Prawidłowy dobór wydajności układu wentylacji i klimatyzacji w oparciu o dane wyjściowe z uwzględnieniem zysków ciepła, nie zagwarantuje ekonomicznej pracy. Znaczącym problemem, przed którym stoi projektant instalacji, to decyzja o podziale układu na strefy i ustalenie, czy ma on pracować jako zcentralizowany czy zdecentralizowany. Wybór o podziale na strefy dotyczy zarówno obiektów małych, w tym także domowych, jak i dużych obiektów komercyjnych. Głównym założeniem podczas decyzji o centralizacji lub decentralizacji instalacji są koszty inwestycyjne i eksploatacyjne.

Porównanie na przykładzie

Dla potrzeb artykułu dokonam analizy dwóch układów, pracujących dla potrzeb tego samego obiektu. Podział zakłada następujące rozwiązania:

  • Układ jednostrefowy – oparty na jednej większej centrali wentylacyjnej,
  • Układ dwustrefowy – oparty na dwóch mniejszych centralach wentylacyjnych.

Do analizy przyjęto rezydencję mieszkalną dwukondygnacyjną o powierzchni 500 m2, dla której dobrano układ wentylacji o wydajności 1000 m3/h. Parter stanowi część dzienną, a piętro to cześć nocna – sypialniana. W związku z tym przyjęto, iż wentylacja pracuje z nominalną wydajnością w trybie 12/12, czyli 12 h dla potrzeb parteru w trakcie dnia, a resztę czasu w nocy dla potrzeb piętra.

Wydajności w trybie noc/dzień w praktyce nieco się różnią, do obliczeń założono, że są zbliżone. Dodatkowo przy szacowaniu kosztów brano pod uwagę tego samego producenta i zbliżony standard wykonania całości dla obu porównywanych układów.

Podczas analizy brano pod uwagę koszty inwestycyjne i eksploatacyjne.

Układy posiadają następujące założenia techniczne:

  • I układ – oparty na jednej centrali wentylacyjnej obsługuje całą powierzchnię [I strefa] z równą intensywnością V = 1000 m3/h przy 300 Pa.
  • II układ – powierzchnię wentylowaną obsługują dwie centralki o parametrach V = 500 m3/h przy 250 Pa. W tym układzie wyróżniono dwie strefy pracy: parter (I strefa) oraz piętro (II strefa).

Różnica w kosztach sumarycznych inwestycyjnych wyniosła: 9040 PLN netto.

Różnica w kosztach eksploatacyjnych przy uwzględnieniu energii elektrycznej: 492 PLN.

W związku z powyższym można przyjąć, że większe koszty inwestycyjne poniesione na układ dwustrefowy zwrócą się po ok. 18-19 latach.

Dokonując porównania powyższych rozwiązań, należy brać pod uwagę także inne aspekty:

  • koszty oraz możliwości serwisowania,
  • koszty amortyzacji,
  • możliwości prowadzenia instalacji i lokalizacji urządzeń,
  • możliwości regulacyjne,
  • hałas generowany przez urządzenia,
  • zmienne koszty energii elektrycznej.

Powyższe przesłanki, przy założeniu średniej żywotności pracy układu wentylacji na poziomie 25-30 lat, wskazują na układ II, tj. rozdzielny jako bardziej korzystny. Każdorazowo przy wyborze należy jednak podchodzić indywidualnie do projektu, a powyższe obliczenia należy traktować poglądowo.

A co z klimatyzacją?

W przypadku wykonania instalacji obejmujących pełną obróbkę cieplną powietrza należy brać pod uwagę również sposób chłodzenia i dogrzewania powietrza w całym roku pracy. W większości przypadków straty ciepła pokrywane są przez niezależny układ grzewczy, a nagrzewnicę w instalacji wentylacji najczęściej dogrzewają tylko powietrze wentylacyjne, dlatego w tym artykule skupię się na chłodzeniu.

Ze względu na możliwości chłodzenia powietrza w budynkach można wyróżnić dwa podstawowe rozwiązania:

  • klimatyzacja niezależna, nie powiązana z układem wentylacji,
  • obróbka powietrza w centrali wentylacyjnej z udziałem chłodnicy.

