Metody chłodzenia powietrza
w klimatyzacji.
Koszty chłodzenia powietrza
dr inż.Grzegorz Krzyżaniak
Systemy chłodnicze stosowane w klimatyzacji
Systemy chłodnicze
Urządzenia absorbcyjne Urządzenia sprężarkowe Pompy ciepła
System bezposredniego odparowania System chłodzenia pośredniego
( VRV )
Agregat Agregat Agregat wody lodowej Agregat wody lodowej
ze skraplaczem powietrznym ze skraplaczem chłodzonym ze skraplaczem powietrznym ze skraplaczem chłodzonym
( chiller ) wodą ( chłodziwem ) ( chiller ) wodą ( chłodziwem )
Otwarty system Zamknięty
Otwarty system Zamknięty Skraplanie
chłodzenia wody system chłodzenia
chłodzenia wody system chłodzenia natryskowo - wyparne
wody ( chłodziwa )
wody ( chłodziwa )
Chłodzenie suche
Chłodzenie suche
(powietrzne)
(powietrzne)
Chłodzenie
Chłodzenie
natryskowo - wyparne
natryskowo - wyparne
2
Absorpcyjne urządzenia chłodnicze
Q
1
10
6
9
Obieg
2 Qw
chłodniczy
Obieg
7 5
napędowy
12
3 4
11
8
Qa
Qo
1. Skraplacz 7. Zawór regulacyjny
2. Zawór rozprężny 8. Chłodnica absorbera
3. Parownik 9. Podgrzewacz warnika
4. Absorber 10. Kolumna rektyfikacyjna
5. Pompa roztworu bogatego 11. Przewód roztworu bogatego
6. Warnik 12. Przewód roztworu ubogiego
3
Pompy ciepła
5
6
Q
1. Skraplacz
1
2. Zawór rozprężny
3. Parownik
4. Sprężarka
5. Odbiornik ciepła
6. Pompa obiegowa
Obieg
2 4 N
chłodniczy
3
4
Qo
System bezpośredniego odparowania
Q
1
Obieg
2 4
chłodniczy
1. Skraplacz
2. Zawór rozprężny
3. Parownik
4. Sprężarka
3
Qo
t2
t1
Ć2
Ć1
5
Sprężarkowe urządzenia chłodnicze - układ VRV
System pośredniego chłodzenia powietrza
Q
1
Obieg
2 4
chłodniczy
1. Skraplacz
2. Zawór rozprężny
3. Parownik
3
4. Sprężarka
5. Chłodnica powietrza
6. Pompa chłodziwa
Qo
5
6
t1 t2
Ć1 Ć2
6
Sprężarkowe urządzenie chłodnicze
Układy chłodzenia powietrza oparte
o bezpośrednie odparowanie ( VRV )
4
t2
Ć2
Q
3
Obieg
chłodniczy
Qo
5 1
t1
Ć1
1. Skraplacz chłodzony powietrzem (chiller)
2. Zawór rozprężny
3. Parownik
4. Sprężarka
5. Wentylator
Agregat ze skraplaczem chłodzonym powietrzem
7
Układy chłodzenia powietrza oparte
o bezpośrednie odparowanie ( VRV )
4
t2
Ć2
Q
3
Obieg
1 chłodniczy
Qo
5 6
2
t1
Ć1
1. Skraplacz chłodzony wodą
2. Zawór rozprężny
3. Parownik
4. Sprężarka
5. Chłodnia wieżowa
6. Pompa obiegowa wody
Otwarty system chłodzenia wody
Agregat ze skraplaczem chłodzonym wodą
8
2
Układy chłodzenia powietrza oparte
o bezpośrednie odparowanie ( VRV )
4
t2
Ć2
Q
3
Obieg
1
chłodniczy
5
Qo
6
2
t1
Ć1
1. Skraplacz chłodzony cieczą
2. Zawór rozprężny
3. Parownik
4. Sprężarka
5. Chłodnica powietrzna
6. Pompa obiegowa chłodziwa
Zamknięty system chłodzenia wody (chłodziwa)
Agregat ze skraplaczem chłodzonym wodą
