Rodzaje klimatyzacji

 System CAV (Constant Air Volume) - system, w którym powietrze dostarczane jest do stref ze stałą wydajnością, lecz ze zmienną temperaturą nawiewu. Gdy rośnie temperatura na zewnątrz, obniża się temperatura powietrza dostarczanego do pomieszczeń.

System VAV (Variable Air Volume) - system, w którym strumień powietrza jest zmienny, a temperatura stała. Różne zapotrzebowania poszczególnych stref na ciepło są wyrównywane przez zmianę natężenia przepływu powietrza doprowadzanego. Gdy rośnie temperatura w pomieszczeniu, zwiększony zostaje strumień doprowadzanego powietrza, a gdy temperatura maleje, jest on zmniejszany.

System VRV (Varible Refrigerent Volume) - system ze zmiennym przepływem czynnika chłodniczego, złożony z jednostki zewnętrznej i kilkunastu wewnętrznych, czynnikiem chłodniczym w obiegu jest freon doprowadzany dwoma lub trzema przewodami. W systemie z dwoma przewodami wszystkie jednostki wewnętrzne pracują jednocześnie w trybie grzania lub chłodzenia, w systemie z trzema przewodami jednostki wewnętrzne mogą grzać lub chłodzić niezależnie od siebie.

Czynniki chłodnicze stosowane w systemach klimatyzacji i układach chłodniczych

. CFC (FCKW) - chlorofluorowęglowodory, związki węgla, w których wszystkie atomy wodoru w cząsteczce zostały zastąpione atomami chloru i fluoru, np. R11, R12, R115, R502, oznaczane CFC-11, CFC-12, CFC-115, CFC-502. Są to związki bardzo stabilne, rozkładające się dopiero w warstwie ozonowej, bardzo groźne dla środowiska;
. HCFC (HFCKW) - wodorochlorofluorowęglowodory; są to związki węgla, w których nie wszystkie atomy wodoru zostały zastąpione atomami chloru i fluoru; należy do nich R22 (oznaczany HCFC-22), R401A, R402A; ulegają rozkładowi w dolnych warstwach atmosfery;
. HBFC (BrFCKW) - wodorobromofluorowęglowodory, związki, w których atomy wodoru zostały częściowo zastąpione atomami fluoru i bromu; jest to np. R22B1, oznaczany HBFC-22B1; są one jeszcze bardziej szkodliwe niż CFC;
. HFC - hydrofluorowęglowodory - związki organiczne, w których część atomów wodoru została zastąpiona atomami fluoru; należy do nich R134a, oznaczany HFC-134a, R404a, R407a;
. FC (HFKW) - fluorowęglowodory; są to związki organiczne, w których wszystkie atomy wodoru zostały zastąpione atomami fluoru; należy do nich np. RC318, oznaczany FC-C318; nie są szkodliwe dla warstwy ozonowej;
. HC - węglowodory nasycone, np. propan R-290 (HC-290) i n-butan R-600 (HC-600).Związki najbardziej szkodliwe (R11, R12 i R502) zastępowane są przez czynniki w mniejszym stopniu szkodliwe dla środowiska: R123 (zamiast R11), R134a, R401A, R401B, R401C, R409A, R290 (zamiast R12), R290, R152a, R402A, R402B, R404A, R407C, R410A, R410B i R717 (zamiast R22), R402A, R402B, R408A, R507 i R717 (zamiast R502). Inny szkodliwy związek R13 na razie nie ma zamiennika.