W tym przypadku rachunek kosztów w większości przypadków jednoznacznie przemawia za rozdziałem klimatyzacji od wentylacji, gdyż usuwanie zysków ciepła przez układ powietrzny wymaga jego znacznego przewymiarowania, co generuje znaczne koszty inwestycyjne i eksploatacyjne. Niestety nie zawsze możliwe jest zastosowanie układów rozdzielonych, gdyż trzeba brać pod uwagę również inne aspekty, m.in. rodzaj pomieszczeń obsługiwanych przez system.

Układy rozdzielone można stosować np. w pomieszczeniach typu biura, budynki mieszkalne, sklepy, hotele itp. Wówczas układ wentylacji dostarcza powietrze świeże, niezbędne dla potrzeb higienicznych, często wstępnie obrobione pod kątem parametrów termicznych (przez odzysk ciepła/chłodu), a niezależnie regulowany system klimatyzacji utrzymuje zadaną temperaturę komfortu w pomieszczeniu. Tego typu rozwiązanie zdecydowanie ułatwia podział na strefy w budynku, zwłaszcza w obiektach o różnych zyskach ciepła, np. galerie handlowe, hotele itp.

W pewnych sytuacjach stosowanie układów rozdzielonych jest jednak niemożliwe (np. pomieszczenia czyste).

Kolejna decyzja, którą trzeba podjąć przy wyborze rozwiązania, to sposób dostarczenia „chłodu” dla potrzeb schłodzenia powietrza w pomieszczeniach.

Rozważa się wówczas:

  • Zastosowanie instalacji freonowej, która jest energochłonna, ale za to daje większe możliwości strefowania i regulacji temperatury w pomieszczeniu;
  • Zastosowanie instalacji wody lodowej, która ogranicza możliwości indywidualnej regulacji temperatury i strefowanie, jest jednak bardziej energooszczędna, zwłaszcza w układach o dużych wydatkach, dlatego w takich przypadkach coraz częściej dla potrzeb strefowania stosuje się systemy typu VAV.

Systemy VAV

Systemy ze zmiennym przepływem powietrza, tzw. VAV, działają w oparciu o regulację ilością. Zmiany obciążenia w budynku są regulowane poprzez zmianę wydajności strumienia powietrza dostarczanego i usuwanego z pomieszczeń, przy czym parametry powietrza przygotowane są w centrali i są stałe. System VAV reaguje na zmiany obciążenia cieplnego w poszczególnych strefach budynku poprzez system automatyki i czujników, dzięki temu może pracować z mniejszą nominalną wydajnością aniżeli system pracujący ze stałą wydajnością. Regulacja następuje poprzez regulatory przepływu zwane regulatorami VAV.

Zalety systemów VAV

  • Indywidualna regulacja parametrów powietrza w różnych pomieszczeniach/strefach.
  • Możliwość wykorzystania czujników ruchu, czujników CO2, programatorów czasowych i wyłączników ręcznych do zmiany strumienia powietrza.
  • Zmniejszenie kosztów sieci przewodów oraz niższe koszty urządzeń przygotowania powietrza.
  • Mniejsze zużycie energii przez wentylatory.
  • Łatwy proces uruchamiania i regulacji sieci.
  • Możliwość ciągłego monitorowania wartości strumieni w poszczególnych odgałęzieniach sieci przewodów.
  • Możliwość centralnego sterowania przepływem powietrza w instalacji.
  • Zdolność systemu do adaptacji potrzeb.

Główną zaletą systemu VAV w stosunku do układów ze stałą wydajnością (CAV) jest możliwość zmniejszenia ilości wydajności powietrznej. Szacowany współczynnik jednoczesności dla standardowego budynku wynosi 0,7-0,8. Oznacza to, że w praktyce nie wystąpi jednoczesne zapotrzebowanie na maksymalne ilości powietrza we wszystkich strefach budynku. W efekcie w danej chwili główny strumień powietrza płynący w instalacji kierowany jest do stref o największym zapotrzebowaniu. Dzięki temu układ może być projektowany na mniejsze przepływy, co prowadzi do zmniejszenia wielkości przewodów i urządzeń oraz oszczędności energii, które wynoszą w tym przypadku ok. 25-30%. W fazie projektowania instalacji wymaga to jednak wykonania dokładnej analizy zmienności zysków ciepła i chłodu w budynku.

Sławomir Mencel

Literatura:

W. Sudoł, J. Hendiger, „Systemy VAV. Poradnik”, Wyd. Smay sp. z o.o., Kraków 2009.

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