Čo sú to pasívne klimatizácie, ako fungujú

S nástupom horúceho leta nevyhnutne vzniká problém klimatizácie. Hoci nie vo všetkých regiónoch je horúci zatuchnutý vzduch veľmi skutočným problémom v mnohých oblastiach, ktoré môžu spôsobiť problémy doma alebo v kancelárii. Ak to chcete vyriešiť, môžete si kúpiť konvenčnú klimatizáciu, ktorá sa nazýva aj delený systém. Ale sú dosť drahé samy o sebe a tiež spotrebúvajú veľa elektriny, čo ovplyvňuje náklady. Používanie konvenčných klimatizácií nie je vždy účelné a opodstatnené, niekedy je oveľa výnosnejšie nainštalovať do domu pasívnu chladiacu klimatizáciu. V tomto článku odhalíme, čo sú pasívne klimatizácie a ako fungujú..

Z čoho sa skladá pasívna klimatizácia

Klimatizáciu je možné vykonať rôznymi spôsobmi. A sme zvyknutí na to, že klimatizácia je taká podlhovastá vec, ktorá je zavesená na strope. Fúka z neho studený vzduch a mimo steny domu je krabica s ventilátorom, z ktorého kvapká kondenzácia. Pasívne klimatizácie sú teda usporiadané úplne iným spôsobom..

Najjednoduchšia a relatívne najlacnejšia možnosť usporiadania pasívnej klimatizácie pozostáva z nasledujúcich prvkov:

  • Geotermálny okruh (vrt v zemi).
  • Fan coilová jednotka.
  • Obehové čerpadlo.
  • Vykurovacie médium v ​​okruhu.

Takýto systém je schopný znížiť teplotu v miestnosti o 4 – 6 ° C a má kapacitu 1 až 2 kW. Indikátor 2 a viac kW zvyčajne uvádzajú výrobcovia systémov, ale v skutočnosti veľa závisí od regiónu, štruktúry pôdy a všeobecnej teploty v regióne, vzduchu aj pôdy. Pokojne však môžete počítať s výkonom 1 kW.

Ak je kapacita takéhoto systému nedostatočná, pridá sa k nemu tepelné čerpadlo. Takáto jednotka je drahá a dlho sa vypláca. Ale ak spočiatku vytvoríte vykurovací a klimatizačný systém založený na tepelnom čerpadle s geotermálnym okruhom, potom sa to ukáže ako celkom výnosné. V lete nie je výhodné používať tepelné čerpadlo iba na chladenie vzduchom. Upozorňujeme, že to nie je výnosné, nie preto, že by náklady na elektrickú energiu a iné náklady boli vysoké, ale preto, že počiatočné náklady na tepelné čerpadlo sú veľmi vysoké..

Poďme sa teda bližšie pozrieť na prvky pasívnej klimatizácie..

Geotermálny okruh a studňa

Geotermálny okruh a studňa

Geotermálny obrys je zvislý vrt v zemi. Čím je studňa hlbšia, tým viac tepelnej energie z nej možno získať. Napríklad studňa hlboká 40 m môže poskytnúť výkon 2 kW, takmer ako delený systém.

Zásobník plastových rúrok v tvare U je spustený do studne. Môžu byť použité aj iné rúrky, ale plast je považovaný za najoptimálnejší. Sú lacné a výkon je dostatočne dobrý na to, aby zberateľ vydržal 50 rokov..

Potrubie je naplnené kvapalinou, ktorá cirkuluje systémom. Hovorí sa mu aj chladivo. Bežné tepelné čerpadlá používajú špeciálne nemrznúce chladivo, ale pasívne klimatizácie môžu používať obyčajnú vodu. Prevádzkové náklady a náhrada náhodných strát sú teda nižšie.

Dôležité! Upozorňujeme, že ak sa používa tepelné čerpadlo, potom musí ako tepelný nosič cirkulovať špeciálna kvapalina – chladivo..

Obvykle sú to vysoké náklady na vŕtacie práce, ktoré zastavia majiteľov prímestských bytov pred inštaláciou pasívnej klimatizácie. Ale kvôli tomu, že požiadavky na studňu v zemi sú oveľa menej prísne ako napríklad na studňu s vodou. Na vŕtanie aj do takej hĺbky 40 m studne je preto možné použiť malé vrtné súpravy ako BUR-50. Zvlášť ak má pôda vŕtanie 3 – 4 stupne, medzi ktoré patrí hlina, piesok a vápenec.

Náklady na vŕtanie studne hlbokej 40 m nepresahujú 500 dolárov. Náklady na sadu plastových rúrok a spojovacích prvkov sú asi 100 USD.

