Efektywne chłodzenie latem - od czego zależy?

Wzrost temperatury powyżej 24-25°C w pomieszczeniach, odczuwany jest przez wiele osób jako niekomfortowy, zwłaszcza, gdy trzeba w takich warunkach wykonywać męczącą pracę fizyczną. Latem, gdy praktycznie nie mamy wpływu na intensywność nagrzewania się pomieszczeń, obniżenie panującej w nich temperatury wymaga wykorzystania odpowiednich urządzeń czy instalacji.

Efektywne chłodzenie latem - od czego zależy?
Z artykułu dowiesz się:
  • Jakie są sprawdzone sposoby na obniżenie temperatury?
  • Co wpływa na odpowiednie chłodzenie?
  • Czym charakteryzują się sprężarkowe urządzenia chłodzące?
  • Jak działają układy funkcjonalne urządzeń chłodniczych?

Sprawdzone sposoby na obniżenie temperatury

Najprostsze urządzenie chłodzące to popularny wentylator, który wytwarzając strumień powietrza skierowany na człowieka, intensyfikuje odparowanie wilgotnej skóry, co odczuwane jest jako efekt schłodzenia. Jednak dłuższe korzystanie z wentylatora staje się męczące, choćby ze względu na hałas i intensywny nadmuch powietrza, dlatego ten sposób chłodzenia wykorzystywany jest tylko dorywczo.

Wentylatory wykorzystywane są również do nawiewu schłodzonego powietrza, pozyskiwanego w urządzeniach umieszczonych w pomieszczeniu lub poza nim np. z GWC czy chłodniczej centrali wentylacyjnej, ale intensywność przepływu i jego ukierunkowanie można dostosować do wymaganego komfortu.

Na zasadzie chłodzenia przez parowanie działają też bardziej zaawansowane technicznie schładzacze ewaporacyjne, zwane też wyparkowymi, które wykorzystują zjawisko pobierania energii cieplnej podczas odparowywania wody. Wytworzony przez wentylator strumień powietrza przepływ przez nawilżany, chłonny materiał, a porywane cząsteczki wody, tworzące aerozol szybko zmieniająca się w parę wodną.

Woda charakteryzuje się szczególnie wysoką wartością parowania ciepła, dzięki czemu zamiana jednego litra wody w parę wodną pochłonie z otoczenia ok. 2,3 MJ energii cieplnej, a taka jej ilość odparowana w ciągu jednej godziny, umożliwia uzyskanie mocy chłodniczej na poziomie 500-600 W.

Schładzacze ewaporacyjne
Schładzacze ewaporacyjne wykorzystują zjawisko pobierania energii cieplnej podczas odparowywania wody. 

Jednak ten system chłodzenia pracuje efektywnie tylko przy małej wilgotności powierza zewnętrznego i o wysokiej temperaturze, a głównym problemem korzystania z takich schładzaczy jest znaczne podwyższanie wilgotności powietrza w pomieszczeniu. W efekcie wymaga to zapewnienia intensywnej wentylacji, co sprawia, że napływ ciepłego powietrza zewnętrznego znacząco redukuje skuteczność chłodzenia tym urządzeniem.

W pewnym stopniu problem ten rozwiązują ewaporacyjne schładzacze pośrednie, w których przepływ roboczy (z odparowaniem wody) łączy się z obiegiem chłodniczym (cyrkulacja wewnątrz pomieszczenia) poprzez wymiennik ciepła, co jednak znacznie komplikuje jego budowę.

W praktyce, ze względu na efektywność działania i możliwość różnorodnej konfiguracji systemu chłodzenia pomieszczeń, jako źródło chłodu wykorzystywane są powszechnie urządzenia sprężarkowe, zarówno w urządzeniach indywidualnych, jak i instalacjach centralnych.

Najczęściej nazywane są one klimatyzatorami, ale dokładnie taką samą rolę może pełnić odpowiednio wyposażona pompa ciepła, co staje się coraz częściej popularnym rozwiązaniem.

