ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΕΝΤΡΙΚΟΥ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ (ΤΕΙ) ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΤΕΦ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΕΝΤΡΙΚΟΥ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΕΚΠΟΝΗΘΗΚΕ ΑΠΟ ΤΗΝ ΠΑΤΡΩΝΑΚΗ ΜΑΡΙΛΕΝΑ ΕΙΣΗΓΗΤΗΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Κος ΝΑΜΛΗΣ ΘΕΩΦΙΛΟΣ ΚΑΒΑΛΑ,

2 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Σε αυτό το σημείο θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τους ανθρώπους που βοήθησαν για να είναι πλήρης αυτή η εργασία και πρωτίστως τον καθηγητή μου Κο Ναμλή Θεόφιλο για την πολύτιμη συμπαράσταση και καθοδήγηση που μου παρείχε, ώστε η εργασία μου να λάβει την τελική της μορφή. Η βοήθειά του προκειμένου να καταφέρω να επιλέξω το θέμα της πτυχιακής εργασίας ήταν κατατοπιστική και έτσι μπόρεσα να ασχοληθώ με ένα κομμάτι της μηχανολογίας που με ενδιαφέρει πάρα πολύ. Επίσης ένα μεγάλο ευχαριστώ στην οικογένεια μου για την ψυχική υποστήριξη που μου πρόσφεραν καθ όλη την διάρκεια της διεξαγωγής και συγγραφής της πτυχιακής εργασίας. 2

3 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στην παρούσα πτυχιακή εργασία, αναλύεται ο κεντρικός κλιματισμός που εγκαθίσταται σε κτίρια, γραφεία, βιομηχανίες καθώς και σε απλές κατοικίες. Ο κεντρικός κλιματισμός διαχωρίζεται ουσιαστικά σε τέσσερα μέρη, τα οποία αποτελούν ξεχωριστά κεφάλαια. Στο πρώτο κεφάλαιο, γίνεται μία εισαγωγή για τον κλιματισμό έτσι ώστε ο αναγνώστης να μπορέσει να κατανοήσει την ορολογία των επόμενων κεφαλαίων. Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζεται η κεντρική μονάδα θερμικής επεξεργασίας και περιγράφονται τα μηχανήματα τα οποία την αποτελούν. Στο τρίτο κεφάλαιο αναλύεται το δίκτυο αγωγών και τα διαφορετικά είδη εγκατάστασης που υπάρχουν σήμερα. Στο τέταρτο κεφάλαιο, περιγράφονται τα στοιχεία τοπικής επεξεργασίας της θερμότητας και η παρουσίαση των μηχανημάτων τους. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο της πτυχιακής εργασίας, παρουσιάζονται οι σύγχρονες εγκαταστάσεις κλιματισμού και τα πλεονεκτήματα τους. 3

4 Περιεχόμενα 1 Γενικά στοιχεία Κεντρικού Κλιματισμού Ιστορική Αναδρομή Σκοπός Κατάταξη συστημάτων κλιματισμού με κριτήρια Τα συστήματα κλιματισμού με κριτήριο τον βαθμό επεξεργασίας του αέρα Συστήματα κλιματισμού με κριτήριο το μέσο μεταφοράς της θερμότητας Συστήματα κλιματισμού με κριτήριο τη θέση των συσκευών και την έκταση της εφαρμογής τους Τοπικά συστήματα κλιματισμού Κεντρικά συστήματα κλιματισμού Εισαγωγή στην Ψυχρομετρία Ψυχρομετρικοί όροι θερμοκρασίας και υγρασίας αέρα Ψυχρομετρικός χάρτης Αναγνώριση κλιμάκων στον ψυχρομετρικό χάρτη Ψυχρομετρικές μεταβολές Υπολογισμός φορτίων Θερμικά κέρδη και ψυκτικό φορτίο κλιματιζόμενου χώρου Εκτίμηση θερμικών κερδών και ψυκτικού φορτίου τυπικού κλιματιζόμενου χώρου Υπολογισμός ψυκτικού φορτίου από αδιαφανή οικοδομικά στοιχεία Υπολογισμός ψυκτικού φορτίου από διαφανή δομικά στοιχεία

5 1.6.5 Υπολογισμός θερμικών κερδών και ψυκτικού φορτίου από εσωτερικές πηγές Υπολογισμός ψυκτικού φορτίου λόγω ανανέωσης και διείσδυσης αέρα 55 2 Κεντρική μονάδα θερμικής επεξεργασίας Εισαγωγή στην αντλία θερμότητας Αρχή λειτουργίας της αντλίας θερμότητας Τετράοδη βαλβίδα Αντλία θερμότητας νερού αέρος Αντλία θερμότητας αέρος αέρος Αντλία θερμότητας νερού - νερού Σύστημα ψυκτικού ρευστού αέρα Δίκτυο αγωγών Σωστή ποσότητα αέρα Το σύστημα εξαναγκασμένης κυκλοφορίας του αέρα Δίκτυα αεραγωγών Αρχές ροής αέρα σε αεραγωγούς Αεραγωγοί Υπολογισμός διάστασης των αεραγωγών Στόμια Φίλτρα Δίκτυο σωληνώσεων νερού Υδρόψυκτο σύστημα Αερόψυκτο σύστημα Δίκτυο σωληνώσεων ψυκτικού ρευστού

6 4 Στοιχεία τοπικής επεξεργασίας ή προσαγωγής και διαχύσεως της θερμότητας Ενιαία Μονάδα (Monobloc) Μονάδες Διαιρούμενου Τύπου (Slit Units) Μονάδες ανάκτησης θερμότητας (εναλλακτές αέρα-αέρα) Μονάδες απόρριψης αέρα Αυτοματισμοί - συστήματα ελέγχου Συστήματα ελέγχου και αυτοματισμού Εξαρτήματα συστημάτων αυτοματισμού ελέγχου Συστήματα ελέγχου και αυτοματισμού κλειστού και ανοιχτού κυκλώματος Αυτόματος έλεγχος κεντρικής μονάδας κλιματισμού B.M.S (Building Management System) Τεχνική περιγραφή συστήματος BMS Κατάλογος Εικόνων Κατάλογος Πινάκων Βιβλιογραφία

7 Κεφάλαιο 1 1 Γενικά στοιχεία Κεντρικού Κλιματισμού 1.1 Ιστορική Αναδρομή Από ανέκαθεν ο άνθρωπος ζούσε συχνά σε μεταβαλλόμενες και κάποιες φορές ακραίες κλιματιστικές συνθήκες. Τέτοιες μεταβολές είναι ο καύσωνας, η ξηρασία, η παγωνιά, η υγρασία. Με την πάροδο τον χρόνων, ο άνθρωπος προσπάθησε να ελέγξει αυτές τις μεταβολές με σκοπό την επιβίωση του καθώς και τις καλύτερες συνθήκες διαβίωσης. Για παράδειγμα, σε χώρες με ζέστη και ξηρασία όπως Περσία και Ινδία, ο άνθρωπος εφάρμοσε οικοδομικές τεχνικές για τον αερισμό και κατ επέκταση την επίτευξη της χαμηλότερης θερμοκρασίας. Διαμόρφωσε δηλαδή κατακόρυφες προεξοχές με στενή διατομή και με κατάλληλα ανοίγματα, τα οποία προκαλούσαν κυκλοφορία ρεύματος σε συγκεκριμένη κατεύθυνση όπου είχαν ως αποτέλεσμα την εξαγωγή των θερμών μαζών αέρα από τον χώρο. 7

8 Εικόνα 1: Οικοδομική τεχνική Αράβων που προκαλούσε κυκλοφορία ρεύματος αέρα Η πρώτη προσπάθεια βιομηχανικής εγκατάστασης κλιματισμού έγινε από τον Willis Carrier το 1902 σε ένα τυπογραφείο της Νέας Υόρκης. Η εγκατάσταση κατάφερε να λειτουργήσει και παρείχε την απαραίτητη θέρμανση, ψύξη, ύγρανση και αφύγρανση στους χώρους του τυπογραφείου. Μέχρι το 1930 τα μεγάλα κτίρια των Η.Π.Α διέθεταν ήδη εγκατάσταση κλιματισμού τύπου Carrier. Εικόνα 2: Εγκατάσταση κλιματισμού τύπου Carrier 8

9 1.2 Σκοπός Η τεχνητή διαδικασία της επίτευξης συνθηκών υγιεινής και άνεσης σε έναν κλειστό χώρο ονομάζεται κλιματισμός. Με τον όρο κλιματισμό δηλαδή εννοούμε την επιδίωξη των καλύτερων συνθηκών εσωτερικού ατμοσφαιρικού περιβάλλοντος. Οι μεταβλητοί παράγοντες που σχετίζονται με τον αέρα του χώρου είναι οι παρακάτω: Θερμοκρασία Υγρασία Κίνηση και διανομή αέρα Καθαρότητα αέρα Ηλεκτρική φόρτιση αέρα Η κλιματιστική εγκατάσταση είναι η εγκατάσταση κατάλληλων μηχανημάτων με συσκευές ελέγχου και δίκτυα μεταφοράς ενέργειας, τα οποία ελέγχουν τις παραπάνω μεταβλητές του χώρου. Σκοπός της κλιματιστικής εγκατάστασης ουσιαστικά είναι ο πλήρης έλεγχος των περιβαλλοντικών συνθηκών και η διαρκή κάλυψη των απαιτήσεων για καθαρότητα, κίνηση, ψύξη και θέρμανση ενός χώρου έτσι ώστε να εξασφαλίζεται η υγεία, η άνεση κι η παραγωγική δράση του ανθρώπου. Για τους παραπάνω λόγους τα συστήματα κλιματισμού έχουν γίνει απαραίτητα και καλύπτουν τις ανάγκες του ανθρώπου καθημερινά. 1.3 Κατάταξη συστημάτων κλιματισμού με κριτήρια Στις παρακάτω ενότητες γίνεται αναφορά στα τρία βασικά κριτήρια κατάταξης των συστημάτων κλιματισμού που χρησιμοποιούνται στην αγορά σήμερα. Τα τρία βασικά κριτήρια είναι τα παρακάτω: 1) Ο βαθμός επεξεργασίας του αέρα 2) Το μέσο μεταφοράς της θερμότητας 9

10 3) Η θέση των συσκευών και η έκταση της εφαρμογής τους Το πιο σημαντικό κριτήριο εκ των τριών είναι το τρίτο, το οποίο θα αναλύσουμε σε παρακάτω ενότητα Τα συστήματα κλιματισμού με κριτήριο τον βαθμό επεξεργασίας του αέρα Τα συστήματα κλιματισμού με κριτήριο τον βαθμό επεξεργασίας του αέρα, χωρίζονται στις παρακάτω κατηγορίες: Συστήματα αερισμού-εξαερισμού, όπου είναι υπεύθυνα για την ανανέωση του αέρα στους χώρους στους οποίους βρίσκονται. Συστήματα μερικού κλιματισμού, τα οποία είναι υπεύθυνα και για την ανανέωση του αέρα στον χώρο, αλλά και τον καθαρισμό, θέρμανση του αέρα. Συστήματα πλήρους κλιματισμού, τα οποία είναι υπεύθυνα για την διατήρηση της υγρασίας και της θερμοκρασίας ενός κλειστού χώρου καθώς για τον καθαρισμό, την θέρμανση του, την ψύξη του, την αφύγρανση και τέλος την ανανέωση του αέρα. Κάθε σύστημα κλιματισμού με κριτήριο τον βαθμό επεξεργασίας του αέρα, διακρίνεται σε: 1) Σε αέρας προσαγωγής-αερισμός, όπου πρόκειται για τον αέρα που εισέρχεται στο χώρο 2) Σε αέρας απαγωγής/επιστροφής-εξαερισμός, όπου πρόκειται για τον εξερχόμενο αέρα από τον χώρο 3) Σε αέρα απαγωγής/επιστροφής, όπου πρόκειται για τον αέρα που επαναφέρεται στον κλειστό χώρο ή διαφορετικά στην ανά-κυκλοφορία. 4) Σε αέρα που απορρίπτεται στο περιβάλλον 5) Σε αέρα που εισάγεται από το περιβάλλον 10

11 Εικόνα 3: Σύστημα κλιματισμού επεξεργασίας αέρα Συστήματα κλιματισμού με κριτήριο το μέσο μεταφοράς της θερμότητας Πρόκειται για το κριτήριο του τρόπου και των μέσων με τα οποία επιτυγχάνεται η τελική διαμόρφωση των συνθηκών της άνεσης στον εκάστοτε κλιματιζόμενο χώρο. Οι τέσσερεις κατηγορίες που διακρίνονται αυτά τα συστήματα κλιματισμού είναι οι παρακάτω και αναλύονται στις παρακάτω ενότητες: 1) Συστήματα κλιματισμού μόνο με αέρα 2) Συστήματα κλιματισμού μόνο με νερό 3) Συστήματα κλιματισμού αέρα και νερού 4) Μονάδες κλιματισμού ψυκτικού ρευστού και αέρα Συστήματα κλιματισμού μόνο με αέρα Στα συστήματα κλιματισμού μόνο με αέρα, ο αέρα δημιουργείται στην κεντρική μονάδα κλιματισμού και διανέμεται στον χώρο μέσω ενός δικτύου αεραγωγών. Στην κεντρική μονάδα κλιματισμού, απορροφάται ο αέρας περιβάλλοντος και αναμιγνύεται στην μονάδα του θαλάμου μίξης με τμήμα του αέρα που έχει 11

12 επιστραφεί από το κτίριο και εν συνεχεία φιλτράρεται. Έπειτα, ο αέρας επεξεργάζεται ανάλογα με τις ανάγκες και τις συνθήκες. Τέλος, ο αέρας, δηλαδή η θέρμανση ή η ψύξη, η ύγρανση ή αφύγρανση, μεταφέρεται μέσω του ανεμιστήρα καθώς και των αεραγωγών διανομής στους κλιματιζόμενους χώρους. Η ψύξη και η αφύγρανση του αέρα γίνεται με την βοήθεια ψυχρού νερού, το οποίο δημιουργείται ψυκτική μονάδα και μεταφέρεται στους εναλλακτές αέρα-νερού της κεντρικής μονάδας κλιματισμού. Η θέρμανση του αέρα, επιτυγχάνεται με θερμό νερό, το οποίο παρασκευάζεται σε λέβητα και μεταφέρεται στους εναλλακτές αέρα-νερού της κεντρικής μονάδας κλιματισμού. Η ύγρανση του αέρα, γίνεται από τους υγραντήρες, δηλαδή ειδικά διαμορφωμένα στοιχεία, οι οποίοι διοχετεύουν νερό στην κεντρική μονάδα κλιματισμού. Εικόνα 4: Συστήματα κλιματισμού μόνο με αέρα Συστήματα κλιματισμού μόνο με νερό Στα συστήματα κλιματισμού μόνο με νερό, ο έλεγχος των συνθηκών του αέρα επιτυγχάνεται με την μεταφορά του αέρα των κλιματιζόμενων χώρων μέσα σε 12

13 κατάλληλες τερματικές συσκευές, στις οποίες κυκλοφορεί ψυχρό ή θερμό νερό. Οι ειδικές τερματικές συσκευές είναι τοποθετημένες σε χώρους του κλιματιζόμενου κτιρίου. Η δημιουργία του ψυχρού νερού, γίνεται σε ψυκτικές μονάδες που ονομάζονται υδροψύκτες ή διαφορετικά αερόψύκτες, ενώ η δημιουργία του θερμού νερού επιτυγχάνεται σε λέβητες. Οι ειδικές τερματικές συσκευές, γνωστές και ως Fan-coils, περιλαμβάνουν θερμαντικό και ψυκτικό στοιχείο καθώς και ανεμιστήρα για την υποχρεωτική μεταφορά του αέρα. Εικόνα 5: Συστήματα κλιματισμού μόνο με νερό Συστήματα κλιματισμού αέρα-νερού Τα συστήματα κλιματισμού αέρα-νερού συνδυάζουν τα παραπάνω προαναφερθέντα συστήματα. 13

14 Σε αυτά τα συστήματα, απαιτείται η εγκατάσταση ενός δικτύου αεραγωγών και ενός δικτύου σωληνώσεων νερού, διότι ο κλιματισμένος αέρας και το ψυχρό ή το θερμό νερό παρέχεται μέσω ειδικών και κατάλληλων τερματικών συσκευών, τα οποία είναι εγκατεστημένα στους χώρους των κτιρίων. Διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: 1) Στο σύστημα με τερματικές μονάδες στοιχείου ανεμιστήρα και κεντρική παροχή αέρα, το οποίο αποτελείται από ένα σύστημα μόνο με νερό και από ένα σύστημα παροχής αέρα. 2) Το σύστημα με τερματικές μονάδες επαγωγής, όπου ο αέρας και το νερό εισάγονται στις τερματικές μονάδες επαγωγής. Εικόνα 6: Συστήματα κλιματισμού αέρα-νερού 14

15 1.4 Συστήματα κλιματισμού με κριτήριο τη θέση των συσκευών και την έκταση της εφαρμογής τους Η διάκριση μεταξύ των συστημάτων κλιματισμού, γίνεται βάση του τρόπου και των μέσων όπου επιτυγχάνεται η τελική διαμόρφωση των τελικών και επιθυμητών συνθηκών του εσωκλίματος στον εκάστοτε κλιματιζόμενο χώρο. Με την θέση και απόσταση της μονάδος παραγωγής θερμότητας καθώς και την θέση, έκταση των κλιματιζόμενων χώρων, τα συστήματα κλιματισμού χωρίζονται σε: 1. Τοπικά συστήματα κλιματισμού ή δωματίου 2. Κεντρικά συστήματα κλιματισμού Σε μικρές εγκαταστάσεις, ιδίως σε εκείνες που λειτουργούν με σύστημα αντλίας θερμότητας, η εγκατάσταση η οποία γίνεται είναι εκείνη της ενιαίας κλιματιστικής διάταξης και εξυπηρετεί πάνω από τρείς (3) μικρούς χώρους. Σε αυτή τη περίπτωση η εγκατάσταση θεωρείται κεντρική. Στα κεντρικά συστήματα κλιματισμού, γενικά, τα κεντρικά μηχανήματα όπως λεβητοστάσιο, εναλλακτής θερμότητας, ψυχροστάσιο, βρίσκονται σε μακρινές σχετικά αποστάσεις από τους κλιματιζόμενους χώρους και οι μονάδες τερματισμού συνδέονται με κατάλληλους αγωγούς, όπως σωληνώσεις ζεστού και κρύου, αεραγωγούς, στο κεντρικό μηχανοστάσιο Τοπικά συστήματα κλιματισμού Πρόκειται για μονάδες μικρής ισχύος, οι οποίες εξυπηρετούν τις ανάγκες ενός συγκεκριμένου χώρου ή δωματίου. Αυτές οι μονάδες κλιματισμού είναι γνωστές και ως ενιαίες μονάδες ή monobloc, των οποίων η εγκατάσταση τοποθετούνται σε οπή που ανοίγεται στην εξωτερική πλευρά του τοίχου ενός δωματίου. Υπάρχουν επίσης και οι μονάδες διαιρούμενου τύπου (Split Type), οι οποίες έχουν την δυνατότητα να παρέχουν ψύξη ή θέρμανση και αποτελούν τον συνηθέστερο τύπου που κυκλοφορεί 15