Urządzenia do centralnej obróbki powietrza w systemach klimatyzacji

Centrale klimatyzacyjne - urządzenia służące do obróbki powietrza (zmiany temperatury, wilgotności, oczyszczenia) w celu dostosowania parametrów do wymagań w pomieszczeniu. Zespoły nawiewne składają się zazwyczaj z następujących elementów (sekcji): wstępnego filtra powietrza, komory z odzyskiem ciepła lub recyrkulacyjnej, nagrzewnicy wstępnej, chłodnicy, wentylatora, nawilżacza parowego, nagrzewnicy wtórnej, filtra dokładnego, tłumika. W zespole wywiewnym mogą znajdować się następujące urządzenia: filtr wstępny, wentylator, filtr dokładny, komora z odzyskiem ciepła lub recyrkulacyjna. Urządzenia oferowane są w trzech podstawowych wariantach wykonania:
. wewnętrzne - przeznaczone do lokalizacji w maszynowniach,
. zewnętrzne - przeznaczone do montażu na zewnątrz budynku (np. na dachu); mają obudowę zabezpieczoną przed wpływem warunków atmosferycznych,
. w wykonaniu specjalnym: higieniczne - przeznaczone do obiektów o podwyższonych wymaganiach higienicznych (np. szpitali, laboratoriów itp.), wszystkie elementy centrali są odpowiednio uszczelnione w celu zapewnienia możliwości stałej kontroli ich czystości i dezynfekcji, ponadto wszystkie krawędzie i uskoki są wypełnione, tworząc gładką powierzchnię łatwą do mycia i utrzymania w czystości, co w efekcie prowadzi do zminimalizowania ryzyka rozwoju drobnoustrojów; basenowe; w wykonaniu przeciwwybuchowym.
Dostępne są również centrale klimatyzacyjne podwieszane. Ich cechą charakterystyczną jest miejsce montażu - w stropach podwieszonych.
Najczęściej spotykane są dwa rodzaje budowy central:
sekcyjne (blokowe) - centrala zestawiona jest z poszczególnych elementów znajdujących się w oddzielnych blokach,
monoblokowe (kompaktowe) - urządzenia montowane są w jednej wspólnej obudowie.
Wytwornice (agregaty) wody lodowej (chillery) - są to urządzenia służące do schładzania wody do temperatury 6-7°C do celów chłodniczych.

Urządzenia do końcowej lub indywidualnej obróbki powietrza

Klimatyzatory - urządzenia chłodzące oraz chłodzące z funkcją grzania, służące do obniżania (lub podwyższania) temperatury w pomieszczeniu; mogą też regulować wilgotność powietrza (klimatyzatory o tzw. pełnej klimatyzacji). W skład klimatyzatora wchodzą: parownik, sprężarka, skraplacz, zawór rozprężny, zespół filtrów powietrza, wentylator powietrza nawiewanego do pomieszczenia i wentylator chłodzący skraplacz. W klimatyzatorach chłodzących z funkcją grzania dodatkowo umieszczona jest elektryczna nagrzewnica powietrza lub zawór rewersyjny (układ pracuje wtedy jako pompa ciepła), klimatyzatory o tzw. pełnej klimatyzacji wyposażone są dodatkowo w urządzenie regulujące wilgotność powietrza (nawilżacz parowy). Klimatyzatory występują w wersji kompakt lub split: . klimatyzatory typu kompakt - wszystkie elementy klimatyzatora umieszczone są w jednej obudowie, dlatego urządzenia te wymagają dostępu zarówno do pomieszczenia, jak i do powietrza zewnętrznego; najczęściej spotykanym rozwiązaniem jest klimatyzator okienny,
. klimatyzatory typu split - złożone są z dwóch części: jednostki wewnętrznej (parownika) i jednostki zewnętrznej (skraplacza i sprężarki); ich zaletą jest umieszczenie na zewnątrz pomieszczenia elementów będących źródłem hałasu (sprężarka, zawór rozprężny, wentylator); w zależności od miejsca montażu dzielą się na ścienne, kanałowe, podłogowe (szafkowe), sufitowe i kasetonowe (kasetowe),
. klimatyzatory przenośne - klimatyzatory, które można przenosić z pomieszczenia do pomieszczenia w zależności od potrzeb, wymagają one jednak umieszczenia na zewnątrz (np. za oknem) elastycznego przewodu wentylacyjnego, którym odprowadzane jest na zewnątrz pobrane ciepło (w klimatyzatorach przenośnych typu kompakt), lub jednostki zewnętrznej połączonej dwoma przewodami z jednostką wewnętrzną (w klimatyzatorach typu split),
. klimatyzatory multi split - mają budowę podobną do splitów, z tą różnicą, że do jednego agregatu zewnętrznego podłączonych jest kilka jednostek wewnętrznych, które można umieścić w różnych pomieszczeniach; mogą pracować w systemie dwururowym lub trzyrurowym; w systemie dwururowym wszystkie jednostki wewnętrzne pracują w trybie chłodzenia lub grzania, w trzyrurowym zaś każda jednostka wewnętrzna pracuje niezależnie od pozostałych w trybie grzania lub chłodzenia.

