Jak chłodzić dom latem?

Klimatyzacją można sterować za pomocą pilota (fot. TP Tempcold)

Prostym rozwiązaniem prowadzącym do zmniejszenia ilości ciepła dostarczanego do pomieszczeń przez słońce jest posadzenie drzew, dających cień.

Ten sam skutek da zastosowanie żaluzji wewnątrzokiennych lub rolet zewnętrznych. Istnieją również różne rozwiązania techniczne obniżające temperaturę powietrza w pomieszczeniach. 

Propozycja pierwsza

Gruntowy wymiennik ciepła

Najprostszym rozwiązaniem jest ochładzanie powietrza zewnętrznego w wymienniku gruntowym i dostarczanie go do pomieszczeń systemem kanałów nawiewnych. Przepływ powietrza jest wymuszany wentylatorem.

Koszty eksploatacyjne tak wykonanego systemu związane będą jedynie ze zużywaniem przez niego energii elektrycznej. Idea działania wymiennika gruntowego wykorzystuje naturalny chłód ziemi.

Obecnie wymiennik gruntowy możemy wykonać w oparciu o dwie technologie: pierwszą – system specjalnych rur charakteryzujących się dużym współczynnikiem przewodzenia ciepła oferowany przez firmę Rehau i drugą – opartą na patencie Politechniki Wrocławskiej.

W obu przypadkach jesteśmy w stanie dostarczyć latem chłodne powietrze do pomieszczeń tylko przy wykorzystaniu wymiennika z systemem kanałów nawiewnych i wentylatora wymuszającego przepływ powietrza.

Przeponowy wymiennik ciepła

Kompletny system AWADUKT Thermo (fot. Rehau)

Firma Rehau oferuje kompletny system AWADUKT Thermo, umożliwiający wykonanie przeponowego gruntowego wymiennika ciepła. Doświadczenia wykazały, że w lecie można w nim obniżyć temperaturę przepływającego powietrza maksymalnie o 12°C.

Wymiennik ten zbudowany jest z rur polipropylenowych o średnicy 200 mm. Stosuje się polipropylen z domieszkami powodującymi wzrost jego przewodności cieplnej.

Dzięki temu uzyskano większą wymianę ciepła między gruntem a powietrzem wewnątrz rury. Z czerpni zlokalizowanej w przydomowym ogródku prowadzimy przewodami podziemnymi powietrze, które stykając się z chłodnymi ściankami rur w gruncie ulega ochłodzeniu.

Czerpnia wyposażona jest w filtry oczyszczające zasysane powietrze zewnętrzne. Dwustopniowa filtracja z wykorzystaniem filtrów zgrubnych i dokładnych pozwala na eliminację większości kurzu i pyłków.

Standardowo w skład systemu wchodzą: czerpnia powietrza z filtrem, system kolektorów wymiennika, szczelne przejście do budynku, odpływ kondensatu do kanalizacji wewnętrznej z syfonem lub do studni zbierającej kondensat.

Przykładowo, dla powierzchni mieszkalnej 150-200 m², należy przewidzieć rury o średnicy 200 mm i długości 50 m. Rury REHAU AWADUKT Thermo pokryte są dodatkowo warstwą o właściwościach antybakteryjnych, która zabezpiecza przed powstawaniem zanieczyszczeń biologicznych i jest całkowicie bezpieczna dla człowieka. Warstwa ta zapobiega rozwojowi drobnoustrojów na wewnętrznej ściance rury. W rezultacie powietrze w instalacji wentylacyjnej jest higieniczne i zawiera śladowe ilości drobnoustrojów.

Przeponowy wymiennik ciepła: instalacja pierścieniowa - na górze; instalacja w układzie Tichelmann'a - na dole (rys. wg Rehau)

Przyczyną tworzenia się kondensatu w rurach jest proces wykraplania pary wodnej podczas ochładzania zassanego powietrza zewnętrznego. Aby zapobiec powstawaniu wody w przewodach, należy prowadzić je ze spadkiem 2%. Kondensat należy odprowadzać do kanalizacji – w budynkach podpiwniczonych lub do studzienki zbiorczej - w domach niepodpiwniczonych.