Vrt v zemi nie je jedinou možnosťou nádrže pre pasívnu klimatizáciu. Kolektor môžete tiež ponoriť do vody, ktorej teplota postačuje na ochladenie cirkulujúceho chladiva najmenej o 3 – 5 ° C. Nádrž môžete napríklad spustiť do studne s studenou vodou alebo do horskej rieky..

Fan coilové jednotky

Fan coilové jednotky

Fan -coilové jednotky sú ďalším prvkom pasívneho chladiaceho systému. Tieto jednotky sa tiež nazývajú „polokondicionéry“.

Fan coilová jednotka pozostáva z výmenníka tepla, ventilátora, filtra a riadiacej jednotky.

Chladivo / vykurovacie médium cirkuluje vo výmenníku tepla. Ventilátor vháňa vzduch do výmenníka tepla, kde sa ochladzuje, a odvádza studený vzduch späť von. Filter čistí vzduch. A riadiaca jednotka je potrebná na reguláciu teploty vzduchu v miestnosti..

Princíp činnosti ventilátorovej cievky

Ak prejdete do trochy podrobností, ventilátor rozdeľuje vzduch rovnomerne po celej ploche výmenníka tepla, aby sa chladil alebo zahrieval rovnomerne (ak sa fancoil používa na vykurovanie).

Motor ventilátora je dvoch typov:

  • tangenciálne – používa sa pre jednotky fan coilov s nízkym výkonom v malých miestnostiach;
  • odstredivý – používa sa v stredne a vysoko výkonných jednotkách fan coil. Obvykle sú inštalované v továrňach alebo iných veľkých priestoroch..

Ventilátor teda fúka vzduch a dodáva ho cez výmenník tepla. Samotný výmenník tepla a naň vhodné potrubia sú najčastejšie medené. Chladivo alebo činidlo prenášajúce teplo prúdi potrubím vo vnútri výmenníka tepla. Môže to byť voda, studený alebo horúci, alebo roztok etylénglykolu.

Fancoil jednotky môžu ovládať izbovú teplotu dvoma spôsobmi: buď nastavením objemu dodávaného vzduchu alebo objemu vody vo výmenníku tepla. Prietok vody je možné nastaviť pomocou špeciálneho ventilu, ktorý mení priemer prierezu potrubia. Tým sa zmení tok vody vstupujúcej do výmenníka tepla..

Dôležité! Schopnosť regulovať objem prichádzajúcej vody je zásadným rozdielom medzi vodnými systémami a freónom.

Prietok vzduchu je možné ovládať zmenou rýchlosti ventilátora. Bude teda čerpať vzduch v menšom alebo väčšom objeme..

Ventilátorové jednotky sú inštalované vo všetkých miestnostiach, kde je potrebná klimatizácia: haly, spálne, chodby, kuchyne a ďalšie miestnosti. Náklady na jednotky fan coil začínajú od 200 USD. Vyzerajú rovnako ako konvenčné klimatizácie s výkonom 2 kW, s diaľkovým ovládaním a reguláciou rýchlosti chladenia..

Obehové čerpadlo

V systéme je potrebné obehové čerpadlo, ktoré núti tekutinu cirkulovať okolo obvodu systému. Voda tečie pozdĺž geotermálneho okruhu, tam sa ochladzuje a vstupuje priamo do výmenníka tepla fan coilu.

Spotreba elektrickej energie obehovým čerpadlom je veľmi nízka a náklady na samotné čerpadlo sú asi 100 dolárov. Inštalácia celého systému pasívneho chladenia bude stáť zhruba 100 dolárov. Celkovo bude pasívna klimatizácia stáť 600 dolárov, približne rovnako ako konvenčný delený systém.

Okrem predstavených prvkov pasívnej klimatizácie môže byť do systému zahrnuté aj tepelné čerpadlo. Ak kapacita základných prvkov nestačí, chladivo sa dodatočne ochladí v kompresore a až potom vstúpi do výmenníka tepla fancoilu.

Ako funguje pasívna klimatizácia

Ako funguje pasívna klimatizácia

Pozrime sa podrobnejšie na princíp fungovania pasívnej klimatizácie a na to, ako funguje vetranie a klimatizácia v miestnostiach..

Povedzme teda, že v systéme cirkuluje obyčajná voda.

Voda prechádza zemným výmenníkom tepla, ktorý sme nazývali geotermálnym okruhom, o niečo vyššie a ochladzuje sa na určitú teplotu, ktorá je očividne nižšia ako teplota okolia na zemskom povrchu. Napríklad mimo okna je +30 ° С. Voda preteká obvodom a prichádza k výmenníku tepla vo fancoile s teplotou +19,5 ° C.