Co wpływa na odpowiednie chłodzenie?

Określenie zapotrzebowania na moc chłodzenia jest dość skomplikowane i wymaga uwzględnienia wielu czynników zewnętrznych (ukierunkowanie względem stron świata, wielkość i rodzaj oszklenia, izolacja cieplna ścian) oraz wewnętrznych (mocy urządzeń wytwarzających ciepło, akumulacji cieplnej przegród, czy liczba przebywających osób). W typowych warunkach użytkowania można przyjąć jako moc  bazową chłodzenia wartość 100-120 W/m².

Oczywiście przy długotrwałych upałach należy liczyć się z tym, że nie zawsze możliwe będzie uzyskanie zadowalającej temperatury wewnątrz pomieszczenia. Szczególnie duże zapotrzebowanie na moc chłodniczą może pojawić się w domach z dużą powierzchnią oszklenia skierowaną w stronę południową lub południowo-zachodnią.

W takich domach konieczne będzie zainstalowanie również osłon przeciwsłonecznych (markiz, rolet), co ogranicza nadmierne nagrzewanie wnętrza, promieniami słonecznymi.

Roleta zewnętrza pozwoli ochronić pomieszczenie przed przegrzaniem
Roleta zewnętrza pozwoli ochronić pomieszczenie przed przegrzaniem. Fot. Krispol 

Wysokiej mocy chłodzenia wymagać też będą pomieszczenia na poddaszu użytkowym, które nawet przy bardzo dobrej izolacji termicznej, nagrzewają się od słońca znacznie bardziej niż na parterze. Dodatkowo niewielka masa akumulacyjna ścian (z reguły lekka konstrukcja szkieletowa) i duża powierzchnia przegród zewnętrznych (zwłaszcza nagrzewającego się dachu) sprzyjają utrzymywaniu się tam wysokiej temperatury.

Sprężarkowe urządzenia chłodzące

Efektywne chłodzenie pomieszczeń uzyskiwane jest z reguły z wykorzystaniem różnych konfiguracji instalacji, które korzystają ze sprężarkowych agregatów chłodniczych.

Urządzenia te działają na takiej samej zasadzie jak domowe lodówki, a zależnie od konstrukcji i przeznaczenia mogą tworzyć pojedyncze, kompaktowe urządzenie lub rozdzielone na zespół wewnętrzny i zewnętrzny, połączony rurami tworzącymi obieg chłodniczy.

Efekt chłodzenia uzyskuje się na skutek zjawiska pobierania ciepła w hermetycznie zamkniętym układzie w wyniku rozprężania czynnika chłodniczego, zwanego popularnie freonem.

Obieg pracuje w następujący sposób: sprężarka tłoczy czynnik chłodniczy poprzez skraplacz, gdzie zostaje on wstępnie schłodzony. Dalej przemieszcza się on do kapilary, gdzie następuje jego gwałtowne  rozprężenie w parowniku, co znacząco obniża temperaturę i w efekcie wychłodzenie strumienia powietrza nawiewanego przez wentylator.

Jednostka wewnętrzna
Jednostka wewnętrzna pozwala na regulację intensywności chłodzenia jak i oczyszczanie nawiewanego powietrza. Fot. Iglotech 

Czynnik chłodniczy, który pobrał ciepło z przepływającego powietrza wraca do sprężarki i cykl pracy biegnie na nowo. Obieg z dodatkowymi elementami może pracować w trybie odwróconym jako urządzenie grzewcze tzw. pompa ciepła, gdy parownik i skraplacz zamienią się rolami. Klimatyzator można wtedy wykorzystać jako urządzenie dogrzewające w chłodne dni wiosną czy latem.

Układy funkcjonalne urządzeń chłodniczych

Zależnie od pożądanego komfortu korzystania z urządzeń schładzających pomieszczenia, jak i możliwości technicznych, instalowane są różne systemy przystosowane do obsługi pojedynczych pomieszczeń lub całego budynku.