16 στο εμπόριο. Επιπρόσθετα, στην κατηγορία των διαιρούμενων μονάδων, περιλαμβάνονται και οι πολυδιαιρούμενες μονάδες (Multi unit), όπου μια εξωτερική μονάδα, γνωστή ως συμπιεστής ή συμπυκνωτής, συνδέεται με δύο έως πέντε (2-5) εσωτερικές μονάδες, οι οποίες δρουν ανεξάρτητα Κεντρικά συστήματα κλιματισμού Οι κεντρικές κλιματιστικές μονάδες μπορούν να καλύψουν τις ανάγκες ολόκληρου κτιρίου και προσφέρουν μεγαλύτερες δυνατότητες σε σύγκριση με τις τοπικές. Η εγκατάσταση κεντρικών κλιματιστικών μονάδων, απαιτεί πολύπλοκες εσωτερικές εγκαταστάσεις. Μία απλή εγκατάσταση κεντρικού κλιματισμού είναι εκείνη που διαθέτει ένα κεντρικό δίκτυο σωλήνων διανομής ζεστού ή αντίστοιχα κρύου νερού ή ψυκτικού υγρού. Αυτή η εγκατάσταση τροφοδοτεί τις διάφορες κλιματιστικές μονάδες του κτιρίου, οι οποίες εξυπηρετούν ολόκληρο το κτίριο. Αυτές οι μονάδες, δεν παράγουν απευθείας ψύξη ή αντίστοιχα θερμότητα, αντίθετα συνδέονται με έναν ψύκτη και έναν λέβητα ή με μία μεγάλη αντλία θερμότητας. Με αυτόν τον τρόπο, τροφοδοτούν με ζεστό και κρύο νερό ή αν έχουν, με ψυκτικό ρευστό τους εναλλακτές θερμότητας των μονάδων. Οι κλιματιστικές μονάδες λοιπόν χωρίζονται σε δύο κατηγορίες: 1. Στις μονάδες εγκατάστασης ψύξης/θέρμανσης με ψύκτη νερού και λέβητα ζεστού νερού 2. Στις μονάδες ψύξης/θέρμανσης με αναστροφή του κύκλου λειτουργίας. Αυτές οι μονάδες ονομάζονται και αντλίες θερμότητας (Heat pumps). Η κατασκευή τους γίνεται από τυποποιημένα τμήματα, τα οποία συναρμολογούνται μεταξύ τους με τον κατάλληλο τρόπο και έπειτα συνδέονται με ένα κεντρικό δίκτυο αεραγωγών, το οποίο διανέμει τον αέρα στους κλιματιζόμενους χώρους. 16

17 Τα κυριότερα εξαρτήματα τον εγκαταστάσεων αυτών είναι οι εναλλακτές θερμότητας, που δεν έχουν όμως σχέση με τους εναλλακτές των τοπικών μονάδων. Επίσης, πρόκειται για μία πολύ μελετημένη κατασκευή χωρίς ίχνος διαφυγής αέρα. Είναι ισχυρά θερμό-μονωμένες κατασκευές και τα πάνελ τα οποία συμπεριλαμβάνουν είναι κατασκευασμένα από δύο λεπτά φύλλα λαμαρίνας όπου ανάμεσα τους έχει τοποθετηθεί ένα κατάλληλο θερμομονωτικό υλικό. Η θερμομόνωση τους κρίνεται απαραίτητη λόγω της εγκατάστασης των κεντρικών μονάδων σε μη κατάλληλους χώρους με αποτέλεσμα τον κίνδυνο μεγάλων απωλειών. Αναλυτικότερα, οι εξωτερικές μονάδες των εγκαταστάσεων αυτών, τοποθετούνται στην οροφή του εκάστοτε κτιρίου ή σε ειδικά μελετημένο και διαμορφωμένο μηχανοστάσιο. Σημαντικό είναι ότι στις εγκαταστάσεις απαιτείται προσοχή στον τύπο της μονάδας, διότι ανάλογα με το είδος του, πρέπει να υπάρχει και η δυνατότητα ελεύθερης κυκλοφορίας του εξωτερικού αέρα περιμετρικά από τις εξωτερικές μονάδες. Τέλος, στις κεντρικές εγκαταστάσεις που κυκλοφορεί νερό, χρήζουν απαραίτητες οι αντλίες, στις οποίες κυκλοφορεί κρύο ή ζεστό νερό από την εξωτερική μονάδα στους διαφορετικούς τύπους εναλλακτών, οι οποίοι είναι τοποθετημένοι στους εσωτερικούς χώρους, έτσι ώστε να κλιματίζουν ανάλογα τον αέρα. Το σύστημα που είναι γνωστό ως VRV (Variable Refrigerant Volume), είναι η περίπτωση που κυκλοφορεί ψυκτικό ρευστό μεταξύ εσωτερικών και εξωτερικών μονάδων. Σε αυτά τα συστήματα, οι σωλήνες είναι μικρής διαμέτρου και αυτού του είδους η εγκατάσταση είναι εύκολη σε νέες κατασκευές. Η κεντρική εγκατάσταση κλιματισμού περιλαμβάνει τα παρακάτω: 1. Την κεντρική μονάδα θερμικής επεξεργασίας, η οποία έχει την δυνατότητα να επεξεργάζεται αέρα. Τα συστήματα αυτά είναι γνωστά ως αέρα-αέρα. Μπορεί να επεξεργάζεται νερό, τα οποία συστήματα ονομάζονται συστήματα νερού- 17

18 αέρα. Και τέλος η κεντρική μονάδα θερμικής επεξεργασίας, έχει την δυνατότητα να επεξεργαστεί ψυκτικό ρευστό και τα συστήματα αυτά είναι γνωστά ως συστήματα ψυκτικού-αέρα. 2. Το δίκτυο αγωγών προσαγωγής θερμότητας, όπου πρόκειται για δίκτυο σωληνώσεων ή αεραγωγών. 3. Στοιχεία τοπικής επεξεργασίας ή προσαγωγής και διαχύσεως της θερμότητας ή αντίστοιχα παραλαβής θερμότητας στον ή διαφορετικά από τον αέρα του χώρου. Υπάρχουν περιπτώσεις όπου η κεντρική εγκατάσταση περιλαμβάνει επίσης τα στοιχεία που παραλαμβάνουν και απομακρύνουν τον μολυσμένο αέρα 4. Τους αυτοματισμούς και τα αντίστοιχα συστήματα ελέγχου, τα οποία καθίστανται απαραίτητα για την προσαρμογή τον μονάδων, καθώς και για της ίδια της κεντρικής εγκατάστασης, στις ανάγκες του χώρου. 1.5 Εισαγωγή στην Ψυχρομετρία Για την καλύτερη κατανόηση των επόμενων ενοτήτων, είναι απαραίτητο να γίνει ο προσδιορισμός του όρου της ψυχρομετρίας. Ψυχρομετρία είναι η διαδικασία του ποσοτικού προσδιορισμού θερμοδυναμικών ιδιοτήτων του αέρα και χρήσης αυτών των ιδιοτήτων για την ανάλυση των συνθηκών και των μεταβολών της κατάστασης του αέρα σε ένα χώρο. Στην ψυχομετρία ο αέρας, ή υγρός αέρας, είναι το μείγμα δύο τελείων αερίων, του ξηρού αέρα, δηλαδή καθαρού ατμοσφαιρικού αέρα και των υδρατμών. Η ποσότητα υδρατμών στον αέρα κυμαίνεται από το μηδέν (ξηρός αέρας) έως ένα μέγιστο που εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα σε διάφορους γεωγραφικούς τόπους, ύψη από το επίπεδο της θάλασσας και κλιματικές συνθήκες. Στο μέγιστο αυτό, μιλάμε για κατάσταση κορεσμού, δηλαδή για 18

19 ισορροπία μεταξύ του υγρού αέρα και των αιωρούμενων συμπυκνωμάτων νερού. Οι συνήθεις αναλύσεις της ψυχρομετρίας που αφορούν το επίπεδο της θάλασσας, αναφέρονται σε βαρομετρική πίεση του ατμοσφαιρικού αέρα ίση με 101,325 kpa. Για τη συσχέτιση των θερμοδυναμικών ιδιοτήτων και την ανάλυση των μεταβολών του αέρα σε μια εφαρμογή κλιματισμού και αερισμού χρησιμοποιούνται με ασφάλεια οι αναλυτικές μαθηματικές σχέσεις που χαρακτηρίζουν τα τέλεια αέρα και οι αντίστοιχες γραφικές απεικονίσεις της συσχέτισης των ιδιοτήτων του αέρα που ονομάζονται ψυχρομετρικά διαγράμματα ή ψυχρομετρικοί χάρτες. Η χρήση ενός ψυχρομετρικού χάρτη εξασφαλίζει το συντομότερο καθορισμό της κατάστασης του αέρα, αφού η αναλυτική προσέγγιση χαρακτηρίζεται από πολύπλοκους υπολογισμούς. Για την κατανόηση των ψυχρομετρικών μεταβολών της κατάστασης του αέρα σε ένα χώρο θα αναλυθούν παρακάτω οι βασικοί ψυχρομετρικοί όροι της θερμοκρασίας και της υγρασίας καθώς και οι όροι της θερμότητας που παράγεται στις διάφορες καταστάσεις του αέρα Ψυχρομετρικοί όροι θερμοκρασίας και υγρασίας αέρα Η υγρασία γενικότερα είναι ένας όρος, ο οποίος δηλώνει την παρουσία υδρατμών μέσα στη μάζα του αέρα, η ποσότητα της υγρασίας που μπορεί να συγκρατήσει ο αέρας μέσα στη μάζα του είναι όπως είπαμε ανάλογη της θερμοκρασίας και της πίεσης του. Επομένως όσο θερμότερος είναι ο αέρας, τόσο μεγαλύτερη ποσότητα υγρασίας μπορεί να συγκρατήσει στη μάζα του, ενώ αντίθετα όσο ψυχρότερος είναι ο αέρας τόσο λιγότερη υγρασία μπορεί να συγκρατήσει. Παρακάτω δίνονται αναλυτικά οι ορισμοί των ψυχομετρικών όρων της θερμοκρασίας και της υγρασίας του αέρα: 19

20 Θερμοκρασία ξηρού βολβού (Dry bulb temperature), T DB ( ), ή διαφορετικά θερμοκρασία ξηρού θερμομέτρου ονομάζεται η θερμοκρασιακή ένδειξη κοινού υδραργυρικού θερμομέτρου τοποθετημένου σε μάζα-ρεύμα αέρα. Θερμοκρασία υγρού βολβού (Wet Bulb temperature), ), T WD ( ), ή διαφορετικά θερμοκρασία υγρού θερμομέτρου είναι η θερμοκρασία που δείχνει ένα κοινό υδραργυρικό θερμόμετρο, όταν ο θάλαμος βολβός υδραργύρου περιτυλίγεται από ένα υγρό βαμβακερό κομμάτι ύφασμα, το οποίο βρίσκεται υπό την επίδραση ρεύματος αέρα. Η ροή του αέρα εξασφαλίζει εξάτμιση του νερού στο βαμβακερό ύφασμα, ενώ παράλληλα η ένδειξη που φέρει το περιτυλιγμένο θερμόμετρο είναι χαμηλότερη από εκείνη του κοινού ξηρού θερμομέτρου κατά ένα ποσό ανάλογο με το περιεχόμενο του αέρα σε υγρασία. Για να γίνει καλύτερα αντιληπτή η διαφορά μεταξύ της ένδειξης του υγρού και του κοινού θερμομέτρου, θα αναφερθούμε στο πείραμα που λαμβάνει χώρο κατά την πτώση της θερμοκρασίας απο τη θερμοκρασία ξηρού βολβού ενός χώρου ως τη θερμοκρασία υγρού βολβού. Παίρνουμε μια διάταξη κοινών θερμομέτρων υδραργύρου όπως φαίνεται στην παρακάτω Εικόνα, και την τοποθετούμε μέσα σε ένα χώρο όπου υπάρχει και σχετικό ρεύμα αέρα. Παρατηρούμε ότι η ένδειξη και στα δύο θερμόμετρα είναι ίδια. Στη συνέχεια περιτυλίγουμε με ένα βρεγμένο βαμβακερό ύφασμα τον βολβό ενός από τα δύο θερμόμετρο, τοποθετούμε ξανά τα θερμόμετρα στο ρεύμα αέρα και χώρου και παρατηρούμε τις ενδείξεις και των δύο θερμομέτρων. Παρατηρούμε ότι η θερμοκρασία του περιτυλιγμένου θερμομέτρου κατεβαίνει και μετά από μικρό 20

21 χρονικό διάστημα σταματά σε κάποιο σημείο. Η θερμοκρασία που αντιστοιχεί στο σημείο αυτό ονομάζεται θερμοκρασία υγρού βολβού. Το παραπάνω φαινόμενο λαμβάνει χώρα, γιατί ο αέρας που περνάει από το βρεγμένο ύφασμα του βολβού προκαλεί την εξάτμιση μέρους του νερού, οπότε η λανθάνουσα θερμότητα για την εξάτμιση της μάζας του νερού που αφαιρείται από το βρεγμένο περιτυλιγμένο ύφασμα έχει ως αποτέλεσμα την ψύξη του βολβού και κατά συνέπεια την πτώση της θερμοκρασίας. Όσο συνεχίζεται η εξάτμιση του νερού γύρω από τον βολβό του θερμομέτρου τόσο η ένδειξη του θερμομέτρου θα μειώνεται. Η εξάτμιση θα σταματήσει όταν ο αέρας που περνάει από το βρεγμένο ύφασμα περιέχει τη μεγαλύτερη δυνατή ποσότητα υγρασίας. Επομένως, όσο ξηρότερος είναι ο αέρας του χώρου, τόσο περισσότερο και ταχύτερα θα κατεβαίνει η θερμοκρασία του υγρού θερμομέτρου. Στο παραπάνω πείραμα πρέπει να σημειωθεί ότι αν το ρεύμα αέρα δεν είναι ικανό για να ξεκινήσει η εξάτμιση του νερού του περιτυλίγματος, περιστρέφουμε εναλλακτικά το θερμόμετρο μέσα στο χώρο και μετράμε τη θερμοκρασία για χρονικό διάστημα από 2 έως 3 λεπτά. 21

22 Εικόνα 7: Η διάταξη θερμομέτρων ξηρού και υγρού βολβού Θερμοκρασία υγροποίησης του αέρα ή σημείο δρόσου T DP ( ) ονομάζεται η θερμοκρασία κατά την οποία αρχίζει η υγροποίηση των υδρατμών μέσα στη μάζα του και η αποβολή της υγρασίας υπό μορφή σταγόνων νερού (συμπύκνωση υδρατμών). Όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα υδρατμών που περιέχονται στον αέρα τόσο μεγαλύτερη είναι και η θερμοκρασία υγροποίησης τους ή διαφορετικά η θερμοκρασία του σημείο δρόσου. Γνωρίζοντας τη θερμοκρασία ξηρού βολβού καθώς και τη θερμοκρασία υγρού βολβού μπορεί να βρεθεί και το σημείο δρόσου του αέρα με τη βοήθεια του ψυχρομετρικού χάρτη. Σε αυτό το σημείο, θα γίνει η ανάλυση των ψυχρομετρικών όρων της υγρασίας: 22

23 Λόγος υγρασίας (humidity ratio), W (Kg υδρατμού/kg ξηρού αέρα) ονομάζεται το πηλίκο της μάζας-ποσότητας υδρατμού προς την ποσότητα του ξηρού αέρα. Ειδική υγρασία (specific humidity), q W (Kg υδρατμού/kg υγρού αέρα) ονομάζεται το πηλίκο της μάζας ποσότητας υδρατμού προς τη συνολική ποσότητα του υγρού αέρα (δηλαδή του αθροίσματος της ποσότητας ξηρού αέρα και της ποσότητας υδρατμών) Λόγος υγρασίας κορεσμού (saturation humidity ratio), W s(t,p),(kg υδρατμού/kg ξηρού αέρα) είναι ο λόγος υγρασίας του κορεσμού αέρα στην ίδια θερμοκρασία και πίεση. Βαθμός κορεσμού (degree of saturation), μ ονομάζεται το αδιάστατο πηλίκο του λόγου υγρασίας προς το λόγο υγρασίας κορεσμού. Σχετική υγρασία του αέρα, φ (%) ονομάζεται ο λόγος του μοριακού κλάσματος υδρατμού που περιέχεται στον υγρό αέρα προς το μοριακό κλάσμα υδρατμού που περιέχει ο κορεσμένος αέρας (το οποίο αντιστοιχεί στο μέγιστο ποσό γραμμομορίων υδρατμού) στην ίδια θερμοκρασία και πίεση Ψυχρομετρικός χάρτης Ο ψυχρομετρικός χάρτης ή ψυχρομετρικό διάγραμμα είναι όπως αναφέρθηκε και στην εισαγωγή, μια γραφική απεικόνιση των θερμοδυναμικών ψυχρομετρικών ιδιοτήτων του αέρα καθώς και των σχέσεων μεταξύ τους. Στις αναλύσις των εφαρμογών κλιματισμού έχει εδραιωθεί η χρήση του ψυχρομετρικού χάρτη της American Society of Heating, Refrigeration and Air conditioning Engineers, της γνωστής ASHRAE. Η σπουδαιότητα του ψυχρομετρικού χάρτη στις διεργασίες του κλιματισμού είναι μεγάλη, γιατί γνωρίζοντας μόλις δύο χαρακτηριστικά ψυχρομετρικά στοιχεία του 23

24 ατμοσφαιρικού αέρα μπορούν να υπολογισθούν όλα τα υπόλοιπα. Συγκεκριμένα, γνωρίζοντας τις θερμοκρασίες ξηρού και υγρού βολβού, μπορούν να προσδιοριστούν, με τη βοήθεια του χάρτη στοιχεία που έχουν σχέση με την περιεκτικότητα του αέρα σε υγρασία, ενώ παράλληλα μπορεί να υπολογισθεί η θερμοκρασία υγροποίησης (σημείο δρόσου) καθώς και η απαιτούμενη αισθητή ή λανθάνουσα θερμότητα για τη μεταβολή της κατάστασης του αέρα. Στην ψυχρομετρία, οι έννοιες της αισθητής και λανθάνουσας θερμότητας όπως αυτές αναπτύχθηκαν αναφέρονται όπως εξής: Αισθητή θερμότητα (J): Είναι η θερμότητα που μεταβάλλει τη θερμοκρασία του αέρα χωρίς να αλλάζει το περιεχόμενο του σε υγρασία. Λανθάνουσα θερμότητα ή θερμότητα ατμοποίησης (J): είναι η θερμότητα που χρειάζεται για τη μεταβολή μιας ποσότητας του νερού σε υδρατμό, χωρίς να μεταβληθεί η θερμοκρασία ή η πίεση του αέρα. Το άθροισμα των δύο παραπάνω μορφών θερμότητας ονομάζεται ολική θερμότητα. Η ολική θερμότητας ανά μονάδα μάζας ξηρού αέρα (J/Kg ξηρού αέρα) ονομάζεται ολική ενθαλπία και η τιμή της υπολογίζεται από τον ψυχρομετρικό χάρτη γνωρίζοντας όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, δύο χαρακτηριστικά στιχεία του αέρα. Εκτός από τις παραπάνω μεταβολές, είναι σημαντικό να περιγραφεί και ένα άλλο μέγεθος που δίνεται ή υπολογίζεται με τη βοήθεια του ψυχρομετρικού χάρτη, ο ειδικός όγκος: Ο ειδικός όγκος είναι ο όγκος του υγρού αέρα ανά μονάδα μάζας ξηρού αέρα και εκφράζεται σε m 3 /kg ξηρού αέρα. v = V M a 24

