Rodzaje systemów klimatyzacji
advertisement
Klimatyzacja to proces kształtowania parametrów powietrza w budynku lub jego części w celu wytworzenia odpowiedniego mikroklimatu. Osiągnięcie optymalnej temperatury, wilgotności i czystości powietrza następuje w wyniku jego nawilżania, osuszania, podgrzewania i schładzania — przemiany te realizowane są w centralach klimatyzacyjnych (tzw. systemy klimatyzacji pełnej). Prostsze i tańsze rozwiązania — klimatyzatory monoblokowe oraz urządzenia typu split — umożliwiają realizację tylko części wymienionych przemian (są to tzw. systemy klimatyzacji częściowej). © IGLOTECH Rodzaje systemów klimatyzacji S Klimatyzatory monoblokowe © MILLER ystemy klimatyzacyjne, stosowane do niedawna głównie w obiektach biurowych, są obecnie coraz powszechniej wykorzystywane także w obiektach mieszkalnych. W budynkach takich klimatyzacja może stanowić uzupełnienie instalacji grzewczej i wentylacyjnej lub zastąpić tradycyjne systemy, zaspokajając zapotrzebowanie budynku na ciepło i chłód, a także zapewniając wymagany dopływ świeżego powietrza. Najprostszym systemem klimatyzacji częściowej są klimatyzatory monoblokowe, które w jednej obudowie posiadają dwa wymienniki ciepła (parownik i skraplacz), sprężarkę, zawór rozprężny i dwa wentylatory wymuszające przepływ powietrza wokół wymienników. W obiegu wewnętrznym układu krąży niskowrzący czynnik roboczy, który w wyniku przemian termodynamicznych odbiera ciepło z pomieszczenia (odparowując na parowniku) i usuwa je na zewnątrz (skraplając się na skraplaczu). Przejście czynnika roboczego w fazę ciekłą i gazową umożliwiają sprężarka i zawór rozprężny. Klimatyzatory monoblokowe pozwalają kontrolować wyłącznie temperaturę powietrza, nie umożliwiają natomiast jego nawilżania i osuszania. Ich wadą jest także stosunkowo głośna praca, wynikająca z faktu, iż wszystkie elementy generujące hałas (sprężarka, wentylatory) znajdują się wewnątrz pomieszczenia. Z tego względu urządzenia tego typu stosowane są najczęściej jako awaryjne, wykorzystywane sporadycznie, np. w salonie lub pokoju gościnnym. Klimatyzatory typu split i multi-split K limatyzator y monoblokowe działają tak samo jak urządzenia typu split, przy czym składają się one z dwóch jednostek — wewnętrznej i zewnętrznej. Pierwsza z nich schładza powietrze w pomieszczeniu (wyposażona jest w parownik i wentylator), druga natomiast odprowadza ciepło poza budynek (znajduje się w niej sprężarka i skraplacz). Usytuowanie części elementów generujących hałas na zewnątrz powoduje, że klimatyzatory tego typu są znacznie mniej uciążliwe w codziennym użytkowaniu. Klimatyzatory typu split występują w kilku wersjach, w zależności od rodzaju i sposobu montażu jednostki wewnętrznej: • Klimatyzatory ścienne. Charakteryzują się atrakcyjnym wzornictwem i efektownym wyglądem. Umieszcza się je możliwie blisko sufitu, tak aby przepustnice kierowały strumień powietrza w pomieszczeniu od poziomego do ukośnego w dół (chłodzenie) oraz bezpośrednio w dół (ogrzewanie). • Klimatyzatory kasetonowe. Przeznaczone są do zabudowy w przestrzeni sufitów podwieszanych, przy czym optymalny rozdział powietrza w pomieszczeniu zapewniają jednostki z czterostronnym wypływem powietrza. Powietrze wewnętrzne zasysane jest przez środkową ssawkę i po uzyskaniu odpowiednich parametrów jest nawiewane z powrotem do pomieszczenia. • Klimatyzatory kanałowe. Podobnie jak jednostki kanałowe, montowane są KREATOR–PROJEKTY • 2/2012 85 © SAUNIER DUVAL wewnętrznych. Zaawansowane systemy, wyposażone w pompę ciepła oraz odpowiednie