Klimatizácia

Aký rozdiel je medzi pojmom klimatizácia, vzduchotechnika , vetranie a odvetranie ?

Z praktického hľadiska označujeme pojmom klimatizácia zaistenie primeranej pohody v priestore prostredníctvom zariadenia, ktoré upravuje vzduch z hľadiska jeho kvality (filtrácia, vlhčenie a odvlhčovanie) a tepelnej hodnoty (chladenie, alebo ohrev). Klimatizačné zariadenie sa vyznačuje predovšetkým schopnosťou aktívne vychladiť priestor odoberaním tepelnej energie prostredníctvom priameho výparníka, alebo výmenníka so studenou vodou. Vzduch sa z priestoru nasáva do zariadenia, kde sa obvykle filtruje, ochladí, dohreje a vyfúkava. Na rozdiel od vzduchotechnických centrál je štandardné klimatizačné zariadenie kompaktné , resp delené na vonkajšiu a vnútornú jednotku a často pracuje bez prívodu čerstvého vzduchu. Vzduchotechnické zariadenie má obvykle za úlohu zaistiť primeranú výmenu vzduchu a jeho úpravu na vstupe a výstupe. Pracuje s patričným podielom čerstvého vzduchu a riadi pomer nasávaného a privádzaného vzduchu podľa hygienických noriem. Vetranie zaisťuje prívod čestvého vzduchu pretlakovým spôsobom z vonkajšieho prostredia, odvetranie opačným smerom.
Ak sa na celú problematiku pozrieme zjednodušene, ak máme v rodinnom dome počas letných horúčav neznesiteľnú teplotu, žiadnym vetraním ani pasívnym vzduchotechnickým zariadením si nepomôžeme. Vysoko prehriaty vzduch nestačí víriť žiadnym ventilátorom a ani prievan vyvolaný umele v miestnosti nič nerieši- sumár energie v priestore pri zmiešavaní s horúcim letným vzduchom (akokoľvek čerstvým) sa rovná priemeru vonkajšej a vnútornej teploty. Teda horúci vzduch + horúci čerstvý vzduch sa rovná horúci poločerstvý vzduch.

Lavírovním s vlhkosťou môžeme subjektívne vnímanie síce mierne posunúť k priaznivejšiemu, alebo nepriaznivejšiemu vnímaniu, ale výsledok je zanedbateľný. Klimatizačné zariadenie má schopnosť odviesť teplotu z miestnosti do okolia aj pri totálne uzavretom priestore. Je to ten istý proces, ktorý sa odohráva vo vnútri chladničky. Chladnička nám vlastne vykuruje kuchyňu rebrovaním na svojej zadnej strane (kondenzátor). Vo výparníku vo vnútri chladničky sa odohráva proces zmeny skupenstva chladiacej látky (expanzia), ktorá na tento proces potrebuje energiu. Chladivo si ju vezme prostredníctvom veľkej aktívnej plochy výparníka vo vnútri chladničky z jej vnútorného obsahu, teda aj z uložených potravín. Ak si teraz predstavíme, že náš dom je takou veľkou chladničkou, potom nám je jasné, prečo má obvykle klimatizačná jednotka oddelený výparník a kondenzátor (takzvaný split systém), alebo aspoň kondenzátor je vystrčený do vonkajšieho prostredia cez okno (okenné jednotky), alebo cez otvor v stene (hadica mobilnej jednotky). Ak by sme odobranú energiu neodvádzali mimo klimatizovaný priestor, tak by sme vyvolali iba tepelný skrat, prípadne zóny s mierne rozdielnymi hodnotami pred a za klimatizačnou jednotkou ( najväčšia slabina mobilných klimatizačných jednotiek).
Iný prípad je, ak nás trápi nedostatok čerstvého vzduchu, alebo potrebujeme odvetrať vlhkosť, či zápach. Vtedy použijeme prívodný, alebo odvodný ventilátor ako doplnkové zariadenie.
Ak potrebujeme vzduch prihriať, použijeme teplovzdušný ohrievač. Na úpravu vlhkosti použijeme zvlhčovač, alebo odvlhčovač. Na prečistenie vzduchu filtračné zariadenie, na odstránenie tukov lapacie zariadenie, na odstránenie cigaretového dymu aktívny, alebo elektrostatický filter a podobne.

