Klimatizace

13.03.2009 09:44

Klimatizačním zařízením pro další výklad budeme rozumět zařízení zejména na chlazení vzduchu a jeho filtraci. Větrací zařízení na rozdíl od klimatizace musí být v provozu celoročně. Klimatizační zařízení potřebujeme zejména v létě. Klimatizace může být součástí větracího zařízení, které by však bylo navrženo jinak. Bylo by větší a energeticky náročnější.

V poslední době se prosazuje u menších objektů nezávislé řešení větrání a to v nejnutnější velikosti pro splnění hygienických norem. Klimatizace (chlazení) se pak řeší samostatně v těch místnostech, kde to nezbytně potřebujeme.

Výhodou tohoto řešení je, že si klimatizaci budujeme na etapy podle finančních možností a podle potřeby nebo podle provozních zkušeností. Dnešní typy klimatizačních jednotek to umožňují neboť mají jen nepatrné nároky na montáž a na stavební úpravy.

Kritéria pro výběr klimatizačního zařízení

  • Základem klimatizačního zařízení je kompresorový chladicí okruh. Je v principu stejný jako chladicí okruh v chladničce. Chladnička zezadu hřeje. Tato část se jmenuje kondenzátor. Klimatizační zařízení má podstatně větší výkon a tak hřející kondenzátor musí být bezpodmínečně ve venkovním prostoru, pokud není chlazený vodou.
  • Klimatizační jednotky jsou konstruované tak, že v klimatizovaném prostoru vzduch odvlhčují. Voda ze vzduchu se na chladiči vysráží a musí se odvést. Je proto nutné vždy prověřit, zda je to možné realizovat. Odborné firmy mají pro tyto účely v sortimentu speciální malá čerpadla kondenzátu, která mají výtlak i 7m. Často se zapomíná na to, že na kondenzátoru venkovní klimatizační jednotky se v provedení "tepelné čerpadlo" taktéž vysráží voda, zejména, když máme jednotku v půdním prostoru. V zimním období se na něm vytvoří námraza, kterou automatika pravidelně odmrazuje za vzniku většího množství vody, které ve sběrné vaně často zamrzá. Proto se vany vybavují elektrickým odporovým ohřevem.
  • Dalším významným kritériem pro výběr zařízení je jeho hluk. Výkon vnitřních klimatizačních jednotek nastavujeme změnou otáček ventilátoru. Klimatizační jednotky někdy dimenzujeme na střední otáčky. Zvolené otáčky jsou pak kompromisem výkonu a hlučnosti. Je to energeticky nevýhodné - je to kompromis. Jednotky pak většinu roku pracují tiše, ale s nepříznivou odpařovací teplotou a zbytečně vzduch odvlhčují. (Hygienické předpisy k hluku a vibracím jsou v nařízení vlády č.502/2000.)
  • Tyto důvody vedly firmu HITACHI ke konstrukci kompresorů i ventilátorů u komfortních klimatizačních jednotek na stejnosměrný proud. Jde o ALL DC INVERTOR. Ke klimatizační jednotce se i nadále přivádí střídavé napětí 240V. V jednotce je však usměrňovač (invertor) a od něho je pak celá jednotka jen na stejnosměrný proud. Výhody: snížená hlučnost, velký výkon při startu, plynulá regulace. Používají se i frekvenční měniče. Ty jsou však hlučnější a jejich regulace je nespojitá. Dražší jednotky jsou řízeny zabudovaným počítačem s vlastním software, který může komunikovat s domácím PC.

Umístění klimatizačních jednotek

  • Vnitřní jednotku, ve které je chladič vzduchu, umísťujeme tak, aby z ní vystupující vzduch neobtěžoval průvanem.
  • U dělených zařízení (split) pamatujeme na maximální povolenou vzdálenost venkovní a vnitřní jednotky a jejich převýšení. U malých jednotek je maximální celková délka trubek od 8 do 20 m.. U větších jednotek je až do 100 m.
  • Jednotky potřebují místo pro obsluhu a servis, např. výměnu filtru.

