Belki – urządzenia chłodząco-grzewcze stosowane w układach klimatyzacyjnych |
Data dodania: 29.09.2013 |
Współczesne systemy wentylacyjno-klimatyzacyjne są odpowiedzią na coraz to nowsze wymagania stawiane zarówno przez obligatoryjne normy, wytyczne jak również przez użytkowników pomieszczeń, w tym inwestorów.
Głównymi problemami współczesnych obiektów są zbyt wysokie zyski ciepła oraz takie dostarczenie strumienia świeżego i czystego powietrza do strefy pracy ludzi, aby nie powodować przeciągów. Kolejnym problemem są zbyt wysokie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne urządzeń oraz systemów wentylacyjno- klimatyzacyjnych. W poniższym artykule omówiono system, który spełnia wyżej wymienione wymagania i jest przy tym systemem ekonomicznym zarówno w inwestycji jak i eksploatacji, zapewniającym skuteczną wentylację.
Charakterystyka belek W ostatniej dekadzie popularność zdobył system tak zwanych sufitowych belek chłodzących (z ang. cooling ceiling beams). Ze względu na konstrukcję i sposób dostarczania powietrza wyróżniamy dwa rodzaje belek:
Rys. 1. Schemat budowy belki chłodzącej: A) pasywnej, B) aktywnej: 1 – wymiennik ciepła, 2 – dysza wylotowa, 3 – dysza wylotowa powietrza świeżego, 4 – komora powietrza świeżego
Należy nadmienić, że belka posiada przeponowy wymiennik ciepła składający się zwykle z systemu 2-rurowego lub z systemu 4-rurowego. Układ może służyć do grzania lub chłodzenia powietrza. Jeśli układ posiada dwa wymienniki, jeden wymiennik służy do grzania, drugi do chłodzenia. Rurki zasilane są czynnikiem grzewczym (funkcja ogrzewania) lub wodą lodową (funkcja chłodzenia) o parametrach 14/17°C lub 15/18°C na zasilaniu i powrocie. Rurki wykonane są z miedzi, ich ożebrowanie jest aluminiowe, a króćce dopływu i odpływu wody są miedziane. W przypadku wymiennika posiadającego funkcję grzania, występują dwa króćce dopływu i dwa króćce odpływu ciepłej i zimnej wody. Ożebrowanie ma na celu intensyfikację (zwiększenie) wymiany ciepła i/lub chłodu pomiędzy powierzchnią wymiennika a przepływającym przez niego powietrzem obiegowym. System belek jak każdy inny system posiada swoje wady i zalety. Jednakże wraz z wdrożeniem pierwszych systemów belek na rynek HVAC był on postrzegany jako produkt niemalże idealny, bez wad. Dopiero wraz z upływem czasu ich użytkowania dostrzeżono, że głównym problemem belek jest zjawisko wykraplania się wilgoci. Problem ten został wyeliminowany poprzez zastosowanie właściwej regulacji temperatury, czy systemu. Do wykroplenia dochodzi bowiem wtedy gdy temperatura wody na zasilaniu jest niższa niż 13°C. Zaleca się więc aby jej najniższa wartość mieściła się w granicach 14÷16°C. Ponadto już w fazie projektowania systemu belek do danego obiektu i/lub pomieszczenia, należy zwrócić baczną uwagę nie tylko na wartości zysków ciepła (obciążenie termiczne budynku), ale przede wszystkim na wartości wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu. Belki prawidłowo pracują tylko w środowisku o niskich zyskach wilgoci (gdy powietrze zewnętrzne ma temperaturę wyższą niż 22°C należy zastosować proces osuszania [4]), i tam gdzie nie ma niekontrolowanego zjawiska infiltracji (czyli niekontrolowanego napływu powietrza zewnętrznego poprzez duże nieszczelności budynku). Należy również zadbać o izolację przewodów, jak również o czujniki punktu rosy na przewodach, czy zastosowanie zaworów odcinających. Gdy następuje wzrost wilgotności względnej następuje natychmiastowe odcięcie dopływu wody lodowej. Belka może pełnić funkcję ogrzewania. Jednakże aby uzyskać takie parametry powietrza, które pozwolą na formowanie się i zachowanie na żądanym poziomie parametrów mikroklimatu wewnętrznego, muszą zostać spełnione następujące warunki:
