Klimatyzacja, czyli system powietrze – czynnik chłodniczy.
System ten rozwinął się na dobre jakieś 50 lat temu. Pierwszym klimatyzatorem produkowanym na skalę masą, dostępnym dla każdego obywatela był klimatyzator okienny. Bardzo często można je zobaczyć na starych amerykańskich filmach, w których to przystojny w idealnie skrojonym garniturze mężczyzna zaprasza piękną kobietę ubraną w zwiewną suknię i niebotycznie wysokie szpilki, na drinka do swojego mieszkania, oczywiście akcja rozgrywa się w upalną noc, a on włącza klimatyzację…
Zostawiam kino akcji i wracam do tematu ?
Pierwszym istotnym krokiem było rozdzielenie głównych zespołów urządzenia chłodniczego. W pomieszczeniu znajduje się tzw. jednostka wewnętrzna urządzenia – parownik, która to za pomocą pary rurek – instalacja chłodnicza połączona jest z jednostką zewnętrzną – skraplaczem i sprężarką. Ot cała filozofia. Taki układ w branży nazywany jest układem split, popularnie i potocznie zwanym… splitem 😛
Wyróżniamy również układy multi i układy VRV, ale o tym w odrębnym wpisie.
Za pomocą splita możemy chłodzić i osuszać powietrze cyrkulacyjne w pomieszczeniu To jest główna i najbardziej pożądana cecha klimatyzacji, ale gdy odwrócimy mu obieg, co jest możliwe już w prawie wszystkich jednostkach, w chłodniejsze dni będzie pracował w trybie grzania. Wtedy mówimy o pracy w trybie pompy ciepła, ale że środowisko inżynierów lubi z natury skróty upraszczamy te nazwy do zwyczajowego: tryb chłodzenia/tryb grzania, co także (nie ubliżając nikomu) jest łatwiejsze do wytłumaczenia klientowi.
Regulacja wydajności zespołów split, względnie zespołów multi, ale o tym kiedy indziej, odbywała się dawniej na zasadzie włącz wyłącz, która to ze względów energetycznych była bardzo niekorzystna. Dlatego ktoś mądry usiadł, myślał, myślał, myślał… aż wymyślił! Rozdzielenie strumienia chłodniczego z zastosowaniem do 3 sprężarek. Istotną poprawę uzyskano jednak dzięki zastosowaniu techniki inwercji. Poprzez regulację obrotów sprężarki może być regulowany w zależności od obciążenia strumień czynnika chłodniczego. Dzięki temu występujące wcześniej stuki, puki i łubudu w sprężarce zostały wyeliminowane.
Jednostka wewnętrzna a zewnętrzna w rozkładzie na czynniki pierwsze.
Zasadą w systemie split jest rozdzielenie funkcji urządzenia na dwie jednostki połączone rurociągami chłodniczymi.
Jednostka wewnętrzna – spełnia zadanie chłodzenia ogrzewania i filtracji powietrza. Umieszczony jest w niej parownik agregatu ziębniczego, filtr, wentylator nadmuchowy, oraz układ sterujący.
Jednostka zewnętrzna – druga współpracująca część, napełniona już czynnikiem ziębniczym znajduje się sprężarka, skraplacz, wentylator, a także zawór rozprężny.
Obok tych podstawowych komponentów, wszystkie urządzenia split wyposażone są w normalne dla urządzeń ziębniczych elementy składowe: zbiorniki, filtry, zawory, wyłączniki zabezpieczające i przynależny układ elektronicznego sterowania.
Poprzez urządzenie split powietrze można schłodzić lub podgrzać w zależności od potrzeb. Dzięki postępującej myśli technicznej i rosnącym potrzebom użytkowników wciąż poszerzane jest pole działania tych układów. Daje to nam możliwość klimatyzowania pomieszczeń przy niskich temperaturach zewnętrznych, co jest niezbędne np. w serwerowniach. Zakres temperaturowy pracy w trybie chłodzenia dochodzi do – 15⁰C.
Czynnik…
W stosowanych obecnie systemach używany jest przede wszystkim czynnik R410A (50%CH2F2/50%CHF2CF3 – mieszanina opracowana z myślą o nowych zastosowaniach R22. Wykazuje większą właściwą wydajność chłodniczą i niższy poślizg temperaturowy, oraz może pracować przy ciśnieniu znacznie wyższym, w porównaniu z innymi czynnikami chłodniczymi).
System regulacji…
W systemach inwerterowych (systemy on/off już praktycznie są nieużywane) oddawana moc sterowana jest przez regulowaną przemiennie sprężarkę w połączeniu z elektronicznym zaworem rozprężnym. Przez regulację liczby obrotów następuje bezstopniowe dostosowanie mocy, co szczególnie przy częściowym obciążeniu korzystnie wpływa na zużycie energii (wysoki wskaźnik efektywności energetycznej – COP) przez urządzenie. Kolejnym znaczącym plusem jest wyraźna poprawa komfortu przez utrzymanie stałej temperatury w pomieszczeniu, dłuższa żywotność elementów konstrukcyjnych, a także eliminacja szczytów prądowych występujących podczas rozruchu.