Klimakonwektory
. klimakonwektory indukcyjne - urządzenia do ogrzewania lub chłodzenia pomieszczenia, złożone z wymiennika, zasilanego ciepłem lub chłodem z systemu centralnego; są elementem uzupełniającym w systemie wentylacji mechanicznej połączonej z centralnym ogrzewaniem lub w klimatyzacji indukcyjnej; do pomieszczenia doprowadzone jest powietrze uzdatnione centralnie, które, przepływając przez klimakonwektor, na zasadzie indukcji powoduje zasysanie powietrza z pomieszczenia; następuje zmieszanie obu strumieni i ich ogrzanie lub ochłodzenie w wymienniku ciepła; do wymiennika ciepła doprowadzone są przewodami ciepło lub chłód (w systemie dwururowym) albo ciepło i chłód (w systemie czterorurowym); przewagą systemu czterorurowego nad dwururowym jest możliwość nagrzewania lub chłodzenia powietrza niezależnie od pory roku; temperaturę w pomieszczeniu reguluje się ręcznie lub automatycznie za pomocą termostatu, który steruje natężeniem przepływu wody przez wymiennik; klimakonwektory montowane są zazwyczaj pod oknem, w miejscu grzejnika,
. klimakonwektory wentylatorowe nazywane również wentylo­konwektorami i fan-coilami, w porównaniu z klimakonwektorami indukcyjnymi wyposażone są w wentylator i wbudowany filtr powietrza; korzystają one z zewnętrznych źródeł ciepła i zimna, zazwyczaj z obiegów wody grzejnej i wody lodowej; ogrzewają lub chłodzą pomieszczenia przy pomocy powietrza nawiewanego wentylatorem poprzez wymiennik ciepła woda-powietrze; umożliwiają indywidualną regulację temperatury powietrza w pomieszczeniu; stosuje się je w biurach, hotelach, pomieszczeniach handlowych, oświatowych, restauracjach i kawiarniach.
Typy klimakonwektorów wentylatorowych zależne są od:
- miejsca umieszczenia w pomieszczeniu, np. podokienne, przyścienne, podsufitowe,
- sposobu zasilania ciepłem i zimnem - mogą być z obiegiem wody grzejnej i lodowej w układzie dwururowym lub czterorurowym, mogą zawierać też nagrzewnicę elektryczną,
- sposobu działania, np. pracujące z mieszaniną powietrza obiegowego i zewnętrznego lub tylko z powietrzem obiegowym.
W każdym przypadku zastosowanie klimakonwektora wentylatorowego wiąże się z koniecznością doprowadzenia do pomieszczeń powietrza zewnętrznego w ilości niezbędnej dla użytkowników pomieszczeń.

Klimakonwektor wentylatorowy składa się z następujących elementów, umieszczonych w obudowie: 1 - nawiewnik powietrza, 2 - wymiennik ciepła, 3 - taca do zbierania skroplin, 4 - wentylator z silnikiem elektrycznym, 5 - filtr powietrza, 6 - doprowadzenie powietrza zewnętrznego

