klimatyzacja belki chłodzące

  Mieszkamy w kraju o klimacie umiarkowanym, gdzie oczywista jest konieczność ogrzewania zimą. Lecz w pełni lata okazuje się, że w pomieszczeniach, szczególnie położonych od południowo-zachodniej strony budynku, trudno wytrzymać, a jeszcze trudniej pracować.

Przebywając w takich pomieszczeniach, mamy wrażenie „duszności i gorąca" - innymi słowy klimat wewnętrzny jest nieodpowiedni.
Coraz powszechniej docenia się jakość klimatu wewnętrznego, który wpływa na poczucie komfortu, podnosi efektywność pracy lub wypoczynku.
Coraz częściej odpowiedni (komfortowy) klimat wewnętrzny staje się poszukiwanym „towarem" wszędzie tam, gdzie ważny jest prestiż obiektu czy wybranych pomieszczeń, a także tam, gdzie pracodawca płaci za „pracę umysłów", chce zapewnić swoim pracownikom najlepsze warunki, a tobie lepszą efektywność ich pracy.
O jakości klimatu wewnętrznego decydują następujące czynniki:
• odpowiednie oświetlenie (w tym dostęp do światła dziennego),
♦odpowiednia temperatura,
♦właściwa wilgotność powietrza,
♦odczucie świeżego powietrza w pomieszczeniach dzięki uzyskaniu odpowiedniej krotności jego wymian,
♦odpowiednio niski poziom hałasu.

Wydawałoby się, ze Polska leży w zakresie takich szerokości geograficznych, gdzie obniżanie temperatury wewnątrz pomieszczeń potrzebne jest sporadycznie.
W praktyce projektanta i inwestora pojawia się jednak problem wyboru systemu chłodzącego, zapewniającego) pożądany efekt przy zachowaniu możliwie komfortowego klimatu wewnętrznego.

Ze względu na ograniczenie strat ciepła zimą powszechnie w budownictwie stosuje się materiały budowlane i izolacyjne (w tym stolarkę okienną) o bardzo małym współczynniku przenikania ciepła.
Duża powierzchnia okien zapewniająca naturalne oświetlenie w pomieszczeniach pracy oraz dobra izolacyjność przegród budowlanych powoduj konieczność odprowadzenia zysków ciepła z pomieszczeń nawet przy stosunkowo niskich temperaturach.

Zyski ciepła w typowym pomieszczeniu biurowym pochodzą od:
♦promieniowania słonecznej,
♦ludzi przebywających w danym pomieszczeniu,
♦urządzeń technicznych (komputery, mała poligrafia i inne urządzenia wydzielające ciepło przy pracy),
♦oświetlenie elektryczne.
Postęp technologiczny w wielu dziedzinach pozwala ograniczyć zyski ciepła, szczególnie w nowoczesnych oprawach oświetleniowych, sprzęcie komputerowym.


Mimo to mamy do czynienia z wielkością ok. 70-50 W/m2 zysków ciepła w typowych pomieszczeniach biurowych, których odprowadzeniem zajmować się musi część chłodząca systemu klimatyzacji.
Mamy do wyboru wiele rozwiązań technicznych zapewniających rozwiązanie tego problemu, większość z nich jest juz dobrze znana. Interesujący, choć w Polsce stosunkowo mało popularny jest system belek chłodzących.
Belka chłodząca to wymiennik ciepła (woda - powietrze) o dużej powierzchni wymiany, zasilany wodą ziębniczą o temperaturze ok. 15--18oC, umieszczony na suficie pomieszczenia.
Działanie belki jest bardzo proste -ciepłe powietrze w pomieszczeniu unosi się ku górze, trafia do belki, gdzie ulega ochłodzeniu i jako cięższe łagodnie opada w dół. Powstaje naturalna cyrkulacja powietrza w pomieszczeniu. Dzięki stosunkowo dużym wymiarom belek ruch powietrza jest równomierny, przy zachowaniu niewielkich prędkości przepływu. Przekazywanie ciepła następuje głównie przez konwekcję.


System belek
chłodzących zawiera w sobie cechy pozwalające na uzyskanie optymalnego klimatu wewnętrznego:
♦bardzo cicha praca (< 25dB),
♦ równomierność chłodzenia na całej powierzchni pomieszczenia,
♦ bardzo małe prędkości powietrza w pomieszczeniu,
• łatwy do zastosowania przy modernizacji starych obiektów (potrzebna niewielka przestrzeń na doprowadzenie „chłodu" za pomocą rur miedzianych dn15 z izolacją w porównaniu z przekrojem kanału nawiewnego przy chłodzeniu powietrzem).