Rodzaje klimatyzatorów
Najbardziej rozpoznawalne, każdy na słowo klimatyzacja widzi właśnie jednostkę ścienną.
Charakteryzują się dużą wydajnością i cichą pracą, a jednocześnie dobrą ceną.
Są bardzo popularne, a przez to oferta modeli i dodatkowa automatyka (np. zdalne piloty) jest bardzo rozbudowana.
Możliwe jest umieszczenie klimatyzatora ściennego w dowolnym pomieszczeniu. Największą zaletą jest bardzo szeroki wybór jednostek tak pod kątem cenowym – każdy z Was jest w stanie znaleźć coś na własną kieszeń, estetycznym – coraz to większa gama kolorystyczna, a przede wszystkim stylistyka miła dla oka, i najważniejsze, zapotrzebowanie na chłód – najpopularniejsze jednostki stosowane w mieszkaniach i domkach, a także w biurach i miejscach pracy to te o mocy 2,0, 2,5, 3,5 [kW].
Nie oznacza to jednak że zakres na tym się kończy, o nie! Mamy do dyspozycji, w zależności od potrzeb: 5,0, 6,6 [kW]. Zatem jak widzicie każdy znajdzie coś na własne potrzeby.
Równie rozpoznawalna co ścienna, z tym, że stosowana głównie w budynkach użyteczności publicznej, sklepach, lokalach usługowych, salach konferencyjnych itp.
Potocznie nazywana jest kasetą.
Jej montaż jest wykonany w suficie podwieszanym i wykończony panelem dekoracyjnym (przez nas zwyczajowo nazywanym mordką). Dzięki takiemu umiejscowieniu urządzenia zapewniamy równomierny rozkład powietrza w pomieszczeniu.
Pośród kaset mamy do dyspozycji kasety dwustronne (rozdział powietrza na dwie strony) i czterostronne (dmucha i wieje we wszystkich kierunkach).
Tak samo jak w jednostkach ściennych do dyspozycji mamy pełen zakres mocy chłodniczej, w zależności od potrzeb, 2,5, 3,4, 5,0, 6,8, 10,0, 12,5, 13,9, i 14,6 [kW].
Sterowanie odbywa się za pomocą sterownika ściennego lub pilota bezprzewodowego w zależności od producenta.
Kanałówka, pracuje na powietrzu obiegowym, lub dostarczanym – świeżym – z zewnątrz.
Dystrybucja powietrza odbywa się za pomocą kanałów wentylacyjnych, stąd też jej nazwa, zakończonych anemostatami, kratkami lub nawiewnikami.
Nie wolno jednak mylić klimatyzacji z wentylacją.
Klimatyzacja ma za zadanie obróbkę powietrza, jak wspominałam na początku, pracuje na powietrzu cyrkulacyjnym, a nie jego dostarczenie, czy też usunięcie. Klimatyzator kanałowy może pracować na potrzeby kilku pomieszczeń, utrzymując w nich jednakowe parametry (temperaturę, wilgotność). Bardzo często (na etapie projektowania) łączone są z rekuperacją (domieszanie świeżego powietrza na potrzeby klimatyzacji) w parę współpracujących urządzeń.
Zakres mocy chłodniczej: 2,6, 3,5, 5,3, 7,0 [kW].Sterowanie za pomocą sterownika ściennego.
W środowisku nazywana podstropówką.
Wynika to z faktu, iż montowana jest bezpośrednio do konstrukcji stropu. Stosowana najczęściej w sytuacjach, gdy nie ma miejsca na montaż klimatyzatora ściennego czy też kasetonowego.
Idealnie się sprawdza w wysokich pomieszczeniach, w których nie ma potrzeby równomiernego schładzania dolnych i górnych partii.
Zakres mocy chłodniczej: 5,0, 6,8, 7,6, 9,5, 12,5, 13,3, 14,4 [kW]. Sterowanie za pomocą pilota.
Przypodłogówka.
Jak sama nazwa wskazuje, montowana jest przy podłodze.
Swoim wyglądem może przypominać grzejnik. Ich montaż nie ogranicza się tylko do okolic podłogi, ponieważ może być zamontowany wszędzie tam, gdzie nie ma miejsca na „standardowe rozwiązania”.
Zakres mocy chłodniczej: 2,5, 3,3, [kW]. Sterowanie za pomocą pilota.
Dobór mocy klimatyzatora
Powiem tak.
Zostawcie to fachowcom.
Jest tak wiele czynników wpływających na poprawny dobór mocy, iż wiele z Was (nie ubliżając nikomu) nawet nie pomyśli o nich.
Postaram się Wam przybliżyć co nieco temat, nie zarzucając zbyt wnikliwą analizą.
