Domy a chlazení
Po letošním teplotně nadprůměrném a dlouhotrvajícím létě leckoho napadá, jak a zda začít řešit chlazení svého bytu nebo domu. Na firmu ATREA se neustále obrací nejen noví potenciální zájemci, ale v hojné míře i stávající klienti, které zajímá, jestli by problém vysokých teplot nemohli vyřešit přes již nainstalované systémy ve svých bytech.
Jelikož je tato problematika nesmírně zajímavá, a nedá se na ní jednoznačně odpovědět, zpracovali jsme přehled možností chlazení, podle kterých se dá vytušit, jaký ze systémů je právě pro konkrétní realizaci vhodný a naplnil žádaná očekávání.
Přívod nočního chladného vzduchu
U rekuperačních jednotek se velice často objevují v regulačních možnostech jednotky tzv. noční větrání nebo předchlazování venkovním vzduchem. Princip tohoto režimu je vhánění nezměněného venkovního vzduchu do objektu ve snaze snížit teplotu v daném objektu. Hned na začátku je nutné podotknout, že veškerá očekávání klientů od tohoto typu vychlazování jsou daleko za hranicí jeho možností.
Po prvním sezóně je drtivá většina klientů rozladěna, protože očekávali obdobný efekt jako od klimatizace samotné. Proč tomu tak je a proč to vlastně vůbec nepomáhá? Jak to?
Zisky a vysoké teploty přes den, chladný vzduch přes noc
Přívod venkovního vzduchu do objektu probíhá zásadně v nočních hodinách. Proto, aby byl tento systém alespoň trochu přínosný, měla by být venkovní teplota minimálně 18 °C.
Zisky a nutná potřeba chladit v objektu ovšem nastává v úplně jinou hodinu - mezi 12:00 až 16:00 (podle orientace ke světovým stranám). Navíc, aby měl vzduch čas zchladnout potřebuje časnější nástup (obdobně jako když zatápíme v kotli a doba, než je v objektu opravdu teplo také není totožná). Předchlazování nočním vzduchem mezi 10:00 až 14:00 nenajdeme, vůbec nám tedy neřeší kritickou dobu.
Množství, které se dostane do konkrétní místnosti, příliš malé pro chlazení
Pokud jsou v objektech nainstalovány větrací systémy, pak jsou zpravidla dimenzovány pouze na hygienická množství vzduchu pro dýchání. Tato vzduchová množství jsou podstatně nižší než potřebná dávka pro chlazení místností.
Pokud bychom chtěli chladit venkovním „studeným“ vzduchem museli bychom zařízení navrhnout na podstatně vyšší průtoky. Řádově 4 až 5krát větší průtoky vzduchu než hygienická množství. Tím by došlo k prudšímu ochlazení a vytlačení teplého vnitřního vzduchu z místností pryč.
Reálně by ovšem při takto vysokých průtocích docházelo k nepříjemnému proudění. Proto se chlazení takovýmto způsobem v podstatě nenavrhuje.
| Pro průtok 300 m3/h (běžný výkon větracího vzduchu pro RD/byt) | Q1 = V.c.ρ.Δt = = (300/3600) * 1,2 * 1010 * (27–19) = 0,8 kW |
| 1500 m3/h (5x vyšší, než je dimenzován) | Q2 = V.c.ρ.Δt = (1500/3600) * 1,2 * 1010 * (27–19) = 4,04 kW |
ρ – hustota vzduchu [kg/m3]; c- měrná tepelná kapacita vzduchu [J/kg.K]; Δt – rozdíl teplot interiér a přívod [°C]; V – průtok vzduchu [m/s]; Q – výkon chlazení (citelná složka) [kW]
Nízké teploty pro noční chlazení musí nastat
Další podstatný účinek pak má teplota vzduchu samotného. Pokud budeme větrat vzduchem, který má 22 °C, zkrátka zchlazovací účinek není tak účinný, jako vzduch o teplotě 18°C.
Jakékoliv zařízení pro chlazení objektu pracuje s podstatně nižší teplotou (např. vzduchotechnika s teplotou 14–17 °C; klimatizační zařízení i nižší). Tato teplota se mísí s vnitřním vzduchem (27–28 °C) a výsledná směs je pak poměrem těchto vzduchových množství (při zanedbání tepelných zisků do prostoru).