Kurtyny powietrzne - urządzenia wytwarzające silny strumień powietrza zapobiegający napływowi powietrza zewnętrznego do pomieszczenia, a co się z tym wiąże redukujące straty ciepła lub chłodu, zapobiegające infiltracji kurzu i innych zanieczyszczeń oraz przedostawaniu się insektów. Lokalizowane są zazwyczaj w drzwiach wejściowych. Mogą występować w wersji grzewczej lub grzewczo-chłodzącej.
Elementy instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych oraz central klimatyzacyjnych
Czerpnie i wyrzutnie powietrza - dzielą się na terenowe, ścienne i dachowe. Przez czerpnie świeże powietrze doprowadzane jest do instalacji wentylacyjnej, przez wyrzutnie powietrze jest usuwane na zewnątrz.
Tłumiki - elementy służące do zmniejszania hałasu do wartości dopuszczalnej dla danego typu pomieszczenia. Tłumiki montowane są w centrali lub w przewodach wentylacyjnych.
Filtry
Filtry powietrza - służą do usuwania z powietrza zanieczyszczeń. W zależności od stopnia filtracji dzielą się na wstępne, dokładne i absolutne (tab. 4). Filtry wstępne umieszcza się przede wszystkim na wlocie powietrza do centrali klimatyzacyjnej. Filtry dokładne są drugim stopniem filtracji. Montuje się je na wylocie powietrza z centrali. Bezpośrednio przed nawiewnikiem w pomieszczeniu umieszcza się filtry absolutne. Stosowane są jako trzeci lub czwarty stopień filtracji w pomieszczeniach czystych, laboratoriach, salach szpitalnych itp. Przeciętna żywotność filtrów wstępnych wynosi 3-6 miesięcy, dokładnych 6-12 miesięcy, absolutnych od roku do 4 lat.
Filtry tłuszczowe - filtry metalowe, służące do wychwytywania tłuszczu powstającego w pomieszczeniach gastronomicznych. Najczęściej montowane są bezpośrednio za okapem. Czyści się je gorącą wodą z użyciem detergentów przynajmniej raz w miesiącu (patrz tab. 3, 4 na końcu rozdziału).
Chłodnica - jest wymiennikiem stosowanym w centralach klimatyzacyjnych, klimakonwektorach; do schładzania powietrza wykorzystywane są czynniki chłodnicze (woda, glikol, freony).
Urządzenia do odzysku ciepła (wymienniki ciepła).
Urządzenia wentylacyjne i klimatyzacyjne podczas realizacji procesów uzdatniania powietrza wymagają dużej ilości ciepła. Ze względów ekonomicznych wykorzystywane są systemy odzysku ciepła. Dzielą się na:
. rekuperacyjne, w których następuje jedynie wymiana ciepła, a strumienie powietrza nawiewanego i wywiewanego są od siebie oddzielone; stosuje się:
- rekuperatory z wymiennikiem krzyżowym, zbudowane z płyt szklanych lub metalowych ułożonych równolegle; pomiędzy nimi, na przemian, przepływają prostopadle do siebie strumienie powietrza o wyższej i niższej temperaturze, przekazując ciepło (nie mieszając się ze sobą); w okresie zimowym konieczne jest zabezpieczenie urządzenia przed zamarzaniem wykroplonej pary wodnej, mogącym spowodować zatkanie wymiennika,

Rekuperator z wymiennikiem krzyżowym

- rekuperację z podwójnym wymiennikiem krzyżowym składającym się z dwóch wymienników krzyżowych spiętych ze sobą szeregowo, przez co współczynnik odzysku ciepła znacznie wzrasta,

Rekuperator z podwójnym wymiennikiem krzyżowym

- rekuperację z wymiennikami przeciwprądowymi, w których strumienie powietrza przepływają równolegle do siebie, lecz w przeciwnym kierunku,

