Podnebje

Kaj so pasivne klimatske naprave, kako delujejo

Z vročim poletjem se neizogibno pojavi problem klimatizacije. Čeprav ni v vseh regijah, je vroči zastarel zrak v mnogih regijah še vedno zelo resen problem, ki lahko povzroči težave doma ali v pisarni. Če ga želite rešiti, lahko kupite običajno klimatsko napravo, ki se imenuje tudi split sistem. So pa sami po sebi precej dragi, poleg tega pa porabijo veliko električne energije, kar vpliva na stroške. Uporaba običajnih klimatskih naprav ni vedno priporočljiva in upravičena, včasih je veliko bolj donosno vgraditi pasivno hladilno klimatsko napravo v hišo. V tem članku bomo razkrili, kaj so pasivne klimatske naprave in kako delujejo..

Iz česa je sestavljena pasivna klimatska naprava

Klimatsko napravo lahko naredite na različne načine. Navajeni smo, da je klimatska naprava tako podolgovata stvar, ki je obešena s stropa. Iz nje piha hladen zrak, zunaj stene hiše pa je škatla z ventilatorjem, iz katere kaplja kondenz. Torej so pasivne klimatske naprave razporejene na povsem drugačen način..

Najenostavnejša in relativno najcenejša možnost za ureditev pasivne klimatske naprave je sestavljena iz naslednjih elementov:

  • Geotermalni krog (vrtina v tleh).
  • Enota ventilatorske tuljave.
  • Obtočna črpalka.
  • Hladilno sredstvo v tokokrogu.

Tak sistem lahko zniža sobno temperaturo za 4-6 ° C in ima zmogljivost od 1 do 2 kW. Proizvajalci sistemov običajno navedejo kazalnik 2 ali več kW, v resnici pa je veliko odvisno od regije, strukture tal in splošne temperature v regiji, tako zraka kot tal. Lahko pa varno računate na 1 kW moči.

Če zmogljivost takega sistema ni zadostna, se mu doda toplotna črpalka. Takšna enota je draga in se dolgo izplača. Če pa na začetku ustvarite ogrevalni in klimatski sistem na osnovi toplotne črpalke z geotermalnim krogom, se izkaže, da je precej donosen. Toplotne črpalke ni smiselno uporabljati le za hlajenje zraka poleti. Upoštevajte, da to ni donosno, ne zato, ker so stroški električne energije in drugi stroški visoki, ampak zato, ker so začetni stroški toplotne črpalke zelo visoki..

Torej, poglejmo podrobneje elemente pasivne klimatske naprave..

Geotermalni krog in vrtina

Geotermalni krog in vrtina

Geotermalna kontura je navpična vrtina v tleh. Čim globlje je vodnjak, tem več toplotne energije je mogoče črpati iz njega. Na primer, vrtina 40 m globoko lahko zagotovi 2 kW energije, skoraj kot split sistem.

V vodnjak se spusti rezervoar iz plastičnih cevi v obliki črke U. Uporabljajo se lahko tudi druge cevi, vendar je plastika najbolj optimalna. So poceni in zmogljivost je dovolj dobra, da zbiralec zdrži 50 let..

Cev je napolnjena s tekočino, ki kroži po sistemu. Imenujejo ga tudi hladilno sredstvo. Običajne toplotne črpalke uporabljajo posebno hladilno sredstvo proti zmrzovanju, pasivne klimatske naprave pa lahko uporabljajo običajno vodo. Tako je manj operativnih stroškov in povračila naključnih izgub.

Pomembno! Upoštevajte, da mora v primeru uporabe toplotne črpalke kot nosilec toplote krožiti posebna tekočina – hladilno sredstvo.

Običajno so visoki stroški vrtalnih del tisti, ki lastnike primestnih stanovanj ustavijo pred namestitvijo pasivne klimatske naprave. Toda zaradi dejstva, da so zahteve za vodnjak v tleh veliko manj stroge kot za vodnjak, na primer. Zato lahko za vrtanje tudi tako globoke vrtine 40 m uporabite majhne vrtalne naprave, kot je BUR-50. Še posebej, če so tla 3 – 4 stopnje vrtanja, ki vključujejo glino, pesek in apnenec.

Stroški vrtanja vrtine globine 40 m ne presegajo 500 USD. Cena kompleta plastičnih cevi in ​​povezovalnih elementov je približno 100 USD.