W przypadku domów jednorodzinnych zaleca się wykorzystanie układu pierścieniowego otaczającego budynek – z uwagi na zmniejszenie kosztów inwestycyjnych (mniejsza liczba kształtek i wykopów). Rury należy układać na głębokości poniżej poziomu przemarzania gruntu (1,5-2 m) i w odległości co najmniej 1 metr od budynku.

Bezprzeponowy wymiennik gruntowy

W bezprzeponowym wymienniku gruntowym według patentu Politechniki Wrocławskiej powietrze pobrane przez wolno stojącą czerpnię przepływa przez złoże żwirowe zlokalizowane pod powierzchnią gruntu. W przypadku występowania wysokiego poziomu wód gruntowych lub skalistego podłoża wymiennik można usytuować na niewielkiej głębokości lub nawet na powierzchni terenu, pod warunkiem zastosowania izolacji termicznej równoważącej 4-5 metrową warstwę wilgotnego gruntu.

Przekrój przez wymiennik gruntowy wg patentu Politechniki Wrocławskiej: zagłębiony - na górze; usytuowany przy skarpie - na dole

Zastosowanie tego wymiennika pozwala latem na obniżenie temperatury przepływającego powietrza o 10-12°C przy jednoczesnym jego osuszeniu. Dodatkową zaletą wymiennika bezprzeponowego jest oczyszczanie powietrza z bakterii i grzybów znajdujących się w powietrzu zewnętrznym, co jest szczególnie korzystne dla osób cierpiących na alergie. Pozyskany z gruntu chłód całkowicie zaspokaja potrzeby domu jednorodzinnego.

Wymiennik ten charakteryzuje bardzo wysoki stosunek energii uzyskanej do włożonej, wynoszący ok. 40:1. Oznacza to, że przy zużyciu 1 kW energii elektrycznej uzyskujemy 40 kW ciepła. Dla porównania, w pompach ciepła stosunek ten wynosi 3,5:1, czyli jest przeszło dziesięciokrotnie niższy. Dzięki tak dużej skuteczności to rozwiązanie cieszy się coraz większym zainteresowaniem. Dodatkową zaletą są niskie koszty materiałów potrzebnych do wykonania wymiennika. 

Propozycja druga

Centrala wentylacyjna z chłodnicą

Centrala wentylacyjna z odzyskiem ciepła (fot. ATC Poland)

Propozycja trzecia

Ogrzewanie powietrzne z chłodnicą

Piec nadmuchowy (fot. Polski Komfort)

W podobny sposób możemy rozbudować system ogrzewania powietrznego. W ogrzewaniu tym wykorzystujemy system kanałów nawiewno-wywiewnych połączonych z piecem nadmuchowym.

Różnica między wentylacją nawiewno-wywiewną a systemem ogrzewania powietrznego związana jest z ilością przetłaczanego przez nie powietrza. Systemy wentylacyjne dostarczają jedynie ilości niezbędne do dobrego samopoczucia człowieka i prawidłowej pracy urządzeń, np. kotłów gazowych.

Natomiast system ogrzewania powietrznego przetłacza więcej powietrza, gdyż musi zapewnić utrzymanie odpowiedniej temperatury w pomieszczeniu. Ze względów ekonomicznych większość powietrza krąży w systemie w recyrkulacji; pobierana jest tylko niewielka ilość powietrza świeżego na potrzeby ludzi. Z

uwagi na większą ilość powietrza przetłaczanego przez system ogrzewania, ochładzanie pomieszczeń jest bardziej wydajne i pozwala uzyskać niższą temperaturę.

Jednak wiąże się to z poniesieniem wyższych kosztów związanych z przetłaczaniem większej ilości powietrza i koniecznością dostarczenia większej ilości chłodu przez chłodnice.