Niedogodnością jednak jest ograniczona wydajność pokrywająca zyski ciepła do ok, 90 W/m2, co może być wielkością niewystarczającą ze względu na zastosowanie np. oświetlenia żarowego, dużych okien bez żaluzji czy Uran, dużej ilości sprzętu lub dużego zagęszczenia ludzi w pomieszczeniu.
W przypadku, gdy zyski ciepła są stosunkowo duże (>90 W/m2) oraz gdy mamy do dyspozycji wentylację mechaniczną zapewniającą higieniczną wymianę powietrza, można zastosować inny typ belek chłodzących.
Bellka tego typu jest jednocześnie wymiennikiem ciepła zasilanym wodą (15-18oC) i nawiewnikiem powietrza świeżego. Belka ta dostarczana jest w komplecie z przepustnicą regulacyjną (o specjalnej konstrukcji, z możliwością pomiaru przepływu) pozwalającą na precyzyjne ustawienie ilości powietrza nawiewanego.
Dzięki wymuszonemu przepływowi powietrza wydajność tego typu belek jest większa. Belki takie mogą być stosowane przy zyskach ciepła do ok 150 Wm2.

Oba opisane wyżej typy belek chłodzących są dostępne w dwóch wykonaniach:
•do montażu bezpośrednio na suficie,
•do zabudowy w suficie podwieszonym.

Belki chłodzące podobnie jak grzejniki wykorzystują naturalną zasadę cyrkulacji powietrza w pomieszczeniu. Najlepsze efekty regulacji temperatury w pomieszczeniu uzyskuje się, gdy belki chłodzące są sterowane tym samym termostatem co grzejniki.

Ten sam regulator (termostat) steruje sekwencyjnie zaworem regulacyjnym belki chłodzącej i zaworem grzejnika. Zależnie od indywidualnie ustawionej wartości zadanej temperatury automatycznie otwiera się odpowiedni zawór regulacyjny dostarczając czynnik grzewczy do grzejnika lub wodę lodową do belki chłodzącej. W przypadku gdy niepotrzebne jest grzanie ani chłodzenie, oba zawory są zamknięte. Regulator sterujący takim zestawem powinien posiadać dwie wartości zadane, dla grzania i chłodzenia oddzielone tzw. strefą martwą (2-4oC, dzięki czemu nigdy nie występuje jednoczesne grzanie i chłodzenie (co zawsze może się zdarzyć przy oddzielnych termostatach).
Rozwiązanie to (analogiczne do termostatu grzejnikowego zimą) zapewnia utrzymanie indywidualnie ustawionej temperatury wdanym pomieszczeniu w ciągu całego roku, niezależnie od zakłóceń powodowanych zmianami pogody, dodatkowymi zyskami i stratami ciepła. W zależności od klasy budynku system grania i chłodzenia opisany wyżej rnoze być sterowany piostym termostatem z zadąjnikiem (umieszczanym najczęściej przy wyłączniku oświetlenia) bądź bardziej zaawansowanym technicznie regulatorem często podłączonym do systemu BMS. Ważną cechą wpływająca na zapewnienie właściwej dla użytkownika temperatury, a przez to poczucia komfortowego klimatu, jest indywidualne działanie - niezależna regulacja temperatury w każdym pomieszczeniu.
Oprócz opisanych zalet system belek chłodzących posiada również precyzyjne wymagania dotyczące temperatury wody zasilającej belki Temperatura ta powinna być „dopasowana" do temperatury i wilgotności powietrza w danym pomieszczeniu. Zbyt niska w stosunku do temperatury powietrza temperatura wody zasilającej mogłaby powodować wykraplanie wilgoci na belkach. Najczęściej stosuje się temperaturę wody zasilającej belki chłodzące na poziomie 15-18oC.
W dużych systemach wentylacyjnych najczęściej stosuje się centralne przygotowanie powietrza nawiewanego w centrali klimatyzacyjnej obsługującej grupę pomieszczeń. W takim przypadku nie ma problemu z wykraplaniem wilgoci, gdyż zarówno temperatura jak i wilgotność powietrza nawiewanej są utrzymywane na właściwym poziomie. Zespoły belek chłodzących i grzejników w poszczególnych pomieszczeniach w naturalny sposób tworzą strefy pozwalające na indywidualną regulację temperatury.
Gorzej wygląda sytuacja w pomieszczeniach bez wentylacji mechanicznej (lub gdy nie ma ona regulowanej wilgotności) szczególnie w gorące i wilgotne dni lata, gdy punkt rasy może osiągnąć 15oC.
Aby uniknąć kłopotów z kondensacją wilgoci, można stosować belki chłodzące pokryte materiałem higroskopijnym absorbującym wilgoć. Najczęściej jednak temperaturę wody zasilającej belki reguluje się rak, aby była ona wyższa od punktu rosy w pomieszczeniach chłodzonych.
W sytuacji, gdy zyski ciepła są znacznie większe od przytoczonych


