Obecnie bardzo modne staje się poszukiwanie oszczędności w kosztach eksploatacji różnych urządzeń i całych systemów w budynkach mających na celu ochronę środowiska naturalnego. Trend jaki został nam narzucony przez społeczeństwo ma wpływ również na nasze ekologiczne zachowanie w codziennym życiu. Dokonujemy coraz bardziej świadomych wyborów. Obecnie wszyscy zdają sobie sprawę z potrzeby poszanowania środowiska naturalnego, choćby z uwagi na fakt, iż stan środowiska jaki pozostawimy po nas może stać się problemem naszych dzieci i następnych pokoleń. W niniejszym artykule autor podejmuje temat nowoczesnych rozwiązań stosowanych w systemach klimatyzacyjnych, które mogą zmniejszyć nie tylko wpływ człowieka na środowisko naturalne ale także koszty eksploatacji energochłonnych systemów klimatyzacyjnych. W publikacji zostaną omówione zagadnienia związane z najnowszymi osiągnięciami inżynierów w zakresie konstrukcji central wentylacyjno-klimatyzacyjnych.

Świeże (czyste) powietrze jest naszą fundamentalną potrzebą ale jego dostępność powoli maleje
Każdego dnia każdy z nas konsumuje w przybliżeniu jeden kilogram pożywienia, dwa litry płynów i ponad 10 000 litrów powietrza. Jednakże choć możemy dokonywać wyboru tego co jemy i pijemy rzadko mamy możliwość wyboru jakości powietrza, którym oddychamy. Czyste powietrze jest podstawowym czynnikiem odpowiadającym za nasze dobre samopoczucie. Powietrze świeże jest ogólnie dostępne w naturze, ale coraz trudniej z niego czerpać korzyści, gdyż ciągle jest degradowane poprzez szkodliwą działalność człowieka.
Nawyki naszego codziennego życia zarówno jeśli chodzi o pracę, odpoczynek czy rozrywkę prowadzą nas do przebywania przez 90% naszego czasu w zamkniętych pomieszczeniach, w których zanieczyszczenia się akumulują. Aktywność człowieka wewnątrz pomieszczeń generuje wiele zanieczyszczeń, tylko niektóre z nich jeśli występują, są natychmiast przez człowieka wyczuwalne (odory, wilgoć, dym tytoniowy, itp.). Obecnie istnieje wiele innych źródeł zanieczyszczeń, które nie są wprost zauważalne i do których możemy zaliczyć: materiały konstrukcyjne, meble, mikroorganizmy, środki czyszczące, dwutlenek węgla, itp.
Bardziej niebezpieczne jednak zanieczyszczenia pochodzą od powietrza zewnętrznego zawierającego m.in. bakterie, kurz, itp. Wpływa to na nasze zdrowie na wiele sposobów włączając kaszel, zaburzenia układu od oddechowego, zwiększoną podatność na infekcje, problemy układu krążeniowego. Najprostsze zatem doprowadzenie świeżego powietrza z zewnątrz w celu rozrzedzenia wewnętrznych zanieczyszczeń nie jest najlepszym rozwiązaniem.
Z powyższych względów można wysnuć wniosek, iż obecnie konieczne jest zastosowanie urządzeń klimatyzacyjnych doprowadzających świeże powietrze z zewnątrz, ale uprzednio powinno ono zostać oczyszczone i uzdatnione, zaś zużyte powietrze wewnętrzne należy z pomieszczeń usuwać. Z tego powodu powoli rośnie zainteresowanie monoblokowymi konstrukcjami central klimatyzacyjnych przygotowującymi powietrze pierwotne do żądanych parametrów. Dalsza obróbka powietrza zachodzi w pomieszczeniach z wykorzystaniem wtórnych układów przygotowywania powietrza. Monoblokowe centrale przygotowujące powietrze świeże powinny cechować się małym zużyciem energii elektrycznej. Takie możliwości oferują najnowsze konstrukcje central klimatyzacyjnych, w przeciwieństwie do tradycyjnych układów często powszechnie uznanych za energooszczędne a którymi one nie są.

Innowacyjne i efektywne rozwiązanie rozwiązujące problem związany z wymianą powietrza, uzdatnianiem i oczyszczaniem
(...)

Kompaktowe i wszechstronne rozwiązanie monoblokowe
(...)

Korzyści wynikające z zastosowania nowoczesnego typu central w stosunku do tradycyjnych rozwiązań
W przeciwieństwie do tradycyjnych rozwiązań, zastosowany w omawianej centrali aktywny termodynamiczny obieg chłodniczy odzyskuje energię z powietrza usuwanego. Zostaje ona zwielokrotniona dzięki zastosowaniu technologii pompy ciepła a następnie dostarczona do obsługiwanych pomieszczeń. W ten sposób zostaje wyeliminowane dodatkowe obciążenie cieplne związane z dostarczaniem powietrza świeżego oraz doprowadzana jest dodatkowa moc chłodnicza (lub cieplna) konieczna do zapewnienia warunków komfortu cieplnego. Z uwagi na niską temperaturę powietrza nawiewanego w okresie letnim (niższą od temp. powietrza wewnętrznego) urządzenie kompensuje częściowo zyski ciepła z pomieszczenia. W tradycyjnych rozwiązaniach układów odzysku ciepła (obrotowe, płytowo-krzyżowe) powietrze nawiewane nawet po odebraniu chłodu z powietrza usuwanego cechuje się wyższą temperaturą od powietrza w pomieszczeniu, zatem powoduje dodatkowe zyski ciepła, które powinny zostać w bilansie uwzględnione.
Zastosowanie pompy ciepła jako systemu odzysku ciepła i chłodu dla użytkowników oznacza redukcję o 50% zużycia energii pierwotnej (Ep) i symultaniczne polepszenie jakości powietrza wewnętrznego. Dodatkowo, złożoność systemów wykorzystywanych w sektorze komercyjnym podczas pracy w ciągu całego sezonu: biur, budynków komercyjnych, szpitali, hoteli zostaje zdecydowanie uproszczona.
Taka sama ilość energii cieplnej i chłodniczej wyprodukowanej podczas cyklu pracy w ciągu roku w typowej instalacji komercyjnej, przy zastosowaniu omawianego rozwiązania wyposażonego w filtry elektroniczne może zostać wytworzona przy jednoczesnej redukcji zapotrzebowania energii pierwotnej o ponad 50% w porównaniu do tradycyjnych systemów, rozpatrując całkowite zużycie energii na wytworzenie mocy cieplnej chłodniczej, wentylację i pracę układów pompowych. W tabeli 1 przedstawiono wyniki porównania rozwiązań tradycyjnych z nowymi konstrukcjami monoblokowych central klimatyzacyjnych wyposażonymi w aktywny odzysk ciepła (pompę ciepła) oraz filtry elektroniczne.