Propozycja czwarta

Klimatyzatory przenośne

Klimatyzator przenośny monoblokowy (fot. AB Klima)

Najprostszym rozwiązaniem są klimatyzatory przenośne, inaczej zwane mobilnymi. Dzielą się one na monoblokowe (co oznacza, że całe urządzenie znajduje się w jednej obudowie) i typu split, w których nastąpił podział na dwa współpracujące ze sobą urządzenia – jednostkę zewnętrzną i wewnętrzną.

Zasadą działania klimatyzatorów jest pobieranie ciepła z pomieszczenia i usuwanie go na zewnątrz. W klimatyzatorach monoblokowych powietrze zewnętrzne pobierane jest przez podwójną rurę. Jedną zasysane jest powietrze zewnętrzne, a drugą usuwane powietrze ogrzane w klimatyzatorze.

Podwójną rurę możemy wystawiać na zewnątrz pomieszczenia przez uchylone okno lub przez wykonany w ścianie otwór. Rurę możemy także wystawić przez drzwi do sąsiedniego pomieszczenia, będzie to jednak powodowało podgrzewanie powietrza w tym pomieszczeniu.

Dostępne są również klimatyzatory przenośne typu split złożone z jednostek zewnętrznej i wewnętrznej, połączonych ze sobą przewodami freonowymi. Jednostkę zewnętrzną możemy postawić na balkonie albo w sąsiednim pomieszczeniu. Dzięki temu, że przewody mają mniejszą średnicę niż przewody powietrzne w klimatyzatorach monoblokowych, w mniejszym stopniu musimy uchylać okno lub drzwi. 

Propozycja piąta

Klimatyzatory typu split

(fot. LG Elektronics Polska)

Dwa rodzaje klimatyzatorów do montażu w przestrzeni sufit podwieszanego: kasetonowy - na górze; kanałowy - na dole (fot. AB Klima)

Bardziej komfortowym rozwiązaniem jest zastosowanie stacjonarnych klimatyzatorów typu split. Jednostka wewnętrzna w tych klimatyzatorach może być zlokalizowana przy oknie, na suficie, na ścianie lub w przestrzeni sufitu podwieszonego.

Wybór konkretnego modelu uzależniony jest od architektury wnętrza i życzenia użytkownika.

Na zewnątrz wystawiana jest hałasująca jednostka zewnętrzna. Klimatyzatory tego typu standardowo wyposażone są w pilota, umożliwiającego łatwe sterowanie z dowolnego miejsca w pomieszczeniu.

Możemy ustawiać żądaną temperaturę powietrza, jak również zaprogramować dobowy lub tygodniowy czas pracy klimatyzatora w określonych godzinach.

Jeżeli nasz klimatyzator będzie mógł pracować w trybie pompy ciepła, to pomieszczenie, oprócz chłodzenia, będzie mogło być ogrzewane w chłodniejsze dni. Ponieważ klimatyzatory pracują tylko na powietrzu recyrkulacyjnym, wymuszając jego ruch powodują wznoszenie kurzu.

Dlatego bardzo ważne jest zastosowanie w klimatyzatorze odpowiedniego systemu filtracji, który usunie zanieczyszczenia występujące w postaci kurzu, pyłów i zapachów. W tanich klimatyzatorach są to filtry mechaniczne, w droższych natomiast spotykamy się z filtrami elektrostatycznymi, katechinowymi, fotokatalitycznymi.

• Filtry włókninowe – mechaniczne, są stosowane najczęściej; jako materiał filtracyjny wykorzystywane są włókna szkła, plastiku, tworzyw naturalnych, metali itp. Grube włókna stosowane są w filtrach zgrubnych i dokładnych, a drobne – w filtrach bardzo dokładnych i zawiesinowych (HEPA, ULPA). Zastosowanie włókien niektórych materiałów umożliwia mycie filtrów wodą, co obniża koszty eksploatacyjne.
  
  
• Filtry elektrostatyczne – wychwytują cząstki działając na zasadzie ładunków elektrostatycznych. Służą do usuwania większych cząsteczek np. pyłków czy zarodników pleśni.
  