Pokud tedy chceme mít teplotu okolo 22 °C, nemůžeme přivádět pouze teplotu 20 °C, ale podstatně nižší.
Proč se tyto režimy tedy objevují?
Opodstatnění mají v případech, kde se okna jednoduše otevřít nedají – prašnost venkovního vzduchu, alergie – a vzduchotechnika funguje jako předfiltrace. Dále pokud jsou místnosti bez oken nebo s fixními okny, pak funguje u těchto objektu alespoň jako částečný pomocník.
Historicky pak tento režim byl často spojen se zemními vzduchovými výměníky, které snižovali teplotu přívodního vzduchu podstatně níže, oproti venkovnímu vzduchu. V těchto případech má „noční chlazení“ i nadále svůj smysl.
Větrací jednotka s chladičem vs. klimatizace
Pokud už přistoupíme ke strojnímu chlazení během celého dne, budeme se rozhodovat, jak tento systém bude koncipován z pohledu zdroje chladu, ovládání, rozvodů atd.
Prvním krokem tedy je, který systém pro chlazení zvolíme. Tato volba záleží na vlastní představě klienta, co si pod chlazením přesně představuje.
Podle hlavních bodů, uvedených níže, si můžete porovnat, který z typů chlazení je pro konkrétní realizaci vhodný. Pokud jsou i tyto body pro vás nejasné a i nadále nevíte, která varianta je pro Vás nejhodnější, rozepíšeme klíčový výběr dále v článku.
Očekávání, které vedou k řešení pomocí KLIMATIZACE:
- Udržování celodenně nízkých teplot v konkrétní místnosti (např. 21 °C)
- chlazení pouze několika vybraných místností z celého bytu; nebo zajištění různých teplot v jednotlivých pokojích (např. obývací pokoj 21 °C; ložnice 18 °C, pracovna 24 °C, dětské pokoje bez chlazení)
- k bytu nechci používat/pořizovat stínící prvky (jako jsou předokenní žaluzie, markýzy, pergoly aj.)
- vyžaduji vyšší chladící výkony (tzn. domy a byty o velké ploše; velké zisky během léta; stavby s vyšší energetickou náročností).
Očekávání, která vedou k řešení pomocí VZDUCHOTECHNIKY:
- Udržování teploty vyhovující normám, bez striktního udržování (např. v rozmezí 23-26 °C)
- Nevadí mi chlazení celého prostoru najednou, ve kterém jsou rozvody vzduchotechniky (Na stejnou teplotu chladím obývací pokoj, ložnici, pracovnu, dětské pokoje. Pokud jsou v potrubí klapky, můžu uzavřít část místností v domě.)
- U bytu budu používat/pořizovat stínící prvky (jako jsou předokenní žaluzie, markýzy, pergoly aj.)
- Stavba ve vyšším standardu – nízkoenergetické a pasivní domy (eliminace zisků; kvalitní izolace a větší tloušťka izolací)
Dle vašeho očekávání vedou na jednu nebo druhou variantu. Zároveň by po prvních úvahách jednoho nebo druhého systému by objekt měl posoudit odborník, zda jsou představy investora v technických možnostech zařízení či nikoliv.
Jaké výhody vidíte, jako výrobci vzduchotechniky s chlazením, oproti klimatizačním zařízením?
Předešlá otázka může klamně vrhat na systém chlazení přes vzduchotechniku drobný stín, že není schopná oproti klimatizaci tak kvalitně chladit a docílit požadovaného komfortu. Je tomu skutečně tak? Proč by tedy lidé měli volit chlazení pomocí vzduchotechniky?
