Hlajenje s prezračevalnimi napravami – naravno, pasivno, aktivno hlajenje

Hlajenje z zrakom

Hlajenje je proces s katerim odvajamo toploto. Tovrsten pojav prehajanja toplote se imenuje prenos toplote. Hlajenje lahko delimo na:

  • naravno hlajenje,
  • pasivno hlajenje in
  • aktivno hlajenje.

Naravno hlajenje

Gre za najbolj enostavno in cenovno najugodnejše hlajenje, ki izkorišča naše naravne klimatske pogoje in lego stavbe. Naravno hlajenje zahteva trajnostne pristope načrtovanja in aktivne ter preudarne sisteme upravljanja, pomembni so arhitekturni detajli, zastiranje osončenih steklenih površin, odpiranje okenskih površin v nočnem času.

 

 

S simulacijo vpliva različnih variant gradbenih in arhitekturnih detajlov se približamo optimumu med željeno estetiko in energijsko varčnostjo stavbe.

 

Primer nihanja temperature zraka v prostoru v poletnem obdobju.

 

Z učinkovitimi pristopi naravnega hlajenja, želimo v prvi vrsti znižati porast prostorske temperature, kar posledično pomeni manjšo potrebo po dodatni vloženi pasivni ali aktivni hladilni energiji.

 

Pasivno hlajenje

Pri pasivnem hlajenju izkoriščamo razpoložljiv medij kot je podtalna voda ali zemeljski prenosnik toplote, ki je razmeroma na nizkem temperaturnem nivoju, okoli 12 do 14°C. To je dovolj za hlajenje na 30°C pregrete stavbe.

Pogosto se nizkotemperaturni vir posredno vodi v talno, stensko ali stropno ogrevanje in tako »hladi« stavbo. Na ta način lahko intenzivno ohladimo stavbo vendar pa hkrati dvignemo relativno vlažnost.

To imenujemo tudi senzibilno hlajenje, kjer ne prihaja do razvlaževanja zraka v prostoru, kar pa lahko neugodno vpliva na počutje v prostoru. Zato moramo pasivno hlajenje kombinirati tudi z neposrednim hlajenjem zraka do te mere, da se iz njega izloči vlaga. Za ta način so potrebni bodisi konvektorji ali centralni prezračevalni sistem z aktivnim hlajenjem.

 

Hlajenje z zrakom_hlajenje s prezracevalnimi napravami_temperatura_vlaga

Vpliv temperature in relativne vlažnosti zraka na bivalno ugodje v prostoru.

 

Aktivno hlajenje

Pri aktivnem hlajenju prenašamo toploto s toplotnim prenosnikom pri čemer deluje kompresorski hladilni sistem, pri tem pa se medij v ohlajevalnem krogotoku aktivno ohlaja. Na ta način hladilni medij ohladimo na bistveno nižjo temperaturo npr. 7°C, kar nam omogoča, da pri hlajenju zraka intenzivno odvajamo tudi vlago in izboljšujemo ugodje v prostoru.

 

Hlajenje s pomočjo prezračevalne naprave in indirektno hlapilno hlajenje

Dejstvo je, da človek za normalno delovanje in ugodno počutje v prvi vrsti potrebuje dovolj svežega zraka. V zaprtih prostorih, kjer se nahajajo ljudje, je to še posebej pomembno, saj v zaprtih prostorih poleg izrabe kisika in nasičenja zraka z ogljikovim dioksidom in drugimi plini zaradi dihanja ljudi nastopijo tudi drugi škodljivi vplivi, ki povečujejo potrebo po prezračevanju (izhlapevanje topil lakov iz pohištva, biološki aerosoli). Samo prezračevanje prostorov pa za ugodno počutje seveda ne zadostuje. Človek se lahko ugodno počuti, če ima obdajajoči zrak primerno temperaturo in vlažnost.