Vrtina v tleh ni edina možnost zbiralnika za pasivno klimatsko napravo. Zbiralnik lahko potopite tudi v vodo, katere temperatura zadošča, da se hladilno sredstvo v obtoku ohladi za vsaj 3 – 5 ° C. Rezervoar lahko na primer spustite v vrtino s hladno vodo ali v gorsko reko..

Enote ventilatorskih tuljav

Enote ventilatorskih tuljav

Enote ventilatorske konvektorje so naslednji element pasivnega hladilnega sistema. Te enote imenujemo tudi “pol-balzami”.

Enota ventilatorske tuljave je sestavljena iz toplotnega izmenjevalnika, ventilatorja, filtra in krmilne enote.

Hladilno sredstvo / ogrevalni medij kroži znotraj toplotnega izmenjevalnika. Ventilator vpihuje zrak v izmenjevalnik toplote, kjer se ohladi, in odvaja hladen zrak nazaj. Filter čisti zrak. Krmilna enota je potrebna za uravnavanje temperature zraka v prostoru..

Načelo delovanja ventilatorske tuljave

Če se poglobite v podrobnosti, ventilator enakomerno porazdeli zrak po celotnem območju toplotnega izmenjevalnika, tako da se enakomerno ohladi ali segreje (če se ventilatorska tuljava uporablja za ogrevanje).

Motor ventilatorja je dveh vrst:

  • tangencialno – uporablja se za ventilatorske tuljave majhne moči v majhnih prostorih;
  • centrifugalno – uporablja se v enotah ventilatorskih tuljav srednje in velike moči. Običajno so nameščeni v tovarnah ali drugih velikih prostorih..

Tako ventilator piha zrak in ga dovaja skozi toplotni izmenjevalnik. Sam izmenjevalnik toplote in zanj primerne cevi so najpogosteje bakrene. Hladilno sredstvo ali sredstvo za prenos toplote teče skozi cevi znotraj toplotnega izmenjevalnika. Lahko je voda, hladna ali vroča ali raztopina etilen glikola.

Enote ventilatorske konvektorje lahko nadzorujejo sobno temperaturo na dva načina: bodisi s prilagajanjem količine dovajanega zraka ali količine vode v toplotnem izmenjevalniku. Pretok vode je mogoče nastaviti s posebnim ventilom, ki spreminja premer prečnega prereza cevi. Tako se pretok vode, ki vstopi v izmenjevalnik toplote, spremeni..

Pomembno! Sposobnost uravnavanja količine vstopne vode je temeljna razlika med vodnimi sistemi in freonom.

Pretok zraka je mogoče nadzorovati s spreminjanjem hitrosti ventilatorja. Tako bo črpal zrak v manjši ali večji prostornini..

Enote ventilatorske konvektorje so nameščene v vseh prostorih, kjer je potrebna klimatska naprava: v dvoranah, spalnicah, hodnikih, kuhinjah in drugih prostorih. Stroški ventilatorskih konvektorjev se začnejo od 200 USD. Izgledajo enako kot običajne klimatske naprave z močjo 2 kW, z daljinskim upravljalnikom in regulacijo hitrosti hlajenja..

Obtočna črpalka

Obtočna črpalka je potrebna v sistemu, da prisili tekočino, da kroži po sistemskem krogu. Voda teče po geotermalnem krogu, se tam ohladi in vstopi neposredno v toplotni izmenjevalec ventilatorske tuljave.

Poraba električne energije s pomočjo obtočne črpalke je zelo nizka, stroški same črpalke pa znašajo približno 100 USD. Namestitev celotnega pasivnega hladilnega sistema bo stala približno 100 USD. Skupno bo pasivna klimatska naprava stala 600 dolarjev, približno enako kot običajni split sistem.

Poleg predstavljenih elementov pasivne klimatske naprave je v sistem lahko vključena toplotna črpalka. Če zmogljivost osnovnih elementov ni dovolj, se hladilno sredstvo dodatno ohladi v kompresorju in šele nato vstopi v toplotni izmenjevalnik ventilatorske tuljave.

Kako deluje pasivna klimatska naprava

Kako deluje pasivna klimatska naprava

Poglejmo si podrobneje načelo delovanja pasivne klimatske naprave in kako deluje prezračevanje in klimatizacija v prostorih..

Torej, recimo, da v sistemu kroži navadna voda.

Skozi zemeljski toplotni izmenjevalec, ki smo ga imenovali geotermalni krog nekoliko višje, se voda ohladi na določeno temperaturo, ki je očitno nižja od temperature okolice na zemeljski površini. Na primer, zunaj okna je +30 ° S. Voda teče skozi vezje in gre v toplotni izmenjevalec v enoti ventilatorske tuljave s temperaturo +19,5 ° C.