Pro chlazení přes vzduchotechnickou jednotku hovoří řada pozitiv, které klimatizační systém postrádá. Mezi hlavní patří:
- U místností, zchlazovaných pomocí vzduchotechniky, nedochází ke zvýšení hlučnosti během provozu
Hlavní zdroj hluku u tohoto typu chlazení (ventilátor) zůstává mimo chlazené místnosti. Klimatizační zařízení má v každé vnitřní jednotce ventilátor, který může obtěžovat při jejím chodu. Vzduchotechnické jednotky jsou navrhovány tak, aby hlučnost v pokojích vůbec nenastala (díky tlumičům, hlukovým izolacím; umístění jednotky mimo dosah ložnic apod.). Přívod chladného vzduchu je tedy s porovnáním klimatizací podstatně tišší. - Prostředí není tolik náchylné na podchlazení (obdobný problém, jako u chlazení v automobilech)
Klimatizační zařízení mají podstatně vyšší chladící výkony i díky tomu, že teplotně vychlazují vzduch na nižší teploty než vzduchotechnika. Tím je ovšem kladen vyšší nárok na chování samotných uživatelů v prostoru. Pokud klient bude oproti venkovnímu vzduchu (např. 35 °C) vychlazovat prostor na nepřirozeně nízkou teplotu (18 °C) vystavuje svůj organismus vysoké zátěži (při opuštění prostor rychlý přechod s velkým rozdílem teplot). Tato situace je umocněna navíc absencí stínících prvků (klienti si velmi často nepřejí zatemňovat prosklené plochy). Tím do prostoru vniká velké množství tepelných zisků, které klimatizace musí pokrýt – opět má za následek nízké výstupní teploty z klimatizací. To vše má podstatný vliv na zdraví a následnou nemocnost osob, které se v prostředí vyskytují. Pokud se poblíž klimatizace vyskytují osoby, jsou přímo zasaženy silně podchlazeným vzduchem.
Tuto situaci znají moc dobře všichni motoristé, kteří si při delších cestách příliš vychladí svůj vůz a následně opustí prostor auta – nastávají bolesti hlavy, počínající respirační onemocnění atd. Navíc návrat do těchto prostor není zcela příjemný (během aklimatizace je osobám pocitově zima). - Klimatizační zařízení neřeší vydýchaný vzduch. Pouze chlazení bez zajištění přívodu čerstvého vzduchu - dlouhodobě použít nelze
Pokud přesto použijeme systém klimatizace (z hlediska výkonu nebo potřebě řešit separé jednotlivé části objektu) a bude správně udržovat vyhovující teploty během celého dne a rovnoměrnou distribuci v prostoru (odklon proudu od vyskytujících se lidí apod.) - nastane v čase otázka: Jak zajistíme během celodenního provozu přívod čerstvého vzduchu oproti vydýchanému?
Klimatizace samotná výměnu vzduchu zařídit nedokáže. Nejčastěji se klimatizované prostory kombinují s nezávislým řízeným větráním, které je schopné vnitřní chlad rekuperovat zpět do přívodního vzduchu. Pokud se neprovede žádné opatření pro přívod vzduchu, pak nezbývá než okna otevřít a po vyvětrání opět vnitřní prostor znovu začít chladit. To vede k vyšší energetické náročnosti, protože studený vzduch pouštíme dobrovolně oknem ven.
Pokud máme chlazení v rekuperační jednotce, zajišťuje nám jak čerstvý vzduch, tak potřebné chlazení bez velkých energetických ztrát a v jednom zařízení. - V objektu se využije potrubní síť víceúčelově (větrání; chlazení; větrání s chlazením)
Pokud je na stavbě již počítáno s řízeným větráním s rekuperací, pak je potrubní trasa a rozvody stejně vedena po celém domě. Pokud se dopředu rozhodneme, že potrubím chceme chladit – přizpůsobí se rozvody i pro chlazení a nemusíme pak další systém v domě instalovat.
Mezi toto přizpůsobení patří zejména zaizolování potrubí po celé jeho délce. Pokud by rozvody neměly izolaci, omezili bychom si jak chladící výkon, tak bychom se vystavili vysokému riziku vzniku kondenzace na potrubí a přilehlých konstrukcích. Dále se zvětší počet ventilů nebo dimenze potrubí (pro potřebné vyšší vzduchové množství).
Jaké větrací jednotky jsou pro chlazení vhodné? Co musí obsahovat?