Vodní a elektrické instalace

  • Na chladiči vnitřní jednotky se sráží voda ze vzduchu a je nutno ji svést potrubím do odpadu.
  • Pokud pracujeme s tepelným čerpadlem, je nutno počítat s odvodem zkondenzované vody i od venkovní jednotky.
  • Vodou chlazené klimatizační jednotky, pokud nemáme chladicí věž, napojujeme na vodovod a odpad na kanalizaci.
  • Pro klimatizační jednotku je nutno zabezpečit elektrickou energii, t.j. příkon o předepsaném napětí. Silový přívod jednotek SPLIT je zpravidla k vnitřní jednotce.
  • Klimatizační jednotky mají panel automatické regulace. Ten může být přímo na jednotce, nebo se umísťuje na stěnu a je s jednotkou propojen kabelem. Klimatizační jednotky mohou být také ovládány infračerveným dálkovým ovládáním.

Dimenzování klimatizace - tepelná zátěž

Několik poznámek

  • Úkolem klimatizačního zařízení je odčerpat teplo z místnosti jinam. Podle množství tepla, které vzniká v místnosti, tepelné zátěže, volíme velikost klimatizačního zařízení. Čím větší tepelná zátěž, tím větší a dražší zařízení. Tepelnou zátěž se budeme snažit snížit na minimum. Nejvýznamnější tepelná zátěž vzniká osluněním okny. Okno orientované na osluněnou stranu může dodávat do místnosti až 450 W/m2 zasklené plochy okna. Pro snížení tepelné zátěže z oslunění slouží žaluzie, markýzy, dvojité i trojité zasklení, fólie, antireflexní sklo a jiné stínící prostředky. Zastíníme-li okno, musíme někdy svítit, což z tepelně technického hlediska je zase zvýšení zátěže. Okna orientovaná na sever mají nejmenší tepelné zisky.
  • Další významnou složkou tepelné zátěže jsou lidé. Na osobu běžně počítáme 150 W, ale například při sportu či tanci mohou produkovat až 270 W/osobu.
  • Nemalou zátěží je i potřeba čerstvého vzduchu pro větrání, jehož letní výpočtová teplota je cca 32° C. Do klimatizovaného prostoru se může dostat nuceně, přirozeně nebo infiltrací.
  • Je potřeba dávat pozor na teplo, které produkují stroje, např. počítače. Veškerá energie přivedená do strojů se promění v teplo a zvýší tepelnou zátěž.
  • Moderní klimatizační zařízení obsahují chladicí stroj, který může pracovat obráceně a to tak, že zamění funkci kondenzátoru a chladiče. Takovému zařízení říkáme tepelné čerpadlo, protože přečerpává teplo zvenku do místnosti a může pracovat i za mrazu a vytápět místnosti. V porovnání s elektrickým topením nám postačí pro 1 kW tepelného výkonu pouze 350 W elektrického příkonu. Obecně platí, že je-li k dispozici zemní plyn, se vytápění tepelným čerpadlem nevyplatí, zejména pro jeho vysokou pořizovací cenu. V případě klimatizace je to jinak. Zde jsme si klimatizaci opatřili za účelem chlazení. Její verze jako tepelné čerpadlo je o cca 5 -10% dražší a tato investice se už může vyplatit.
    Samotná klimatizace je v provozu přibližně 60 dní v roce a to asi 8 hodin denně. Tepelné čerpadlo může být v provozu nejméně dalších 200 dní v roce a to nepřetržitě. Je třeba porovnat náklady na topení v konkrétním místě, komfort provozu klimatizace s TČ a potom se rozhodnout.
  • Obsah vody ve vzduchu je v klimatizaci velmi podstatnou veličinou a je příčinou toho, že návrh klimatizačního zařízení není jednoduchý. Na rozdíl od vytápění, kde se jedná o citelný ohřev vzduchu topnými tělesy, dochází u téhož vzduchu při jeho ochlazování na chladiči klimatizačního zařízení ke kondenzaci vodních par a jednoduché energetické vztahy se tímto komplikují. Dochází k tomu, že k citelnému ochlazení vzduchu se spotřebuje jen část (např. 75%) energie a zbytek odebere kondenzující voda na chladiči. Toto je však problém návrhu vhodného zařízení. Při nesprávném dimenzování a výběru získáme energeticky málo účinné, tj. provozně nákladné zařízení.
  • Volba teploty v klimatizovaném prostoru. Nižší teplota způsobí pokles odpařovací teploty a tím snížení chladicího výkonu klimatizační jednotky. Nižší teplota současně zvyšuje tepelnou zátěž, na kterou potřebujeme vyšší chladicí výkon.

