Mniejsza część dotyczyć będzie regulacji pracy systemów powietrzno-wodnych (klimakonwektorów, wentylokonwektorów i belek grzewczo-chłodzących) w okresie zimowym.  Artykuł jest kontynuacją tematyki poruszonej w poprzednim wydaniu. Przedstawiono wówczas standardowe i alternatywne algorytmy sterowania systemami klimatyzacyjnymi z dwustopniowym uzdatnianiem powietrza, opartymi na układach powietrzno-wodnych (p-w). Zaprezentowano także możliwość modyfikacji algorytmu sterowania, pozwalającą na obniżenie zużycia energii.

Systemy dwu- i czterorurowe

Urządzenia p-w można podzielić ze względu na sposób do-prowadzenia czynnika grzewczego i chłodniczego na: jednostki w systemie dwururowym i czterorurowym (rys. 1., 2.).

W przypadku systemu dwururowego jednostka wewnętrzna wyposażona jest w jeden wymiennik ciepła przez który, w zależności od zapotrzebowania, płynie ciepła lub zimna woda. Takie rozwiązanie pozwala ograniczyć koszty inwestycyjne związane z zastosowaniem dodatkowego wymiennika ciepła w urządzeniu wewnętrznym. Niestety system dwururowy cechuje się niższą efektywnością w okresie przejściowym, kiedy występuje duża zmienność zapotrzebowania na energię cieplną i chłodniczą. Często problematyczne jest również określenie temperatury przełączenia jednostki z trybu grzewczego na chłodzący i odwrotnie. Jedną z możliwości jest analiza wykresu t-t_z (rys. 3.), jednakże dane z niego odczytane obarczone są licznymi błędami wynikającymi z uproszczeń przyjętych w trakcie kreślenia wykresu (min. założenie liniowych zależności pomiędzy zyska-mi ciepła i temperaturą oraz uzależnienia zmiennych od liniowo przebiegającej krzywej klimatycznej).

Alternatywnym rozwiązaniem, umożliwiającym dobrą adaptację systemu do zmiennego zapotrzebowania cieplnego jest system czterorurowy (rys. 2.). W tym przypadku jednostka indywidualna wyposażona jest w dwa wymienniki ciepła: nagrzew-nicę oraz chłodnicę. W systemie czterorurowym przez cały rok każde urządzenie indywidualne, zainstalowane w poszczególnych pomieszczeniach zasilane jest zarówno czynnikiem grzewczym jak i chłodniczym. Pozwala to na jednoczesne podgrzewanie powietrza w pomieszczeniach o ujemnych wartościach bilansu cieplnego i ochładzanie powietrza w pomieszczeniach z dodatnimi wartościami bilansów cieplnych. Zatem system czterorurowy pozwala na całoroczne indywidualne kształtowanie temperatury powietrza w poszczególnych pomieszczeniach, stosownie do odczuć cieplnych poszczególnych użytkowników. Ponadto w systemie tym możliwe jest pełne wykorzystanie zdolności asymilacyjnych powietrza pierwotnego. System czterorurowy pozwala na dynamiczne przejście z trybu grzewczego w chłodniczy i odwrotnie, jednakże jego zastosowanie wiąże się ze zwiększonymi nakładami inwestycyjnymi.

Rys. 1. Wentylokonwektor w systemie dwururowym: 1 − zawór odcinający; 2 − zawór nastawny lub nastawnopomiarowy; 3 − fi ltr siatkowy; 4 − zawór regulacyjny jednodrogowy; 5 − zawór przełączający trójdrogowy

Rys. 2. Wentylokonwektor w systemie czterorurowym: 1 − zawór odcinający; 2 − zawór nastawny lub nastawnopomiarowy; 3 − fi ltr siatkowy; 4 − zawór regulacyjny trójdrogowy

Praca układów p-w w okresie zimowym

W okresie zimowym zadaniem systemów powietrzno-wodnych jest pokrycie strat ciepła przez przegrody zewnętrzne oraz podgrzewanie powietrza pierwotnego do poziomu zadanej temperatury w pomieszczeniu (przemiany P−OK oraz ZN−N−OK na rys. 4.). W czasie użytkowania pomieszczenia część strat statychnych pokrywana jest przez zyski ciepła od źródeł wewnętrznych (ludzie, oświetlenie, sprzęt komputerowy) lub od promieniowania słonecznego przez przegrody przezroczyste. Wówczas ograniczana jest moc grzewcza urządzeń indywidualnych do wartości chwilowo wymaganej (przemiana ZN−N’−P rys. 4).

Rys. 3. Przykładowy wykres t-tz obrazujący całoroczną pracę systemu klimatyzacyjnego z wentylokonwektorami