Ogrzewanie pomieszczenia z góry do dołu czyli z sufitu w kierunku podłogi może nie dawać oczekiwanych efektów, zwłaszcza gdy powierzchnia podłogi i ścian jest nieogrzana i charakteryzuje się małą akumulacją ciepła. Ponadto w przekroju poprzecznym gradient temperatury jest różny – u dołu (nogi) temperatura jest niższa (zwykle o 2÷3°C) niż u góry (głowa), stąd może wynikać u użytkowników pomieszczeń uczucie dyskomfortu odczuwane jako niedogrzanie pomieszczenia, uczucie chłodu itp. Dzieje się tak również dlatego, iż oddawanie ciepła przez belkę ma istotne znaczenie. Belki wmontowane w powierzchnię sufitu oddają ciepło na drodze promieniowania (które następuje poprzez nieznacznie nagrzaną powierzchnię sufitu, jak również ciepło zakumulowane w przegrodach budynku w wyniku działania procesu ogrzewania) i konwekcji. Z powyższych względów wynika, że belka może stanowić uzupełnienie do ogrzewania obiektu, realizowane za pomocą np. centralnego ogrzewania, pracy konwektorów podłogowych, czy też ogrzewania podłogowego (zbyt wysoka temperatura podłogi nie sprzyja ludziom chorym na zakrzepicę, czy żylaki nóg), w którym to belka będzie dogrzewała pomieszczenie i wentylowała je. Poniżej wymieniono główne zalety wynikające ze stosowania systemu belek w układach wentylacyjno-klimatyzacyjnych:
Rys. 2. Innowacyjna belka chłodząca, zaprojektowana przez firmę AIVAN na konkurs Helsinki, 2010 rok, firma Halton
Wyżej wymienione zalety wpływają w znacznym stopniu na popularność stosowania belek. Z kolei ich efektywna praca zapewnia skuteczną wentylację pomieszczeń, czyli eliminację zbędnych zysków ciepła, chłodzenie i/lub ogrzewanie powietrza wewnętrznego (zwanego również obiegowym) i wentylację pomieszczeń (dostarczenie ilości świeżego powietrza). Kolejną zaletą belek jest równomierny rozpływ powietrza z belki do pomieszczenia, gwarantujący równomierny rozkład temperatury i prędkości w pomieszczeniu wentylowanym. Niskie prędkości przepływającego pod belką powietrza powodują niskie ryzyko powstawania przeciągów w strefie pracy. W literaturze belki określane są mianem nawiewnika indukcyjnego lub nazywane są urządzeniami do indywidualnej obróbki powietrza wewnątrz budynku/pomieszczenia, czy danej wytyczonej strefy. Wynika to z faktu, iż belki doskonale nadają się do kształtowania mikroklimatu w obiektach z wieloma pomieszczeniami o zróżnicowanym obciążeniu cieplnym. W takim przypadku stosuje się dwustopniową obróbkę powietrza, polegającą na obróbce powietrza zewnętrznego w centrali (pierwszy stopień) i na obróbce powietrza obiegowego w urządzeniu indywidualnym np. w belce (drugi stopień). Takie postępowanie sprzyja skuteczniejszej wentylacji poszczególnych pomieszczeń i wpływa na ekonomiczną pracę całego systemu wentylacyjno- klimatyzacyjnego. Należy podkreślić, że do systemów obsługujących pomieszczenia o dużych zyskach ciepła częściej stosowane są belki aktywne niż pasywne. W belce aktywnej zachodzi zwiększona wymiana ciepła, z racji wymuszonego przepływu powietrza obiegowego w wymienniku i mieszania się go z powietrzem świeżym.
Rys. 3. Przykład belki z wbudowaną oprawą oświetleniową (biura, hotele), firma Trox (typ DID600B-L)
Montaż belek (...)
Koszta szacunkowe systemu (...)
Podsumowanie Belki jako urządzenia chłodząco-grzewcze są powszechnie stosowane przede wszystkim jako urządzenia chłodzące w obiektach o wysokich lub średnich zyskach ciepła. W dobie „komputeryzacji” i zmechanizowania współczesnego świata ma to niemałe znaczenie. Najwięcej bowiem zysków ciepła wydziela nie tyle sam człowiek (jego osoba i praca), co wszelkiego typu urządzenia (maszyny, sprzęt, w tym oświetlenie itp.) i komputery z nim współpracujące. Ponadto doskonale sprawdzają się w obiektach, w których zapotrzebowanie na objętość strumienia nawiewanego powietrza jest zróżnicowana, w zależności od przeznaczenia i wymogów danego pomieszczenia, czyli tam, gdzie stosuje się dwustopniową obróbkę powietrza: ogólną i dla poszczególnych pomieszczeń. Z tego też względu i ze względu na swoją elastyczność pracy, belki stanowią niejako alternatywę dla takich urządzeń jakimi są klimakonwektory. A ze względu na swój nowoczesny design i niewielkie gabaryty są pożądane w obiektach o tzw. podwyższonym standardzie komfortu i estetyki. Do takich obiektów należą biura, banki, hotele, apartamenty, aule, sale wykładowe i konferencyjne, urzędy państwowe itp.
LITERATURA:
mgr inż. Izabela TOMCZAK
Więcej na ten temat przeczytają Państwo w Chłodnictwie i Klimatyzacji nr 08/2013
|
POLECAMY WYDANIA SPECJALNE
-
Pompy ciepła 2023-2024
-
Pompy ciepła 2021-2022
-
Pompy ciepła 2022-2023
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023
-
Pompy ciepła 2020-2021
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020
-
Pompy ciepła 2019-2020
-
Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019