Pogosto pozabimo, da je zrak, kot vsak medij, nosilec energije (toplote ali hladu). Tako lahko istočasno, ko prezračujemo prostore s kontroliranim sistemom z dovodom svežega in odvodom izrabljenega zraka, tudi ogrevamo ali hladimo prostore.

Svež zrak je tako smiselno pred dovodom v prostor ustrezno termodinamično obdelati – ogreti, ohladiti, navlažiti ali razvlažiti. V ta namen se uporablja prezračevalne naprave z integriranimi sistemi ogrevanja, hlajenja, vlaženja. Naprave z integrirani sistemi hlajenja so lahko kombinacija aktivnega in pasivnega hlajenja.

Primer tehnologije pasivnega hlajenja v prezračevalnih napravah je indirektno hlapilno hlajenje, ki s pomočjo hlapenja vode v toku odvodnega zraka, preko toplotnega izmenjevalnika (rekuperatorja) hladi svež dovodni zrak. S tem principom je sicer mogoče svež zunanji zrak ohladiti z 32°C celo do 21°C.

 

Adiabatika_adiabatsko_hlajenje s prezracevalnimi napravami-hlajenje_hladilni sistemi

Shema hlapilnega hlajenja

 

Adiabatsko hlajenje oz. hlapilno hlajenje je način hlajenja, kjer se v zrak prši zelo drobne vodne kapljice, ki izhlapijo in pri tem porabljajo toplotno energijo zraka; zaradi česar se zrak ohladi. Adiabatno hlajenje poteka brez dodatne vložene energije (minimalno porabljeno energijo za obtok vode lahko zanemarimo). Gre za proces, ki je prevzet iz narave. Klimatske naprave z adiabatskim hlajenjem dodatno nižajo stroške za hlajenje zgradbe.

Omejitev sistema je le v tem, da gre pretežno le za senzibilno hlajenje, torej se zrak ne razvlažuje, zato je običajno v napravi prigrajen še sistem aktivnega hlajenja (vodni hladilnik ali integriran kompresorski hladilni sistem).

 

Adsolair 56 in 58_indirektno adiabatsko evaporativno_hlajenje_indirect adiabatic evaporative cooling

Shema prezračevalne naprave z adiabatnim hlajenjem in kompresorskih hladilnim sistemom>

Ker pa je zrak zaradi svoje specifične toplote razmeroma slab nosilec energije, smo pri hlajenju z dovajanjem ohlajenega zraka v prostor bistveno omejeni. V primerih, ko hladimo prostore z visoko toplotno obremenitvijo je tako potrebno občutno povečati količino zraka za prezračevanje, a le toliko, da slednje ne povzroči previsokih hitrosti gibanja zraka v prostoru in s tem neugodnega počutja. Pogosto se zato hlajenje z zrakom kombinira še z drugimi sistemi hlajenja npr. s konvektorskim in ploskovnim hlajenjem.

 

Zaključek

V sodobnih sistemih prezračevanja zrak stalno kroži zato je vselej ekonomično pomisliti na to, da poleg svežega zraka s prezračevalnim sistemom distribuiramo tudi hlad.

Zrak v prezračevalni napravi lahko ohlajamo s pasivno ali aktivno hladilno energijo. Zavedati pa se moramo, da je prezračevalni sistem le izjemoma sistem primarnega hlajenja, saj so količine zraka, ki jih premikamo po prezračevalnem sistemu praviloma majhne in le delno vplivamo na prostorsko temperaturo.

S pristopi trajnostnega načrtovanja in uvajanja ukrepov naravnega hlajenja lahko že v fazi načrtovanja bistveno zmanjšamo potrebe po dodatnemu hlajenju. Predvsem je cilj kot dodatno hlajenje predvideti tiste sisteme hlajenja, ki v čim večji meri koristijo pasivne vire hlajenja (npr. podtalno vodo). Končni rezultat trajnostnega načrtovanja je pogosto izjemna racionalizacija priključnih moči aktivnih hladilnih sistemov.

Zadnji članki