Zadania urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych są znacznie większe od urządzeń grzewczych, których rola ogranicza się jedynie do ogrzewania pomieszczeń w okresie zimowym. Urządzenia klimatyzacyjne i wentylacyjne muszą utrzymywać stan powietrza, czyli temperaturę, wilgotność, prędkość przepływu, stopień zanieczyszczenia, w określonych zakresach, w zależności od rodzaju i przeznaczenia tego pomieszczenia. W wielu pokojach mieszkalnych wystarcza zazwyczaj wentylacja naturalna, natomiast w wielu zakładach przemysłowych, biurowcach, kinach, salach widowiskowych należy stosować urządzenia klimatyzacyjne w pełni zautomatyzowane, które zapewniają utrzymanie zadanego stanu powietrza z mieszczącymi się w normie odchyleniami wartości jego parametrów. Pomiędzy tymi dwoma skrajnymi przypadkami istnieje wiele pośrednich rozwiązań, które uzależnione są od konkretnego obiektu, jak również od wymagań stawianych danej instalacji klimatyzacyjnej.

W pełnej klimatyzacji, aby utrzymać warunki komfortu cieplnego dla ludzi lub zwierząt, wprowadza się automatyczną regulację środowiska w pomieszczeniach. W takiej klimatyzacji wymagane jest, aby istniała możliwość regulacji takich parametrów jak czystość, ruch, temperatura i wilgotność względna powietrza w przedziałach wartości założonych w projekcie. Instalację wentylacyjną, której zamierzonym działaniem jest ochładzanie i osuszanie powietrza (oprócz innych funkcji) nazywamy instalacją klimatyzacyjną. Oznacza to, że charakterystyczną cechą instalacji klimatyzacyjnej jest zdolność do usuwania zysków ciepła i wilgoci.

Komfort cieplny

Zadaniem urządzeń wentylacyjnych jest wytwarzanie i zachowanie odpowiednich parametrów powietrza w pomieszczeniu. Sposób użytkowania pomieszczenia ma decydujący wpływ na wymagania dotyczące stanu powietrza. Projektując urządzenia wentylacyjne obsługujące pomieszczenia przeznaczone do stałego pobytu ludzi, a takimi są sale widowiskowe i kinowe, najistotniejszym kryterium jest odczucie komfortu cieplnego. Komfortem cieplnym nazywamy taki dobór parametrów powietrza (oddziałujących kompleksowo lub indywidualnie w pewnych określonych granicach), który daje wrażenie przyjemnego samopoczucia cieplnego dla ludzi przebywających w danym pomieszczeniu (rys. 1) [2]. Szczególnie ważne znaczenie mają następujące parametry:

„„ - temperatura powietrza w pomieszczeniu,
-„„ wilgotność względna powietrza w pomieszczeniu,
-„„ prędkość powietrza w miejscu przebywania ludzi,
-„„ hałas,
-„„ czystość powietrza.

Rys. 1. Podstawowe składniki komfortu w pomieszczeniu [9]

Mówiąc o zagadnieniu komfortu cieplnego należy założyć, że temperatura powietrza w pomieszczeniu jest wielkością zależną, ściśle związaną z temperaturą powietrza zewnętrznego i wilgotnością względną powietrza w pomieszczeniu.

Natomiast, zmniejszenie wilgotności powietrza pozwala na obniżenie temperatury w pomieszczeniach z jednoczesnym zachowaniem komfortu cieplnego. Ścisły związek pomiędzy obniżaniem górnej granicy wilgotności względnej a wzrostem temperatury w pomieszczeniu, znajduje uzasadnienie w sposobie oddawania ciepła przez organizm ludzki. Przy niskiej wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu ludzie oddają dużo więcej ciepła przez odparowanie, niż przy dużej wilgotności.

Systemy wentylacji (...)

Systemy klimatyzacji i wentylacji budynków użyteczności publicznej

Głównym celem, jaki stawiany jest urządzeniom klimatyzacyjnym, jest utrzymywanie w ustalonych granicach parametrów powietrza takich jak: temperatura, wilgotność, ciśnienie, czystość i stan fizyko-chemiczny. Zadaniem tych urządzeń jest więc realizowanie łącznie kilku procesów uzdatniania powietrza w celu zapewnienia określonych parametrów powietrza w pomieszczeniu. Tak więc w skład urządzeń klimatyzacyjnych, w zależności od wymagań, wchodzą na przykład urządzenia do ochładzania, ogrzewania, nawilżania, osuszania powietrza, a także urządzenia do automatycznej regulacji parametrów powietrza.

Klimatyzacja oprócz tego, że polepsza człowiekowi komfort bytowania, to w wielu przypadkach zapewnia wymagane warunki pracy nowoczesnym i skomplikowanym urządzeniom, a także zapewnia odpowiednie warunki pracy dla pracowników, podnosząc ich wydajność. Na podstawie tych zadań możemy podzielić urządzenia klimatyzacyjne na dwie grupy: urządzenia stosowane w klimatyzacji komfortu oraz w klimatyzacji przemysłowej.