25 Επιπλέον, ο λόγος υγρασίας, που αναπτύχτηκε πιο πάνω, δηλαδή η μάζα του νερού που περιέχεται σε 1 kg ξηρού αέρα υπό μορφή υδρατμών, συναντάται στους ψυχρομετρικούς χάρτες σε μονάδες gr νερού/kg ξηρού αέρα. Η χρήση του ψυχρομετρικού χάρτη λαμβάνει χώρα για την κατανόηση των διεργασιών μεταβολής της κατάστασης του αέρα σε όλα τα συστήματα κλιματισμού. Η διαδικασία κλιματισμού του αέρα μπορεί να έχει στόχο την αύξηση της θερμοκρασίας (θέρμανση) ή τη μείωση της θερμοκρασίας (ψύξη) του αέρα και κατά συνέπεια του κλιματιζόμενου χώρου. Η διαδικασία της θέρμανσης προσθέτει αισθητή θερμότητα στο χώρο, ενώ η διαδικασία της ψύξης αφαιρεί αισθητή θερμότητα, μέσω εναλλακτών θερμότητας των λεγόμενων θερμαντικών και ψυκτικών στοιχείων αντίστοιχα. Όταν ο αέρας δεν έχει την απαραίτητη ποσότητα υγρασίας, τότε προστίθεται υγρασία μέσω της κλιματιστικής συσκευής στον αέρα. Η διαδικασία ύγρανσης του αέρα λαμβάνει χώρα με τη προσθήκη λανθάνουσας θερμότητας μέσω ενός στοιχείο που λέγεται υγραντήρας και αποτελεί στοιχείο μιας κεντρικής κλιματιστικής μονάδας. Παράλληλα όμως είναι σημαντική η χρήση του ψυχρομετρικού χάρτη για τον καθορισμοί των συνθηκών του αέρα που προκύπτει από την ανάμειξη του κλιματιζόμενου αέρα με τον αέρα του εξωτερικού περιβάλλοντος ή αλλιώς το νωπό αέρα. Η διαδικασία ανάμειξης στην πλειοψηφία των κλιματιστικών μονάδων, λαμβάνει χώρα σε ειδικές διατάξεις που ονομάζονται κιβώτια μείξης. Στις περισσότερες εφαρμογές κλιματισμού, η ανανέωση του αέρα του κλιματιζόμενου χώρου, μέσω της ανάμειξης με ποσότητα νωπού αέρα, είναι επιτακτική κυρίως για λόγους υγιεινής 25

26 1.5.3 Αναγνώριση κλιμάκων στον ψυχρομετρικό χάρτη Τα βασικά στοιχεία της διάταξης του ψυχρομετρικού χάρτη είναι τα παρακάτω: Οι γραμμές της θερμοκρασίας ξηρού βολβού-θερμόμετρου είναι κατακόρυφες ευθείες και η κλίμακα τους βρίσκεται στον κάτω οριζόντιο άξονα του ψυχρομετρικού χάρτη (Εικόνα 8) Οι γραμμές της θερμοκρασίας υγρού βολβού-θερμόμετρου είναι πλάγιες ευθείες που σχηματίζουν αμβλεία γωνία με τον κάτω οριζόντιο άξονα των θερμοκρασιών ξηρού θερμομέτρου, που «βλέπει» τον κατακόρυφο άξονα των λόγων υγρασίας (Εικόνα 9) Οι γραμμές της σχετικής υγρασίας είναι καμπύλες, οι οποίες έχουν γωνία κλίσης μικρότερη από αυτή της καμπύλης κορεσμού (100% σχετική υγρασία) (Εικόνα 10) Οι γραμμές του ειδικού όγκου είναι πλάγιες ευθείες οι οποίες σχηματίζουν αμβλεία γωνία, μικρότερης κλίσης σε σχέση με αυτή των ευθειών υγρού βολβού, με τον κάτω οριζόντιο άξονα των θερμοκρασιών ξηρού θερμομέτρου, που «βλέπει» τον κατακόρυφο άξονα των λόγων υγρασίας. (Εικόνα 11) Οι γραμμές της ολικής ενθαλπίας είναι πλάγιες ευθείες οι οποίες ξεκινούν από τον αριστερό πλάγιο άξονα των ενθαλπιών, που προσδιορίζει τη σχετική κλίμακα τιμών και καταλήγουν τέμνοντας άλλες το δεξιό κατακόρυφο άξονα. (Εικόνα 12) Οι γραμμές του λόγου υγρασίας είναι οριζόντιες ευθείες, οι τιμές των οποίων δίνονται από το δεξιό κατακόρυφο άξονα του χάρτη Οι γραμμές της θερμοκρασίες υγροποίησης σημείο δρόσου είναι κατακόρυφες ευθείες, οι τιμές των οποίων προσδιορίζονται από την τομή με την καμπύλη κορεσμού. (Εικόνα 13) 26

27 Εικόνα 8: Ευθείες θερμοκρασίας ξηρού βολβού Εικόνα 9: Ευθείες θερμοκρασίας υγρού βολβού 27

28 Εικόνα 10: Καμπύλες σχετικής υγρασίας Εικόνα 11: Ευθείες ειδικού όγκου 28

29 Εικόνα 12: Ευθείες ολικής ενθαλπίας Εικόνα 13: Ευθείες λόγου υγρασίας 29

30 1.5.4 Ψυχρομετρικές μεταβολές Ο ψυχρομετρικός χάρτης χρησιμοποιείται για την επίλυση πάρα πολλών προβλημάτων που σχετίζονται με τις μεταβολές της κατάστασης του υγρού αέρα, δηλαδή ψυχρομετρικές μεταβολές. Όπως έχει ήδη αναφερθεί, η διαδικασία κλιματισμού του αέρα έχει ως στόχο τόσο την αύξηση θερμοκρασίας σε ένα χώρο, δηλαδή τη θέρμανση αυτού, όσο και τη μείωση της θερμοκρασίας του χώρου, δηλαδή τη ψύξη αυτού. Η διαδικασία θέρμανση αφορά την πρόσδοση αισθητής ή και λανθάνουσας θερμότητας, ανάλογα με το αν υπάρχει ή όχι πρόσδοση υγρασίας. Αντίστοιχα, η διαδικασία ψύξης αφορά την αφαίρεση αισθητής θερμότητας ή και την αφαίρεση υγρασίας. Για την καλύτερη κατανόηση των βασικών ψυχρομετρικών μεταβολών, ακολουθεί εκτενής περιγραφή τους. Θέρμανση του αέρα με ύγρανση: Η ύγρανση του αέρα είναι απαραίτητη όταν θέλουμε να εξασφαλίσουμε άριστες συνθήκες θερμικής άνεσης. Αυτό επιτυγχάνεται με την παροχή μέσω των υγραντήρων μιας κλιματιστικής μονάδας και ενός συστήματος τελικής διανομής, ποσότητας αέρα με σχετική υγρασία, η οποία ανήκει στο εύρος 40-55%, ώστε να υπάρχει διαρκώς ατμόσφαιρα ευεξίας στο χώρο. Αν δεν προστεθεί ικανή υγρασία μέσα στη μάζα του αέρα, τότε τα επίπεδα της σχετικής υγρασίας στο θερμαινόμενο χώρο μπορούν να πέσουν σε πολύ χαμηλά επίπεδα, προκαλώντας συνθήκες δυσφορίας. Ο έλεγχος της υγρασίας που προστίθεται στον αέρα πραγματοποιείται από ειδικό θερμοστάτη, ο οποίος δίνει εντολή στον υγραντήρα να ξεκινήσει τον ψεκασμό του ψυκτικού στοιχείου. Στο ψυχρομετρικό διάγραμμα της εικόνας 8 δίνεται η μεταβολή της θέρμανσης με 30

31 ταυτόχρονη ύγρανση ενός ρεύματος αέρα από την κατάσταση Α στην κατάσταση Β, όπου ισχύουν Τ Α < Τ Β για τις θερμοκρασίες ξηρού βολβού και W Α < W Β για τους λόγους υγρασίας. Εικόνα 14: Θέρμανση και ύγρανση αέρα Θέρμανση του αέρα χωρίς ύγρανση: Η θέρμανση χωρίς ύγρανση πραγματοποιείται όταν ο χώρος θερμαίνεται από ηλεκτρικές αντιστάσεις ή από άλλες θερμικές πηγές και όταν ο αέρας έρχεται σε επαφή με θερμότερες σε σχέση με τη θερμοκρασία ξηρού βολβού του- επιφάνειας χωρίς να προστίθεται υγρασία στον αέρα με κάποιο σύστημα διανομής με υγραντήρα. Αυτό σημαίνει ότι η μεταβολή του λόγου υγρασίας του αέρα είναι μηδενική, δηλαδή ότι η μεταβολή που εξετάζουμε στον ψυχρομετρικό χάρτη κινείται πάνω σε οριζόντια ευθεία παράλληλη με τον άξονα των θερμοκρασιών ξηρού βολβού. Κατά τη μεταβολή αυτή, τα ψυχρομετρικά στοιχεία που διατηρούνται σταθερά είναι ο λόγος υγρασίας του αέρα, η λανθάνουσα θερμότητα αυτού αλλά και η θερμοκρασία υγροποίησης- σημείο δρόσου. Αντίθετα, αυξάνονται η ενθαλπία του αέρα, οι θερμοκρασίες υγρού και ξηρού θερμομέτρου, η αισθητή θερμότητα και ελαττώνεται η σχετική υγρασία. Η παραπάνω 31

32 μεταβολή απεικονίζεται στο ψυχρομετρικό διάγραμμα της εικόνας 9. Με την ευθεία Α-Β από την κατάσταση Α στην κατάσταση Β, όπου ισχύουν Τ Α < Τ Β για τις θερμοκρασίες ξηρού βολβού και W Α = W Β για τους λόγους υγρασίας. Εικόνα 15: Θέρμανση χωρίς ύγρανση Ψύξη του αέρα με αφύγρανση: Στις κλιματιστικές μονάδες, όταν ένα ρεύμα αέρα ορισμένης κατάστασης, περνάει από μια ψυχρότερη- σε σχέση με τη θερμοκρασία του ξηρού βολβού του- επιφάνεια ψυκτικού στοιχείουεναλλάκτη, ψύχεται διαρκώς μέχρι το σημείο δρόσου του, αυξάνοντας έτσι τη σχετική του υγρασία προοδευτικά μέχρι τον κορεσμό. Στη συνέχεια της μεταβολής, εμφανίζεται συμπύκνωση των υδρατμών του κορεσμένου πλέον αέρα. Τα συμπυκνώματα-σταγονίδια νερού απομακρύνονται- αφού συλλεχτούν- από το ρεύμα και επομένως παρατηρείται αφύγρανση του ρεύματος. Κατά την παραπάνω διαδικασία, αποβάλλεται λανθάνουσα θερμότητα τόση όση απαιτήθηκε για τη συμπύκνωση της υγρασίας του κορεσμένου αέρα. Η φάση της ψύξης, υγροποίησης και αποβολής της 32

33 λανθάνουσας θερμότητας από τον αέρα παριστάνεται από τις δυο διαδοχικές γραμμές που συνδέουν τα σημεία Α και Β στο ψυχρομετρικό διάγραμμα της εικόνας 10. [7] Εικόνα 16: Ψύξη αέρα με αφύγρανση 1.6 Υπολογισμός φορτίων Σε αυτό το κεφάλαιο μπορούμε να ορίσουμε τις έννοιες των θερμικών απωλειών και του θερμικού φορτίου ενός κλιματιζόμενου χώρου, όπου θα μας βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση των επόμενων κεφαλαίων. Θερμική απώλεια είναι η ποσότητα θερμότητας που αποδίδεται σε κάθε χρονική στιγμή από ένα χώρο προς το περιβάλλον του με αγωγή, μεταφορά και ακτινοβολία, με κάποιο από τους ακόλουθους τρόπους: Με μεταβίβαση διαμέσου της επιφάνειας ενός οικοδομικού στοιχείου που περικλείει εξωτερικά τον χώρο, λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας μεταξύ του αέρα του χώρου και του αέρα που περιβάλλει το χώρο Με τη διαφυγή ποσότητας αέρα από τις χαραμάδες των οικοδομικών στοιχείων του χώρου προς ή από το περιβάλλον του χώρου 33

34 Με το φυσικό ή μηχανικό αερισμό για την ανανέωση του αέρα του χώρου. Το μέγεθος των θερμικών απωλειών ενός χώρου, σε συγκεκριμένο κτίριο και για συγκεκριμένη χρήση του χώρου, διαφέρει από ώρα σε ώρα, θεωρείται ανάλογο με τη διαφορά θερμοκρασίας χώρου περιβάλλοντος και εξαρτάται από τη συνεχή διακύμανση της εξωτερικής θερμοκρασίας περιβάλλοντος, της ταχύτητας του ανέμου και της ηλιακής ακτινοβολίας που δέχεται το κτίριο σε κάποιο τόπο. Θερμικό φορτίο ενός κλιματιζόμενου χώρου ονομάζεται το άθροισμα των θερμικών απωλειών του χώρου σε κάθε χρονική στιγμή που καθορίζει το μέγεθος της θερμικής ισχύος που θα πρέπει να παρέχει μια εγκατάσταση ή συσκευή κλιματισμού, ώστε να επιτυγχάνονται συνθήκες θερμικής άνεσης στο χώρο και βασικά επιθυμητή εσωτερική θερμοκρασία αέρα. Η μέγιστη τιμή του θερμικού φορτίου ενός χώρου ή θερμικό φορτίο σχεδιασμού απαιτείται να καθοριστεί ως κριτήριο για την επιλογή της κατάλληλης κλιματιστικής συσκευής ή μονάδας ή και του κατάλληλου συγκροτήματος παραγωγής θερμότητας που θα μπορεί να εξυπηρετεί τις θερμικές ανάγκες του χώρου σε συγκεκριμένες ακραίες χειμερινές συνθήκες, τις συνθήκες σχεδιασμού. Σε απλές εφαρμογές κλιματισμού, όπου απαιτείται ο καθορισμός του θερμικού φορτίου για τη θέρμανση ενός χώρου, τέτοιες συνθήκες είναι οι θερμοκρασίες του χώρου και του περιβάλλοντος ενός τόπου σε μια τυπική κρύα ημέρα του έτους. Παράμετροι για τον προσδιορισμό του θερμικού φορτίου είναι τα γεωμετρικά και θερμικά χαρακτηριστικά των οικοδομικών στοιχείων γύρω από το χώρο. Σύμφωνα με τα παραπάνω, πηγές θερμικών απωλειών ενός κλιματιζόμενου θερμαινόμενου χώρου είναι τα οικοδομικά στοιχεία του κτιριακού κελύφους, τα ανοίγματα και οι χαραμάδες και τα δίκτυα συσκευές μηχανικού αερισμού με νωπό εξωτερικό αέρα. 34

35 1.6.1 Θερμικά κέρδη και ψυκτικό φορτίο κλιματιζόμενου χώρου Στον κλιματισμό κατά τη θερινή περίοδο, οπότε και απαιτείται ψύξη του αέρα ενός χώρου, για να επιτευχθούν συνθήγκες άνεσης, γίνεται διάκριση μεταξύ δύο σχετιζόμενων αλλά σαφώς διακεκριμένων μεγεθών μεταφερόμενης θερμότητας στη μονάδα του χρόνου (θερμικής ισχύος). Αυτά είναι τα θερμικά κέρδη και το ψυκτικό φορτίο του χώρου αντίστοιχα. Θερμικό κέρδος είναι γενικά η ποσότητας της θερμότητας που παράγεται ή εισέρχεται σε ένα χώρο σε κάθε χρονική στιγμή. Τα θερμικά κέρδη ενός χώρου προέρχονται από διάφορες πηγές, όπως: Πρόπτωση ηλιακής ακτιβοβολίας μέσω διαφανών επιφανειών Μετάβίβαση θερμότητας διαμέσου των εξωτερικών οικοδομικών στοιχείων Μεταβίβαση θερμότητας διαμέσου των εσωτερικών οικοδομικών στοιχείων χωρισμάτων Παραγωγή θερμότητας μέσα στο χώρο από ανθρώπους, συσκευές και φωτισμό Ανανέωση και διείσδυση του εξωτερικού αέρα. Ένας ακόμα διαχωρισμός που γίνεται στα θερμικά κέρδη ενός χώρου είναι σε λανθάνοντα και σε αισθητά. Αισθητό θερμικό κέρδος χώρου λέγεται αυτό που προέρχεται από την προσθ πηκη στο χώρο θερμότητας χωρίς την παρουσία υγρασίας. Αντίθετα, λανθάνον είναι το θερμικό κέρδος που προέρχεται από την προσθήκη στο χώρο ποσότητας υδρατμών. Ψυκτικό φορτίο χώρου ονομάζεται η ποσότητα θερμότητας που πρέπει να απομακρύνεται σε κάθε χρονική στιγμή από το χώρο ώστε η θερμοκρασία και η 35

36 υγρασία του αέρα του χώρου να παραμένουν σταθερές, για να έχουμε συνθήκες θερμικής άνεσης. Πρέπει να σημειωθεί ότι το ψυκτικό φορτίο διαφέρει από το συνολικό θερμικό κέρδος του χώρου κατά την ίδια χρονική στιγμή. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι τα οικοδομικά στοιχεία του χώρου κτιρίου απορροφούν την παραγόμενη στο χώρο θερμότητα με αποτέλεσμα την αρχική αύξηση της θερμοκρασίας τους. Όταν η θερμοκρασία αυτή γίνει μεγαλύτερη από τη θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα στο χώρο, τότε μεταφέρεται θερμότητα από τα οικοδομικά στοιχεία στον εσωτερικό αέρα. Ο παραπάνω μηχανισμός της αποθήκευσης και της αποβολής αυτής παρουσιάζει χρονική καθυστέρηση με αποτέλεσμα να υπάρχει χρονική διαφορά μεταξύ της ώρας της ημέρας που εμφανίζεται το μέγιστο θερμικό κέρδος και της ώρας που εμφανίζεται το μέγιστο ψυκτικό φορτίο Εκτίμηση θερμικών κερδών και ψυκτικού φορτίου τυπικού κλιματιζόμενου χώρου Για τον υπολογισμό των θερμικών κερδών και του ψυκτικού φορτίου ενός κλιματιζόμενου χώρου απαιτούνται: Ο καθορισμός των γεωμετρικών δεδομένων και των θερμικών και οπτικών ιδιοτήτων των οικοδομικών στοιχείων του κτιρίου και του συγκεκριμένου χώρου Ο καθορισμός της θέσης και του προσανατολισμού του κτιρίου και του συγκεκριμένου χώρου καθώς και των γεωμετρικών χαρακτηριστικών τυχόν διατάξεων και δομικών στοιχείων ηλιοπροστασίας Η γνώση των μετεωρολογικών δεδομένων της περιοχής του κτιρίου Η εκλογή των εσωτερικών συνθηκών σχεδιασμού 36