Klimatyzatory przenośne

To urządzenia typu kompaktowego (zawierają wszystkie niezbędne do pracy zespoły) wykorzystywane są głównie do krótkotrwałego schładzanie pojedynczych pomieszczeń. W praktyce służą raczej do wytworzenia strumienia chłodnego powietrza skierowanego w miejsce przebywania użytkowników, gdyż ich efektywność jest stosunkowo niewielka i często nie wystarcza do schłodzenia całego pomieszczenia.

Wynika to z konieczności zapewnienia dużego i stałego dopływu powietrza zewnętrznego, które jest niezbędne do chłodzenia skraplacza. Lepszą efektywnością charakteryzują się klimatyzatory przenośne wyposażone w dwururowy obieg powietrza schładzającego skraplacz, co eliminuje konieczność zapewnienia nawiewu powietrza zewnętrznego.

Wadą tych klimatyzatorów jest również wysoki poziom wytwarzanego hałasu, przez wbudowaną sprężarkę. Zależnie od modelu urządzenie może również pracować jako osuszacz powietrza, bądź pompa ciepła, a także jak zwykły wentylator.

Klimatyzatory typu split i multi-split

W odróżnieniu od kompaktów, klimatyzatory typu split składają się z dwóch jednostek – zewnętrznej ze sprężarką i skraplaczem oraz wewnętrznej z parownikiem i zespołem nawiewnym.

Rozwiązanie takie umożliwia umieszczenie głośnej sprężarki w odległości nawet kilkunastu metrów od chłodzonego pomieszczenia, a niewielką jednostkę wewnętrzną można zamocować w optymalnym miejscu. Obie jednostki połączone są hermetycznie cienkimi rurkami, którymi przepływa czynnik chłodniczy.

Klimatyzator typu multi split
Klimatyzator typu multi split montowany jest na stałe. Fot. LG

Ten rodzaj klimatyzatorów najczęściej montowany jest na stałe, dostępne są również modele umożliwiające łatwy montaż i demontaż, co staje się istotne przy sezonowym wykorzystywaniu obiektu.

Rozbudowany układ chłodniczy obsługujący kilka pomieszczeń tworzony jest w systemie multi-split, w którym kilka jednostek wewnętrznych współpracuje z centralną jednostką zewnętrzną o odpowiednio dużej mocy. Układ sterowania pozwala na indywidualne ustawienie parametrów pracy dla każdej jednostki wewnętrznej.

Pompa ciepła w roli klimatyzatora

W budynkach wyposażonych w instalację grzewczą z pompą ciepła istnieje możliwość wykorzystania jej również jako części układu chłodzenia. Jednak zasadniczy wpływ na komfort i efektywność pracy w trybie chłodniczym ma sposób przekazywania/pobierania ciepła z pomieszczeń, a optymalnym rozwiązaniem jest instalacja z klimakonwektorami, przez które zależnie od potrzeb, przepływa ciepła lub zimna woda.

Dzięki nim można w pełni wykorzystać możliwości grzewcze i chłodnicze instalacji z gruntową lub powietrzną pompą ciepła. Niekiedy funkcję chłodzenia mają również systemy ogrzewania podłogowego. Należy wtedy doprowadzić zimny czynnik z obiegu pasywnego, który bezpośrednio przekazuje energie cieplną do gruntu lub z udziałem pompy ciepła.

Pompa ciepła może także mieć funkcję chłodzącą. Fot. archiwum budujemydom.pl

Rozwiązanie takie narzuca jednak istotne ograniczenia - podłoga nie może być zbyt chłodna, aby nie doprowadzić do wykraplania się pary wodnej, a ograniczona cyrkulacja powietrza (zimne jako cięższe zbiera się przy podłodze), utrudnia uzyskanie równomiernego rozkładu temperatury powietrza na różnych wysokościach.

Autor: Cezary Jankowski

Opracowanie: Klaudia Tomaszewska

Zdjęcie otwierające: pixabay

Komentarze

FILMY OSTATNIO DODANE