Prečo má byť klimatizovaný priestor uzavretý ? Nebude v takomto priestore vydýchaný vzduch?

V žiadnom prípade sa nemyslí hermeticky uzavretý priestor. Aby bola činnosť klimatizačného zariadenia energeticky efektívna, musí byť jeho účinnosť čo najvyššia.
Preto by sa každý klimatizovaný priestor mal rozdeliť do samostatných zón, v ktorých sa jednak nebudú ovplyvňovať jednotlivé zariadenia, a nebude sa efektívnosť chladiaceho procesu mariť prehriatym vzduchom z okolia. Najlepšie to pochopíme na príklade chladničky s otvorenými dverami. V takomto prípade sa nám napriek intenzívnej práci chladiaceho kompresora nepodarí dostatočne vychladiť jej vnútorný priestor. Rovnako klimatizačná jednotka, ktorá je dimenzovaná na určitý objem priestoru sa v tomto objeme chová s maximálnou účinnosťou, pokiaľ ju neovplyvňuje prílev teplého vzduchu z okolia. Dostatok čerstvého vzduchu v klimatizovanom priestore rodinného domu sa riadi klasickými hygienickými podmienkami, ako platia v každom i neklimatizovanom objekte. Ak je v dome aktívny vetrací systém (dokonca aj s rekuperáciou) nie je otázka znižovania účinnosti chladiaceho systému až tak podstatná. Ak nie je aktívne vetranie riešené, platia bežné zásady úsporného vetrania- treba vetrať rýchle, intenzívne, ale čo najkratšiu dobu. Proste sa otvoria okná a dvere dokorán a po chvíľke sa môže priestor uzavrieť.
Klimatizácia veľmi rýchle dochladí čerstvý vzduch, ale podstatná vec je , že vychladená masa stien , podlahy a interiéru domu si zachová počas rýchleho prevetrania tepelnú bilanciu vďaka tepelnej zotrvačnosti (nestihne sa prehriať).

Aký chladiaci výkon treba počítať na jednu obývaciu izbu alebo spálňu rodinného domu?

Na dimenzovanie chladiacich výkonov existuje mnoho špecifických výpočtov, ktoré zohľadňujú celý rad parametrov ovplyvňujúcich nutný chladiaci výkon (izolácia domu, okná, svetové strany, susediace miestnosti, podpivničenie, počet osôb, tepelné zdroje a pod.).
Každá firma ich používa pre svoj výkonový rad klimatizačných jednotiek , ktoré vyrába a ponúka na trhu. Pre praktickú potrebu, alebo hrubú orientáciu pre stredne veľké obývacie izby s priemernou hodnotou tepelnej záťaže vyhovuje chladiaci výkon 3,5-5 kW. Do veľkých obývacích hál treba 4-7 kW. Spálňa vyžaduje 2-3,5 kW chladiaceho výkonu. Nie je to jednoznačné, pretože do procesu vstupuje aj vhodné umiestnenie vnútornej jednotky vzhľadom na celkovú koncepciu priestoru, pričom je nutné riešiť kompromis s prepojením na vonkajšiu jednotku čo najkratšou trasou a tá ešte naviac potrebuje vhodnú polohu pre svoju funkciu .
Dobre izolované nízkoenergetické domy s malými tepelnými stratami budú potrebovať na udržanie tepelnej stability omnoho menší výkon.

Čo znamená v praxi dobré klimatizovanie bazénovej haly a ohrev bazéna?