37 Η γνώση του καθεστώτος λειτουργίας του υπό μελέτη χώρου και του κτιρίου γενικά Η εκλογή του μήνα, της ημέρας και της ώρας για την οποία ζητείται να γίνει υπολογισμός του ψυκτικού φορτίου Για τον υπολογισμό του συνολικού ψυκτικού φορτίου απαιτείται ο υπολογισμός των παρακάτω συνιστωσών του: Υπολογισμός του ψυκτικού φορτίου που προκύπτει από την μετάδοση θερμότητας διαμέσου των εξωτερικών τοίχων, της οροφής-δωμάτων και του εξωτερικού δαπέδου Υπολογισμός του ψυκτικού φορτίου που προκύπτει από την είσοδο της ηλιακής ακτινοβολίας μέσα από τα παράθυρα ανοίγματα Υπολογισμός του ψυκτικού φορτίου που προκύπτει από τη μετάδοση θερμότητας διαμέσου των εσωτερικών τοίχων και δαπέδων προς χώρους με διαφορετικές θερμικές συνθήκες Υπολογισμός του ψυκτικού φορτίου που προκύπτει από τις εσωτερικές πηγές θερμότητας του χώρου δηλαδή από τους ανθρώπους, τις συσκευές και το φωτισμό Υπολογισμός του ψυκτικού φορτίου που προκύπτει από την ανανέωση και τη διείσδυση του αέρα Υπολογισμός ψυκτικού φορτίου από αδιαφανή οικοδομικά στοιχεία Η βασική σχέση για το φορτίο που προκύπτει λόγω των θερμικών συναλλαγών από τις εξωτερικές επιφάνειες των αδιαφανών δομικών στοιχείων είναι: Q A = U A A A CLTD [W] Όπου: 37

38 U A : ο συντελεστής θερμικής διαπερατότητας (ή συντελεστής θερμικών απωλειών της επιφάνειας του αδιαφανούς δομικού στοιχείου A A : το εμβαδόν της επιφάνειας του αδιαφανούς δομικού στοιχείου Ο παράγων CLTD είναι η θερμοκρασιακή διαφορά ψυκτικού φορτίου (Cooling Load Temperature Difference), η οποία για μονοκατοικίες και πολυκατοικίες δίνεται από τους παρακάτω πίνακες: Πίνακας 1: Θερμοκρασιακή Διαφορά Ψυκτικού Φορτίου για μονοκατοικίες Τιμές θερμοκρασιακής Διαφοράς Ψυκτικού Φορτίου (CLTD) για μονοκατοικίες 1 Ημερήσια Μέγιστη θερμοκρασία περιβάλλοντος, θερμοκρασιακή διαμήνυση 2 Χ Μ Χ Μ Υ Χ Μ Υ Μ Υ Μ Υ Τοιχοποιία και πόρτες Β ΒΑ και ΒΔ Α και Δ ΝΑ και ΝΔ Ν Οροφές Σοφίτα ή επίπεδες οροφές - δώματα Δάπεδο κάτω από τον κλιματιζόμενο χώρο, πάνω από μη κλιματιζόμενο χώρο Χωρίσματα εσωτερικά ή σκιαζόμενα Θερμοκρασιακή Διαφορά Ψυκτικού φορτίου (CLTD) (σε βαθμούς Κ) για τυπικές μονοκατοικίες με εξωτερικούς τοίχους διαφόρων προσανατολισμών, για παράδειγμα Β: βόρειος, ΝΔ: νοτιοδυτικός προσανατολισμός 2 Ημερήσια θερμοκρασιακή διακύμανση είναι η θερμοκρασιακή διαφορά της μέσης εξωτερικής θερμοκρασίας περιβάλλοντος από την αντίστοιχη μέγιστη, για την ημέρα σχεδιασμού και συγκεκριμένο τόπο. Το Χ δηλώνει χαμηλή θερμοκρασιακή διακύμανση, μικρότερη από 9 Κ, το Μ δηλώνει μέτρια θερμοκρασιακή διακύμανση, μεταξύ 9 και 14 Κ και το Υ δηλώνει υψηλή θερμοκρασιακή διακύμανση, μεγαλύτερη από 14 Κ. 38

39 Τιμές θερμοκρασιακής διαφοράς Ψυκτικού Φορτίου (CLTD) για πολυκατοικίες Ημερήσια θερμοκρασιακή διακύμανση Τοιχοποιία και πόρτες 3 Β ΒΑ Α ΝΑ Ν ΝΔ Δ ΒΔ Μέγιστη θερμοκρασία περιβάλλοντος X M X M Y X M Y M Y M Y Ελαφριά Μέτρια Βαριά Ελαφριά Μέτρια Βαριά Ελαφριά Μέτρια Βαριά Ελαφριά Μέτρια Βαριά Ελαφριά Μέτρια Βαριά Ελαφριά Μέτρια Βαριά Ελαφριά Μέτρια Βαριά Ελαφριά Μέτρια Βαριά Οροφές Σοφίτα ή επίπεδες οροφές Ελαφριά Μέτρια ή Βαριά Δάπεδο κάτω από κλιματιζόμενο χώρο, πάνω από μη κλιματιζόμενο χώρο Χωρίσματα εσωτερικά ή σκιαζόμενα Το ελαφριά δηλώνει ελαφριά κατασκευή με μικρή θερμική μάζα όπως για παράδειγμα η ξύλινη κατασκευή. Το μέτρια δηλώνει μέτρια κατασκευή και το βαριά δηλώνει βαριά κατασκευή. 39

40 1.6.4 Υπολογισμός ψυκτικού φορτίου από διαφανή δομικά στοιχεία Η βασική σχέση για το φορτίο που προκύπτει λόγω των θερμικών συναλλαγών από τις εξωτερικές επιφάνειες των διάφανων δομικών υλικών (παράθυρα κτλ) είναι: Q A = A A GLF [W] Όπου: A A : το εμβαδόν της επιφάνειας του αδιαφανούς δομικού στοιχείου Ο παράγοντας GLF είναι ο παράγοντας φορτίου υαλοπίνακα (Glazing Load Factor), ο οποίος δίνεται από τους παρακάτω πίνακες για μονοκατοικίες και πολυκατοικίες αντίστοιχα. Πίνακας 2: Παράγοντας Φορτίου Υαλοπινάκων για μονοκατοικίες Πίνακας 3: Παράγοντας Φορτίου Υαλοπινάκων για πολυκατοικίες 40

41 1.6.5 Υπολογισμός θερμικών κερδών και ψυκτικού φορτίου από εσωτερικές πηγές. Όπως αναφέρθηκε και παραπάνω, τα εσωτερικά θερμικά κέρδη προέρχονται από διάφορες πηγές όπως: Από τις ηλεκτρικές και μη συσκευές Από τους λαμπτήρες φωτισμού Από τη θερμότητα που αποδίδεται από τους ανθρώπους 41

42 Εσωτερικά θερμικά κέρδη από ανθρώπους Το μέγεθος των εσωτερικών πηγών θερμότητας σε ένα κλιματιζόμενο χώρο είναι δύσκολο να προσδιορισθεί με ακρίβεια, γιατί υπεισέρχονται σε πολλές μεταβλητές στη διάρκεια λειτουργίας των παραπάνω πηγών θερμότητας. Για παράδειγμα, ο φωτισμός λειτουργεί διαφορετικές ώρες για κάθε μήνα του χρόνου, λόγω της διαφορετικής τροχιάς του ηλίου, της φωτεινότητας του εξωτερικού περιβάλλοντος και της διάρκειας της νύχτας. Επίσης, τα άτομα που διαβιούν σε μία κατοικία δεν έχουν σταθερό χρόνο παραμονής, ενώ η λειτουργία των διαφόρων μικροσυσκευών εξαρτάται από το πλήθος των ατόμων που διαβιούν στην κατοικία. Ο ρυθμός με τον οποίο το ανθρώπινο σώμα αποδίδει θερμότητα και υγρασία στο περιβάλλον, εξαρτάται από το βαθμό δραστηριότητας, το είδος εργασίας και τις συνθήκες περιβάλλοντος. Στον παρακάτω πίνακα δίνεται το αισθητό και το λανθάνον θερμικό κέρδος ανά άτομο για διάφορες συνήθεις περιπτώσεις. Πίνακας 4: Ολικό, αισθητό και λανθάνον θερμικό κέρδος ανά άτομο για διάφορες δραστηριότητες Βαθμός Δραστηριότητας Καθιστός, ξεκούραστος Καθιστός, ελαφριά εργασία, γράψιμο Καθιστός (τρώγοντας) Καθιστός, ελαφριά δουλειά, δακτυλογράφηση Στεκούμενος, ελαφριά δουλειά, αργό βάδην Τυπική Εφαρμογή Κατοικίες, θέατρα, κινηματογράφοι Κατοικίες, γραφεία Κατοικίες, εστιατόρια Κατοικίες, γραφεία Κατοικίες, τράπεζες Συνολική θερμότητα ενήλικα άντρα [W] Συνολική θερμότητα μέσου όρου (ανά φύλο ενηλίκων) [W] Λανθάνον Κέρδος [W] Αισθητό Κέρδος [W]

43 Το λανθάνον θερμικό κέρδος θεωρείται ταυτόχρονα και ως ψυκτικό φορτίο, ενώ αντίθετα το αισθητό θερμικό κέρδος δεν μετατρέπεται αμέσως σε ψυκτικό, γιατί το μεγαλύτερο μέρος αυτού αποδίδεται με τη μορφή θερμικής ακτινοβολίας. Επομένως, για τη μετατροπή του αισθητού θερμικού κέρδους σε ψυκτικό φορτίο γίνεται χρήση του Παράγοντα Ψυκτικού Φορτίου (CLT Cooling Load Factor), που δίνεται από τον ακόλουθο πίνακα. Πίνακας 5: Παράγοντας ψυκτικού φορτίου για αισθητό φορτίο από ανθρώπους 43

44 Το ψυκτικό φορτίο ενός χώρου σε σχέση με τους ανθρώπους που βρίσκονται σε αυτόν χωρίζεται σε δύο μέρη: Στο Αισθητό ψυκτικό φορτίο από ανθρώπους Στο Λανθάνον ψυκτικό φορτίο από ανθρώπους Το αισθητό ψυκτικό φορτίο από ανθρώπους δίνεται από την σχέση: Q PS = N P (HG) PS CLF [W] Όπου: N P : είναι ο αριθμός των ανθρώπων που υπάρχουν στο χώρο (HG) PS : είναι το αισθητό θερμικό κέρδος το οποίο δίνεται από τον Πίνακα 4 CLF: είναι ο παράγων ψυκτικού φορτίου που φαίνεται από τον Πίνακα 5. Αν η θερμοκρασία του χώρου δε διατηρείται σταθερή σε όλο το 24ωρο, τότε ο CLF είναι ίσος με τη μονάδα. Το λανθάνον ψυκτικό φορτίο από ανθρώπους δίνεται από την σχέση: Q PL = N P (HG) PL [W] Όπου: (HG) PL : είναι το λανθάνον θερμικό κέρδος από τον Πίνακα 4. Όσο αφορά τα εσωτερικά θερμικά κέρδη από το φωτισμό, η θερμότητα που αποδίδεται με ακτινοβολία σε ένα κλιματιζόμενο χώρο και προέρχεται από τον ηλεκτροφωτισμό του χώρου απορροφάται από τους εσωτερικούς τοίχους, το δάπεδο και την επίπλωση. Το στιγμιαίο θερμικό κέρδος λόγω του ηλεκτροφωτισμού υπολογίζεται από την σχέση: HG Φ = W F ul F sa [W] Όπου: 44

45 W: Ηλεκτρική ισχύς όλων των εγκατεστημένων φωτιστικών σωμάτων που είναι σε λειτουργία στο χώρο κατά τη χρονική στιγμή F ul : Συντελεστής χρήσης, δηλαδή το κλάσμα των φωτιστικών σωμάτων που είναι σε λειτουργία στο χώρο F sa : Ειδικός συντελεστής χρήσης, ο οποίος εξαρτάται από τον τύπο των φωτιστικών Αν τα εγκατεστημένα φωτιστικά είναι λαμπτήρες πυράκτωσης, τότε F sa =1, διαφορετικά F sa =1,2. Η τιμή HG Φ που παίρνουμε από την παραπάνω σχέση δίνει το ωφέλιμο θερμικό κέρδος για τον χειμώνα. Για την περίοδο του καλοκαιριού, η τιμή αυτή πρέπει να διορθωθεί χρησιμοποιώντας τον παράγοντα ψυκτικού φορτίου CLF, ώστε να υπολογίσουμε το σχετικό ψυκτικό φορτίο λόγω ηλεκτροφωτισμού. Αν η κλιματιστική εγκατάσταση λειτουργεί μόνο κατά τις ώρες λειτουργίας του κτιρίου χώρου, τότε CLF=1. Σε κάθε διαφορετική περίπτωση, οι τιμές του CLF λαμβάνονται από τους παρακάτω πίνακες, με ενδιάμεση χρήση των Πίνακα 6 για την τιμή του συντελεστή α που σχετίζεται με την επίπλωση και την παροχή του αέρα στον χώρο. Πίνακας 6: Τιμές του συντελεστή α για διάφορους τύπους επιπλώσεων και ποσότητες αερισμού στον κλιματιζόμενο χώρο Παροχή αέρα Επίπλωση προσαγωγής και επιστροφής 0,45 Βαριά απλή επίπλωση Μικρή παροχή Συντελεστής α 0,55 0,65 Συνηθισμένη επίπλωση χωρίς χαλιά Συνηθισμένη επίπλωση με ή χωρίς χαλιά >0,75 Κάθε τύπος επίπλωσης Μεσαία και μεγάλη παροχή αέρα Μεσαία και μεγάλη παροχή αέρα. Αέρας προσαγωγής και επιστροφής μέσα από το ταβάνι Αέρας επιστροφής μέσα από αεραγωγούς 45

46 Πίνακας 7: Τιμές του παράγοντα ψυκτικού φορτίου CLF όταν ο φωτισμός λειτουργεί 8 ώρες 46

47 Πίνακας 8: Τιμές του παράγοντα ψυκτικού φορτίου CLF όταν ο φωτισμός λειτουργεί 10 ώρες 47

48 Πίνακας 9: Τιμές του παράγοντα ψυκτικού φορτίου CLF όταν ο φωτισμός λειτουργεί 12 ώρες 48

49 Πίνακας 10: Τιμές του παράγοντα ψυκτικού φορτίου CLF όταν ο φωτισμός λειτουργεί 14 ώρες 49

50 Αφού ληφθούν υπόψη οι ώρες λειτουργίας του ηλεκτροφωτισμού για τον υπολογισμό του CLF, το συνολικό ψυκτικό φορτίο λόγω του ηλεκτροφωτισμού δίνεται από τη σχέση: Q Φ = (HG) Φ CLF [W] Για τον υπολογισμό των θερμικών κερδών από τις οικιακές συσκευές και το αντίστοιχο ψυκτικό φορτίο από τη λειτουργία των συσκευών ενός χώρου πρέπει να λάβουμε υπόψη μας όλες τις εγκατεστημένες οικιακές συσκευές. Προκειμένου για ηλεκτρικές συσκευές, το μεγαλύτερο μέρος του θερμικού κέρδους αποδίδεται με τη μορφή ακτινοβολίας από την επιφάνεια των συσκευών προς τον αέρα του κλιματιζόμενου χώρου. Το θερμικό κέρδος λόγω συναγωγής, καθώς και το λανθάνον κέρδος θεωρούνται αμελητέα όταν χρησιμοποιείται απορροφητήρας. Τα θερμικά κέρδη των συσκευών διακρίνονται σε αισθητά και λανθάνοντα. Το αισθητό θερμικό κέρδος κατά τη διάρκεια του χειμώνα είναι η ονομαστική ισχύς της συσκευής πολλαπλασιαζόμενη με ένα συντελεστή χρήσης καθώς και με ένα συντελεστή, ο οποίος εξαρτάται από την ακτινοβολία που αποδίδεται στο χώρο μέσω της συσκευής. Έχει παρατηρηθεί ότι από την εισερχόμενη ενέργεια στη συσκευή το 30% περίπου αποτελεί κατά μέσο όρο τη θερμότητα που αποδίδεται στο χώρο με ακτινοβολία. Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει τιμές αισθητού και λανθάνοντος θερμικού κέρδους από συνήθεις οικιακές και εμπορικές συσκευές. 50

51 Πίνακας 11: Θερμικό κέρδος από ηλεκτρικές συσκευές ΘΕΡΜΙΚΟ ΚΕΡΔΟΣ ΟΙΚΙΑΚΩΝ/ΕΜΠΟΡΙΚΩΝ Συσκευές ΣΥΣΚΕΥΩΝ (HG) Ε Χωρίς χρήση απορροφητήρα Αισθητό Λανθάνον Ολικό κέρδος κέρδος κέρδος Με απορροφητήρα Μόνο Αισθητό κέρδος (HG) ΕS (HG) ΕL (HG) Ε (HG) ΕS Καφετιέρα Τοστιέρα Φούρνος μικροκυμάτων Βραστήρας Φριτέζα Ατμομάγειρας Ηλεκτρική κουζίνα Γκριλ Σίδερο Ηλεκτρική θερμάστρα Ηλεκτρική σκούπα Τηλεόραση Ψυγείο Καταψύκτης Πλυντήριο ρούχων Πλυντήριο πιάτων Στεγνωτήριο Προσωπικός Υπολογιστής

52 Το αισθητό θερμικό φορτίο από συσκευές που μεταδίδεται μέσω ακτινοβολίας, καθυστερεί να επιδράσει και να προκαλέσει το αντίστοιχο ψυκτικό φορτίο από συσκευές. Γι αυτό τον λόγο εισάγεται και στις συσκευές ο όρος του Παράγοντα Ψυκτικού Φορτίου (CLF), ο οποίος ανάλογα με την ύπαρξη ή όχι απορροφητήρα δίνεται από τους παρακάτω πίνακες. 52