9
Chłodzenie suche
Układy chłodzenia powietrza oparte
o bezpośrednie odparowanie ( VRV )
4
t2
Ć2
Q
3
Obieg
1
chłodniczy
7
Qo
6
5 2
t1
Ć1
1. Skraplacz chłodzony cieczą
2. Zawór rozprężny
3. Parownik
4. Sprężarka
5. Chłodnica natryskowo-wyparna
6. Pompa obiegowa chłodziwa
7. Pompa obiegowa wody
Zamknięty system chłodzenia wody (chłodziwa)
Agregat ze skraplaczem chłodzonym wodą
10
Chłodzenie natryskowo  wyparne
Układy chłodzenia powietrza oparte
o bezpośrednie odparowanie ( VRV )
4
t2
Ć2
3
Obieg
chłodniczy
Q
5
Qo
2
1 t1
Ć1
1. Skraplacz natryskowo-wyparny
2. Zawór rozprężny
3. Parownik
4. Sprężarka
5. Pompa obiegowa wody
Skraplacz natryskowy  wyparny
11
Układy pośrednie chłodzenia powietrza
4
t2
Ć2
6
Qo
Q
Obieg
chłodniczy
7
3
t1
5 1
Ć1
1. Skraplacz chłodzony powietrzem (chiller)
2. Zawór rozprężny
3. Parownik
4. Sprężarka
5. Wentylator
6. Pompa wody lodowej
7. Chłodnica powietrza
Agregat wody lodowej chłodzony powietrzem
12
2
Układy pośrednie chłodzenia powietrza
4
t2
Ć2
6
Qo
Q
Obieg
1
chłodniczy
7
3
t1
5 8
Ć1
1. Skraplacz chłodzony wodą 5. Chłodnia wieżowa
2. Zawór rozprężny 6. Pompa wody lodowej
3. Parownik 7. Chłodnica powietrza
4. Sprężarka 8. Pompa wody chłodzącej
Agregat wody lodowej ze skraplaczem chłodzonym wodą (chłodziwem)
Otwarty system chłodzenia wody
13
Układy pośrednie chłodzenia powietrza
4
t2
Ć2
6
Qo
Q
Obieg
1
chłodniczy
7
5 3
t1
8
Ć1
1. Skraplacz chłodzony wodą 5. Chłodnica powietrzna (chiller)
2. Zawór rozprężny 6. Pompa wody lodowej
3. Parownik 7. Chłodnica powietrza
4. Sprężarka 8. Pompa wody chłodzącej
Agregat wody lodowej ze skraplaczem chłodzonym wodą
(chłodziwem)
Zamknięty system chłodzenia wody (chłodziwa)
14
2
2
Układy pośrednie chłodzenia powietrza
4
t2
Ć2 6
Qo
Q
Obieg
1 chłodniczy
9
7
3
t1
8
5
Ć1
1. Skraplacz chłodzony wodą 6. Pompa wody lodowej
2. Zawór rozprężny 7. Chłodnica powietrza
3. Parownik 8. Pompa wody chłodzącej
4. Sprężarka 9. Pompa natryskowa
5. Chłodnia wieżowa
Natryskowo-wyparna chłodnica wody
Zamknięty system chłodzenia wody (chłodziwa)
15
Koszty chłodzenia dla różnych systemów
Czynniki decydujące o doborze z
ródła energii
chłodniczej dla systemu klimatyzacji:
" maksymalne oraz średnie dobowe obciążenia chłodnicze,
" wymagane temperatury parowania i skraplania w
parowniku i skraplaczu układu chłodniczego,
" rodzaj energii napędowej urządzeń chłodniczych,
" rodzaje płynów chłodzących i nośników ciepła,
" rodzaj systemu chłodzenia powietrza : bezpośredni lub
pośredni,
" przeznaczenie systemu klimatyzacyjnego,
" stopień wykorzystania układu w ciągu roku,
" koszty całkowite obejmujące koszty inwestycyjne i
eksploatacyjne.