Mať svoj vlastný bazén s celoročnou prevádzkou je snom každého majiteľa rodinného domu .Uzavretie priestoru okolo bazéna má mnoho nesporných výhod, od súkromia počnúc , až po tepelnú pohodu končiac. No málokto si uvedomuje aké náročné je takýto priestor udržiavať z hľadiska energetickej bilancie a hlavne z hľadiska udržania relatívnej vlhkosti na prijateľnej úrovni. Bazén samotný je obrovský žrút energie. Na jeho uvedenie do prevádzky a trvalé užívanie treba značné množstvo energie. Na ohriatie 1 m3 vody len o jeden jediný stupeň potrebujeme 1,18 kW tepelnej energie- ale aj to za ideálnych podmienok! Ak je rozdiel teplôt vody v bazéne voči okoliu značný (niekoľko stupňov) bude energetická náročnosť omnoho vyššia.
Predstavme si, že bazénová hala má v lete teplotu vzduchu okolo 28oC a práve napustený bazén 12oC. Tento stav je pre využitie bazéna na bežný účel nevhodný. Samozrejme príroda sa snaží teplotný rozdiel vyrovnať a vzduch a voda si začínajú odovzdávať energiu. V prvej fáze sa začína vysušovanie vzduchu kondenzáciou na studenej vodnej hladine. Toto je príjemná skutočnosť, ktorá však pre praktické využitie bazéna nemá veľký význam, pokiaľ nie je bazén súčasťou sauny. Voda v bazéne by mala mať iba o stupeň –dva menej, ako je teplota vzduchu a ten by mal mať 23-24o C ( pre deti je vhodné aj viac). Nie je to jednoduché teploty vyrovnať, pretože špecifická tepelná vodivosť vzduchu je v značnom nepomere k vode .U krytých bazénov sa preto teplota bazéna musí dvíhať umelo pomocou výmenníka vo filtračnom okruhu, ktorým sa nahrieva celý objem bazénovej vody pretekajúcej cez teplovýmennú plochu nahrievanú plynom, alebo elektricky. Najvhodnejšie na účel klimatizovania bazénovej haly sú špeciálne odvlhčovače.
Veľmi často sa zabúda na skutočnosť, že aj najkvalitnejšie izolovaný bazén stráca pri nábehu do prevádzky veľmi veľké množstvo energie, ktorá odchádza do masívu, v ktorom je osadený a časť energie je obetovaná evaporácii. Je to prirodzený jav spojený so stratou energie pri vyparovaní z vodnej hladiny, ktorému sa snažíme zabrániť prekrytím vodnej hladiny fóliou. Ak chceme z počiatočnej teploty sa dostať na prevádzkovú, musíme nechať nabiehať bazén veľmi intenzívne. Za 24 hodín musíme dodať viac energie, než 1,18 kW na m3 a oC, pretože bazén stratí takmer 1 OC za 24 hodín prirodzeným chladnutím. Čím viac sa blížime k prevádzkovej teplote, teda vyrovnávame teplotu v okolí podložia, vo vode a v bazénovej hale, tým viac sa nám energetická náročnosť zmenšuje a nakoniec sme v polohe , keď je nutné kompenzovať iba straty chladnutím a vyparovaním (zmena skupenstva znamená spotrebu energie a tá sa odoberá najviac z vodnej hladiny). Vyplýva z toho, že najdrahšia prevádzková položka bazéna je jeho nábeh.. Ideálne je preto nenechať bazén vychladnúť a udržiavať ho čo najlacnejším zdrojom energie (solárny systém) pokiaľ možno trvale. Na nábeh teda potrebujeme silný a intenzívny zdroj trvale k dispozícii- plyn, elektrika (pre domáce bazény rádove desiatky kWh) .Na udržiavanie teploty v bazéne nám po nábehu stačí asi 1/5 výkonu. Na tento dimenzujeme napríklad solárny systém. Optimalizovať výkon solárneho systému aj na nábeh je nehospodárne, nelogické a nezaručuje dobrú návratnosť . Jeho úlohou má byť bezplatné udržiavanie teploty na prevádzkovej úrovni a solárny systém dimenzovaný aj na nábeh by bol vlastne celý rok nevyužitý. Inou alternatívou na udržiavanie teploty môže byť tepelné čerpadlo.
Nakopli sme teda bazén intenzívnym nahriatím na prevádzkovú teplotu, solárny systém nám plochou kolektorov rovnajúcou sa 50-60% plochy hladina bazéna bezplatne udržiava teplotu na nastavenej hodnote a my môžeme tráviť príjemné chvíle s rodinou v príjemnej vodičke…