PRINCÍP PASÍVNEHO chladenia

Ochladením vzduchu prechádzajúceho cez výmenník tepla fan coil sa voda ohrieva a odchádza z výmenníka tepla s teplotou +21,2 ° C. Zdá sa, že rozdiel je dosť malý. Ale poďme hlbšie.

Chladenie za hodinu bude 715 wattov. A náklady na elektrickú energiu sú oveľa nižšie: jednotka fan coilu spotrebuje iba 70 W a obehové čerpadlo 120 W. Mimochodom, čerpadiel môže byť niekoľko, potom je potrebné zhrnúť ich spotrebu.

Potom, čo sa voda vzdala chladu vo vzduchu, sa vráti do zemného kolektora, kde sa opäť ochladí, a tak sa cyklus opakuje.

Dôležité! Čím vyššia je vonkajšia teplota, tým vyššia je účinnosť pasívnej klimatizácie. Keď je teplota nízka, napríklad +20 ° C, účinnosť pasívneho chladenia je prakticky nulová, pretože teplotný rozdiel medzi vodou a vzduchom je malý.

Ak systém neobieha vodu, ale k prevádzke systému je pridaný roztok etylénglykolu a tepelné čerpadlo s kompresorom, účinnosť klimatizácie bude oveľa vyššia, ale náklady budú tiež.

Hlavným problémom pasívnych klimatizácií s pôdnym kolektorom je hydraulický odpor, kvôli ktorému je potrebné zvýšiť výkon obehových čerpadiel..

Najjednoduchším riešením tohto problému je použiť čo najmenej viskóznu chladiacu kvapalinu. Ak je to voda, potom destilovaná, zriedená zmäkčovadlami, ktoré znižujú viskozitu.

Okrem toho môžete vykonať niekoľko ďalších opatrení:

  • Znížte sklon ohybov rúrok v systéme. Za týmto účelom musia byť otočné prvky nahradené šikmými tupými uhlami..
  • Tiež by ste mali znížiť počet spojok, ktoré zmenšujú priemer prierezu potrubia. Je lepšie používať spojky bez zmeny priemeru.
  • Minimalizujte počet uzatváracích ventilov – ventilov.
  • Môžu byť použité fancoilové jednotky s väčšími rúrkami výmenníka tepla..

Nasledujúca tabuľka zobrazuje najproblematickejšie časti potrubia. Upozorňujeme, že čím nižší je koeficient uvedený v poslednom stĺpci, tým nižší je hydraulický odpor v systéme..

Tabuľka 1. Koeficient odporu prvkov potrubia.

Tabuľka 1. Koeficient odporu prvkov potrubia.

Vylúčením prvkov s najväčším odporom zo systému môžete výrazne zvýšiť účinnosť pasívnej klimatizácie so zberačom pôdy..

Ďalším dôležitým bodom prevádzky pasívnej klimatizácie je vetranie. Aby jednotky fancoilov fungovali správne, musí byť k dispozícii prívod čerstvého vzduchu. A tu je potrebné poznamenať, že jednotky fan coil je možné použiť s otvoreným oknom, na rozdiel od klimatizácií typu deleného systému..

Okrem prúdenia vzduchu oknom je možné prívod vzduchu realizovať aj pomocou centrálnej klimatizácie, ktorá je inštalovaná na streche alebo podkroví budovy..

Ďalšie možnosti pasívneho chladenia

Pasívne chladenie nie je vždy realizované s jednotkami fan coil. Napríklad v miestnostiach, kde je nežiadúci nadmerný pohyb vzduchových hmôt alebo hluk od ventilátorov fancoilov, je možné použiť takzvané studené steny, stropy alebo studené podlahy..

Systém studených podláh je prakticky rovnaký ako systém teplých podláh. Rúry vedú pod podlahovou krytinou, cez ktorú cirkuluje chladená kvapalina. Kvapalina teda ochladzuje povrch podlahy..

Studené steny

Studené steny a stropy sú rovnako účinné. Z chladeného stropu vzduch klesá nadol podľa fyzikálnych zákonov a vytvára v miestnosti optimálnu teplotu.

Podlahu, strop a steny je možné nazvať studenými len podmienečne. Teplota týchto povrchov spravidla nikdy nie je nižšia ako +15 – +16 ° C, takže nedochádza k tvorbe kondenzácie..

Na záver by som chcel ešte raz pripomenúť výhody používania pasívnej klimatizácie. Príkon 2 kW chladiacej jednotky nepresahuje 80 – 100 W. Bežná klimatizácia s výkonom 2 kW spotrebuje najmenej 800 wattov. Výhoda je zrejmá, pasívna klimatizácia spotrebuje 10 krát menej, a preto sa vypláca v niekoľkých sezónach.

About the author