Klimatyzacja komfortu ma za zadanie zapewnić odpowiedni mikroklimat zarówno w lecie jak i zimie, na przykład w pomieszczeniach użyteczności publicznej takich jak: kina, teatry, sale konferencyjne, czy pomieszczenia sklepowe. Natomiast klimatyzacja przemysłowa ma za zadanie utrzymywać optymalne parametry powietrza dla potrzeb procesu technologicznego w określonym zakładzie, jak również odpowiednie warunki pracy dla jego pracowników. Biorąc pod uwagę wymagania odnośnie klimatyzacji, jak i wielkość budynków czy warunki zewnętrzne stosuje się klimatyzację złożoną z pojedynczych klimatyzatorów, bądź złożoną z bardziej skomplikowanych układów, w większości przypadków połączonych z centralami wentylacyjnymi.

Obecnie w przypadku budynków użyteczności publicznej jakimi są widownie kin i wszelakiego typu sale widowiskowe stosuje się prawie wyłącznie ogrzewanie i klimatyzowanie powietrzne, w którym instalacje służą także do celów wentylacyjnych. W salach widowiskowych można stosować częściową lub pełną klimatyzację. Wyklucza się stosowanie miejscowych grzejników, ze względu na ich dużą bezwładność cieplną, co utrudnia proces regulacji wydajności, a więc dostosowania ich wydajności do szybko zmieniającego się obciążenia cieplnego.

Aby móc zastosować pełną lub częściową klimatyzację należy dobrać odpowiedni sposób chłodzenia powietrza. Jeśli mamy do czynienia z małymi wydajnościami chłodniczymi możemy zastosować układy z bezpośrednim chłodzeniem powietrza, zaś przy dużych wydajnościach musimy zastosować układy z pośrednim chłodzeniem powietrza.

Kolejnym ważnym elementem, który należy wziąć pod uwagę podczas projektowania i instalacji urządzeń wentylacyjnych i klimatyzacyjnych w salach widowiskowych jest rozdział powietrza. Istnieje wiele sposobów uzyskania właściwego rozdziału powietrza. Nawiew powietrza można umieścić w dowolnym miejscu widowni, zaś prawidłowy rozdział powietrza nawiewanego uzyskamy przy pomocy dobrego rozwiązania konstrukcyjnego nawiewników. Na rysunkach 7, 8 i 9 przedstawiono różne sposoby rozwiązania nawiewu i wywiewu powietrza z sal widowiskowych.

Rys. 7. Wentylacja i klimatyzacja kina z nawiewem ponad balkonem i odciągiem powietrza pod fotelami balkonu i parteru, w celu wywołania odpowiedniego przepływu powietrza zastosowano odsysanie pod balkonem; ten rodzaj doprowadzenia powietrza nosi nazwę „zasilania strumieniowego” [5]

Rys. 8. Klimatyzacja widowni sali widowiskowej z zastosowaniem anemostatów (nawiewników) [5]

Rys. 9. Wentylacja lub klimatyzacja widowni kina w układzie podłużnym [5]: a) z odciągiem powietrza od strony widowni i nawiewem powietrza od strony ekranu, b) z nawiewem powietrza po widowni i odciągiem powietrza po stronie ekranu

Urządzenia nawiewne i wywiewne pozwalają na uzyskanie prawidłowej wentylacji pomieszczenia. Aby uprościć obsługę urządzeń powinno się instalować urządzenia monoblokowe nawiewno-wywiewne lub instalować je obok siebie, zwracając przy tym uwagę na tłumienie hałasu wytwarzanego przez wentylatory, co jest bardzo istotne w salach widowiskowych. Należy także dodać, że w celu uzyskania optymalnego efektu, tłumiki hałasu zamontowane w kanałach nawiewnych i wywiewnych powinny być obliczone skrupulatnie, z dużą dokładnością.

Przy projektowaniu układu wentylacyjnego sali widowiskowej należy kłaść duży nacisk na to, aby umożliwić eksploatacje zarówno z powietrzem zewnętrznym, jak również z recyrkulacją i mieszaniem. System wywiewny powinien spełniać swoje podstawowe zadanie tak, aby powietrze czerpane z widowni mogło odpływać na zewnątrz budynku (praca z powietrzem zewnętrznym) lub dopływać do systemu nawiewnego (praca recyrkulacyjna). Proces wentylacji widowni przed seansem może odbywać się w układzie z recyrkulacją, a następnie w zależności od liczby widzów, tuż po rozpoczęciu seansu doprowadza się odpowiednią ilość świeżego powietrza zewnętrznego.

Podobnie jak w przypadku wentylacji, klimatyzację cechuje ten sam sposób prowadzenia kanałów powietrznych. Widoczna różnica pomiędzy instalacją wentylacyjną a klimatyzacją polega na sposobie przygotowania (uzdatniania) powietrza, mimo to każda instalacja wentylacyjna może być dostosowana do zadań klimatyzacji. Jeśli zakłada się, iż w pomieszczeniach widowni dozwolone jest palenie tytoniu, zaleca się nawiewanie powietrza z dołu do góry, ponieważ przy innym układzie nie można zagwarantować całkowitego usunięcia dymu tytoniowego.