Jak již několikrát bylo zmíněno, největším problém je malý vzduchový výkon vzduchotechnických jednotek nebo poddimenzování potrubní sítě. Představa, že větrací vzduch postačí na kvalitní chlazení objektu, způsobuje velké problémy v dodatečné instalaci ve stávajících systémech. Investoři si pořídí pouze větrací jednotku v domnění, že pro následné chlazení postačí dopojit potrubní chladič. Bohužel, to tak úplně nefunguje.
Pokud se systém navrhl pouze na hygienickou výměnu vzduchu, má nejčastěji jednotka vzduchový výkon pro celý byt mezi 200–280 m3/h. Při umístění chladiče do proudu tohoto vzduchu, nezískáme patřičný chladící výkon dostatečný pro celý objekt. Chladný vzduch, který se dostane do konkrétní místnosti, je jen kapkou v moři a teplotně neovlivní vůbec nic.
| 300 m3/h | Q3 = V.c.ρ.Δt = (300/3600) * 1,2 * 1010 * (27 - 16) = 1,11 kW |
ρ – hustota vzduchu [kg/m3]; c- měrná tepelná kapacita vzduchu [J/kg.K]; Δt – rozdíl teplot interiér a přívod [°C]; V – průtok vzduchu [m/s]; Q – výkon chlazení (citelná složka) [W]
Aby chlazování pomocí rekuperačních jednotek mělo smysl:
- Musí jednotka umět rekuperovat chlad (snížení potřebné energie pro chlazení přívodního vzduchu do objektu)
- Musí mít větší vzduchový výkon (fy ATREA doporučuje průtok alespoň 500 m3/h)
- Musí mít dostatečné dimenze potrubí, aby větší průtok nezpůsoboval průvan v místnostech nebo hluk při proudění vzduchu potrubím.
- Potrubní systém by měl podporovat cirkulaci vnitřního vzduchu (typicky řada DUPLEX R5 fy ATREA, nebo větrací jednotky s RD5 regulací)
Jednotky, které si tedy lze pořídit k tomuto účelu, jsou:
- Jednotky DUPLEX 570 EC5/ 580 ECV5
- Jednotky mají dostatečný vzduchový výkon (více jak 500 m3/h)
- Regulace umožňuje ovládat potrubní chladiče a rekuperaci chladu při větrání (regulace RD5)
- pro zvýšení chladícího výkonu lze doplnit o cirkulační větev (jednotky EC5 pak obsahují rozšiřující režim nucené cirkulace, při kterém sice nedochází k větrání v objektu, ale protáčí se vnitřní vzduch, který se dá potřebně vychladit. Při požadavku na větrání je jednotka schopná se přepnout do větracího režimu a následně se znovu vrátit k režimu cirkulace).
S tímto výkonem má chlazení smysl pouze v případě, že je stavba nakombinovaná se stínícími předokenními prvky, které jsou schopny zásadně odstínit solární zisky do prostoru až o 80 %.500 m3/h Q4 = V.c.ρ.Δt = (500/3600) * 1,2 * 1010 * (27 - 16) = 1,85 kW
- Jednotky DUPLEX R5 – cíleně vytvořené pro zchlazování objektu
- Pokud už dopředu víme, že chceme chladit vyšším výkonem, doporučujeme zvolit variantu s řadou jednotek DUPLEX R5.
- Jednotky R5, které mají zcela nezávislý cirkulační okruh pro chlazení (tento okruh v maximu má u nejmenšího modelu výkon 700 m3/h) a je schopný přenést dostatečné chladící výkony do objektu.
700 m3/h Q5 = V.c.ρ.Δt = (700/3600) * 1,2 * 1010 * (27 - 16) = 2,59 kW 1200 m3/h Q6 = V.c.ρ.Δt = (1200/3600) * 1,2 * 1010 * (27 - 16) = 4,44 kW
Více o rekuperačních jednotkách pro chlazení DUPLEX R5
Zásadním principem výrobního programu firmy ATREA s. r. o. je již od roku 1990 snižování energetické náročnosti provozu vzduchotechnických zařízení, hlavně uplatněním moderních rekuperačních výměníků, dokonalé vestavěné regulace a postupný přechod na plně ...