Aktywny termodynamiczny odzysk ciepła
Odzysk ciepła który ma niewielki wpływ na wentylację
Tradycyjne systemy odzysku ciepła, zarówno typu statycznego jak i obrotowego, generują duże spadki ciśnienia po stronie przepływu powietrza, które zazwyczaj przekraczają 250 Pa. Ma to stały wpływ na pobór mocy i energii elektrycznej przez system wentylacyjny. W ciągu roku, ilość potrzebnej energii elektrycznej niweluje olbrzymi udział odzyskanego ciepła i chłodu.
W aktywnym termodynamicznym odzysku ciepła stosowanym w najnowszych konstrukcjach central klimatyzacyjnych wykorzystywane są wysokosprawne ożebrowane wymienniki, które generują bardzo niskie opory przepływu po stronie powietrza. Jest to absolutnie najlepsze rozwiązanie dla tego typu urządzeń.

Powietrze usuwane jako jedno z dolnych źródeł energii
Centrale przygotowujące powietrze pierwotne wyposażone w aktywny termodynamiczny odzysk ciepła wytwarzają ciepło i chłód z wyższą efektywnością w stosunku do innych tradycyjnych rozwiązań. Poprzez wykorzystanie powietrza usuwanego jako dolnego źródła ciepła uzyskiwana jest wyższa temperatura odparowania na parowaczu i niższa temperatura skraplania w skraplaczu, co redukuje pobór mocy elektrycznej sprężarek nawet o 50%.
Przykładowo urządzenie pracujące w trybie chłodzenie cechuje się temperaturą powietrza na wlocie do parowacza (powietrza zewnętrznego na wlocie do chłodnicy) 32°C, zaś temperatura powietrza na wlocie do skraplacza ok. 24°C (temperatura powietrza usuwanego z pomieszczeń). Są to warunki bardzo korzystne dla pracy układu chłodniczego z wysoką efektywnością. Podobnie w okresie zimowym temperatury po obu stronach wymienników są tak korzystne, że uzyskiwane efektywności są jeszcze wyższe.

Bardzo wysoka efektywność przy częściowym obciążeniu cieplnym
Z uwagi, iż maksymalne zapotrzebowanie na moc jest wymagane tylko przez krótki okres w ciągu roku, fundamentem pracy urządzeń staje się uzyskanie wysokich efektywności dla warunków częściowego obciążenia cieplnego. Najnowsze konstrukcje wykorzystują wysokosprawne sprężarki typu spiralnego (scroll).
Zalety tego typu rozwiązania można opisać w sposób następujący:
● sprężarki wytwarzane w dużej ilości na skalę przemysłową posiadają określone procedury kontrolne i wysoką niezawodność dzięki dużej skali produkcji;
● obieg chłodniczy wykorzystuje dwie różnej wielkości sprężarki pozwalające na uzyskanie trzech stopni regulacji wydajności, dla bardziej dokładnej regulacji dzięki czemu możliwe jest doprowadzenie tylko takiej mocy elektrycznej jaka jest wymagana;
● efektywność wzrasta o ponad 50% podczas pracy z częściowym obciążeniem cieplnym, dzięki dostępnej większej powierzchni wymiany ciepła.

Stabilna i niezawodna praca
Zastosowanie elektronicznego zaworu rozprężnego powoduje, że układ chłodniczy dopasowuje się natychmiastowo i precyzyjnie do występującego aktualnego obciążenia, zapewniając stabilną i niezawodną pracę. Dodatkowym rezultatem jest wzrost efektywności układu chłodniczego i wydłużenie żywotności sprężarki.

Najlepsze wykorzystanie energii
W centralach porównywane są parametry powietrza zewnętrznego z wartością zadaną przez użytkownika w pomieszczeniu. Następnie dokonywany jest wybór trybu pracy centrali (grzanie lub chłodzenie) na podstawie aktualnego obciążenia sieplnego. Kolejno porównywana jest wartość zadana temperatury z aktualnie występującymi warunkami w pomieszczeniu. Sterownik centrali dokonuje wyboru ile i jakie elementy mają zostać uruchomione (np. sprężarki), aby zredukować obciążenie cieplne generowane przez powietrze świeże i doprowadzić do pomieszczenia w razie potrzeby dodatkową moc chłodniczą i cieplną, która jest dostępna.

Wysoka efektywność podczas rocznego sezonu pracy
(...)

Ciąg dalszy artykułu oraz literatura w kolejnym wydaniu CH&K.