Zaczynamy
Wpływ na bilans cieplny i oddawanie ciepła przez człowieka cechują następujące parametry:
– odzież (izolacyjność cieplna , przenikalność pary wodnej;
– poziom aktywności organizmu;
– parametry otoczenia:
– temperatura powietrza
– średnia temperatura promieniowania (temperatura otaczających przedmiotów)
– prędkość powietrza
– wilgotność (absolutna, ciśnienie cząstkowe pary wodnej)
Poniżej możecie zobaczyć jak wyglądają znormalizowane wartości obciążenia cieplnego.
W tym przypadku bierze się pod uwagę ciepło emitowane przez urządzenia biurowe, silniki elektryczne, urządzenia do ogrzewania, gotowania oraz inne źródła ciepła. Analizując zyski ciepła oddawane przez silniki elektryczne, nie należy obliczać zysków ciepła na podstawie mocy nominalnej odczytanej z tabliczki znamionowej i przeliczonej na energię cieplną.
Aby poprawnie określić rzeczywiste zyski ciepła należy zawsze uwzględniać sprawność silników i ich średnie obciążenie, ale nie będę Was w tym przypadku zanudzać szczegółami. Dodam tylko tyle, iż zawsze należy uwzględnić współczynniki równoczesności pracy, ciepła resztkowego i akumulacji.
Przykładowe wartości zysków ciepła od urządzeń, zaczerpnięte z mądrej i fachowej literatury prezentuję poniżej.
Należy tu rozumieć, że chodzi o ciepło przenikania przez ściany i dachy z zewnątrz do wewnątrz budynku. Obowiązuje tu ogólne równanie wymiany ciepła:
Gdzie :
k – współczynnik przenikania ciepła ściany;
A – powierzchnia elementów budowlanych;
Va– temperatura powietrza zewnętrznego;
Vl – temperatura powietrza wewnętrznego.
Obliczając strumień ciepła przenikający przez przegrody wewnętrzne ograniczające pomieszczenia należy uwzględnić temperatury w sąsiadujących pomieszczeniach, temperaturę gruntu.
Z policzeniem przenikania przez ściany zewnętrzne i dach jest znacznie trudniej.
Jeżeli promieniowanie słoneczne o natężeniu pada na szkło okienne, to pewna część promieniowania równa Ie = ε · I ( gdzie ε to współczynnik przepuszczalności szyby) zostaje przepuszczona; część zostaje odbita Ir = r · I (gdzie r to współczynnik odbicia); pozostała część zostaje pochłonięta przez szkło i jest następnie na drodze konwekcji oddana po części do powietrza pomieszczenia po części do powietrza zewnętrznego jako ciepło wtórne Ia = a · I (gdzie a to współczynnik absorpcji) = a1 · I + a2 · I
Ogólnie spełniona jest zależność :
Moc elektryczna lamp oświetleniowych zostaje prawie całkowicie zamieniona w ciepło. Jednostkowy strumień ciepła od oświetlenia elektrycznego w odniesieniu do powierzchni podłogi oblicza się z równania:
Gdzie:
P – całkowita moc zainstalowanego oświetlenia;
lI – współczynnik równoczesności;
μB – współczynnik obciążenia pomieszczenia;
sB – współczynnik akumulacji.
W standardowych świetlówkach tylko 1/5 pobieranej mocy elektrycznej zamienia się w światło. Część widzialnego i niewidzialnego światła podczerwonego zostaje pochłonięta przez oprawy świetlówek, powodując wzrost temperatury samych świetlówek i części opraw oświetleniowych, które stają się źródłem emisji promieniowania podczerwonego. W przybliżeniu można założyć, że świetlówka przetwarza około 50% energii w promieniowanie podczerwone.
Teraz gdy już to wszystko wiecie, sami widzicie, że aby dobrze dobrać klimatyzator, należy przeprowadzić szereg obliczeń. Na szczęście ktoś usiadł, pomyślał, policzył i stwierdził, że można założyć, iż jeden kilowat mocy chłodniczej wystarczy do pokrycia zapotrzebowania na chłód około dziesięciu metrów kwadratowych powierzchni. Ale to tylko założenie. Ponieważ jeśli macie okna skierowane na zachód lub południe i ekspozycja na słońce jest prawie przez większość dnia, to dobrana w ten prosty sposób klimatyzacja może nie sprostać oczekiwaniom.
Gdzie montujemy czyli przestrzeń życiowa klimatyzatora.
Należy także pamiętać o tym, że aby Wasz klimatyzator mógł pracować poprawnie, należy zapewnić mu minimum „przestrzeni życiowej”, aby mógł swobodnie „oddychać” i aby w czasie okresowych serwisów można było się bezproblemowo do niego dostać.
Żeby w najprostszy sposób wytłumaczyć o czym mówię, zamieszczam przykładowy schemat.
Teraz to już wiecie chyba wszystko na temat splitów ?
Jeśli macie jakieś pytania lub sugestie, to piszcie i dzwońcie.
Nikt nie zostanie bez odpowiedzi!
Pozdrawiam serdecznie,
G.H.C.