układy sterowania i regulacji, umożliwiają jednoczesne grzanie i chłodzenie różnych pomieszczeń. W takim przypadku ciepło transportowane jest z obszarów chłodzonych do tych, które należy ogrzać, co pozwala na znaczne oszczędności energii. Centrale klimatyzacyjne Najbardziej rozbudowanymi systemami klimatyzacji są układy z centralami klimatyzacyjnymi, które poza temperaturą pozwalają także regulować wilgotność powietrza oraz utrzymywać jego czystość (przez system filtrów). Ze względu na miejsce usytuowania wyróżnia się centrale przeznaczone do pracy wewnątrz budynku oraz centrale zewnętrzne. Z kolei z uwagi na typ konstrukcji: urządzenia blokowe oraz kompaktowe. Najważniejsze elementy konstrukcyjne central klimatyzacyjnych to sekcje: filtracyjna, nagrzewnicy pierwotnej i wtórnej (wodnej lub elektrycznej), © IGLOTECH w przestrzeni nad podwieszanym sufitem. Powietrze rozprowadzane jest kanałami zakończonymi kratkami nawiewnymi umieszczonymi w suficie lub w ścianach. • Klimatyzatory skrzynkowe. Z wyglądu przypominają zwykłe grzejniki. Stawiane są na podłodze przy ścianie lub mocowane bezpośrednio do stropu. Ze względu na sposób regulacji pracy klimatyzatory typu split dzielą się na: urządzenia o stałej wydajności chłodniczej oraz urządzenia inwerterowe, które płynnie dostosowują wydajność chłodniczą do aktualnego zapotrzebowania (dzięki temu zapewniają mniejsze zużycie energii napędowej). Bardziej zaawansowane rozwiązania klimatyzatorów, poza chłodzeniem, pozwalają realizować także funkcję grzania — ich działanie stanowi odpowiednik pracy rewersyjnych pomp ciepła. Szczególnym rodzajem klimatyzatorów typu split są systemy multi-split, które składają się z jednej jednostki zewnętrznej oraz kilku (z reguły 2–4) jednostek 86 KREATOR–PROJEKTY • 2/2012 chłodnicy (freonowej lub wodnej), komory mieszania, wymiennika odzysku ciepła, nawilżania (komora zraszania, nawilżania parowego itp.), wentylatora nawiewnego i wywiewnego oraz obudowa. Do podstawowych systemów klimatyzacyjnych tego typu zalicza się: • Systemy jednoprzewodowe scentralizowane. Systemy te wyposażone są w centralę klimatyzacyjną, która zawiera wszystkie niezbędne elementy do obróbki powietrza. Z centrali powietrze jest rozprowadzane przewodami do pomieszczeń o jednakowym przeznaczeniu i zbliżonym obciążeniu chłodniczym. • Systemy jednoprzewodowe strefowe. W przypadku pomieszczeń o zróżnicowanych potrzebach klimatyzacyjnych, stosuje się system klimatyzacji jednoprzewodowej strefowej, w którym powietrze opuszcza centralę z wymaganą temperaturą punktu rosy i temperaturą powietrza nawiewanego tak niską, aby można było ją regulować w poszczególnych strefach nagrzewnicami wtórnymi. • Systemy klimatyzacji wysokociśnieniowej jednoprzewodowej. W systemach tych minimalna ilość powietrza zewnętrznego jest uzdatniana w komorze klimatyzacyjnej (podlega nawilżeniu, osuszeniu, ogrzaniu lub ochłodzeniu), a następnie jest rozprowadzana z dużymi prędkościami do klimakonwektorów. Powietrze, wpływając do tego urządzenia z dużą prędkością zasysa część powietrza z pomieszczenia (częściowa recyrkulacja). Z reguły klimakonwektory wyposażone są w wymiennik ciepła, który może pracować jako nagrzewnica lub chłodnica w zależności od aktualnych potrzeb. A M A L K Najważniejszym parametrem, wpływającym na wybór klimatyzatora, jest jego moc chłodnicza i grzewcza. Określa się ją na podstawie bilansu zysków i strat ciepła w pomieszczeniu, na które wpływają: wielkość E Parametry i dobór klimatyzatora R © SAUNIER DUVAL • Systemy klimatyzacji wysokociśnieniowej