Je to skutočne tak? Je , až do chvíle, keď zistíme, že na určitých miestach sa nám koncentruje vlhkosť, okná sa nám rosia, drobí sa nám omietka, alebo sádrokartón a tvorí sa nám nepríjemná plieseň. Akýsi múdry poradca nám doporučí nainštalovať do steny ventilátor. Výsledok je však mizerný a po doplnení ďalšieho ventilátora (prívod-odvod) sa nám v zimnom období podarí tak podchladiť bazénovú halu, že spotreba energie na dokúrenie je neúmerne vysoká. V odbornej literatúre sa dočítame, že treba inštalovať odvlhčovač. Čo to je, a čo nám prinesie?
Odvlhčovač je z technického hľadiska kompaktné chladiace zariadenie, ktoré nám vďaka cyklickému „premieľaniu“ vzduchu v hale cez podchladený výparník odoberá kondenzovanú vzdušnú vlhkosť. Svojim spôsobom a princípom činnosti sa od bežného klimatizačného zariadenia nelíši, až na to, že kým úlohou klimatizačného zariadenia je dostať teplo z objektu (napr. oddelením kondenzátora od vnútornej jednotky a jeho umiestnením do exteriéru), odvlhčovač kondenzačné teplo vracia do objektu a je možné ho použiť na ofukovanie presklených plôch, ktoré sa prestanú rosiť. Nevýhodou odvlhčovača je jeho pasívna tepelná bilancia v lete, keď býva v bazénovej hale horúco a je z dôvodu špeciálnych nárokov na hlučnosť (chladiaci kompresor je vo vnútri objektu a aj ventilátor musí nehlučne pokryť potreby výparníka aj kondenzátora) pomerne drahým zariadením. Dimenzuje sa na odvlhčovací výkon v litroch za 24 hodín a ten zodpovedá výparnej ploche bazénovej hladiny. Ani najvýkonnejší odvlhčovač však pri maximálne vhodnom umiestnení nedokáže obsiahnuť celý objem vzduchu bazénovej haly a preto sa pri väčších halách dáva odvlhčovačov viac. Je to neúmerne drahá záležitosť, ktorá sa dá riešiť často vhodnou kombináciou niekoľkých spôsobov odvlhčovania. V praxi sa nám osvedčilo použitie menšieho odvlhčovača v spojení s klimatizačnou jednotkou. Výhodou takéhoto riešenia je skutočnosť, že každá klimatizačná jednotka je pri zrovnateľnom chladiacom výkone práve tak dobrým odvlhčovačom, ako je špeciálny odvlhčovač, pritom naviac vzduch filtruje a v letnom období intenzívne chladí vzduch. V prevedení tepelné čerpadlo je energeticky úsporným teplovzdušným agregátom slúžiacim na vykurovanie bazénovej haly. V tomto režime žiaľ nevie odvlhčovať, preto sa automaticky zapína klasický odvlhčovač. Ďalšou výhodou je, že pomocou klimatizácie vieme stabilne udržiavať režim tzv. fázy rosného bodu, teda ak stabilizujeme teplotu v hale blízko teploty vody v bazéne, proces vyparovania sa nám zastaví. Ak vieme kedy sa bude bazén používať, nastavíme si zvýšenie teploty vzduchu na požadovaný čas a proces vyparovana sa zúži len na uvedené obdobie. Teplotu ovzdušia dokáže klimatizácia zmeniť za veľmi krátky čas.
Na druhej strane pohnúť s teplotou bazéna je veľmi energeticky náročné.
Cena klimatizačnej jednotky je oproti odvlhčovaču rovnakého odvlhčovacieho výkonu o viac ako 50% nižšia a je to omnoho univerzálnejšie zariadenie. A to stojí za úvahu. Máme v prevádzke bezproblémové bazénové haly len s klimatizáciou a rýchlym odvetraním a nevykazujú žiadny problém, pokiaľ užívateľ sa riadi horeuvedenými zákonitosťami danými prírodou. Na druhej strane sú bazény s niekoľkými odvlhčovačmi a napriek tomu sa na miestach s tepelnými mostami
(často to býva najchladnejší odľahlý kút ) vytvára plieseň. Problém je preto nutné riešiť komplexne od stavebnotechnického riešenia až po situovanie odvlhčovačov, odvetrania, podlahového vykurovania, vykurovacích telies, klimatizácie a podobne. Amatérsky prístup sa v tomto smere nevypláca.

Moderné technológie chladenia, kúrenia, vetrania a rekuperácie …