16
2
Koszty chłodzenia dla różnych systemów
Wskaz
nik kosztów całkowitych
i=r i=r i=r
�#
Kcr = ź#"� + zł/rok
"J ei +ś#"K ś# "K
i i ej
i=1 �# i=1 # i=1
Ji - nakłady inwestycyjne na i-te urządzenie, zł,
ei  roczne odpisy amortyzacyjne dla i-tego urządzenia odniesione do nakładu
inwestycyjnego, 1/rok,
Ki  koszt energii napędowej zużywanej przez i-te urządzenie w czasie jednej godziny
pracy,zł/h,
"� - czas wykorzystania nominalnej mocy urządzenia, h/rok
Kej  koszty eksploatacyjne: obsługi, serwisu, konserwacji oraz wody, ścieków i
innych niezbędnych mediów do funkcjonowania układów chłodzenia powietrza,
zł/rok.
17
Koszty chłodzenia dla różnych systemów
Wskaz
nik kosztów całkowitych c.d.
Wielkość "�
` "� = n (b + cf) h/rok
n  czas wykorzystania klimatyzowanego obiektu, h/rok,
b  średni udział sumy wewnętrznych zysków ciepła w maksymalnym obciążeniu
chłodniczym w warunkach obliczeniowych,
c  różnica między maksymalnym obciążeniem chłodniczym i sumą zysków
wewnętrznych,
f  stosunek liczby godzin, w których temperatura termometru mokrego dla
powietrza zewnętrznego jest wyższa od 18�C, do liczby godzin n.
18
Sposoby obniżenia kosztów chłodzenia powietrza
Czynniki wpływające na obniżenie wymaganej
mocy chłodniczej instalowanych urządzeń w
odniesieniu do dobowych obciążeń chłodniczych
" ograniczenie wewnętrznych zysków ciepła np.
zespolone oprawy oświetleniowe
" akumulacja chłodu w przegrodach budynku 
zastosowanie wentylacji nocnej,
" ograniczenie zysków ciepła zewnętrznych przez
nasłonecznienie np. osłony przeciwsłoneczne,
" zastosowanie zasobników zimna.
19
Sposoby obniżenia kosztów chłodzenia powietrza
Zróżnicowanie jednostkowych kosztów urządzeń
chłodniczych w zależności od ich rodzaju i mocy
20
Sposoby obniżenia kosztów chłodzenia powietrza
Koszty eksploatacyjne układów chłodzenia można
ograniczyć przez zastosowanie:
" wentylacji nocnej,
" wolnego chłodzenia,
" zasobników zimna.
21
Wolne chłodzenie
Układy wolnego chłodzenia są opłacalne głównie
w zastosowaniach w dwóch przypadkach
1 Klimatyzacja obiektów z całorocznymi zyskami ciepła
2. Klimatyzacja obiektów, w których występują zyski
ciepła w okresie niskich temperatur zewnętrznych.
22
Wolne chłodzenie
Układ klimatyzacji z wolnym chłodzeniem
23
Chłodzenie nocne
Czynniki wpływające na skuteczność
wentylacji nocnej
Budynek:
1. Pojemność cieplna ścian
2. Konfiguracja i struktura budynku
3. Powierzchnia i kształt ścian wewnętrznych
24
Chłodzenie nocne
Czynniki wpływające na skuteczność
wentylacji nocnej c.d.
Zyski ciepła:
1. Minimalizacja wewnętrznych zysków ciepła do
wartości 20  30 W/m2 [2].
2. Ograniczenie zysków ciepła przez nasłonecznienie -
ograniczenie powierzchni przeszklenia do 40% [2].
3. Ograniczenie bezpośredniego oddziaływania
promieniowania słonecznego przez zewnętrzne
urządzenia przeciwsłoneczne (np. żaluzje) oraz
stosowanie szkła o niskim współczynniku
przepuszczalności.
25
Chłodzenie nocne
Korzyści płynące z zastosowania wentylacji nocnej
1. Całkowite wyeliminowanie konieczności stosowania
urządzeń klimatyzacyjnych bądz
ograniczenie
wydajności chłodniczej agregatów przez obniżenie
zysków ciepła.
2. A
atwiejsza i prostsza obsługa w stosunku do instalacji
klimatyzacyjnych.
