|
Coraz bardziej dynamiczny rozwój gospodarki spowodował, iż inwestorzy zagraniczni chętniej lokują swój kapitał w Polsce. Rezultatem takich działań jest coraz większa liczba nowych obiektów handlowych, które z uwagi na swoją specyfikę wymagają zastosowania specjalnych systemów klimatyzacyjnych. W niniejszym oraz kolejnych publikacjach zostaną poruszone zagadnienia dotyczące najczęściej wykorzystywanych instalacji klimatyzacyjnych, których zadaniem jest usunięcie nadmiernych zysków ciepła z tego typu obiektów wielkokubaturowych. Poniżej dokonano prezentacji oraz przedstawiono podstawowe założenia i wytyczne dotyczące drugiego z omawianych systemów a mianowicie systemu klimatyzacji o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza z indywidualnymi urządzeniami klimatyzacyjnymi w postaci klimakonwektorów wentylatorowych. W kolejnej publikacji zostaną poruszone zagadnienia dotyczące ostatniej metody „produkcji chłodu” na potrzeby klimatyzacji obiektów handlowych – systemów klimatyzacji scentralizowanej z wykorzystaniem rozwiązań monoblokowych.
Z uwagi na specyfikę pomieszczeń hipermarketów i dużych centrów handlowych najczęściej wykorzystywanymi systemami klimatyzacyjnymi są układy bazujące na scentralizowanym uzdatnianiu powietrza wentylacyjnego lub dwustopniowej obróbce powietrza nawiewanego. Do urządzeń centralnych przygotowujących powietrze nawiewane, do określonych w projekcie wymaganych parametrów termodynamicznych powietrza nawiewanego, można zaliczyć modułowe centrale klimatyzacyjne oraz monoblokowe centrale dachowe typu roof-top. Urządzenia te są dostępne i oferowane przez poszczególnych producentów w różnych konfiguracjach, zależnych od potrzeb danego systemu. Z uwagi na duże strumienie objętościowe powietrza nawiewanego prawie zawsze, nieodłącznym elementem konstrukcyjnym central klimatyzacyjnych są różnego typu systemy odzysku ciepła z powietrza wywiewanego. Centralne urządzenia klimatyzacyjne przeznaczone są do klimatyzacji pojedynczego pomieszczenia lub wydzielonych stref budynku o zbliżonej charakterystyce cieplno-wilgotnościowej. Z kolei w systemach o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza urządzenie centralne (centrala klimatyzacyjna) realizuje proces uzdatniania tylko i wyłącznie powietrza świeżego, wynikającego z kryterium minimum higienicznego. Powietrze pierwotne będące wynikiem tego procesu jest kierowane do poszczególnych pomieszczeń bądź stref budynku, gdzie ulega dodatkowej obróbce w indywidualnych urządzeniach klimatyzacyjnych. Indywidualne urządzenia klimatyzacyjne kształtują parametry powietrza w pomieszczeniu poprzez obróbkę powietrza obiegowego (recyrkulacyjnego) lub mieszaniny powietrza obiegowego i przygotowanego centralnie powietrza pierwotnego. Do najczęściej wykorzystywanych urządzeń indywidualnych można zaliczyć monoblokowe pompy ciepła typu powietrze-woda z wbudowanym sprężarkowym układem chłodniczym oraz urządzenia z wbudowanym(-mi) wymiennikiem(-ami) wodnym(-i) do których należą: klimakonwektory wentylatorowe, klimakonwektory indukcyjne oraz aktywne belki chłodnicze. Poniżej dokonano prezentacji systemu o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza z klimakonwektorami wentylatorowymi.