NAČELO PASIVNEGA HLAJENJA

S hlajenjem zraka, ki teče skozi toplotni izmenjevalec ventilatorske tuljave, se voda segreje in zapusti toplotni izmenjevalec s temperaturo +21,2 ° C. Zdi se, da je razlika precej majhna. Toda poglejmo globlje.

Hlajenje na uro bo 715 vatov. Stroški električne energije so veliko nižji: enota ventilatorske konvektorja porabi le 70 W, obtočna črpalka pa 120 W. Mimogrede, črpalk je lahko več, potem je treba povzeti njihovo porabo.

Ko se voda preda hladnemu zraku, se vrne v zbiralnik tal, kjer se ponovno ohladi, zato se cikel ponovi.

Pomembno! Višja kot je zunanja temperatura, večja je učinkovitost pasivne klimatske naprave. Ko je temperatura nizka, na primer +20 ° C, je učinkovitost pasivnega hlajenja praktično nič, saj je temperaturna razlika med vodo in zrakom majhna.

Če v sistemu ne kroži voda, ampak v sistem dodamo raztopino etilen glikola in toplotno črpalko s kompresorjem, bo učinkovitost klimatske naprave veliko višja, vendar bodo tudi stroški.

Glavni problem pasivnih klimatskih naprav z zbiralnikom tal je hidravlični upor, zaradi česar je treba povečati moč obtočnih črpalk..

Najpreprostejša rešitev tega problema je uporaba čim manj viskoznega hladilnega sredstva. Če je voda, potem destilirano, razredčeno z mehčalci, ki zmanjšujejo viskoznost.

Poleg tega lahko sprejmete številne druge ukrepe:

  • Zmanjšajte naklon zavojev cevi v sistemu. V ta namen je treba vrtljive elemente zamenjati s poševnimi tupimi koti..
  • Prav tako morate zmanjšati število sklopk, ki zmanjšujejo premer prereza cevovoda. Bolje je uporabiti spojke brez spreminjanja premera.
  • Zmanjšajte število zapornih ventilov – ventilov.
  • Uporabite lahko ventilatorske konvektorje z večjimi cevmi izmenjevalnika toplote..

Spodnja tabela prikazuje najbolj problematične odseke cevovoda. Upoštevajte, da je nižji koeficient, naveden v zadnjem stolpcu, manjši hidravlični upor v sistemu..

Tabela 1. Koeficient upora elementov cevovoda.

Tabela 1. Koeficient upora elementov cevovoda.

Z odstranitvijo elementov z največjo upornostjo sistema lahko znatno povečate učinkovitost pasivne klimatske naprave z zbiralnikom zemlje..

Naslednja pomembna točka pri delovanju pasivne klimatske naprave je prezračevanje. Za pravilno delovanje ventilatorskih tuljav mora biti dovod svežega zraka. In tukaj je treba opozoriti, da se enote ventilatorskih konvektorjev lahko uporabljajo z odprtim oknom, v nasprotju s klimatskimi napravami razdeljenega tipa..

Poleg pretoka zraka skozi okno je možno realizirati dovod zraka z uporabo centralne klimatske naprave, ki je nameščena na strehi ali podstrešju stavbe..

Druge možnosti pasivnega hlajenja

Pasivno hlajenje ni vedno izvedeno z ventilatorskimi tuljavami. Na primer, v prostorih, kjer je nezaželeno prekomerno premikanje zračnih mas ali hrup iz ventilatorjev, je mogoče uporabiti tako imenovane hladne stene, strope ali hladna tla..

Sistem hladnih tal je skoraj enak sistemu toplih tal. Pod talno oblogo potekajo cevi, skozi katere kroži ohlajena tekočina. Tako tekočina ohladi talno površino..

Hladne stene

Hladne stene in stropi so enako učinkoviti. Z ohlajenega stropa se zrak v skladu s fizikalnimi zakoni spušča navzdol in ustvarja optimalno temperaturo v prostoru.

Tla, strop in stene lahko imenujemo hladni le pogojno. Običajno temperatura teh površin nikoli ni nižja od +15 – +16 ° C, tako da ne nastane kondenz.

Na koncu bi rad še enkrat spomnil na prednosti uporabe pasivne klimatske naprave. Poraba 2 kW hladilne enote ne presega 80 – 100 W. Običajna klimatska naprava z močjo 2 kW porabi najmanj 800 vatov. Prednost je očitna, pasivna klimatska naprava porabi 10 -krat manj in se temu primerno izplača v več letnih časih.