Gdy za duże zyski ciepła
(>150 W/m1) zastosowanie belek chłodzących jest problematyczne ze względu na ograniczoną powierzchnię sufitu, na którym muszą znaleźć miejsce również oświetlenie i inne elementy instalacji technicznych budynku (czujniki ppoż., tryskacze itp.).

W przypadku, gdy zyski ciepła są dużo w stosunku do powierzchni pomieszczenia, jedynym rozwiązaniem staje się chłodzenie powietrzem nawiewanym lub cyrkulującym w pomieszczeniu. Powinno się wówczas stosować nawiew powietrza o temperaturze najwyżej o 8oC niższej od temperatury powietrzawewnątrz pomieszczenia, aby uniknąć "szoku termicznego" u ludzi przebywających w strefie nawiewu. Ograniczenie to powoduje konieczność zwiększania przepływu powietrza chłodzącej, cyrkulującegp przez pomieszczenie. wówczas pojawia się problem z równomiernym rozproszeniem strumienia powietrza w całym pomieszczeniu i uzyskaniu małych prędkości przepływu powietrza. Duży strumień powietrza wymagi odpowiednio dużych przekrojów kanałów wentylacyjnych, odpowiedniej wydajności wentylatorów itd. Konieczność przetłaczania większej ilośd powietrza często generuje problem hałasu, szczególnie przy zastosowaniu lokalnych wentylatorów (np. w przypadku zastosowania „fan-coili").
Jak widać z powyższego wywodu, zdecydowanie lepiej i taniej jest ograniczać wielkość zysków ciepła w pomieszczeniu, niż je później odprowadzać. Największe efekty można uzyskać, stosując skuteczne zasłony ograniczające promieniowanie słoneczne nagrzewające wnętrze pomieszczeń, najlepiej gdy są to zasłony zewnętrzne.
Ważne jest również stosowanie nowoczesnych, energooszczędnych opraw oświetleniowych o małej emisji ciepła
Przyczyny, które mogą wpłynąć na wybór systemu belek chłodzących:
• wysoka higieniczność rozwiązania (brak skroplin -nie ma zagrożenia legionellą),
•niski poziom szumów,
•małe prędkości powietrza,
• stosunkowo duża moc chłodnicza bez konieczności wytwarzania dużego strumienia powietrza,
•naturalna regulacja strefowa temperatury,
• możliwość współpracy z ogrzewaniem grzejnikowym,
• ekonomiczna eksploatacja - możliwość zastosowania agregatów chłodniczych z "free coolingiem" dzięki stosunkowo dużej temperaturze wody zasilającej,
• możliwość zastosowania w modernizowanych obiektach ze względu na stosunkowo małą przestrzeń potrzebną do doprowadzenia czynnika chłodzącej (w porównaniu z kanałami przy chłodzeniu powietrzem),
•duży wybór modeli belek (zależnie od funkcji i dopasowania do wystroju wnętrza) -możliwość montowaniach w sufitach podwieszonych (wymiary belek są w typowym rastrze sufitu),
• możliwość stosowania belek będących jednocześnie nawiewnikami powietrza.
Wyżej wymienione cechy pokazują, że zastosowanie belek chłodzących wpływa bardzo pozytywnie na poprawę klimatu wewnętrznego.
Belki chłodzące są urządzeniem nie posiadającym elementów ruchomych, higienicznym, niewymagającym konserwacji, przez to pewnym i niezawodnym w eksploatacji. Są powszechnie stosowane w biurach, bankach itp. w całej Skandynawii.
Myślę, że przy projektowaniu klimatyzacji w nowych, a także w modernizowanych obiektach, warto się zastanowić nad możliwością zastosowania belek chłodzących.