53 Πίνακας 12: Παράγοντας ψυκτικού φορτίου για το αισθητό θερμικό κέρδος από συσκευές με απορροφητήρα 53

54 Πίνακας 13: Παράγοντας ψυκτικού φορτίου για το αισθητό θερμικό κέρδος από συσκευές χωρίς απορροφητήρα 54

55 Οπότε, το ψυκτικό φορτίο που προκύπτει από το θερμικό κέρδος μιας ηλεκτρικής συσκευής υπολογίζεται από τη σχέση: Q E = (HG) E CLF [W] Όπου: (HG) E : είναι το ολικό θερμικό κέρδος της συσκευής Υπολογισμός ψυκτικού φορτίου λόγω ανανέωσης και διείσδυσης αέρα Για συνήθεις εφαρμογές κλιματισμού σε κανονικές συνθήκες στο υψόμετρο της θάλασσας, το συνολικό ψυκτικό φορτίο λόγω μηχανικού ή φυσικού αερισμού για την ανανέωση του αέρα του χώρου και λόγω διεισδύσεων νωπού θερμού αέρα από χαραμάδες δίνεται από τη προσεγγιστική σχέση: Q V = Q VS + Q VL = [1,23 V (T 0 T j )] + [3010 V (W 0 W j )] [W] Όπου: Q VS: το αισθητό ψυκτικό φορτίο λόγω ανανέωσης και διείσδυσης αέρα (σε W) Q VL: το λανθάνον ψυκτικό φορτίο λόγω πρόσδοσης ικανής ποσότητας υγρασίας στον κλιματιζόμενο χώρο V : η απαιτούμενη παροχή όγκου του αέρα σε lt/s, για την ανανέωση του αέρα του χώρου, για λόγους υγιεινής T 0 T j : η θερμοκρασία του αέρα εξωτερικού περιβάλλοντος και η εσωτερική θερμοκρασία ρύθμισης σχεδιασμού του αέρα χώρου W 0 W j : ο λόγος υγρασίας (Kg νερού/kg ξηρού αέρα) του αέρα εξωτερικού περιβάλλοντος και του αέρα χώρου στη συνθήκη ρύθμισης σχεδιασμού. 55

56 Κεφάλαιο 2 2 Κεντρική μονάδα θερμικής επεξεργασίας Όπως προαναφέρθηκε, η κεντρική μονάδα θερμικής επεξεργασίας διαχωρίζεται στα τέσσερα παρακάτω συστήματα, τα οποία θα αναλυθούν και θα παρουσιαστούν σε παρακάτω ενότητες: 1. Αντλία θερμότητας νερού - αέρος 2. Αντλία θερμότητας αέρος αέρος 3. Αντλία θερμότητας νερού - νερού 4. Σύστημα ψυκτικού ρευστού - αέρα 2.1 Εισαγωγή στην αντλία θερμότητας Οι αντλίες θερμότητας είναι ουσιαστικά ψυκτικές μηχανές. Η ψύξη περιλαμβάνει την αφαίρεση της θερμότητας από έναν χώρο στον οποίο δε χρειάζεται και την έπειτα στην μεταφορά της σε έναν διαφορετικό χώρο όπου δημιουργεί μικρή ή μηδενική διαφορά. Η θερμότητα με λίγα λόγια μπορεί να μεταφερθεί σε έναν χώρου όπου απαιτείται για την βελτίωση των συνθηκών που επικρατούν. Και εδώ βρίσκεται η διαφορά μεταξύ ενός κλιματιστικού ψύξης. Το κλιματιστικό ψύξης μπορεί να αντλήσει θερμότητα μόνος προς μία κατεύθυνση, ενώ η αντλία θερμότητας είναι ένα ψυκτικό σύστημα το οποίο έχει τη δυνατότητα να αντλεί θερμότητα προς δύο κατευθύνσεις. Δηλαδή, η αντλία χρησιμοποιείται για τον κλιματισμό του χώρου, είτε εκείνος χρειάζεται θέρμανση είτε χρειάζεται ψύξη. 56

57 Όλα τα ψυκτικά συστήματα με κύκλο συμπίεσης θεωρούνται αντλίες θερμότητας καθώς αντλούν θερμό ατμό. Ο εξατμιστής μιας αντλίας θερμότητας απορροφάει θερμότητα μέσα στο ψυκτικό σύστημα και ο συμπυκνωτής αποβάλλει τη θερμότητα. Έπειτα, ο συμπιεστής αντλεί θερμό ατμό. Στη συνέχεια, οι μετρητικοί μηχανισμοί ελέγχου ρυθμίζουν τη ροή του ψυκτικού μέσου. Τα τέσσερα αυτά εξαρτήματα, δηλαδή τα παρακάτω: 1. εξατμιστής, 2. ο συμπυκνωτής, 3. ο συμπιεστής 4. ο μετρητικός μηχανισμός ελέγχου Επίσης, αυτά τα εξαρτήματα βρίσκονται σε ένα σύστημα αντλίας θερμότητας σε συνδυασμό με μια τετράοδη βαλβίδα, η οποία ρυθμίζει την κατεύθυνση ροής της θερμότητα. Εικόνα 17: Ο κύκλος συμπίεσης ατμών ενός ψυκτικού ρευστού κατά τη διάρκεια της λειτουργίας μιας αντλίας θερμότητας 57

58 2.1.1 Αρχή λειτουργίας της αντλίας θερμότητας Η μεταφορά ενός συνόλου ενέργειας διπλάσιου ή τριπλάσιου της καταναλισκόμενης ηλεκτρικής ενέργειας επιτυγχάνεται με την βοήθεια μιας πηγής ηλεκτρικού ρεύματος και ενός ψυκτικού κύκλου συμπιέσεως ατμού. Το έργοw που παράγεται προστίθεται στη θερμότητα Q 1, άρα ισχύει: Q 1 + W = Q 2 Με την παραπάνω σχέση συμπεράνουμε ότι παράγεται μεγαλύτερο ποσοστό ενέργειας με την αντλία θερμότητας, από το έργο που καταναλώνουμε. Η αρχή λειτουργία της αντλίας θερμότητας στηρίζεται στην αρχή λειτουργίας της μηχανής του Carnot, με αντίθετη φορά. Σε αυτήν την αρχή λειτουργίας Carnot υπάρχουν δύο θερμό-δοχεία υψηλής θερμοκρασίας και ένα χαμηλής θερμοκρασίας και κατά την διάρκεια της λειτουργίας της μηχανής παρουσιάζεται παραγωγή έργου με θερμότητα. Ο συντελεστής απόδοσης του κύκλου αυτού δίνεται από την παρακάτω σχέση: η = (Τ 1 Τ 2 ) Τ 1 Η λειτουργία της αντλίας θερμότητας, αποδίδεται ουσιαστικά από την αντιστροφή της λειτουργίας του προαναφερθέν κύκλου. Ο συντελεστής απόδοσης της αντλίας θερμότητας, σε ιδανικές συνθήκες δίνεται από τον αντίστροφο του συντελεστή όπου είναι διεθνώς γνωστός ως COP (Coefficient of Performance) και τον χαρακτηρίζει η παρακάτω σχέση και κυμαίνεται συνήθως μεταξύ των βαθμών 2-5 και 3,5. COP = T 1 (T 1 T 2 ) Τετράοδη βαλβίδα Όπως προαναφέρθηκε, η αντλίες θερμότητας διαθέτουν ένα εξάρτημα το οποίο επιτρέπει στον εξοπλισμό ψύξης να αντλεί θερμότητας προς κάθε κατεύθυνση. Η 58

59 λειτουργία της περιγράφεται ως εξής: η αναρροφούμενη θερμότητα στο ψυκτικό σύστημα, αντλείται δια μέσου του συστήματος με το συμπιεστή. Η θερμότητα περιέχεται και συγκεντρώνεται μέσα στο αέριο κατάθλιψης. Η τετράοδη βαλβίδα μεταστρέφει το αέριο κατάθλιψης και τη θερμότητα προς την κατάλληλη κατεύθυνση για να θερμάνει ή για να ψύξει ένα χώρο. Στην Εικόνα 8 παρουσιάζεται ένα παράδειγμα μιας τετράοδης βαλβίδας, η οποία ρυθμίζεται από τον θερμοκρασιακό θερμοστάτη του χώρου, του οποίου οι θέσεις είναι: Θέρμανση (ΗΕΑΤ) ή Ψύξη (COOL). Εικόνα 18: (A) τετράοδη βαλβίδα (Β) Παράδειγμα λειτουργίας τετράοδης βαλβίδας 59

60 2.2 Αντλία θερμότητας νερού αέρος Οι συνηθέστερες πηγές θερμότητας που μπορεί να απορροφήσει μία αντλία θερμότητας είναι ο αέρας και το νερό. Για παράδειγμα, αν μία εγκατάσταση κεντρικού κλιματισμού βρίσκεται δίπλα σε μία λίμνη, έχει τη δυνατότητα να αφαιρέσει θερμότητα από τη λίμνη και να την αποδώσει σε ένα κτίρια. Αυτό το σύστημα είναι γνωστό ως αντλία θερμότητας νερού-αέρος. Η αντλία θερμότητας νερού αέρος μπορεί επίσης να χρησιμοποιεί ένα πηγάδι για την τροφοδοσία του νερού. Σε αυτή τη περίπτωση, πρέπει να ληφθεί μέριμνα για την τοποθεσία που θα αντληθεί το νερό μετά τη χρησιμοποίηση του. Μια συνηθισμένη αντλία θερμότητας νερού αέρος χρησιμοποιεί 11 lt νερού/λεπτό κατά τον κύκλο θέρμανσης και 5.5 lt νερού/λεπτό κατά τον κύκλο ψύξης και έναν ψυκτικό τόνο (1 ψυκτικός τόνος = Btu/h = 3024 Kcal/h). Όταν μια αντλία θερμότητας νερού αέρος χρησιμοποιεί σαν πηγή νερού μια λίμνη, τότε η θερμοκρασία της λίμνης μπορεί να διαφοροποιείται συνέχεια κατά τη διάρκεια μιας εποχής. Αυτό το γεγονός πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά την επιλογή και τον καθορισμό του μεγέθους του συστήματος. Το νερό μπορεί να αντληθεί και να επιστρέψει στη λίμνη μετά τη χρήση του, οπότε δεν θα αποτελέσει πρόβλημα. Ωστόσο θα πρέπει να ακολουθούνται οι υπάρχοντες νόμοι για οποιαδήποτε εγκατάσταση. Στις αντλίες θερμότητας νερού-αέρος πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή, εξαιτίας του νερού που χρειάζεται για να λειτουργήσουν. Για παράδειγμα, μια αντλία θερμότητας 3 ψυκτικών τόνων στη θέση θέρμανσης, θα χρησιμοποιήσει γύρω στα 11 lt νερού/λεπτό, το οποίο σημαίνει 660 lt νερού την ώρα ή lt νερού την ημέρα. 60

61 Τα βιομηχανικά και επαγγελματικά κτίρια, συχνά χρησιμοποιούν αντλίες θερμότητας για τη μετακίνηση θερμότητας από το ένα μέρος του κτιρίου σε κάποιο άλλο. Για παράδειγμα, ένα μεγάλο κτίριο με γραφεία μπορεί να απαιτεί ψύξη για κάποιους χώρους, όπως computer rooms, ακόμη και τον χειμώνα. Τα γραφεία τα οποία βρίσκονται στο εσωτερικό του κτιρίου, μπορεί να αναπτύσσουν θερμότητα εξαιτίας των ηλεκτρικών λαμπτήρων φωτισμού των μηχανών γραφείου καθώς και των ανθρώπων. Σε τέτοια κτίρια είναι πολύ οικονομικό να απορροφάται αυτή η θερμότητα μέσα σε ένα ψυκτικό σύστημα και να αντλείται προς την εξωτερική περίμετρο του κτιρίου όπου χρειάζεται αυτή η θερμότητα. Με αυτόν τον τρόπο δεν σπαταλάτε η θερμότητα προς την ατμόσφαιρα, αλλά χρησιμοποιείται για την περιφερειακή θέρμανση του κτιρίου, χωρίς να απαιτείται κατανάλωση πρόσθετης ηλεκτρικής ενέργειας. Αυτή η μετακίνηση της θερμότητας από το ένα μέρος στο άλλο σε ένα τέτοιο κτίριο επιτυγχάνεται με μία μικρή αντλία θερμότητας νερού-αέρος. Μια τέτοια εγκατάσταση φαίνεται στην Εικόνα

62 Εικόνα 19: Σύστημα νερού-αέρος, το οποίο μπορεί να απορροφήσει θερμότητα από το ένα μέρος του κριτίου και να την αποδώσει σε κάποιο άλλο 2.3 Αντλία θερμότητας αέρος αέρος Όταν μία αντλία θερμότητας αέρος-αέρος είναι σύστημα διαιρούμενου τύπου, τότε μεταξύ της εσωτερικής και της εξωτερικής μονάδας συνδέονται οι ίδιες γραμμές, με τη διαφορά ότι έχουν καινούρια ονομασία. Η μεγάλη γραμμή ονομάζεται γραμμή αερίου, καθώς μέσα από αυτήν περνάει πάντα αέριο και έχει θέση γραμμής αναρρόφησης ή γραμμής ψυχρού αερίου κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού και θέσης γραμμής θερμού αερίου κατά τη διάρκεια του χειμώνα. Η μικρή γραμμή είναι γραμμή υγρού και κατά το καλοκαίρι και κατά το χειμώνα, οπότε διατηρεί την ίδια ονομασία. Στη γραμμή υγρού προκαλούνται μερικές αλλαγές μεταξύ της θερινής και της χειμερινής λειτουργίας της αντλίας θερμότητας. Έτσι 62

63 κατά το χειμώνα προς την εξωτερική μονάδα. Η γραμμή έχει το ίδιο μέγεθος και για την ψύξη, ενώ αντιστρέφεται η κατεύθυνση του υγρού. Εικόνα 20: Αντλία θερμότητας διαιρούμενου τύπου, όπου φαίνονται οι ψυκτικές γραμμές αλληλοσύτνδεσης. Εικόνα 21: Η μικρή γραμμή είναι η γραμμή υγρού και κατά τη θερινή, αλλά και κατά τη χειμερινή λειτουργία Τα συστήματα αέρος-αέρος εγκαθίστανται συνήθως σε ήπια κλίματα, όπου οι θερμοκρασίες κατά το χειμώνα δεν πέφτουν κάτω από τους -12 C. Η αντλία θερμότητας αέρος-αέρος απορροφάει θερμότητα από τον εξωτερικό αέρα, οπότε στη περίπτωση που η θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα μειωθεί, τότε θα είναι δύσκολο να απορροφήσει θερμότητα από αυτόν. Για παράδειγμα, ο εξατμιστής 63

64 πρέπει να είναι πιο ψυχρός από τον εξωτερικό αέρα, ώστε ο αέρας να μεταφέρει θερμότητα μέσα στον εξατμιστή. Κανονικά, στις ψυχρές κλιματολογικές συνθήκες, ο εξατμιστής πρέπει να είναι πιο ψυχρός από τον εξωτερικό αέρα, ώστε να μεταφέρει θερμότητα μέσα σον εξατμιστή. Στις ψυχρές κλιματολογικές συνθήκες, ο εξατμιστής της αντλίας θερμότητας θα είναι C ψυχρότερος από τον αέρα ποτ θα απορροφήσει θερμότητα. Για παράδειγμα αν χρησιμοποιήσουμε μια θερμοκρασιακή διαφορά 14 C, κατά τη διάρκεια της ημέρας, όπου η εξωτερική θερμοκρασία είναι -12 C, ο εξατμιστής της αντλίας θερμότητας θα ατμοποιήσει το υγρό ψυκτικό μέσο 14 C κάτω από την θερμοκρασία του εξωτερικού αέρα. Με λίγα λόγια, η θερμοκρασία ατμοποίησης του ψυκτικού μέσου θα είναι -26 C. Καθώς η θερμοκρασία του εξατμιστή μειώνεται, ο συμπιεστής χάνει σε απόδοση. Η αντλία θερμότητας χάνει σε απόδοση επίσης καθώς αυξάνονται οι ανάγκες του θερμαινόμενου χώρου. 2.4 Αντλία θερμότητας νερού - νερού Οι αντλίες θερμότητας νερού νερού είναι γνωστές και ως γεωθερμικές αντλίες θερμότητας. Αυτές οι αντλίες εκμεταλλεύονται τη γη για να θερμάνουν τους χώρους και αντίστοιχα να τους δροσίσουν το καλοκαίρι. Αποτελούνται από τον γεωθερμικό εναλλάκτη, ο οποίος αντλεί τη θερμότητα από τη γη και επίσης από την αντλία θερμότητας, η οποία ενισχύει ουσιαστικά την θερμότητα και εξασφαλίζει την ψύξη ή την θέρμανση των κλιματιζόμενων χώρων. Ο γεωθερμικός εναλλάκτης χωρίζεται σε δύο είδη: Στον γεωθερμικό εναλλάκτη κλειστού κυκλώματος και στον γεωθερμικό εναλλάκτη ανοιχτού κυκλώματος. Ο κλειστού κυκλώματος αποτελείται από ένα υπόγειο ή υποθαλάσσιο δίκτυο από υψηλής αντοχής πλαστικούς σωλήνες και λειτουργεί ως εναλλάκτης θερμότητας. Η συλλογή θερμότητας από την γη γίνεται μέσω της τροφοδότησης του δικτύου με νερό, το οποίο αποκτά τη θερμοκρασία της 64

65 γης. Οι γεωθερμικοί εναλλάκτες ανοιχτού κυκλώματος χρησιμοποιούν επιφανειακά ή υπόγεια ύδατα ως πηγή θερμότητας ή ψύξης όπως για παράδειγμα λίμνες, πηγάδια, ποτάμια, γεώτρηση κτλ, καθώς και χώρους απόθεσης του νερού που επιστρέφει υποβαθμισμένο. Εικόνα 22: Διαφορετικοί τύποι από γεωθερμικούς εναλλάκτες Η αντλία θερμότητας, τροφοδοτείται από το γεωθερμικό εναλλάκτη με νερό αμετάβλητης θερμοκρασίας ίσης περίπου με εκείνης που επικρατεί στο υπέδαφος του κτιρίου. Το κύριο χαρακτηριστικό των γεωθερμικών αντλιών θερμότητας είναι η εξοικονόμηση ενέργειας λόγω της χαμηλής κατανάλωσης ηλεκτρικού ρεύματος, στην προστασία του περιβάλλοντος καθώς και η αντοχή της λειτουργίας του συστήματος στις πιο ακραίες συνθήκες. Ο βαθμός απόδοσης (COP) μιας τέτοιας αντλίας θερμότητας είναι 4,0 έως 5,5, ο μεγαλύτερος βαθμός απόδοσης από τα άλλα είδη αντλιών θερμότητας. Η λειτουργία της όπως προαναφέρθηκε γίνεται σε οποιεσδήποτε καιρικές και θερμοκρασιακές συνθήκες ( ). 65

