Načrtovanje klimatskih sistemov stavb: pomembne podrobnosti in faze priprave projekta

Težko se ne strinjamo, da sta vzdrževanje udobne temperature v prostoru in dobra izmenjava zraka osnova normalne mikroklime v stavbi kateregakoli namena. Sodobna klimatska tehnika in oprema za izboljšanje delovanja prezračevanja lahko v le nekaj minutah ustvarita udobno vzdušje v prostoru – z želeno temperaturo in sprejemljivo mejo vlažnosti.

Vendar pa preprosta namestitev kateregakoli všečnega modela klimatske naprave ne more vedno rešiti problema previsoke temperature zraka, se strinjate? Zato je profesionalno in strokovno načrtovanje klimatizacijskih sistemov stavb prvi korak pred nakupom tovrstne opreme. Izbira optimalne opreme in njena namestitev na pravo mesto bosta omogočila hlajenje ali ogrevanje zraka z najmanjšo porabo energije ter upoštevanje potreb vseh prisotnih v prostoru.

V tem gradivu si bomo ogledali glavne faze izdelave projekta za učinkovit klimatizacijski sistem prostorov, se poglobili v izračune, ki jih je treba opraviti pri načrtovanju, in izvedeli, kako sestaviti pravilno shemo termoregulacije zraka.

Nujnost klimatizacije prostorov

Sistem klimatizacije, tako kot prezračevanja, ima ogromno vlogo pri vzdrževanju udobnega ozračja za življenje in delo ljudi. Prevroč zrak resno vpliva na počutje in delovno sposobnost človeka, zato se je treba za mikroklimo prostora in smer gibanja zračnih mas posvetiti že v fazi gradnje ali prenove stavbe.

Poleg vpliva na ljudi se temperaturni režim in vlažnost odražata tudi na delovanju opreme v pisarnah ali proizvodnih obratih. Visoke temperature povečujejo obremenitev naprav, kar lahko povzroči okvaro določenih komponent.

Zaradi visokih temperatur ne trpijo le motorji strojev. Sodobna oprema, opremljena s kompleksno elektroniko, je precej občutljiva na temperaturni režim.

Vzdrževanje potrebne temperature lahko postane tudi osnova varnosti. Hranjenje določenih materialov v prostorih s prekomerno segretim zrakom je preprosto nesprejemljivo. Da bi zmanjšali verjetnost nastanka požara, mora sistem hlajenja zraka delovati brezhibno in v celoti kompenzirati odvečno notranjo in zunanjo toplotno obremenitev.

Zakaj je potrebno sestaviti projekt?

Upoštevanje potrebnih normativov in natančen izračun obremenitve klimatskega sistema uporabnike reši množice težav. V procesu načrtovanja se upošteva ogromno dejavnikov, ki lahko vplivajo na učinkovitost delovanja opreme. Brez upoštevanja teh podrobnosti lahko delovanje delov klimatskega sistema doseže nesprejemljivo nizek izkoristek.

Strokoven pristop k pripravi projekta omogoča uresničitev ključnih nalog, med katere sodijo:

• vzdrževanje optimalne temperature in vlažnosti v stavbi;
• izbira najprimernejše klimatske in prezračevalne opreme;
• možnost večconskega nastavljanja temperaturnega režima;
• nežno delovanje opreme, ki prispeva k njeni odpornosti proti obrabi;
• organizacija pravilne smeri tokov zraka;
• izjemno nizka poraba električne energije za doseganje predpisanih temperaturnih režimov itd.

Pri načrtovanju se dodatno upoštevajo tudi estetske značilnosti namestitve klimatske naprave. Sistem, ki hladi zrak, je mogoče filigransko vključiti v notranjost, če k njegovi integraciji v prostor pristopimo strokovno in z izkušnjami.

Estetsko vgrajena klimatska naprava lahko ostane skoraj nevidna za goste in popolnoma ne vpliva na celotno idejo oblikovanja notranjosti.

Faze načrtovanja klimatskega sistema ne smemo izpustiti, saj prav jasen načrt omogoča razvoj učinkovitega koncepta hlajenja katerega koli prostora ali celotne stavbe, pripravo potrebnih načrtov in konkretnih nalog za montažne ekipe, električarje in druge strokovnjake.

Vrste klimatizacijskih sistemov

Izračuni in posebnosti prostora vplivajo na izbiro klimatskega sistema. V vsakem od njih se uporabljajo določeni modeli klimatskih naprav, ki jih lahko razdelimo v tri široke vrste: gospodinjske, industrijske in komercialne.