Formulář pro dimenzování klimatizačního zařízení

Pro optimální výběr klimatizačního zařízení je nutné správně zvolit jeho chladicí výkon a množství vzduchu. Úkolem klimatizačního zařízení je odvést přebytečné teplo z místnosti ven. Musíme tedy nejdříve vypočítat tepelnou zátěž klimatizovaného prostoru. Pro výpočet je k dispozici celá řada software a našich i cizích platných norem.

Zde si pomůžeme zjednodušeným formulářem výpočtu tepelné zátěže podle VDI 2078 z r. 1992. Je určen pro místnosti, jejichž tepelně technické vlastnosti odpovídají příslušným normám Předložený výpočet tepelné zátěže je přibližný a lze ho použít pro místnosti do plochy cca 100 m2. Výpočet platí pro měsíc červenec s venkovní teplotou 32 ° C a s relativní vlhkostí 40 %. Teplotu v místnosti předpokládáme 26 °C a relativní vlhkost 50 %.

Poznámky k jednotlivým bodům formuláře:
ad 1. Uvedené faktory odpovídají maximálním hodnotám, které se vyskytnou v době od 8.00 do 19.00 hod. Předpokládají se okna s dvojím zasklením. Pro místnost, která má okna z více stran do celkového součtu zahrneme jen tu stranu, kde je hodnota největší. Ostatní venkovní okna vynásobíme faktorem, odpovídajícím severní straně a zahrneme je do bilance.

ad 2. Tyto zisky závisí na provedení stavby a na její orientaci. Velmi lehké stěny a střechy, např. dřevěné nebo plechové, vyžadují vyšší faktor než je uvedeno. U starých budov s netěsnými stropy a stěnami můžeme zvýšit faktor až pětinásobně.

ad 3. Faktor pro zátěž lidmi předpokládá vnitřní teplotu 26°C a osoby v klidu. Při intenzivní tělesné práci se tento faktor zvýší až na 270 W.

ad 4. Faktor pro přestup tepla lze přesněji stanovit z příslušných norem. V případě, že jsou místnosti odtlumené proti hluku, je možné použít faktor pro izolovanou stěnu.

ad 5. Příkon elektrických strojů násobíme faktorem 1. Tento faktor je však nutno redukovat podle doby provozu stroje, pokud není v provozu nepřetržitě. Příkon pro osvětlení místnosti nezahrnujeme, pokud se při maximálním slunečním sálání nesvítí. U velkých místností to však není samozřejmé.

ad 6. Pokud je množství čerstvého vzduchu větší a je použito nuceného větrání, je nutno provést psychrometrický výpočet tepelné zátěže pomocí i-x diagramu.

Formulář vychází z těchto vztahů:

Tepelná zátěž Qk=Qi+Qa
Qi - tepelná zátěž vnitřní
Qa - tepelná zátěž vnější

Vnitřní tepelná zátěž Qi=Qp+Qb+Qm+Qr
Qp - zisky tepla od lidí v místnosti
Qb - teplo z osvětlení
Qm - teplo od motorů, strojů a zařízení
Qr - teplo prostupující podlahou, stropem, vnitřními zdmi

Vnější zátěž Qa=Qw+(Qs+Qt)+Qfl
Obsahuje teplo, které se dostává do klimatizovaného prostoru vnějšími stěnami budovy.
Qw - tepelné zisky venkovními zdmi a střechou
Qs+Qt - tepelné zisky venkovními okny (osluněním a přestupem)
Qfl - zisk tepla infiltrací a z čerstvého vzduchu

Výměna vzduchu

Poté co jsme provedli výpočet tepelné zátěže a vybrali jsme si klimatizační zařízení, musíme ho ještě překontrolovat na výměnu vzduchu. Velká výměna vzduchu může způsobit v místnosti pocit průvanu.

Místnost Doporučené četnosti
výměny vzduchu [x/h
]
Kanceláře
Zasedací místnosti
Prodejny
Konferenční místnosti
Čekárny
Obývací místnosti
4-8
6-8
4-8
5-10
4-6
3-6
Počet výměn za hodinu x/h = Vk/Vm
Vk - množství vzduchu [m3/h], se kterým pracuje klimatizační zařízení
Vm - objem klimatizované místnosti [m3]

U malých místností s velkou tepelnou zátěží se doporučené hodnoty výměny vzduchu překračují. Vyplatí se překontrolovat, zda není možné u nich snížit tepelnou zátěž, např. zastíněním oken a zvolit zařízení s menším výkonem.

Zpět
 Tepelná čerpadla     E-shop - Klima Komfort 
TOPlist