Opis systemu bazującego na wodzie ziębniczej
 Świeże powietrze zewnętrzne w systemach o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza jest przygotowywane w centrali klimatyzacyjnej i o wymaganych parametrach termodynamicznych (powietrze pierwotne) tłoczone jest kanałami wentylacyjnymi do pomieszczenia lub terminali wewnętrznych po stronie ssawnej. W pierwszym z rozpatrywanych przypadków, tj., gdy powietrze pierwotne doprowadzone jest do pomieszczenia, mieszanie obu strumieni powietrza zachodzi w pomieszczeniu, zaś jednostka wewnętrzna (klimakonwektor wentylatorowy, klimakonwektor indukcyjny) uzdatnia jedynie powietrze obiegowe. Jeśli jednak mieszanie zachodzi przed terminalem końcowym wówczas w urządzeniu indywidualnym uzdatniana jest mieszanina powietrza pierwotnego i wtórnego (obiegowego). Na rysunkach 1 i 2 przedstawiono przykładowe schematy technologiczne dla systemu klimatyzacji scentralizowanej oraz systemu o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza z mieszaniem powietrza pierwotnego po stronie ssącej klimakonwektora. Z uwagi, iż zadaniem centrali klimatyzacyjnej w systemie o dwustopniowym uzdatnianiu powietrza, jest jedynie przygotowanie powietrza świeżego (wynikającego z kryterium minimum higienicznego), recyrkulacji powietrza się nie stosuje. (...)
Budowa klimakonwektorów wentylatorowych
Klimakonwektory wentylatorowe to urządzenia o zasadniczo prostej konstrukcji i budowie. Podstawowymi elementami konstrukcyjnymi są wymiennik lub wymienniki ciepła, nagrzewnica elektryczna, wentylator (najczęściej promieniowy lub poprzeczny) z silnikiem elektrycznym, obudowa, filtr, tacka skroplin pod zawory i chłodnicę, pompka skroplin, izolacja akustyczna i cieplna, elementy nastawcze i osprzęt hydrauliczny (zawory regulacyjne trójdrogowe dla wymienników grzania i chłodzenia, przyłącza elastyczne, kulowe zawory odcinające, zawory wyrównawcze ciśnienia w instalacji, kratka nawiewna i wywiewna, itp.), elementy sterujące (termostaty elektroniczne, termostaty elektromechaniczne, itp).
 W zależności od sposobu dostarczenia „zimna” i „ciepła” do urządzenia rozróżniamy klimakonwektory dwu- i czterorurowe. Są to najbardziej rozpowszechnione rozwiązania w systemach klimatyzacji. Wykonania dwururowe to klimakonwektory wyposażone w pojedynczy wymiennik, który w zależności od potrzeb może być zasilany zarówno wodą grzewczą jak i ziębniczą. Nazwa wywodzi się od dwóch przewodów (wlotowego i wylotowego) znajdujących się przy wymienniku. Klimakonwektory te z reguły wykorzystywane są jako tylko chłodzące lub jako tylko grzejące. Spotykane są również tzw. układy z przełączaniem, w którym pojedynczy wymiennik pełni funkcję zarówno grzewczą jak i chłodzącą. Klimakonwektory czterorurowe z dwoma wymiennikami (i czterema przewodami przy obydwu wymiennikach) zasilanymi oddzielnie wodą ziębniczą i grzewczą, umożliwiają sekwencyjne sterowanie zaworami grzania i chłodzenia. Jest to rozwiązanie znacznie korzystniejsze od systemów dwururowych, ale wadą tego systemu są wyższe koszty inwestycyjne. (...)
Rodzaje najczęściej wykorzystywanych wentylokonwektorów
 W zależności od sposobu zabudowy klimakonwektora w pomieszczeniu rozróżniamy klimakonwektory wentylatorowe następujących typów:
● kanałowe (do montażu poziomego i pionowego),
● kasetonowe,
● podstropowe,
● podokienne,
● naścienne.
