Sposób na indywidualne kształtowanie mikroklimatu pomieszczeń. Klimakonwektory wentylatorowe.

Zobacz artykuł w wersji pdf pdfpdf

W znacznym uproszczeniu – wentylokonwektor zbudowany jest z: wentylatora z silnikiem elektrycznym, filtra powietrza oraz wymiennika ciepła, który w zależności od wymagań może spełniać funkcję nagrzewnicy lub chłodnicy. Mogą one pracować wyłączenie na powietrzu obiegowym, zwanym wtórnym, lub stanowić element systemu klimatyzacyjnego o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza [2]. Zadaniem tego typu systemów jest takie przygotowanie nawiewanego do pomieszczenia lub wydzielonej strefy powietrza, aby jego strumień zasymilował powstałe zyski ciepła jawnego oraz zyski wilgoci. Zasada działania takiego układu polega na uzdatnianiu przez centralę klimatyzacyjną minimalnego strumienia powietrza zewnętrznego pod kątem zapewnienia odpowiednich wymagań higienicznych, natomiast indywidualne urządzenie klimatyzacyjne służy do dodatkowej jego obróbki w celu uzyskania projektowych parametrów termodynamicznych powietrza w pomieszczeniu.

W przypadku tradycyjnych metod uzdatniania powietrza w okresie ciepłym konieczne może okazać się podgrzewanie powietrza nawiewanego, zaraz po jego ochłodzeniu i osuszeniu, w celu dotrzymania parametrów komfortu cieplnego w strefie przebywania ludzi. Taką sytuację, która może wystąpić w pomieszczeniach o bardzo dużych zyskach wilgoci, zaprezentowano na rysunku 1. W rozpatrywanym przypadku, po zmieszaniu powietrza w obiegowego (P2) z powietrzem zewnętrznym (Z), a następnie ochłodzeniu i osuszeniu tej mieszaniny (M) w chłodnicy do wymaganej temperatury powietrza nawiewanego (N1), nie są spełnione parametry komfortu cieplnego w pomieszczeniu (wilgotność względna powietrza w pomieszczeniu j = 65%). Stąd niezbędne jest dalsze ochłodzenie i osuszenie powietrza (linia N1 – N2), a następnie podgrzanie go w nagrzewnicy, co obrazuje pionowa linia prosta od punktu (N2) do (N3). Zjawisko to jest niepożądane, gdyż generuje dodatkowe koszty eksploatacyjne. Jedną z metod rozwiązania tego problemu jest wybór systemu o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza z klimakonwektorami wentylatorowymi, które poprzez proces recyrkulacji podgrzewają powietrze z centrali bez dodatkowych nakładów energetycznych (oprócz energii do napędu wentylatora).

Powietrze do wentylokonwektora może być dostarczone na kilka sposobów. Przykładowo, po procesach uzdatniania w centrali klimatyzacyjnej, kanały transportujące powietrze podłącza się do urządzenia indywidualnego. Wariant ten powoduje wzrost nakładów inwestycyjnych, gdyż wymagane jest zastosowanie dodatkowych przewodów przyłączeniowych od strony ssawnej lub tłocznej wentylokonwektora. Jednak takie rozwiązanie dodatkowo obniża poziom ciśnienia akustycznego, gdyż elastyczne kanały mogą spełniać funkcję tłumika hałasu. Istnieje także możliwość swobodnego zasysania przez urządzenie indywidualne powietrza, które zostało dostarczone oddzielną instalacją kanałową zakończoną elementami nawiewnymi.

Projektowanie i dobór

Prawidłowo przyjęte założenia projektowe, dotyczące układów o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza z urządzeniami indywidualnymi, pozwalają zminimalizować koszty inwestycyjne, a także obniżają energochłonność całego systemu klimatyzacyjnego. Wskazówki podane w tabeli 1 należy traktować jako przykładowy tok postępowania podczas doboru wentylokonwektorów. Algorytm ten może się zmieniać w zależności od dopasowanego do obiektu typu urządzenia, którego wybór wiąże się z lokalizacją, kosztami inwestycyjnymi oraz eksploatacyjnymi, a także wymaganiami, jakie musi spełnić system w kontekście kształtowania parametrów wewnątrz pomieszczenia.

Projektowanie i dobór urządzeń, w oparciu o wykres Molliera, pozwalają obliczyć moce wymienników ciepła w przyjętym systemie oraz sprawdzić, czy eksploatowany układ zapewni utrzymanie temperatury i wilgotności w pomieszczeniu na poziomie założonych parametrów komfortu cieplnego.

Schemat systemu, którego przemiany w dalszej części artykułu przeanalizowano na wykresie i-x, przedstawiono na rys. 2. Uzdatnianie powietrza w centrali, w zależności od potrzeb, realizowane jest przez chłodnicę, nawilżacz parowy oraz obrotowy wymiennik ciepła. W zależności od zmierzonej wartości temperatury zewnętrznej ustalana jest temperatura powietrza nawiewanego, która w okresie zimnym wynosi 10°C, a w ciepłym jest to tzw. temperatura nadążna. Za pomocą chłodnicy i nawilżacza parowego uzyskuje się w powietrzu nawiewanym odpowiednią zawartość wilgoci w funkcji temperatury zewnętrznej.

Graficzna interpretacja przemian pracy całego systemu o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza, współpracującego z klimakonwektorami wentylatorowymi w okresie ciepłym i zimnym, przedstawiono na wykresie i-x (rys. 3, 4). Przedstawiony przykład dotyczy budynku znajdującego się w I strefie klimatycznej Polski. W opisywanym przypadku powietrze zewnętrzne (Zoc), po odzysku ciepła w wymienniku obrotowym (R), ochładzane i osuszane jest w chłodnicy, która znajduje się w centrali klimatyzacyjnej. Centralnie przygotowane powietrze pierwotne (Npp) ochłodzone zostaje w wymienniku wentylokonwektora, a następnie mieszane z powietrzem obiegowym (Nob). Parametry powietrza nawiewanego do pomieszczenia, uzyskane po zmieszaniu się dwóch strumieni powietrza, ilustruje punkt Noc.