Wymiennik przeciwprądowy

- rurki ciepła (heat pipe) są to rurki wypełnione szybko wrzącą cieczą, np. freonem, i wyłożone od wewnątrz higroskopijną tkaniną, połowa rurki znajduje się w kanale z powietrzem o wyższej temperaturze, połowa w ośrodku o niższej; pobierając ciepło, ciecz odparowuje i przepływa do drugiej, chłodniejszej części rurki, w której jest ochładzana i skraplana, a następnie przepływa do części pierwszej, gdzie znowu pobiera ciepło z otoczenia;
. regeneracyjne, w których następuje wymiana masy i energii (temperatury i wilgoci); najczęściej stosowany jest wymiennik obrotowy zbudowany z wolno obracającego się walca dużej średnicy, umieszczonego w połowie w kanale nawiewnym, w połowie - w wywiewnym; z jednej strony do kanalików wewnątrz walca wpływa powietrze usuwane (zanieczyszczone), z drugiej - powietrze nawiewane, następuje częściowe ich zmieszanie, dzięki czemu, oprócz przekazywania ciepła, możliwe jest nawilżanie powietrza zewnętrznego (nie występuje zjawisko skraplania pary wodnej); regeneratory mogą być stosowane w wentylacji ogólnej i w systemach, w których nie występują niebezpieczne zanieczyszczenia biologiczne i chemiczne;