Sami sistemi se delijo na naslednje vrste:

• večconske (multizonske) komplekse;
• split- in multisplit sisteme;
• centralno hlajenje;
• precizno klimatiziranje;
• čiler-fankojl sistemi;
• sistemi s kanalskimi ali strešnimi klimatskimi napravami itd.

Za gospodinjsko uporabo se najpogosteje izbirajo večconske, split-sistemi in multisplit-sistemi. Glavna razlika takšnih kompleksov je število notranjih enot opreme.

Split sistem pomeni eno notranjo hladilno enoto, multisplit pa pet, v multizonski sistem pa je vključenih od 10 do 15 enot, ki delujejo zahvaljujoč izjemno zmogljivi zunanji enoti.

Multizonski klimatski sistem je eden najučinkovitejših načinov za hlajenje zraka v prostorih različnih namembnosti, saj notranje enote delujejo neodvisno, zunanja enota pa je močna.

Sestavljanje načrta učinkovitega klimatskega sistema temelji na izračunu toplotno-zračnega ravnovesja, pri čemer se upoštevajo vsi ključni dejavniki, ki vplivajo na notranjo mikroklimo stavbe.

Projektiranje se ravna tudi po normativnih dokumentih ter upošteva sanitarne, arhitekturne, protipožarne in druge zahteve.

Izračuni za sestavo načrta sistema

Za izbiro optimalne moči delovne zunanje enote in izračun števila notranjih enot se upoštevajo notranje in zunanje toplotne obremenitve stavbe.

Notranje toplotne obremenitve so vedno pozitivne in predstavljajo sproščanje toplote ljudi, ki živijo v hiši, proizvodnjo toplotne energije gospodinjskih aparatov in virov svetlobe. V poslovnih ali pisarniških prostorih se tej obremenitvi klimatskega sistema doda toplota energetsko potratne opreme, v proizvodnih stavbah pa toplota, ki jo oddajajo vroče tekočine, oprema, pa tudi toplota, sproščena med kemičnimi reakcijami.

Zunanje toplotne obremenitve so lahko negativne ali pozitivne. Zunanja obremenitev torej predstavlja dotok ali izgubo toplote.

Prenosniki toplotnih izgub in dotokov toplote so nazorno prikazani na zgornji shemi. Rdeče puščice označujejo tokove izgube toplote, modre pa vdor mraza v stavbo.

Viri takšne toplotne obremenitve so:

• sončna svetloba, ki prodira skozi zasteklitev;
• toplota ali mraz, katerih prenosniki so stene, okenske konstrukcije, tla, streha in strop;
• toplotne izgube in dotoki toplote iz dovodnega prezračevanja.

Količinski kazalniki iste vrste zunanje toplotne obremenitve se lahko med dnevom spreminjajo od pozitivnih do negativnih obremenitev, na primer pri veliki amplitudi nihanja dnevne in nočne temperature zraka, ter iz sezone v sezono. Poleti je na primer razlika med zunanjo in notranjo temperaturo majhna, zato toplota lažje prodira v stavbo. Pozimi poteka obraten proces, pri katerem toplota hitreje zapušča objekt.

Izračun toplotno-zračnega ravnovesja omogoča izbiro ustrezne opreme in načrtovanje primernega mesta za namestitev klimatske naprave.

Sodobne klimatske naprave lahko po potrebi občutno segrejejo zrak. Zato je pri načrtovanju klimatskega sistema pomembno upoštevati tudi glavna območja, kjer prihaja do visokih toplotnih izgub.

Pri izračunih je treba nujno upoštevati ključne dejavnike, ki vplivajo na dotok in izgubo toplote:

• podnebne značilnosti območja;
• materiali, iz katerih je zgrajena stavba;
• debelina sten in prisotnost izolacije;
• število komor v zasteklitvi in skupna energetska učinkovitost okenske konstrukcije;
• orientacija stavbe glede na strani neba;
• prisotnost opreme in naprav, ki med delovanjem proizvajajo toploto;
• število oseb, ki prebivajo ali redno bivajo v prostoru;
• število sob v stanovanju ali hiši itd.

Na podlagi tega ni težko razumeti, da lahko le izkušen strokovnjak kar najbolj natančno in strokovno pristopi k načrtu bodočega klimatskega sistema, saj je treba med pripravo projekta predvideti preveč posebnih podrobnosti.

Faze izvajanja načrtovanja

Sestava načrta potrebnih del poteka v dveh zaporednih fazah, ki vključujeta pripravo vseh potrebnih izračunov, ocen, tehničnih nalog za strokovnjake sorodnih področij in izbiro ustreznega modelnega nabora opreme.

Faza #1 - priprava izračunov in nalog

Priprava vključuje seznanitev s stavbo, njeno lokacijo, gradbenimi značilnostmi in drugimi dejavniki.