dwuprzewodowej. Stosuje się do klimatyzacji budynków o dużej liczbie pomieszczeń lub do pomieszczeń o dużych powierzchniach. Ciepłe i zimne powietrze, doprowadzane jest do pomieszczeń dwoma niezależnymi przewodami, pomiędzy którymi umiejscowione jest urządzenie mieszające, odpowiedzialne za regulację parametrów powietrza nawiewanego. • Systemy klimatyzacji indywidualnej. Wykonane w postaci szaf lub skrzynek, służą do obróbki powietrza w wybranych pomieszczeniach. Dzielą się na nieautonomiczne (wymagające doprowadzenia źródła ciepła lub chłodu z centrali) oraz autonomiczne (wyposażone we własne agregaty chłodnicze i nagrzewnice). Centrale klimatyzacyjno-wentylacyjne mogą pracować w systemie o stałym wydatku powietrza — CAV (z ang. constant air volume) lub w systemie o zmiennym strumieniu objętościowym powietrza nawiewanego — VAV (z ang. variable air volume). W pierwszym przypadku asymilacja zbędnych zysków ciepła i wilgoci realizowana jest przez zmianę temperatury powietrza nawiewanego (regulacja jakościowa), natomiast w drugim odprowadzenie zbędnych zysków ciepła odbywa się na drodze zmiennego strumienia objętościowego powietrza nawiewanego (regulacja ilościowa). i kubatura pomieszczenia, termoizolacyjność przegród, wielkość otworów okiennych i drzwi oraz ich orientacja względem stron świata, liczba przebywających w pomieszczeniu osób, a także ilość ciepła oddawanego przez pracujące urządzenia. Przyjmuje się, iż w nowych domach, o zgodnej z normami izolacyjności cieplnej ścian i okien, z jednego m kw. pomieszczenia należy odprowadzić około 100 W ciepła, stąd orientacyjna moc chłodnicza klimatyzatora dla pomieszczenia o powierzchni 20 m kw. wynosi około 2 kW. Ważnym elementem jest technologia i ekonomia pracy urządzenia. Zastosowanie technologii inwerterowych, dostosowujących wydajność pracy klimatyzatora do aktualnych warunków, pozwala uzyskać lepsze osiągi przy mniejszym zużyciu energii niż w systemach typu on/off. Innym istotnym parametrem, na który należy zwrócić uwagę, jest hałas jaki generuje pracujący klimatyzator. Urządzenie działa tym głośniej, im na większą wydajność jest nastawione. Część klimatyzatorów posiada funkcję cichej pracy, znajdującą zastosowanie np. w przypadku jednostek umieszczonych w sypialni. Ze względu na umiejscowienie sprężarki w jednostce zewnętrznej, najcichszą pracą charakteryzują się urządzenia typu split. Wybierając klimatyzator, trzeba zwrócić uwagę na odpowiednią automatykę i sterowanie, które zależą od przeznaczenia pomieszczenia oraz preferencji użytkowników. Sterowanie może być dokonywane ręcznie lub za pomocą pilota. Znacznie bardziej skomplikowane jest zaprojektowanie i wykonanie instalacji klimatyzacji centralnej. W takim przypadku należy w pierwszej kolejności określić wielkość obciążenia chłodniczego (ewentualnie także grzewczego) w poszczególnych pomieszczeniach i na tej podstawie przyjąć koncepcję budowy systemu klimatyzacyjnego. Kolejnym etapem jest wybór centrali klimatyzacyjnej, zawierającej urządzenia do obróbki powietrza, a także zapewniającej funkcję odzysku ciepła z powietrza usuwanego. Na samym końcu należy zadbać o właściwą budowę instalacji klimatyzacyjnej — bardzo istotny jest prawidłowy wybór wielkości kanałów (ze względu na hałas związany ze zbyt dużymi prędkościami przepływu powietrza) i sposobu ich prowadzenia (ze względu na opory przepływu), a także właściwe rozmieszczenie nawiewników i kanałów wywiewnych. Krzysztof Sornek AGH Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Energetyki i Paliw KREATOR–PROJEKTY • 1/2012 87