(rys. 3, 4, 5, 6, 7)
Klimakonwektory kasetonowe są montowane w przestrzeni sufitu podwieszonego. Z tego względu jednostki te posiadają znormalizowane wymiary 600x600 mm. Dla większych mocy chłodniczych klimakonwektory tego typu są produkowane jako jednostki zdublowane. Standardowo są wyposażone w pompki skroplin. Doprowadzenie powietrza pierwotnego odbywa się poprzez króciec przyłączeniowy umieszczony w narożniku, bądź w bocznym panelu klimakonwektora. Powietrze wtórne jest zasysane przez kratkę ssawną umieszczoną w dolnej części urządzenia i po uzdatnieniu jest rozprowadzone poprzez szczeliny umieszczone wokół kratki ssawnej klimakonwektora. Szczeliny mogą zostać dowolnie przymykane tak, że nawiew powietrza może zostać ukierunkowany w zależności od miejsca montażu na cztery, trzy, dwie oraz w jedną stronę. Wadą tego typu urządzeń jest stosunkowo duża głośność eliminująca ich zastosowanie w pomieszczeniach o rygorystycznych wymaganiach akustycznych.
Klimakonwektory typu podokiennego mogą być wyposażone w obudowę, na której są umieszczone kratki: ssawna i tłoczna. Kratka ssawna może być zlokalizowane u dołu klimakonwektora, co powoduje konieczność montażu klimakonwektora na pewnej wysokości, tak, aby była możliwość swobodnego i niezakłóconego dopływu powietrza po stronie ssawnej. Kratka ssawna może być umieszczona również w dolnej, przedniej części klimakonwektora, wówczas klimakonwektor może zostać ustawiony tuż przy samym podłożu. Kratki tłoczne z reguły montowane są w górnej części urządzenia, choć czasami są spotykane rozwiązania z kratką tłoczną w górnym, przednim panelu wentylokonwektora. Wersje bez obudowy są przeznaczone do zabudowy w płytach gipsowokartonowych. Wersje te dają większe możliwości aranżacji wnętrz z uwagi na dowolność w wyborze kształtu i koloru kratek ssawnych i tłocznych, jak też rozlokowania elementów nawiewnych i wywiewnych w pomieszczeniu. (...)
 Zasada działania klimakonwektorów wentylatorowych
W układach klimatyzacyjnych z klimakonwektorami wentylatorowymi centrala klimatyzacyjna dokonuje uzdatniania minimalnego strumienia powietrza pierwotnego, którego zadaniem jest zapewnienie odpowiedniej świeżości powietrza. Strumień powietrza zewnętrznego uzdatnionego w centrali klimatyzacyjnej może być doprowadzony do komory mieszania umieszczonej po stronie wlotu do klimakonwektora albo bezpośrednio do klimatyzowanego pomieszczenia. Obydwa systemy różnią się realizacją przemiany powietrza na wykresie „h-x”, co musi zostać uwzględnione przy doborze klimakonwektora (inne parametry powietrza wlotowego do chłodnicy w klimakonwektorze oraz inne temperatury wody ziębniczej zasilającej wymiennik). Poniżej na rysunkach przedstawiono dwa warianty obróbki powietrza w wentylokonwektorze: pierwszy dla klimakonwektora podokiennego (rys. 8), drugi dla wariantu z klimakonwektorem kanałowym wyposażonym w komorę mieszania po stronie ssawnej (rys. 9). Obydwa przedstawione schematy dotyczą obróbki powietrza dla okresu letniego i układu technologicznego uzdatniania powietrza w centrali klimatyzacyjnej według rysunku 2. W okresie letnim powietrze o parametrach Z zostaje ochłodzone na skutek wymiany ciepła zachodzącej w regeneracyjnym wymienniku ciepła. Następnie zostaje oziębione w chłodnicy do parametrów punktu C. Po wyjściu z chłodnicy powietrze przepływa przez nagrzewnicę wodną, gdzie zostaje ogrzane na skutek poboru ciepła jawnego z powierzchni nagrzewnicy. Po opuszczeniu nagrzewnicy parametry powietrza osiągają własności odpowiadające parametrom powietrza pierwotnego PP. Uzdatnione powietrze świeże miesza się z schłodzonym powietrzem z pomieszczenia o parametrach CK. Utworzona w ten sposób mieszanina o parametrach punktu M jest nawiewana do pomieszczenia i po zasymilowaniu zysków ciepła i wilgoci, osiąga zakładane parametry powietrza w pomieszczeniu  (rysunek 8). Na rysunku 9 przedstawiono przebieg przemian, gdy powietrze o parametrach odpowiadających parametrom punktu PP (powietrza pierwotnego) jest kierowane na klimakonwektory w poszczególnych pomieszczeniach, w których ulega podmieszaniu z powietrzem recyrkulacyjnym z pomieszczenia. Zmieszane powietrze (punkt M) ulega oziębieniu w chłodnicy klimakonwektora i o parametrach Ck doprowadzone zostaje do pomieszczenia. (...)