  
• Filtr katechinowy – dezodoruje oczyszczane powietrze i neutralizuje bakterie oraz wirusy. Pozwala on także na wychwycenie roztoczy i dymu tytoniowego. Nazwa filtra związana jest z substancją czynną występującą w filtrze zwaną katechiną. Substancja ta jest naturalnym związkiem chemicznym znajdującym się w herbacie. Jej zdolność zwalczania drobnoustrojów znana jest od starożytności i była wykorzystywana w medycynie.
  
  
• Filtry fotokatalityczne – w filtrach tych na skutek działania światła z lampy UV na tlenek tytanu tworzy się nadtlenek wodoru (H2O2) oraz rodniki wodorotlenowe (OH). Te dwie substancje mają silne właściwości utleniające i działając wspólnie są w stanie rozłożyć substancje wydzielające nieprzyjemne zapachy na bezzapachowy dwutlenek węgla i wodę. Silne utleniacze usuwają również bakterie, pleśń i unieszkodliwiają wirusy. Filtr ten w ciągu minuty jest w stanie zredukować 85% zanieczyszczeń powstałych w wyniku spalenia pięciu papierosów.

Niektóre klimatyzatory wyposażone są ponadto w jonizatory, wydzielające jony ujemne. Pozwala to na uzyskanie świeższego powietrza. Znajdujące się w pomieszczeniach jony dodatnie (wytwarzane m.in. przez monitor komputera lub telewizor) nie tylko wpływają niekorzystnie na samopoczucie człowieka, ale również utrzymują w powietrzu cząstki kurzu.

Jednostka zewnętrzna (fot. Daikin Poland)

Jony ujemne występują w przyrodzie w lasach, przy wodospadach czy nad morzem. Przyczyniają się do neutralizacji jonów dodatnich i oczyszczają powietrze. Z tego powodu klimatyzator z jonizatorem jest wart polecenia.

Jeśli chcemy stosować klimatyzatory w kilku pomieszczeniach, warto zastanowić się nad wyborem multi-splita, w którym jedna jednostka zewnętrzna może obsługiwać od dwóch do czterech jednostek wewnętrznych.

Obecnie polecane są klimatyzatory pracujące na czynniku chłodniczym R410A, pozwalające na zaoszczędzenie 10-20% energii elektrycznej w stosunku klimatyzatorów z czynnikiem R407C.

Jeśli kupowany przez nas klimatyzator będzie posiadał również inwerter (przetwornik zmieniający prędkość obrotową sprężarki), możemy zmniejszyć ilość zużywanej energii elektrycznej nawet o 30%.

Inwerter pozwala dostosować prędkość obrotową sprężarki do aktualnego zapotrzebowania na moc chłodniczą, a tym samym na ograniczenie zużycia energii do niezbędnego minimum. Technologia inwerterowa pozwala na szybkie uzyskanie komfortowej temperatury. Porównując ze zwykłym klimatyzatorem czas ten skraca się o połowę. Jednostki z inwerterem są energooszczędne, cichsze i wydajniejsze, i w związku z tym droższe. Zaawansowana konstrukcja klimatyzatora charakteryzuje się wysoką wydajnością i najwyższą klasą energetyczną, czyli klasą A.

Jeżeli chcemy ochładzać powietrze przy pomocy klimatyzatorów w więcej niż 4 pomieszczeniach zastosujmy system VRV. Wówczas jedna jednostka zewnętrzna będzie mogła współpracować nawet z 16 jednostkami wewnętrznymi. Każda jednostka wewnętrzna może być innego typu, dostosowanego do aranżacji danego pomieszczenia.

Systemy VRV dostępne są w wersjach dwu- i trójprzewodowych. W wersji dwuprzewodowej wszystkie jednostki wewnętrzne pracują albo w trybie grzania, albo chłodzenia. Wersja trójprzewodowa pozwala na to, aby część jednostek wewnętrznych pracowała w trybie chłodzenia, a pozostałe w trybie grzania. Dodatkowo, pobrane ciepło z jednego pomieszczenia może zostać oddane do drugiego, co umożliwi zmniejszenie zużycia energii w ramach systemu. Wadą systemów VRV jest ich wysoka cena.