66 Εικόνα 23: Αντλίες θερμότητας νερού-νερού 2.5 Σύστημα ψυκτικού ρευστού αέρα Σε προηγούμενη ενότητα έγινε αναφορά στις τοπικές κλιματιστικές μονάδες δωματίου. Τα πιο συνηθισμένα μηχανήματα που χρησιμοποιούνται για να προκαλέσουν τη μείωση της θερμοκρασίας του αέρα σε ένα σπίτι, είναι οι διαιρούμενες κλιματιστικές μονάδες ή split-units ή πιο συνηθισμένα air-conditioners. Η ακόμα πιο εξειδικευμένη ορολογία τα χαρακτηρίζει σαν τοπικές διαιρούμενες κλιματιστικές μονάδες ψυκτικού ρευστού αέρα. Τοπικές γιατί τοποθετούνται σε ένα χώρο και αποδίδουν μόνο σε αυτόν. Διαιρούμενες γιατί αποτελούνται από δύο μέρη : Την εξωτερική, που λειτουργεί κατά βάση σαν εναλλάκτης θερμότητας μεταξύ του ψυκτικού ρευστού και του περιβάλλοντος και την εσωτερική, μεταξύ ψυκτικού υγρού και του εξωτερικού χώρου. Η εξωτερική μονάδα περιλαμβάνει βασικά τον συμπιεστή ο οποίος διακινεί το ψυκτικό υγρό με καθορισμένη πίεση σε όλο το κύκλωμα. Τα στάδια τα οποία ακολουθεί το ψυκτικό ρευστό είναι τα τέσσερα: 1. Ο συμπιεστής που κάνει το ψυκτικό να κυκλοφορεί μέσα στο σύστημα είναι η καρδιά του κλιματιστικού. Πριν περάσει από το συμπιεστή, το ψυκτικό ρευστό είναι σε αέρια μορφή με χαμηλή πίεση. Λόγω του συμπιεστή αυξάνει η πίεση του αερίου, θερμαίνεται και ρέει προς τον συμπυκνωτή. 66

67 2. Στον συμπυκνωτή το υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας αέριο απελευθερώνει τη θερμότητά του στον αέρα του εξωτερικού χώρου και μετατρέπεται σε υγρό υψηλής πίεσης που υπό-ψύχεται. 3.. Το ψυκτικό υψηλής πίεσης περνάει από την βαλβίδα επέκτασης, η οποία μειώνει την πίεση, και έτσι, η θερμοκρασία γίνεται χαμηλότερη από τη θερμοκρασία του χώρου που ψύχεται. Με τον τρόπο αυτό έχουμε κρύο ψυκτικό υγρό χαμηλής πίεσης. 4. Το χαμηλής πίεσης ψυκτικό ρέει προς τον εξατμιστή όπου απορροφά θερμότητα από τον αέρα του εσωτερικού χώρου, εξατμίζοντάς την, και μετατρέπεται σε αέριο χαμηλής πίεσης. Το αέριο επιστρέφει στον συμπιεστή και ο κύκλος επαναλαμβάνεται από την αρχή Εικόνα 24: Ο κύκλος του ψυκτικού ρευστού Ένα ακόμη σύστημα ψυκτικού ρευστού αέρα είναι αυτό των VRF (Variable Refrigerant Flow) όπου πρόκειται για ένα καινοτόμο σύστημα κλιματισμού και λειτουργεί με ψυκτικό μέσο μεταβλητού όγκου. Αναλυτικότερα, η εξωτερική μονάδα του συστήματος έχει την δυνατότητα σύνδεσης μέσω ενός ενιαίου συστήματος ψυκτικών σωληνώσεων, σχεδιασμένου ειδικά για την ροή ψυκτικού ρευστού. Οι τύποι των εσωτερικών μονάδων μπορεί να είναι διαφορετική μεταξύ τους. Επίσης, ο συμπιεστής τεχνολογίας INVERTER 67

68 έχει την δυνατότητα να λειτουργεί με μεταβαλλόμενο αριθμό στροφών, ανάλογα με τις απαιτήσεις του χώρου. Επίσης, στο σύστημα αυτό υπάρχει μια ηλεκτρονική θερμό-εκτονωτική βαλβίδα, η οποία προσαρμόζει συνεχώς τον όγκο του ψυκτικού υγρού στις μεταβολές του φορτίου των εξωτερικών μονάδων, δηλαδή επιτρέπει σε κάθε χώρο να κλιματίζεται ανεξάρτητα, καταναλώνοντας ενέργεια μόνο για εκείνους τους χώρους όπου οι εσωτερικές μονάδες λειτουργούν. Για παράδειγμα, αν χρειάζεται μια μόνο από τις εσωτερικές μονάδες να λειτουργήσει, τότε θα τεθεί σε λειτουργία μόνο εκείνη καθώς η εξωτερική μονάδα προσαρμόζει την απόδοση και ην κατανάλωση της σε εκείνη της εσωτερικής. Με το σύστημα αυτό επεμβαίνουμε ουσιαστικά στη συχνότητα του εναλλασσομένου ηλεκτρικού ρεύματος. Μεταβάλλοντας τη συχνότητα μεταβάλλονται και οι στροφές ενός ηλεκτροκινητήρα. Η μείωση της συχνότητας έχει ως συνέπεια την μείωση της παροχής του ψυκτικού υγρού και αύξηση των στροφών, η οποία συνεπάγεται με την αύξηση της παροχής του ψυκτικού υγρού. Τα σημεία με τα οποία μπορούμε να επέμβουμε με αυτόν τον τρόπο είναι ο συμπιεστής του ψυκτικού υγρού καθώς και ο ανεμιστήρας του συμπυκνωτή. Επίσης, επεμβαίνουμε με την αλλαγή της ρύθμισης της εκτονωτικής βαλβίδας καθώς και με την λειτουργία συστήματος by pass, όπου μέρος του ψυκτικού υγρού πηγαίνει στον εξατμιστή και μέρος επιστρέφει στο δοχείο συγκέντρωσης του ψυκτικού υγρού. Οπότε, μόλις το σύστημα ελέγχου αντιληφθεί αλλαγή φορτίου, επεμβαίνει βάσει του κατάλληλου αυτοματισμού, στα σημεία που έχει προγραμματιστεί να επέμβει και κάνει τις κατάλληλες διορθώσεις. 68

69 Εικόνα 25: Δίκτυο VRF με εξωτερική μονάδα 69

70 Κεφάλαιο 3 3 Δίκτυο αγωγών Στο συγκεκριμένο κεφάλαιο, θα παρουσιαστεί το γενικό σύνολο του δικτύου αγωγών σε ένα κτίριο. Το δίκτυο αγωγών μπορεί να εμπεριέχει δίκτυα αεραγωγών, σωληνώσεων νερού καθώς και σωληνώσεων ψυκτικού ρευστού. Σε αυτό το κεφάλαιο, θα αναλύσουμε και τα τρία είδη δικτύων. 3.1 Σωστή ποσότητα αέρα Το αντικείμενο του συστήματος εξαναγκασμένης κυκλοφορίας του αέρα είναι η διανομή της σωστής ποσότητα αέρα κλιματισμού στον χώρο. Όταν συμβαίνει αυτό, ο αέρας κλιματισμού αναμειγνύεται με τον αέρα του κλιματιζόμενου χώρου και δημιουργεί άνετες συνθήκες διαβίωσης. Διαφορετικοί χώροι έχουν διαφορετικές απαιτήσεις. Έτσι, μπορεί στο ίδιο κτίριο να υπάρχουν διαφορετικές απαιτήσεις ψύξης. Για παράδειγμα, ένα σπίτι έχει δωμάτια διαφόρων μεγεθών με διαφορετικές απαιτήσεις ψύξης και θέρμανσης. Για να διατηρηθούν σε ένα σπίτι λοιπόν, άνετες συνθήκες διαβίωσης πρέπει στο κάθε δωμάτιο να διανέμεται διαφορετική ποσότητα αέρος. 3.2 Το σύστημα εξαναγκασμένης κυκλοφορίας του αέρα Τα εξαρτήματα από τα οποία αποτελείται ένα σύστημα εξαναγκασμένης κυκλοφορίας του αέρα είναι ο ανεμιστήρας, το σύστημα τροφοδοσίας του αέρα, το σύστημα επιστροφής του αέρα. Αν τα εξαρτήματα είναι σωστά επιλεγμένα, τότε λειτουργούν σαν ένα ενιαίο σύνολο με τα εξής χαρακτηριστικά: 70

71 1. Οι διαμένοντες μέσα στον κλιματιζόμενο χώρο δεν θα αισθάνονται καμιά μετακίνηση του αέρα. 2. Μέσα στον κλιματιζόμενο χώρο δεν παρατηρείται κανένας θόρυβος από τον αέρα 3. Οι άνθρωποι δεν αισθάνονται θερμοκρασιακές μεταβολές από δωμάτιο σε δωμάτιο 4. Οι άνθρωποι δεν αντιλαμβάνονται αν το σύστημα λειτουργεί ή όχι, εκτός και εάν είναι εκτός λειτουργίας για μεγάλο χρονικό διάστημα και αλλάξει η θερμοκρασία 3.3 Δίκτυα αεραγωγών Για την εξασφάλιση ότι ο αέρας κινείται μέσα στους αεραγωγούς, υπάρχει μια διαφορά πίεσης μεταξύ της εισόδου του αέρα σε εκείνους και αντίστοιχα της εξόδου του. Η διαφορά πίεσης γίνεται με τους ανεμιστήρες, οι οποίοι πρέπει να κατέχουν τα κατάλληλα τεχνικά χαρακτηριστικά για να μπορεί να δημιουργηθεί η εν λόγω διαφορά. Τα χαρακτηριστικά τους έχουν να κάνουν σχέση με την παροχή, την πτώση πίεσης, την μηχανική ισχύ που αποδίδουν, την ηλεκτρική ισχύ που απαιτείται για τη λειτουργία του ανεμιστήρα, τον βαθμό απόδοσης και τέλος τον θόρυβο που προκαλεί ο ανεμιστήρας κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του. Οι ανεμιστήρες διακρίνονται, κυρίως σε: 1. Φυγοκεντρικούς, οι οποίοι έχουν χαρακτηριστικά στοιχεία τα οποία τον καθιστούν προσαρμόσιμο σε έναν αεραγωγό. Ο ανεμιστήρας αυτός δημιουργεί μεγαλύτερη πίεση από την είσοδο προς την έξοδο του αέρα και μετακινεί περισσότερο αέρα. Αυτός ο ανεμιστήρας φέρει ελασματοειδή πτερύγια τα οποία είναι καμπυλωτά προς τα εμπρός ενώ μια κόψη του περιβλήματος του ανακόπτει την περιδίνηση του αέρα γύρω από τον τροχό 71

72 του ανεμιστήρα. Ο εισερχόμενος αέρας στο περίβλημα του ανεμιστήρα, εκτινάζεται προς την εξωτερική περίμετρο του τροχού του ανεμιστήρα, εξαιτίας της φυγόκεντρης δύναμης. Ένα μέρος του αέρα μπορεί να συνέχιζε να περιστρέφεται μαζί με τον τροχό του ανεμιστήρα, αν δεν υπήρχε η κόψη ανακοπής της περιδίνησης του αέρα, η οποία στέλνει τον αέρα προς την έξοδο του ανεμιστήρα. Ο φυγοκεντρικός ανεμιστήρας αν τοποθετηθεί σωστά λειτουργεί χωρίς μεγάλο θόρυβο. Επίσης, ένας τέτοιος ανεμιστήρας εκπληρώνει όλες τις απαιτήσεις ενός συστήματος αγωγών ενός πολύ μεγάλου συστήματος κλιματισμού το οποίο θεωρείται σύστημα υψηλής πίεσης. Τα συστήματα υψηλής πίεσης έχουν πιέσεις πάνω από 25,4 mm στήλης ύδατος. 2. Αξονικούς ή ελικοειδής, οι οποίοι χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές εξαγωγής του αέρα και στους συμπυκνωτές. Ένας τέτοιος ανεμιστήρας μπορεί να χειριστεί μεγάλες ποσότητες αέρα σε χαμηλές διαφορές πίεσης. Ο έλικας αυτού του ανεμιστήρα μπορεί να είναι κατασκευασμένος από χυτοσίδηρο, από αλουμίνιο ή από σφυρήλατο χάλυβα και τοποθετείται μέσα σε ένα περίβλημα το οποίο ονομάζεται venturi. Το περίβλημα αυτό προτρέπει τη ροή του αέρα να γίνεται ευθύγραμμα από τη μια πλευρά του ανεμιστήρα έως την άλλη. Ο ελικοειδής ανεμιστήρας κάνει περισσότερο θόρυβο από το φυγοκεντρικό ανεμιστήρα, οπότε χρησιμοποιείται κανονικά εκεί όπου ο θόρυβος δεν ενοχλεί. Η κυκλοφορία του αέρα γίνεται μέσα από τους αεραγωγούς, οι οποίοι μεταφέρουν τον κλιματισμένο αέρα στους εσωτερικούς χώρους ή διαφορετικά, τον εξάγουν προς το εξωτερικό περιβάλλον. Η διανομή και η εισαγωγή στους κλιματιζόμενους χώρους, γίνεται μέσω των στομίων, τα οποία θα αναλυθούν σε επόμενη ενότητα. 72

73 Εικόνα 26: Στα αριστερά φαίνεται ένας φυγοκεντρικός ανεμιστήρας. Στα δεξιά φαίνεται ένας αξονικός ανεμιστήρας Οι ανεμιστήρες παρέχουν τη διαφορά πίεσης για να εξαναγκαστεί ο αέρας να κυκλοφορήσει μέσα στο σύστημα αγωγών και να διανεμηθεί στον κλιματιζόμενο χώρο, διαμέσου των πλεγμάτων ή των μέσων διανομής αυτού. Ο αέρας έχει βάρος και παρουσιάζει αντίσταση κατά τη μετακίνηση του. Αυτό σημαίνει ότι για να μετακινηθεί ο αέρας προς τον κλιματιζόμενο χώρο, χρειάζεται ενέργεια. Ο ανεμιστήρας μπορεί να χρειαστεί να προωθήσει αρκετό αέρα δια μέσου του εξατμιστή και των αγωγών, φια τον κλιματισμό χώρου 3 ton. Βασικά, για κάθε 1 ton (1 ton = Btu/h = 3024 Kcal/h) κλιματισμού, πρέπει να μετακινηθούν 12m 3 3 ton = 36m 3 αέρος ανά λεπτό. Ο αέρας έχει βάρος 1,2Kg/m 3. Σε αυτήν την περίπτωση, ο ανεμιστήρας πρέπει να μετακινεί 43 Kg αέρα ανά λεπτό. Σε μία ώρα ο ανεμιστήρας πρέπει να μετακινήσει 43Kg/min 60min = 2850 kg/h και σε μια μέρα 2580kg/h 24 h = kg/ημέρα. Η πίεση με σα σε ένα σύστημα αγωγών, για ένα σπίτι ή για ένα μικρό επαγγελματικό κτίριο είναι πολύ μικρή και δεν μπορεί να μετρηθεί σε kg/cm 2 ή σε psi. Η πίεση αυτή μετριέται σε χιλιοστά στήλης ύδατος (mm W.C) ή σε ίντσες στήλης ύδατος (in W.C). 73

74 Μια πίεση 1mm είναι αναγκαία πίεση για την ανύψωση μιας στήλης νερού κατά 1mm. 3.4 Αρχές ροής αέρα σε αεραγωγούς Ο ολική πίεση που αναπτύσσει ο ανεμιστήρας για την μετακίνηση μιας μάζας αέρα, δίνεται από την σχέση: p T = p s + p d Όπου: p T : η ολική πίεση που ασκείται σε κάθε σημείο του αεραγωγού p s : η στατική πίεση p d : η δυναμική πίεση Ο όγκος του αέρα, ο οποίος περνά από έναν αεραγωγό δίνεται από την παρακάτω σχέση: Q = A V Όπου: Q: ο όγκος του αέρα που ρέει στον αεραγωγό A: η διατομή του αεραγωγού V: η μέση ταχύτητα του αέρα μέσα στον αεραγωγό Η μέτρηση της ταχύτητας του αέρα σε έναν αεραγωγό γίνεται με ειδικά όργανα, γνωστά ως ταχύμετρα αέρα ή ανεμόμετρα. 74

75 Εικόνα 27: Ψηφιακό ανενεμόμετο για την μέτρηση της ταχύτητας του αέρα. 3.5 Αεραγωγοί Σημαντικό σε ένα δίκτυο αεραγωγών είναι η εξασφάλιση του μικρότερου δυνατού θορύβου κατά τη διακίνηση του αέρα μέσα σε αυτούς. Αυτό επιτυγχάνεται με την σωστή ρύθμιση του αέρα που διαρρέει τον κάθε αεραγωγό. Οι χρησιμοποιούμενοι αεραγωγοί που χρησιμεύουν στην εισαγωγή του κλιματισμένου αέρα στους εσωτερικούς χώρους πρέπει να είναι θερμό-μονωμένοι, έτσι ώστε να περιορίζονται οι απώλειες της θερμότητας και να αποφεύγεται η υγροποίηση των υδρατμών του εσωτερικού αέρα στην επιφάνεια των αεραγωγών. Τα στόμια εισαγωγής του αέρα συνήθως τοποθετούνται στην οροφή ή ψηλά στον τοίχο. Ωστόσο, μπορούν να τοποθετηθούν στο δάπεδο ή χαμηλά στον τοίχο. Αναλυτικότερα, για τον επιτυχή σχεδιασμό ενός δικτύου αεραγωγών πρέπει να ληφθούν υπόψη τα παρακάτω: Ο διαθέσιμος χώρος που θα τοποθετηθούν οι αεραγωγοί. Τα σημεία των κλιματιζόμενων χώρων στα οποία πρέπει να φτάσει ο αέρας. Τα επίπεδα θορύβου πρέπει να είναι φυσιολογικά και οι αεραγωγοί πρέπει να ηχομονώνονται και η ταχύτητα του αέρα να ρυθμίζεται ανάλογα. Οι απώλειες αέρα και θερμότητας πρέπει να περιορίζονται στο ελάχιστο. Οι αντιστάσεις ροής του αέρα στους αεραγωγούς. 75

76 Οι αεραγωγοί κατασκευάζονται συνήθως από γαλβανισμένη λαμαρίνα και έχουν ορθογώνια ή κυκλική διατομή. Επίσης, οι κυκλικοί αεραγωγοί διακρίνονται σε πλαστικούς και υφασμάτινους. Σημαντική είναι η εξωτερική επένδυση με θερμομόνωση (υαλοβάμβακα, ορυκτοβάμβακα κτλ). Εικόνα 28: Από τα αριστερά προς τα δεξιά: ορθογώνιος αεραγωγός από ειδικό υαλοβάμβακα, κυκλικός αεραγωγός από ειδικό υαλοβάμβακα, εύκαμπτοι αεραγωγοοί από αλουμίνιο με μόνωση ή χωρίς μόνωση. Οι ορθογώνιοι αεραγωγοί προτιμούνται περισσότερο από τους κυκλικούς διότι προσαρμόζονται καλύτερα στις αρχιτεκτονικές ανάγκες των κλιματιζόμενων χώρων, με το μειονέκτημα ότι το κόστος κατασκευής τους είναι μεγαλύτερο από εκείνο των κυκλικών αντίστοιχης διατομής Υπολογισμός διάστασης των αεραγωγών Για τον προσδιορισμό των διαστάσεων ενός αεραγωγού, πρέπει να ληφθούν υπόψη τα παρακάτω στοιχεία: Την αποτύπωση της διαδρομής του αέρα από τη μονάδα κλιματισμού μέχρι τα στόμια Με ποιο είδος αεραγωγών θα κατασκευαστεί το δίκτυο (κυκλικούς ή ορθογώνιους) 76