Dobór urządzeń
(...)
Układy hydrauliczne zasilające wymienniki klimakonwektorów
Szczególnie ważnym aspektem jest wybór właściwego układu hydraulicznego oraz dobór optymalnych średnic przewodów zasilających, Projektanci dokonują zazwyczaj obliczeń hydraulicznych instalacji w oparciu o maksymalne obciążenie cieplne pomieszczeń. Następnie dla sumarycznego zapotrzebowania na chłód, uwzględniany jest współczynnik niejednoczesności pracy wszystkich urządzeń i na tej podstawie zostaje dobrany agregat chłodniczy. Oznacza to, iż przepływ odpowiadający pomniejszonej mocy agregatu chłodniczego będzie inny, niż dla systemu zwymiarowanego na maksymalne obciążenie cieplne. Ten fakt w połączeniu z niewłaściwie dobranymi terminalami końcowymi spowoduje, iż system, co prawda będzie dostarczał „chłód” do chłodnic klimakonwektorów oraz central klimatyzacyjnych, ale parametry pracy tego systemu, być może będą weryfikowalne, ale na pewno zgoła odmienne od zakładanych oczekiwań pracy instalacji klimatyzacyjnej. Poniżej zostaną przedstawione aspekty związane z wyborem właściwego układu hydraulicznego dla klimkonwektorów wentylatorowych. (...)
System zmienno- i stałoprzepływowy (...)
Płytowe wymienniki ciepła i zbiorniki buforowe (...)
Dobór średnic przewodów (...)
Podsumowanie
W dotychczasowych artykułach dokonano prezentacji dwustopniowego systemu klimatyzacji z terminalem końcowym – klimakonwektorem wentylatorowym oraz monoblokowymi pompami ciepła, jako najczęściej stosowanymi rozwiązaniami w klimatyzacji pomieszczeń wielkich obiektów handlowych. W kolejnym, ostatnim artykule, zostanie przedstawiony trzeci z najczęściej wykorzystywanych systemów a mianowicie system klimatyzacji scentralizowanej przy użyciu urządzeń monoblokowych.
LITERATURA
[1] H. RECKNAGEL, E. SPRENGER, W. HONMANN, E. R. SCHRAMEK: „Poradnik Ogrzewanie + Klimatyzacja” – Wydanie 1 Gdańsk 1994).
[2] W. P. Jones: „Klimatyzacja” – Wydawnictwo ARKADY 2001.
[3] B. ADAMSKI: „Klimakonwektory wentylatorowe – sposób na indywidualne kształtowanie parametrów powietrza w pomieszczeniu, cz. 1 i cz. 2”, Rynek Instalacyjny 10, 11/2007.
[4] K. WOJTAS, K. CIEŚLA: „Wpływ kategorii komfortu klimatu wewnętrznego na projektowanie systemów klimatyzacji w obiektach użyteczności publicznej” – materiały seminaryjne Forum Wentylacja, Salon Klimatyzacja, Warszawa 20-21 marca 2007.
[5] E. PRZYDRÓŻNY, F. RUSZEL: „Klimakonwektory i belki chłodzące w systemach klimatyzacyjnych”, Chłodnictwo&Klimatyzacja 6/2006.
[6] J. MÜLLER, D. SKRZYNIOWSKA: „Wady i zalety stosowania klimatyzacji komfortu – cz. II – systemy klimatyzacji”, Chłodnictwo&Klimatyzacja 6/2006.
[7] Materiały szkoleniowe KLIWEKO BTH. wydanie 11/2007 CZYTAJ CAŁOŚĆ, ZAMÓW PRENUMERATĘ:
TRADYCYJNĄ E-WYDANIE |