Kolejnym ważnym elementem, który należy wziąć pod uwagę projektując instalację wentylacyjną i klimatyzacyjną, jest zapotrzebowanie powietrza. W celu określenia zapotrzebowania powietrza dla potrzeb wentylacji, ogrzewania i klimatyzacji bierze się pod uwagę zazwyczaj normy zużycia, tj. ilość powietrza potrzebnego dla jednego człowieka w czasie jednej godziny. Wydajność urządzeń wywiewnych przyjmuje się ok. 10-15% mniejszą niż wydajność urządzeń nawiewnych.

Ostatnim istotnym elementem, który należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu instalacji wentylacyjnej i klimatyzacyjnej jest zapotrzebowanie energii chłodniczej. Zakłada się, że temperatura powietrza w pomieszczeniu widowni chłodzonej w okresie letnim nie powinna być stała, ale powinna wzrastać jednocześnie ze wzrostem temperatury zewnętrznej, gdyż zbyt niska temperatura wewnątrz pomieszczenia w okresie gorących dni powoduje przeziębienie się widzów. W przypadku nie chłodzonych widowni, źródłami ciepła, wpływającymi negatywnie na samopoczucie ludzi w kinach w lecie są:

- emisja „„ energii cieplnej przez widzów, która zależy od temperatury w pomieszczeniu,
„„ - zyski ciepła przenikającego przez przegrody i stropy,
-„„ zyski ciepła od powietrza zewnętrznego napływającego z nie chłodzonej wentylacji podczas gorących dni letnich. (...)

Przykładowy schemat instalacji wentylacyjno-klimatyzacyjnej budynku kompleksu kinowego (...)

Opis działania instalacji wentylacyjnoklimatyzacyjnej budynku kompleksu kinowego (...)

Podsumowanie

Ze względu na specyfikę i warunki sanitarne pomieszczeń sal widowiskowych, rozdział powietrza należy bardzo starannie ukształtować poprzez odpowiedni dobór i usytuowanie nawiewników oraz wywiewników. Istnieje kilka sposobów rozdziału powietrza, lecz najbardziej odpowiednimi wydają się nawiew/ wywiew powietrza w stopniach pomiędzy poszczególnymi poziomami podłogi, natomiast wywiew/nawiew przez kratki umiejscowione w suficie. Coraz częściej z dużym powodzeniem stosowane są systemy z bezpośrednim nawiewem w miejsce przebywania poszczególnych osób. W budynkach użyteczności publicznej projektuje się nawiewniki wyporowe nawiewające względnie duży strumień powietrza przy prędkości 0,2 do 0,35 m/s i różnicy temperatury w zakresie 2÷4°C pomiędzy powietrzem nawiewanym a w pomieszczeniu.

Rosnące koszty energii, restrykcyjne wymagania zdrowotne i ekologiczne powodują ciągłe poszukiwanie nowych rozwiązań konstrukcyjnych i opracowywanie nowoczesnych metod stwarzania optymalnych warunków mikroklimatu wewnątrz wszelakiego typu pomieszczeń. Prowadzone poszukiwania i badania nowych technologii przygotowania i rozdziału powietrza dotyczą także przemysłu, gdzie niejednokrotnie jakość i utrzymanie założonych parametrów w granicach tolerancji decyduje o końcowej jakości produktu. Nie bez znaczenia w osiąganiu wyższej skuteczności systemów i urządzeń klimatyzacyjno-wentylacyjnych jest postęp w budowie elementów automatyki, sterowania oraz opracowywanie coraz bardziej funkcjonalnego i wyrafinowanego oprogramowania.

LITERATURA

[1] ADRIAN Ł.: Projekt instalacji wentylacyjno-klimatyzacyjnej dla budynku kompleksu kinowego wraz z obiektami towarzyszącymi, jak restauracje, bary, kawiarnie, biura obsługi. Praca Dyplomowa Magisterska. Politechnika Łódzka, Wydz. Mechaniczny. 2008.
[2] FANGER P.O.: Komfort cieplny. Arkady, Warszawa 1974.
[3] GAZIŃSKI B.: Poradnik Klimatyzacja. Systherm Serwis, Poznań 2001.
[4] LAMPE G., PFEIL A., SCHMITTLUTZ R., TOKARZ M.: Projekt klimatyzacji a projekt budynku. Arkady, Warszawa 1981.
[5] RECKNAGEL, SPRINGER: Ogrzewanie i klimatyzacja. Arkady, Warszawa 1976.
[6] SYSTEMAIR: Wentylacja – materiały pomocnicze.
[7] www.budujemydom.pl
[8] www.kape.gov.pl
[9] www.klimatyzacja.pl