3. Zwiększony pobór energii elektrycznej na napęd
wentylatorów przy tańszej taryfie nocnej
4. Ograniczenie zużycia energii pierwotnej i emisji spalin.
26
Chłodzenie nocne
Problemy eksploatacyjne przy stosowaniu
wentylacji nocnej:
1. Ranne przechłodzenie pomieszczeń.
2. Przed południem prawdopodobieństwo wykraplania się
pary wodnej z powietrza w silnie schłodzonym
budynku
3. Konieczność oddzielenia pomieszczeń użytkowanych w
ciągu dnia i wentylowanych tym sposobem od
pomieszczeń używanych w ciągu nocy np. sypialnia.
4. Niebezpieczeństwo przekroczenia dopuszczalnych
norm hałasu i prędkości powietrza w okresie nocnym
w pomieszczeniach eksploatowanych nocą.
27
Akumulacja chłodu w zasobnikach wody lodowej
Urządzenie chłodnicze z zasobnikiem wody lodowej [4]
1  zasobnik zimna, 2  czujnik termostatu, 3  odbiornik zimna 28
Akumulacja chłodu w zasobnikach wody lodowej
Opłacalność stosowania zasobników zimna
Koszty inwestycyjne:
1. O wysokości kosztów samego zasobnika zimna
decyduje wielkość obiektu klimatyzowanego. Im
większe i krótsze jest szczytowe obciążenie
chłodnicze w stosunku do średniego obciążenia
dziennego, tym większe korzyści ekonomiczne są z
zastosowania zasobnika.
2. Wykorzystanie zasobnika zimna w instalacji wody
lodowej pozwala na zastosowanie agregatu i chłodni
wieżowej o odpowiednio mniejszej mocy chłodniczej,
29
co obniża koszty inwestycyjne.
Akumulacja chłodu w zasobnikach wody lodowej
Opłacalność stosowania zasobników zimna c.d.
Koszty eksploatacyjne:
1. Lepsze dostosowanie urządzenia chłodniczego do
pracy przy częściowym obciążeniu  zmniejszenie
kosztów eksploatacyjnych
2. Możliwość  ładowania zasobnika zimna w porze
nocnej przy tańszej taryfie.
30
Stan techniczny urządzeń a koszty chłodzenia
Do czynników rzutujących na stan techniczny
można zaliczyć m.in.:
1. Czystość powierzchni wymiany ciepła parownika i
skraplacza agregatu chłodniczego.
2. Regularne odszranianie powierzchni parownika
3. Niezakłócony powrót oleju do sprężarki chłodniczej.
4. Właściwe nastawy automatyki i układu sterującego
pracą układu chłodzenia powietrza
5. Czystość filtrów powietrza w centrali klimatyzacyjnej
31
Podsumowanie
1. O wysokości kosztów inwestycyjnych i
eksploatacyjnych układów chłodzenia powietrza
decydują m.in.:
" wielkość obciążeń chłodniczych w klimatyzowanym
obiekcie,
" moc chłodnicza urządzeń w układzie chłodzenia
powietrza,
" sposób chłodzenia powietrza  system bezpośredni lub
pośredni,
" rodzaj stosowanych układów chłodniczych 
sprężarkowe czy absorpcyjne,
" koszty zakupu urządzeń, elementów instalacji (rury,
kształtki, armatura itp.) oraz elementów automatyki i
sterowania.
32
Podsumowanie
2. Koszty inwestycyjne zastosowanego rozwiązania
chłodzenia powietrza mają wpływ na koszty
eksploatacyjne.
3. Przed podjęciem decyzji o zastosowaniu tzw.
chłodzenia nocnego należy porównać koszty energii
elektrycznej do napędu wentylatorów w porze nocnej z
całkowitymi kosztami wytworzenia i dystrybucji
 chłodu .
4. Gwarancją utrzymania kosztów eksploatacyjnych na
możliwie najniższym poziomie są właściwe nastawy
elementów układu sterowania całego systemu
klimatyzacyjnego jak również dbałość o stan
techniczny urządzeń
33
Dziękuję za uwagę
34