elevates supply air to appropriate temperature • Integral Heat Transfer Coil • Room air induced through coil • Supplements space cooling • Eliminates separate heating system

  19. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement with Induction Cooling mode operation Return Air 450 CFM (82 to 85ºF) 100% Exhausted Primary Airflow 450 CFM (50 to 54ºF) Room Air 900 CFM (75 to 78ºF) Chilled Water Supply Airflow 1350 CFM (61 to 68ºF)

  20. Optional Heat Recovery • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement with Induction Heating mode operation 100% Exhausted Return Air 450 CFM Primary Airflow 450 CFM (50 to 60ºF) Room Air 900 CFM (70 to 72ºF) Hot Water Supply Airflow 1350 CFM (82 to 85ºF)

  21. Heat and Cool Cooling Only • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement with Induction Staggered heating operation Cooling Only Cooling Only

  22. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • QLCI Installation Step 1: Install retaining studs

  23. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • QLCI Installation Step 2: Install water piping

  24. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • QLCI Installation Step 3: Mount and connect QLCI terminals

  25. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • QLCI Installation Step 3: Mount and connect QLCI terminals

  26. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • QLCI Installation Step 4: Install and connect air ducts

  27. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • QLCI Installation Step 5: Replace front panels

  28. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Advantages of Using Displacement with Induction • Classroom acoustics comply with ANSI S12.60 • Improved classroom IAQ • Minimum ventilation rate guaranteed • Displacement ventilation of classroom • Reduced operation and maintenance costs • Enhanced cooling efficiencies using chilled water versus air • Considerably lower air transport costs • Simple controls, few moving parts

  29. Displacement with Induction Conventional Mixed System Conventional Displacement Sensible Cooling LatentCooling Fan/Duct Sizing Acoustics • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Classroom Cooling Operational Summary Primary Air: 100% 70% 55% Recirculation: 0% 0% 35% Bypass: 0% 30% 15% Primary Air: 100% 100% 65 to100% Recirculation: 0% 0% 0 to 35% CFM/FT2: 1.21.5 0.5 NC: 35 to 45 < 25 25 to 30

  30. 33% Savings vs. WSHP! 25% Savings vs. Unit Ventilators! 35% Savings vs. VAV System! • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Classroom Cooling Operational Costs

  31. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Advantages of Using Displacement with Induction • Classroom acoustics comply with ANSI S12.60 • Improved classroom IAQ • Reduced operational and maintenance costs • Simplified air handling unit design and operation • Air handling unit size reduced considerably • Recirculation at air handler is minimal or eliminated altogether

  32. Optional Heat Recovery • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement with Induction Air Handling Unit Design Exhaust Air 450 CFM @ 84F Return Air 450 CFM @ 83F Outside Air 450 CFM @ 94F Room Air Induction Primary Air 450 CFM @ 51F

  33. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Displacement with Induction An Efficient Solution for the Conditioning Our Classrooms in Accordance with ANSI Standard S12.60

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