Pracę systemu dla okresu zimnego przedstawiono na rys. 4. Przy obliczeniowej temperaturze zewnętrznej obrotowy wymiennik ciepła w centrali klimatyzacyjnej pracuje z najwyższą sprawnością, której wartość obniżana jest wraz ze wzrostem temperatury zewnętrznej. W okresie zimowym wymiennik ciepła pełni funkcję nagrzewnicy wstępnej i z tego powodu nie zastosowano nagrzewnicy w centrali klimatyzacyjnej. W przypadku budynków znajdujących się w strefach klimatycznych o niższych temperaturach powietrza zewnętrznego należy przewidzieć zamontowanie nagrzewnicy w centrali. Powietrze zewnętrzne (Zoz) podgrzane jest do temperatury 9°C (1oz), a w kolejnym etapie uzdatniania nawilżane jest przez nawilżacz parowy do momentu, aż osiągnie stan Npp. Po podgrzaniu powietrza obiegowego w wymienniku wentylokonwektora (Nob) następuje mieszanie z powietrzem pierwotnym (Npp), a następnie nawiewanie do pomieszczenia o parametrach (Noz).

W systemach klimatyzacji dwustopniowej z klimakonwektorami wentylatorowymi w okresie zimowym temperatura powietrza pierwotnego powinna wynosić ok. 10°C. W przypadku, gdy centralnie uzdatnione powietrze pierwotne nie jest bezpośrednio dostarczane do urządzenia indywidualnego, to jego minimalna temperatura powinna przyjmować wartości wyższe, ok. 14-15°C [3].

Podsumowanie

* Obecnie producenci urządzeń klimakonwektorów wentylatorowych oferują bogaty wybór urządzeń, zróżnicowanych pod względem konstrukcji i możliwych parametrów pracy, w celu dostosowania ich do potrzeb użytkowników budynku.

* Wybór aparatu indywidualnego powinien być poprzedzony analizą pracy całego systemu. Dotyczy to występowania maksymalnych i minimalnych zysków ciepła jawnego oraz zysków wilgoci w klimatyzowanych pomieszczeniach. Takiej oceny można dokonać w oparciu o wykresy Molliera, za pomocą których należy przeanalizować warunki pracy urządzeń przy różnych obciążeniach cieplnych.

* Najważniejszymi zadaniami powietrza pierwotnego, w systemach o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza z wentylokonwektorami, jest zapewnienie świeżości powietrza w pomieszczeniach oraz utrzymanie wilgotności względnej na takim poziomie, aby zapewnić warunki komfortu cieplnego w strefie przebywania ludzi [2].

* Zaletą tych układów klimatyzacyjnych jest możliwość indywidualnej regulacji temperatury dla każdego klimatyzowanego pomieszczenia lub obsługiwanej strefy oraz wyeliminowanie ryzyka związanego z potrzebą podgrzewania powietrza nawiewanego po procesie chłodzenia i osuszenia w centrali klimatyzacyjnej.

Beata Śniechowska

Literatura:

[1] Akademia Komfortu, „Klimakonwektory wentylatorowe. Poradnik projektanta”, Wydanie I, Szczecin 2008, Wydawca: CIAT Sp. z. o. o.

[2] Ruszel F., Przydróżny E., „Wpływ parametrów wody grzewczej i chłodniczej na procesy uzdatniania powietrza w wentylokonwektorach”, XV Ogólnopolska Konferencja Naukowo–Techniczna: Wentylacja, Klimatyzacja, Ogrzewnictwo, Zdrowie, Zakopane-Kościelisko, 2-4 czerwca 2004 r.

[3] Przydróżny E., Sompoliński M., „Zmienne strumienie powietrza zewnętrznego w klimatyzacji wentylokonwektorami”, X Jubileuszowa Konferencja Naukowo-Techniczna Air Conditioning, Air Protection & District Heating 2002. International conference. Wrocław – Szklarska Poręba, 27-30 czerwca 2002 r. Wrocław: Oficyna Wydaw. PWr.

Rys. 1. Proces uzdatniania powietrza nawiewanego w celu utrzymania parametrów komfortu cieplnego w strefie przebywania ludzi.
Rys. 2. Schemat systemu o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza klimatyzującego z doprowadzeniem powietrza do klimakonwektorów wentylatorowych od strony tłocznej, gdzie: CZ – czerpnia, F – litry powietrza, CH – chłodnica, WN – wentylator nawiewny, WK – klimakonwektor wentylatorowy, WO – wymiennik obrotowy, WW – wentylator wywiewny.
Rys. 3. Wykres i-x dla systemu o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza klimatyzującego z klimakonwektorami wentylatorowymi dla okresu ciepłego (tzew=28°C).
Rys. 4. Wykres i-x dla systemu o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza klimatyzującego z klimakonwektorami wentylatorowymi dla okresu zimnego (tzew= -16°C).

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Ta strona korzysta z ciasteczek (cookies) Więcej informacji

Ustawienia plików cookie na tej stronie są włączone na "zezwalaj na pliki cookie", aby umożliwić najlepszy z możliwych sposób przeglądania. Jeśli w dalszym ciągu chcesz korzystać z tej strony, bez zmiany ustawienia plików cookie lub kliknięciu przycisku "Akceptuję", a następnie użytkownik wyraża zgodę na to.

Zamknij