Wymiennik obrotowy

Komora mieszania
Do odzysku ciepła z powietrza wywiewanego stosuje się również recyrkulację - jest to zawracanie części powietrza wywiewanego i mieszanie go ze strumieniem powietrza nawiewanego; proces ten realizowany jest poprzez tzw. komorę mieszania. Komora mieszania jest to sekcja w centrali, wyposażona w przepustnice regulacyjne umożliwiające doprowadzanie wymaganej ilości powietrza zewnętrznego. Pozostałą część powietrza stanowi powietrze recyrkulacyjne, które zawracane jest z części wywiewnej i nawiewane wraz z powietrzem zewnętrznym.
Komora zraszania - jest elementem centrali klimatyzacyjnej. Znajdują się w niej dysze rozpylające wodę w postaci mgły wodnej, nawilżające dzięki temu powietrze. Ten sposób nawilżania jest obecnie bardzo rzadko stosowany. Obecnie komory zraszania wykorzystywane są do oczyszczania powietrza.
Lance parowe - służą do nawilżania powietrza nawiewanego za pomocą pary wodnej. Montowane są w przewodzie wentylacyjnym. Współpracują najczęściej z wytwornicami pary, rzadziej pobierają parę z systemu centralnego.
Przewody wentylacyjne - dzielą się na: kanały prostokątne wykonane ze stali ocynkowanej (w wykonaniu specjalnym ze stali nierdzewnej lub o podwyższonej grubości do wentylacji pożaro-wej), rury spiro (ze spiralnie nawiniętej taśmy ze stali ocynkowanej) oraz przyłączeniowe elastyczne. Przewody mogą być izolowane - w celu tłumienia hałasu, a także specjalnym materiałem ognioodpornym. Przewody elastyczne, wykonane z wielu różnych materiałów, zarówno z taśmy aluminiowej, jak i z tworzyw sztucznych, służą do łączenia nawiewników z kanałami wentylacyjnymi. Produkowane są również z izolacją termiczną i akustyczną.
Nawiewniki - służą do nawiewania powietrza do pomieszczenia. Rozróżniamy następujące rodzaje nawiewników: kratki nawiewne, anemostaty, nawiewniki szczelinowe, wirowe, wyporowe (źródłowe), stropy laminarne.
W kratkach nawiewnych możemy regulować kierunek wypływu powietrza za pomocą kierownicy.Montowane są na ścianach lub w suficie. Specjalnym rodzajem kratek nawiewnych są nawiewniki montowane w podłodze, stopniach schodowych, w fotelach. Powietrze wypływa z nich ruchem laminarnym, a przepływa od dołu do góry. Dzięki takiemu rozwiązaniu powietrze świeże dociera bezpośrednio do ludzi, powietrze zanieczyszczone unosi się ku górze. Anemostaty są nawiewnikami wyłącznie sufitowymi. Mają tak wyprofilowane kierownice, że powietrze wypływa poziomo, równolegle do sufitu. W anemostatach prostokątnych powietrze wypływa w jednym, dwóch, trzech lub czterech kierunkach (w zależności od konstrukcji anemostatu). W anemostatach okrągłych rozprzestrzenia się równomiernie we wszystkich kierunkach. W nawiewnikach wirowych powietrze wpływa ruchem wirowym, wytwarzając podciśnienie i zasysając powietrze z pomieszczenia. Jest to przepływ burzliwy, dzięki któremu następuje wymieszanie obu strumieni i uśrednienie ich parametrów. Nawiewniki wirowe przeznaczone są zwłaszcza do wysokich hal, gdyż wytwarzają ruch powietrza, dzięki czemu świeże powietrze dociera do stanowisk pracy. Nawiewniki szczelinowe - są to nawiewniki, w których odbywa się przepływ laminarny, a strumień powietrza przylepia się do sufitu. W zależności od ustawienia kierownic można regulować kąt wypływu powietrza. Nawiewniki wyporowe (źródłowe, kolumnowe) - zazwyczaj mają kształt kolumny, a powierzchnia ich jest perforowana. Wypływ powietrza ma charakter laminarny, prędkość strumienia jest bardzo mała. Stosowane są w obiektach przemysłowych, kawiarniach, barach. Ustawia się je w strefie pracy. Stropy laminarne (sufity perforowane lub częściowo perforowane) - zbudowane są z płyt perforowanych, umieszczonych na całej powierzchni sufitu lub w pewnych odstępach. Powietrze wypływa z nich równomiernym strumieniem i z bardzo małą prędkością. Stropy laminarne stosowane są najczęściej w pomieszczeniach czystych, np. w salach operacyjnych, przemyśle farmaceutycznym i elektronicznym.
Skrzynki rozprężne - służą do zmniejszania prędkości przepływu powietrza i jednoczesnej zamiany ciśnienia dynamicznego na ciśnienie statyczne. Zapewniają w ten sposób równomierny wypływ powietrza. Montowane są często przed nawiewnikami.
Przepustnice - są elementem regulacyjnym, służącym do ustalenia żądanego przepływu powietrza w przewodzie. Przy całkowitym zamknięciu powietrze przepływa nieszczelnościami w bardzo ograniczonym stopniu, przy całkowitym otwarciu strumień nie jest dławiony.
Wentylatory - tłoczą powietrze i wytwarzają różnicę ciśnienia niezbędną do pokonania oporów przepływu powietrza przez instalację. W zależności od kierunku przepływu powietrza przez wirnik dzielą się na promieniowe i osiowe. W wentylatorach promieniowych powietrze jest zasysane równolegle do osi obrotu wirnika i tłoczone w kierunku prostopadłym do niej. Łopatki wirnika mogą być wygięte do tyłu (zapewniają wówczas najcichszą pracę), wygięte do przodu (hałas jest wtedy największy) lub proste. Są jedno- lub dwustronnie ssące. W wentylatorach osiowych powietrze przepływa przez wirnik w kierunku zgodnym z jego osią. Wirnik składa się z 2-12 łopatek. Wentylatory osiowe mogą być wyposażone w kierownice, umożliwiające uzyskanie osiowego przepływu powietrza. Wirnik jest napędzany za pomocą przekładni pasowej lub sprzęgła. Zajmują one mniej miejsca w porównaniu z promieniowymi, są lżejsze, lecz wytwarzają ciśnienie o niskich wartościach. Wentylatory osiowe montowane są w oknach, przewodach wentylacyjnych.Mogą mieć napęd uzyskiwany za pomocą przekładni pasowej (liczba obrotów wirnika jest mniejsza niż liczba obrotów silnika) lub sprzęgłowy, przystosowany do pracy w niekorzystnych warunkach (np. w wysokiej temperaturze).Ze względu na wielkość wytwarzanego spiętrzenia wentylatory dzielą się na: niskociśnieniowe (deltaP<720 Pa), średniociśnieniowe (720 Pa<deltaP<3600 Pa) i wysokociśnieniowe (deltaP>3600 Pa).
W zależności od liczby wirników rozróżniamy wentylatory jedno- i wielostopniowe.

---