77 Το διάκενο μεταξύ της οροφής και της ψευδοροφής του κλιματιζόμενου χώρου Τα σημεία του χώρου που θα τοποθετηθούν τα στόμια για την κατανομή του κλιματιζόμενου αέρα. Το μήκος κάθε τμήματος αεραγωγού Το είδους του χώρου που πρόκειται να κλιματιστεί, έτσι ώστε να γίνει η κατάλληλη επιλογή της μέγιστης επιτρεπόμενης ταχύτητας στους κύριους και δευτερεύοντες αεραγωγούς Αφού συλλεχθούν τα παραπάνω στοιχεία, υπάρχουν τρείς μέθοδοι υπολογισμού των διαστάσεων των αεραγωγών: 1. Της ενιαίας απώλειας στατικής πίεσης 2. Της ενιαίας ταχύτητας 3. Της ανάκτησης των απωλειών στατικής πίεσης. Οι δύο πρώτες μέθοδοι υπολογισμού διαστάσεων των αεραγωγών χρησιμοποιούνται σε μικρές και μέσες εγκαταστάσεις κλιματισμού. Η τρίτη μέθοδος χρησιμοποιείται σε μεγάλες εγκαταστάσεις με πολύπλοκα και μεγάλου μήκους δίκτυα αεραγωγών. Επίσης στην εγκατάσταση ενός δικτύου αεραγωγών, σημαντική είναι η γνώση της μέγιστης επιτρεπόμενης ταχύτητας αέρα στους αεραγωγούς, η οποία παρουσιάζεται στον Πίνακα 1. 77

78 Εικόνα 29: Διάγραμμα πιέσεων, κατά τη ροή αέρα μέσα σε έναν αεραγωγό Είδος χώρου Πίνακας 14: Μέγιστη ταχύτητα αέρα στους αεραγωγούς (m/s) Κύριος Αεραγωγός Υπόλοιπο δίκτυο Προσαγωγής Επιστροφής Προσαγωγής Επιστροφής Κατοικίες Σχολεία-Αναγνωστήρια ,5 Βιβλιοθήκες Γραφεία Ιδιωτικά γραφεία 7, Τράπεζες Ξενοδοχεία 7,5 6,5 6 5,5 Εστιατόρια Θέατρα - Αμφιθέατρα 7,5 5,5 5 4 Νοσοκομεία κλινικές 7,5 6,5 6 5,5 Μεγάλα καταστήματα Βιομηχανίες ,5 78

79 3.5.2 Στόμια Τα στόμια προσαγωγής κλιματισμένου αέρα τοποθετούνται για τους παρακάτω λόγους: 1. Για να ελέγχεται η μάζα του κλιματισμένου αέρα που απαιτεί ο χώρος 2. Για να ρυθμίζεται η ταχύτητα με την οποία ο αέρας φτάνει στον χώρο 3. Για να ρυθμίζεται και η κατεύθυνση του κλιματισμένου αέρα. Τα στόμια κατασκευάζονται από αλουμίνιο, χάλυβα ή συνθετικά υλικά και διατίθενται σε διάφορα είδη και μορφές, ανάλογα με το σημείο τοποθέτησης τους μέσα στο κλιματιζόμενο χώρο. Οι κυριότερες κατηγορίες είναι εκείνες των: Στόμια τοίχου Στόμια οροφής Στόμια δαπέδου Τα στόμια τοίχου και οροφής είναι εκείνα που χρησιμοποιούνται στο μεγαλύτερο ποσοστό των εγκαταστάσεων κλιματισμού. Ονομάζονται έτσι διότι τοποθετούνται σε ορθογώνιους αεραγωγούς που στερεώνονται κατά μήκος του τοίχου μιας αίθουσας και κατασκευάζονται συνήθως από αλουμίνιο και από ενισχυμένο πλαστικό υλικό PVC ή ABS. Τα στόμια τοίχου αποτελούνται από το μεταλλικό πλαίσιο στερέωσης, το διάφραγμα ρύθμισης του όγκου του αέρα και από τα πτερύγια κατεύθυνσης. 79

80 Εικόνα 30: (A) Στόμια τοίχου. (Β) Στόμια οροφής Η επιλογή του σωστού στομίου, γίνεται βάση κάποιων πινάκων κατασκευαστών. Οι πίνακες όμως απαιτούν την γνώστη των ακόλουθων στοιχείων: Τη μορφή της αίθουσας που θα κλιματιστεί καθώς και την ακριβή θέση των στομίων Την παροχή του στομίου σε λίτρα ανά δευτερόλεπτο (L/s) Το απαιτούμενο βεληνεκές του στομίου σε μέτρα (m) Την πτώση του στομίου σε μέτρα (m) Την επιτρεπόμενη ταχύτητα του αέρα κατά την έξοδο του από το στόμιο σε μέτρα ανά δευτερόλεπτο (m/s) 80

81 Εικόνα 31: Κυκλοφορία αέρα σε εσωτερικό χώρο από (Α) στόμιο τοίχου και (Β) στόμιο οροφής Πίνακας 15: Μέγιστη επιτρεπόμενη ταχύτητα αέρα στα στόμια προσαγωγής Είδος χώρου Επιτρεπόμενη ταχύτητα αέρα (m/s) Στούντιο ραδιοφωνίας - TV 2,5 Βιβλιοθήκες 2,5 Γραφεία 3,75 Κατοικίες 3,75 Νοσοκομεία - Ξενοδοχεία 3,75 Δημόσια κτίρια 5 Θέατρα 5 Εστιατόρια 5 Τράπεζες 5 Σχολεία 5 Εργοστάσια 7,5 Γυμναστήρια 7,5 Κουζίνες 7,5 Μεγάλα καταστήματα 7,5 81

82 Η στάθμη του θορύβου που επιτρέπεται σε έναν κλιματιζόμενο χώρο εξαρτάται από το είδος του χώρου. Για τον έλεγχο της στάθμης που προξενεί η προσαγωγή του κλιματισμένου αέρα, χρησιμοποιούμε ειδικούς πίνακες που μας δείχνουν την επιτρεπόμενη ταχύτητα του εξερχόμενου από τα στόμια αέρα για κάθε είδους χώρο. Ένας τέτοιος πίνακας παρουσιάζεται παρακάτω. Πίνακας 16: Μέγιστη επιτρεπόμενη στάθμη σε διάφορους χώρους που κλιματίζονται Είδος Χώρου Στάθμη θορύβου db (A) Στούντιο ραδιοφωνίας TV Θέατρα Αίθουσες διαλέξεων Εκκλησίες Κατοικίες Σχολεία Κινηματογράφοι Μουσεία Βιβλιοθήκες Νοσοκομεία Γραφεία Αποθήκες Καταστήματα Εστιατόρια Ξενοδοχεία Δημόσια κτίρια Τράπεζες Εστιατόρια Bar Εργοστάσια ελαφριάς βιομηχανίας Εργοστάσια βαριάς βιομηχανίες Έπειτα αφού οριστεί η στάθμη θορύβου που επιτρέπει ο κλιματιζόμενος χώρος καθώς και την ταχύτητα του προσαγόμενου αέρα, μπορεί να γίνει η επιλογή της διάστασης του στομίου που ταιριάζει σε κάθε περίπτωση κλιματιζόμενου χώρου. Ένας τέτοιος πίνακας παρουσιάζεται παρακάτω. 82

83 Παροχή αέρα L/s Πίνακας 17: Πίνακας στοιχείων επιλογής στομίων τοίχου Διαστάσεις στομίου (mm) 305x x x x x x x x x x Βεληνεκές m 7,32 6,40 5,18 6,40 5,49 4,57 5,79 5,18 4,27 Πτώση m 2,44 1,83 1,52 2,13 1,83 1,37 2,44 1,98 1,52 Ταχύτητα m/s 4,18 4,80 5,20 3,58 4,10 4,48 2,70 3,20 3,48 Πτώση πίεσης Pa 11,7 15,5 18,0 8,6 11,2 13,5 4,8 6,6 7,9 Βεληνεκές m 7,9 7,3 5,8 7,3 6,4 5,2 6,7 5,8 4,6 Πτώση m 2,6 2,0 1,5 2,4 1,8 1,5 2,6 2,0 1,5 Ταχύτητα m/s 4,7 5,4 5,8 4,0 4,6 5,0 3,2 3,6 3,9 Πτώση πίεσης Pa 15,0 19,3 22,9 10,7 14,2 16,8 6,4 8,9 5,1 Βεληνεκές m 9,1 7,9 6,7 7,9 7,0 5,8 7,3 6,4 5,2 Πτώση m 2,9 2,1 1,7 2,7 2,1 1,7 2,9 2,1 1,7 Ταχύτητα m/s 5,3 6,0 6,5 4,5 5,1 5,6 3,5 4,0 4,3 Πτώση πίεσης Pa 18,5 24,6 28,7 13,5 17,8 20,3 7,6 10,4 12,4 Βεληνεκές m 10,98 9,45 7,62 9,76 8,23 7,32 8,54 7,32 6,40 Πτώση m 3,20 2,44 1,98 3,05 2,29 1,83 3,05 2,29 1,83 Ταχύτητα m/s 6,28 7,23 7,75 5,30 6,15 6,65 4,15 4,75 5,20 Πτώση πίεσης Pa 26,4 3,56 41,1 19,1 25,7 30,0 11,4 15,0 18,0 Βεληνεκές m 11,28 10,06 8,54 10,67 9,15 7,62 9,45 7,93 6,71 Πτώση m 3,20 2,44 1,98 3,20 2,44 1,98 3,20 2,44 1,98 Ταχύτητα m/s 6,85 7,83 8,48 5,80 6,65 7,25 4,50 5,15 5,63 Πτώση πίεσης Pa 31,0 41,4 48,3 22,9 30,2 36,1 13,5 17,5 21,3 Βεληνεκές m 12,50 10,67 9,15 11,28 9,76 8,23 10,37 8,54 7,01 Πτώση m 3,35 2,44 2,13 3,35 2,59 1,98 3,35 2,59 1,98 Ταχύτητα m/s 7,33 8,43 9,03 6,28 7,20 7,80 4,35 5,53 6,08 Πτώση πίεσης Pa 36,3 48,5 56,4 26,2 35,6 41,4 16,0 20,6 25,4 Βεληνεκές m 13,11 11,59 9,76 11,89 10,67 8,84 10,98 9,45 7,52 Πτώση m 9,51 2,44 2,13 3,51 2,59 2,13 3,51 2,74 2,13 Ταχύτητα m/s 7,85 9,05 2,68 6,70 7,70 8,35 5,18 5,95 6,50 Πτώση πίεσης Pa 41,4 56,9 64,5 31,2 40,9 48,3 18,0 24,4 27, Φίλτρα Σε συστήματα μηχανικού αερισμού και κλιματισμού, χρησιμοποιούνται φίλτρα διαφόρων τύπων. Τα πιο κοινά φίλτρα είναι αυτά που συγκρατούν σωματίδια από τον ατμοσφαιρικό αέρα και επιλέγονται ανάλογα με την ικανότητα τους να 83

84 απομακρύνουν συγκεκριμένου μεγέθους σωματίδια. Συνήθως αποτελούνται από ακατέργαστα νήματα με πορώδη υφή, μέσα από τα οποία κυκλοφορεί ο αέρας. Το κατάλληλο φιλτράρισμα συμβάλλει τόσο στη διατήρηση της καλής ποιότητας του αέρα των εσωτερικών χώρων, όσο και στην εξοικονόμησης ενέργειας, αφού μετά τον καθαρισμό του, ο εσωτερικός αέρας, μπορεί να επανακυκλοφορήσει, με αποτέλεσμα να υπάρξει μείωση της απαιτούμενης ποσότητας φρέσκου αέρα. \ Εικόνα 32: Είδος φίλτρου που τοποθετήται σε κεντρικές εγκατάστασεις αερισμού και κλιματισμού 3.6 Δίκτυο σωληνώσεων νερού Οι περισσότερες κλιματιστικές εγκαταστάσεις σήμερα, χρησιμοποιούν το νερό για τη μεταφορά της παραγόμενης ψύξης ή θέρμανσης. Τα είδη των σωλήνων που χρησιμοποιούνται για αυτού του είδους το δίκτυο είναι δύο ειδών: Οι χαλκοσωλήνες Οι χαλυνδροσωλήνες, των οποίων η χρήση γίνεται για βαρέως τύπου εγκαταστάσεις δικτύου σωληνώσεων 84

85 Κατά τη μελέτη του δικτύου εγκατάστασης, γίνεται και η ρύθμιση των παροχών μέσα από την κάθε κεντρική μονάδα, η οποία είναι γνωστή ως εξισορρόπηση. Υπάρχουν δύο μέθοδοι εξισορρόπησης για το δίκτυο σωληνώσεων νερού: 1. Η χρήση ρυθμιστικών βανών 2. Η επιλογή των κεντρικών μονάδων βάσει της διερχόμενης παροχής νερού Η κατασκευαστική διαμόρφωση ενός δικτύου σωληνώσεων νερού χωρίζεται σε δύο συστήματα: 1. Στο υδρόψυκτο σύστημα 2. Στο αερόψυκτο σύστημα Υδρόψυκτο σύστημα Στο υδρόψυκτο σύστημα υπάρχει το κλειστό κύκλωμα των κλιματιστικών μονάδων και το ανοιχτό κύκλωμα των πύργων ψύξης. Τα κύρια εξαρτήματα ενός υδρόψυκτου συστήματος είναι ο ψύκτης νερού (chiller), ο οποίος αποτελείται από τον συμπιεστή, τον εξατμιστή, τον συμπυκνωτή και τέλος τον πίνακα οργάνων. Στην παρακάτω εικόνα παρουσιάζεται το εξάρτημα του ψύκτη νερού καθώς και τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται. Εικόνα 33: Το εξάρτημα του ψύκτη νερού (chiller) και τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται 85

86 Το δεύτερο κύριο εξάρτημα ενός υδρόψυκτου συστήματος σωληνώσεων νερού είναι ο πύργος ψύξης, ο οποίος τοποθετείται σε κάποιον ανοικτό χώρο όπως για παράδειγμα στις ταράτσες των κτιρίων. Στην παρακάτω εικόνα φαίνονται δύο είδη πύργων ψύξης. Εικόνα 34: Πύργοι ψύξης Το τρίτο κύριο εξάρτημα ενός υδρόψυκτου συστήματος είναι τα δοχεία διαστολής, των οποίων η δουλειά είναι η παραλαβή των διαστολών και των συστολών του νερού. Εικόνα 35: Δοχεία διαστολής διαφορετικής χωρητικότητας 86

87 Το τέταρτο κύριο εξάρτημα είναι ο λέβητας, ο οποίος χρησιμοποιείται για την παραγωγή θερμού νερού. Το πέμπτο εξάρτημα είναι οι αντλίες νερού, οι οποίες διακρίνονται σε inline (Εικόνα 27), bloc (Εικόνα 28) ή αντλητικά συγκροτήματα (Εικόνα 29). Η αντλία inline τοποθετείται απευθείας πάνω στο σωλήνα, ενώ η αντλία bloc όπως το αντλητικό συγκρότημα, των οποίων ο τρόπος σύνδεσης φαίνεται στην Εικόνα 30. Εικόνα 36: Αντλία inline Εικόνα 37: Αντλία bloc Εικόνα 38: Αντλητικό συγκρότημα 87

88 Εικόνα 39: Το δίκτυο σωληνόσεων νερού σε ένα υδρόψυκτο σύστημα Αερόψυκτο σύστημα Το αερόψυκτο σύστημα είναι ένα πλήρες ψυχροστάσιο το οποίο τοποθετείται στην ταράτσα των κτιρίων και περιλαμβάνει ένα αερόψυκτο συγκρότημα, όπου μέσα στο μεταλλικό του κάλυμμα να εμπεριέχει τα πάντα. Είναι πολύ σπάνια περίπτωση ο συμπυκνωτής να τοποθετείται στην ταράτσα του κτιρίου και ο ψύκτης στο ψυχροστάσιο. Εικόνα 40: Κλειστό αερόψυκτο συγκρότημα σε μεταλλική κατασκευή Στην Εικόνα 32, παρουσιάζεται το δίκτυο των σωληνώσεων νερού με αερόψυκτο σύστημα. 88

89 Εικόνα 41: Δίκτυο σωληνώσεων νερού με αερόψυκτο σύστημα 3.7 Δίκτυο σωληνώσεων ψυκτικού ρευστού Τα δίκτυα σωληνώσεων ψυκτικού υγρού ανήκουν στις τελευταίες εξελίξεις της τεχνολογίας του κλιματισμού και εγκαθίστανται μόνο όταν πρόκειται να τοποθετηθούν συστήματα μεταβλητής παροχής ψυκτικού υγρού. Τα συστήματα αυτά είναι γνωστά ως VRV (Variable Refrigerant Volume). Το δίκτυο σωληνώσεων ψυκτικού ρευστού, περιλαμβάνουν ένα κεντρικό ψυκτικό συγκρότημα, γνωστό ως εξωτερική μονάδα, και οι κλιματιστικές μονάδες που παρέχει την μεταβαλλόμενη ποσότητα του ονομάζονται εσωτερικές μονάδες. Η εξωτερική μονάδα του δικτύου παρουσιάζεται σε σχηματική διάταξη στην Εικόνα 33. Όπως φαίνεται, ο κάθε κλάδος διαθέτει έναν κεντρικό διανομέα (Εικόνα 34), ο οποίος εμπεριέχει όλον τον απαιτούμενο εξοπλισμό καθώς και τον ηλεκτρολογικό. Στην εικόνα της σχηματικής διάταξης της εξωτερικής μονάδας παρουσιάζονται επίσης και οι διάμετροι των χαλκοσωλήνων που ο κατασκευαστής του συστήματος προτείνει. 89

90 Εικόνα 42: Το δίκτυο σωληνώσεων ψυκτικού υγρού της εξωτερικής μονάδας Εικόνα 43: Ο κεντρικός διανομέας Το μειονέκτημα του δικτύου σωληνώσεων ψυκτικού υγρού είναι ο περιορισμός που έχει στα επιτρεπόμενα μήκη των σωληνώσεων του. Στην Εικόνα 34 παρουσιάζονται οι περιορισμοί που δίνουν οι κατασκευαστές. 90