Strokovnjaki pripravijo tehnično-ekonomsko utemeljitev, na podlagi katere se približno izbere tip klimatskega sistema. Slednji je opisan poenostavljeno.

Na poenostavljeni shemi so prikazane ključne povezave klimatskega sistema, bloki za razdeljevanje hladilnega sredstva in glavni krmilni bloki klimatske opreme.

Mojster predlaga potencialno učinkovito opremo, ki ustreza potrebam prostora po osnovnih značilnostih:

• moči;
• hladilne, ogrevalne in zračne zmogljivosti.

Po tem se sestavi predračun prihodnjih del. Če projekt po TEO zadovoljuje lastnika stavbe ali stanovanja, pripravljalna faza preide v delovno fazo.

Faza #2 - izbira ustrezne opreme

V tej fazi načrtovanje temelji na natančnih izračunih, ki upoštevajo notranjo in zunanjo toplotno obremenitev ter toplotnotehnične značilnosti objekta. Izračuni se izvajajo individualno za vsak prostor, nato pa so natančno znani presežki toplote v vsaki coni. Na podlagi teh podatkov se izbere oprema, potrebna za kompenzacijo toplotnih obremenitev.

Po izbiri opreme se začne načrtovanje mest namestitve klimatskih naprav, predloži se shema razvoda zračnih kanalov, pripravi se načrt tehničnih del za montažno ekipo in električarje.

Vsi pripravljeni materiali se predajo naročniku in dobavitelju klimatske opreme. Po montaži je priporočljivo opraviti zagonska dela, ki bodo pomagala prilagoditi delovanje opreme.

Kakšne nevarnosti prinaša samostojno načrtovanje?

Brez ustreznega znanja in izkušenj je osebno sestaviti projekt klimatizacijskega sistema precej težko.

Če ne upoštevamo vsaj enega dejavnika, na primer orientacije stanovanja proti severu ali prisotnosti dvoslojnih stekel z nizko učinkovitostjo ohranjanja toplote, bo celoten klimatizacijski sistem deloval neučinkovito.

Kazalniki energijskega varčevanja kovinsko-plastičnih oken so odvisni od številnih dejavnikov: števila komor, prisotnosti posebnega premaza itd. Zato je samostojno izračunati toplotne izgube in toplotne dobitke precej težko.

Poleg tega je klimatska oprema lahko izpostavljena večjim obremenitvam, saj bo morala med klimatiziranjem nenehno kompenzirati neupoštevane toplotne dobitke s strani projektanta.

Na splošno lahko vsaka pomanjkljivost v sestavljenem projektu povzroči resne težave:

• neupravičenemu delovanju klimatske naprave v enem prostoru, medtem ko je večina članov gospodinjstva v drugih prostorih;
• prekomerni porabi električne energije, ki se porabi za zatiranje neupoštevane toplote iz razsvetljave ali naprav;
• nezmožnosti conskega uravnavanja temperature;
• nakupu preveč zmogljive ali premalo učinkovite opreme;
• hitremu obrabljanju ali okvari delov split-sistema zaradi prekomerne obremenitve itd.

Zato je treba izdelavo sheme klimatizacije tudi za majhno stanovanje ali pisarno zaupati strokovnjakom.

Prihranek pri projektiranju se lahko izkaže kot neupravičeni stroški med obratovanjem opreme.

Zaključki in koristen video na to temo

Pet vrst najpogostejših klimatizacijskih sistemov, njihove značilnosti, razlike in možnosti so podrobno opisane s strani predavatelja v naslednjem videu:

Osnovna zgradba klimatizacijskih sistemov in priporočila za izbiro ustreznega tipa so podana s strani inženirja za prezračevanje in klimatizacijo:

Strokovni pristop h klimatizaciji stavb omogoča zagotoviti potrebno temperaturo, čistost, vlažnost in gibanje zraka, od katerih so odvisni počutje in delovna sposobnost ljudi, delovanje zapletene opreme, ohranitev pohištva ali določenih materialov.

Postopek načrtovanja je precej zapleten in zamuden, zato je treba k njemu pristopiti izjemno odgovorno. Prav zato ne bi smeli načrtovati sami, ampak vnaprej izbrati ekipo strokovnjakov, ki imajo izkušnje, pozitiven ugled in dovoljenje za izvajanje takšnih izračunov.

Ali imate še kakšna vprašanja o načrtovanju klimatskih sistemov? Zastavite jih našim strokovnjakom in drugim obiskovalcem strani v razdelku za povratne informacije. Pustite svoje komentarje, delite izkušnje in sodelujte v razpravi.