91 Εικόνα 44: Μέγιστα μήκη σωληνώσεων που προτείνουν οι κατασκευαστές Η επιλογή των σωληνώσεων και των διανομέων του ψυκτικού υγρού γίνεται με τον υπολογισμό του συντελεστή δείκτη φόρτισης (capacity index) του σωλήνα σε συνδυασμό με τον πίνακα που δίνεται από τον κατασκευαστή. 91

92 Κεφάλαιο 4 4 Στοιχεία τοπικής επεξεργασίας ή προσαγωγής και διαχύσεως της θερμότητας. Στην ενότητα 1.4 έγινε αναφορά στα συστήματα κλιματισμού με κριτήριο τη θέση των συσκευών και την έκταση της εφαρμογής τους. Σε αυτά τα συστήματα κλιματισμού ανήκει η ενιαία μονάδα, γνωστή και ως Monobloc καθώς και οι μονάδες διαιρούμενου τύπου, γνωστές και ως split units. Οι μονάδες αυτές ανήκουν και στα στοιχεία τοπικής επεξεργασίας και διαχύσεως της θερμότητας όπως επίσης και οι εναλλακτές αέρα-αέρα και οι μονάδες απόρριψης αέρα. Σε αυτό το κεφάλαιο θα γίνει η παρουσίαση και η ανάλυση και των τεσσάρων στοιχείων. 4.1 Ενιαία Μονάδα (Monobloc) Στην Εγκατάσταση της ενιαίας μονάδας πρέπει να γίνεται οπωσδήποτε διάνοιξη οπής έτσι ώστε η μία πλευρά της να συγκοινωνεί με τον εσωτερικό χώρο και η άλλη πλευρά της με το εξωτερικό περιβάλλον. Αυτό συνιστάται να γίνεται σε τοίχο και όχι σε παράθυρο. Το σύστημα της ενιαίας μονάδας φαίνεται στην Εικόνα 3 και περιλαμβάνει τα παρακάτω: To κύκλωμα της ψύξης, δηλαδή τον συμπιεστή, τον συμπυκνωτή και τον εξατμιστή. Τα φίλτρα αέρα Τους ανεμιστήρες Τα στοιχεία ύγρανσης/αφύγρανσης του αέρα 92

93 Το σύστημα ελέγχου Την βαλβίδα αναστροφής του κύκλου λειτουργίας Εικόνα 45: Η ενιαία μονάδα και τα τεχνικά μέρη που περιλαμβάνει Σύμφωνα με τα φορτία που καλείται να καλύψει η μονάδα, εξαρτάται και το μέγεθος της. Ανάλογα με την ποσότητα της θερμότητας ή αντίστοιχα με την ψύξη που πρέπει να καλύψει, χρησιμοποιούνται και ανάλογου μεγέθους ανεμιστήρες, συμπιεστές και εναλλακτές. Σε γενικές γραμμές, για μικρούς χώρους οι ενιαίες μονάδες που χρησιμοποιούνται έχουν συνήθως ισχύ από 1 έως 6 kw, ενώ σε εγκαταστάσεις επαγγελματικών χώρων, οι ενιαίες μονάδες μπορεί να φτάσουν μέχρι 15 κw. Ο κύκλος λειτουργίας μιας ενιαίας μονάδας παρουσιάζεται στην Εικόνα 32. Αναλυτικότερα, στο εσωτερικό κλειστό κύκλωμα της μονάδας κυκλοφορεί το ψυκτικό ρευστό, το οποίο έχει την δυνατότητα να αλλάζει τις καταστάσεις του ανάλογα με την θερμοκρασία και την πίεση στην οποία βρίσκεται. Έπειτα, η μονάδα του συμπιεστή απορροφά από την μονάδα του εξατμιστή το ψυκτικό ρευστό, του οποίου η κατάσταση είναι αέρια και με χαμηλή πίεση (βλέπε στην Εικόνα 32 το 93

94 κίτρινο χρώμα). Η μονάδα του συμπιεστή τότε, συμπιέζει το ψυκτικό ρευστό, με αποτέλεσμα να αυξηθεί η πίεση του στις 20atm και η θερμοκρασία του στους 50 C. Στη συνέχεια, το ψυκτικό, κυκλοφορεί περιμετρικά του εναλλακτή, με την βοήθεια του ανεμιστήρα. Το ψυκτικό υγρό βρίσκεται σε υψηλή πίεση (βλέπε στην Εικόνα 32 το κόκκινο χρώμα) και φτάνει στον εξατμιστή, του οποίου η πίεση είναι χαμηλότερη από αυτή του συμπυκνωτή. Η πτώση της πίεσης, έχει ως συνέπεια την μείωση της θερμοκρασία της εξάτμισης του ψυκτικού υγρού για την ευκολία στην εξάτμιση του. Εικόνα 46: Αρχή λειτουργίας της ενιαίας μονάδας. 4.2 Μονάδες Διαιρούμενου Τύπου (Slit Units). Οι μονάδες διαιρούμενου τύπου ουσιαστικά δημιουργήθηκαν λόγω του ότι ορισμένα τμήματα της κλιματιστικής μονάδας είναι θορυβώδη όπως για παράδειγμα ο συμπιεστής και ο κινητήρας της. Στις μονάδες αυτές διαιρούνται σε δύο μέρη: την εσωτερική και την εξωτερική μονάδα και συνδέονται μεταξύ τους με σωλήνες όπου κυκλοφορεί το ψυκτικό μέσο σε κλειστό κύκλωμα. Τοποθετούνται εύκολα και σε υπάρχοντα κτίρια χωρίς ιδιαίτερες αλλαγές στο εξωτερικό ή στους εσωτερικούς 94

95 χώρους του κτιρίου. Πρόκειται για τις πλέον διαδεδομένες μονάδες θέρμανσης και ψύξης μικρών χώρων. Η αρχή λειτουργίας τους βασίζεται στην αντλία θερμότητας αέρα-αέρα και χωρίζονται στην εξωτερική μονάδα και στην εσωτερική μονάδα. Η εξωτερική μονάδα περιλαμβάνει τα παρακάτω επιμέρους στοιχεία: 1. Τον εναλλακτή, ο οποίος λειτουργεί είτε σαν εξατμιστής είτε ως συμπυκνωτής 2. Τον συμπιεστή 3. Τον ανεμιστήρα 4. Την βαλβίδα αναστροφής κύκλου λειτουργίας 5. Τον ηλεκτρικό πίνακα σύνδεσης με την εσωτερική μονάδα 6. Τις βαλβίδες σύνδεσης εισόδου και εξόδου του ψυκτικού ρευστού Στο μπροστινό μέρος του ανεμιστήρα της εξωτερικής μονάδας υπάρχει άνοιγμα με προστατευτικό πλέγμα που έχει ως στόχο την κυκλοφορία του αέρα που περνά από τον εναλλακτή. Στο κάτω μέρος της πλαϊνής πλευράς της εξωτερικής μονάδας, υπάρχουν δύο αναμονές που αποσκοπούν στην σύνδεση των σωλήνων εισόδου/εξόδου του ψυκτικού ρευστού. Η εσωτερική μονάδα αποτελείται από τα παρακάτω τεχνικά μέρη: 1. Τον εναλλακτή που λειτουργεί όπως και στην εξωτερική μονάδα, δηλαδή ως εξατμιστής ή ως συμπυκνωτής. 2. Τον ανεμιστήρα 3. Το φίλτρο αέρα, το οποίο υπάρχει στο πίσω μέρος του προστατευτικού πλέγματος εισόδου του αέρα 4. Το χειριστήριο που γίνονται οι ρυθμίσεις των λειτουργιών της μονάδας. 95

96 Εικόνα 47: Μονάδα διαιρούμενου τύπου (Split Type) Η αρχή λειτουργίας της μονάδας διαιρούμενου τύπου τον χειμώνα παρουσιάζεται στην Εικόνα 34. Αναλυτικότερα, το ψυκτικό ρευστό, του οποίου η κατάσταση είναι σε υγρή μορφή (βλέπε Εικόνα 34 το πράσινο χρώμα), περνά στον εναλλακτή της εξωτερικής μονάδας, με την βοήθεια του ανεμιστήρα και απορροφά την θερμότητα του εξωτερικού αέρα που υπάρχει περιμετρικά από τον εναλλακτή. Το ψυκτικό ρευστό στη συνέχεια εξατμίζεται (βλέπε Εικόνα 34 το κίτρινο χρώμα) και μετατρέπεται σε αέρια κατάσταση λόγω της χαμηλής πίεσης. Έπειτα, περνάει στον συμπιεστή, όπου εκεί συμπιέζεται και αυτό έχει ως αποτέλεσμα την αύξηση της θερμοκρασίας του (βλέπε Εικόνα 34 το μπλε χρώμα). Εν συνεχεία, περνάει στον εσωτερικό εναλλακτή και όταν η θερμοκρασία του είναι υψηλότερη από την θερμοκρασία του εσωτερικού αέρα που έρχεται σε επαφή με την επιφάνεια του εναλλακτή, τότε ο εσωτερικός αέρας θερμαίνεται και το ψυκτικό αέριο συμπυκνώνεται αποβάλλοντας θερμότητα. Στη συνέχεια, το ψυκτικό, του οποίου η κατάσταση είναι υγρής μορφής και η πίεση του υψηλή (βλέπε Εικόνα 34 το κόκκινο 96

97 χρώμα), εκτονώνεται και περνάει μέσα από τον τριχοειδή σωλήνα με αποτέλεσμα να μειωθεί η πίεση του. Όταν το ψυκτικό υγρό επιστρέφει στον εξωτερικό εναλλακτή, έχει χαμηλή πίεση και με αυτόν τον τρόπο επαναλαμβάνεται ο κύκλος. Εικόνα 48: Αρχή λειτουργίας της μονάδας διαιρούμενου τύπου τους χειμερινούς μήνες Τους καλοκαιρινούς μήνες, μέσω της βαλβίδας αναστροφής, η κλιματιστική μονάδα ψύχει τον εσωτερικό αέρα και ο εναλλακτής που προηγουμένως λειτουργούσε ως συμπυκνωτής λειτουργεί ως εξατμιστής. Αντίστοιχα, ο εναλλακτής που τους χειμερινούς μήνες λειτουργούσε ως εξατμιστής λειτουργεί πλέον ως συμπυκνωτής. Η ροή του ψυκτικού υγρού έχει την ίδια κατεύθυνση. Η λειτουργία της μονάδας διαιρούμενου τύπου για τους καλοκαιρινούς μήνες φαίνεται στην Εικόνα

98 Εικόνα 49: Αρχή λειτουργίας της μονάδας διαιρούμενου τύπου τους καλοκαιρινούς μήνες 4.3 Μονάδες ανάκτησης θερμότητας (εναλλακτές αέρα-αέρα) Οι εναλλακτές αέρα-αέρα, χρησιμοποιούνται σε ένα κλειστό θερμό-μονωμένο και κλιματιζόμενο κτίριο για την ανανέωση του αέρα, για την καλύτερη ποιότητα του, για τον περιορισμό της διάχυσης της θερμότητας και για την μείωση του φορτίου ψύξης και θέρμανσης του εξοπλισμού, εξοικονομώντας πολύτιμους ενεργειακούς πόρους. Με λίγα λόγια, οι εναλλακτές αέρα-αέρα, είναι χρήσιμοι στην ανακύκλωση της ενέργειας. Οι μονάδες αερισμού με εναλλακτή αέρα-αέρα αποτελούνται από τα παρακάτω στοιχεία: Υγραντήρα Σπείρα D.X Ανεμιστήρα Κουτί ελέγχου Εναλλακτή θερμότητας Ανεμιστήρα εξαερισμού 98

99 Εικόνα 50: Μονάδα αερισμού με εναλλακτή αέρα-αέρα Στους χειμερινούς μήνες, δηλαδή στην λειτουργία της θέρμανσης, ο εξωτερικός κρύος αέρας και ο εσωτερικά κλιματισμένος θερμός αέρας, περνάει μέσα από το στοιχείο του εναλλακτή με αποτέλεσμα την προθέρμανση της μονάδας και στην εισαγωγή ζεστού, καθαρού αέρα στους αεραγωγούς προσαγωγής. Επίσης, τον χειμώνα, όπου ο εσωτερικός αέρας μπορεί να γίνει ξηρός λόγω της θέρμανσης, ο ενσωματωμένος υγραντήρας που διαθέτει η μονάδα βελτιώνει τα επίπεδα υγρασίας της παροχής του αέρα που διοχετεύεται στο χώρο. Ο θερμός αέρας διέρχεται από το 99

100 ψυκτικό στοιχείο και στη συνέχεια διαπερνά μέσω ενός λεπτού στοιχείου ύγρανσης και απορροφά νερό. Τους καλοκαιρινούς μήνες, που ο εξωτερικός ζεστός αέρας περνά μαζί με τον εσωτερικά κλιματιζόμενο κρύο αέρα από το στοιχείο του εναλλακτή. Η μονάδα προκλιματίζει και εισάγει φρέσκο και καθαρό αέρα στους αεραγωγούς προσαγωγής. Επίσης, κατά την διάρκεια της νύχτας στους καλοκαιρινούς μήνες, η εξωτερική θερμοκρασία είναι συχνά χαμηλότερη από την εσωτερική θερμοκρασία του χώρου. Σε αυτή τη περίπτωση, η μονάδα παρέχει φρέσκο και δροσερό αέρα για τη μείωση των υψηλών θερμοκρασιών στους εσωτερικούς χώρους. Η συσσωρευμένη θερμότητα που αποβάλλεται κατά τη διάρκεια της νύχτας συμβάλει σημαντικά στη μείωση του ψυκτικού φορτίου του συστήματος κλιματισμού της επόμενης ημέρας, εξοικονομώντας ενέργεια και κόστος. Ο εναλλακτής θερμότητας έχει επίσης της ικανότητα της ελεύθερης ψύξης ή αλλιώς γνωστή ως free-cooling. Όταν οι κλιματικές συνθήκες το επιτρέπουν, ο εξωτερικός αέρας περνά μόνο μέσα από το φίλτρο αέρα και εισέρχεται καθαρότερος στους εσωτερικούς χώρους, χωρίς θερμική επεξεργασία. Ουσιαστικά, ο εσωτερικός αέρας παρακάμπτει τον εναλλακτή και εξέρχεται ελεύθερα στο περιβάλλον. Εικόνα 51: (A) Λειτουργία Θέρμανσης εναλλακτή θερμότητας. (Β) Λειτουργία Ψύξης εναλλακτή θερμότητας. (Γ) Λειτουργία free Cooling εναλλακτή θερμότητας 100

101 Μία ακόμη λειτουργία που κάνει ο εναλλακτής θερμότητας αέρα-αέρα είναι εκείνη του έλεγχου πίεσης του χώρου. Σύμφωνα με τα απαιτήσεις του κτιρίου υπάρχει και η επιλογή λειτουργίας της Υπερπίεσης και εκείνη της Υποπίεσης. Στην λειτουργία της Υπερπίεσης η προσαγωγή νωπού αέρα είναι μεγαλύτερη από τον εξαερισμό του αέρα με αποτέλεσμα την μικρή υπερπίεση στο χώρο που αποτρέπει την εισροή σκόνης και υγρασίας καθώς και την ροή οσμών από χώρους. Στην λειτουργία της Υποπίεσης ο εξαερισμός του αέρα είναι μεγαλύτερος από την προσαγωγή του νωπού, με αποτέλεσμα την υποπίεση στο χώρο και την αποφυγή δυσοσμίας προς άλλους εσωτερικούς χώρους. Εικόνα 52: Συνθήκη Υποπίεσης: Aπόρριψη (ΕΑ) > Προσαγωγή (SA) Εικόνα 53: Συνθήκη Υπερπίεσης: Προσαγωγή (SA) > Aπόρριψη (ΕΑ) 101

102 4.4 Μονάδες απόρριψης αέρα Εξαερισμός είναι η διαδικασία τροφοδοσίας ή αφαίρεσης αέρα με φυσικά ή τεχνητά μέρα από και προς οποιονδήποτε χώρο. Εάν υπάρχει σωστός εξαερισμός, τότε η ποιότητα του εσωτερικού αέρα μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά. Με αυτές τις διαδικασίες αφαιρούμε ένα μέρος του μολυσμένου αέρα και αραιώνουμε τον εσωτερικό αέρα με εξωτερικό. Ο εξαεριζόμενος αέρας αποτελείται εν μέρει από αέρα που τροφοδοτείται από το εξωτερικό περιβάλλον και εν μέρει από ανακυκλωμένο εσωτερικό αέρα που έχει καθαριστεί. Ο εξαεριζόμενος αέρας πρέπει να τροφοδοτείται σε χώρους όπου ζουν και αναπνέουν άνθρωποι. Ο εξωτερικός αέρας και ο καθαρός φιλτραρισμένος αέρας δεν ωφελεί τους ανθρώπους αν είναι πολύ μικρή η διαδρομή που ακολουθεί από τα μέσα παροχής του μέχρι τα μέσα επιστροφής του. Ο εξωτερικός αέρας εξαερισμού επηρεάζει αρνητικά τη θέρμανση ή την ψύξη ενός χώρου καθώς όταν εισέρχεται πρέπει να ψηχθεί ή να θερμανθεί για να διατηρηθούν άνετες συνθήκες διαβίωσης. Σε ένα εσωτερικό περιβάλλον όπου ένας μεγάλος αριθμός ανθρώπων ζει και εργάζεται εκεί για αρκετό μεγάλο χρονικό διάστημα, απαιτείται η συνεχής ροή νωπού αέρα. Αναλυτικότερο, ο αέρας που κυκλοφορεί θα πρέπει να αντικαθιστάται σταδιακά από νέο καθαρό αέρα έτσι ώστε να κρατηθούν τα επιτρεπτά επίπεδα οξυγόνου καθώς και να αφαιρεθούν οι τυχών ρυπογόνες ουσίες. Στην παραπάνω ενότητα, αναφερθήκαμε στον εξαερισμό με ανάκτηση θερμότητας, όπου ουσιαστικά γίνεται μία ανακύκλωση της ενέργειας. Ωστόσο, υπάρχει και ο απλός εξαερισμός. 102

103 Στην περίπτωση του θερινού κλιματισμού η θερμότητα που αφαιρείται από τους χώρους πρέπει να απορριφθεί στην ατμόσφαιρα. Στις υδρόψυκτες ψυκτικές μονάδες, οι οποίες τοποθετούνται και σε εσωτερικούς χώρους η απόρριψη γίνεται με ένα κύκλωμα νερού ψύξης μεταξύ του συμπυκνωτή της ψυκτικής μονάδας και ενός πύργου ψύξης, ο οποίος όμως τοποθετείται σε εξωτερικό χώρο και καταναλίσκεται ηλεκτρική ενέργεια από την αντλία κυκλοφορίας του νερού και από τους ανεμιστήρες του πύργου ψύξης. Εικόνα 54: Υδρόψυκτη ψυκτική μονάδα 103

104 Εικόνα 55: Πύργος ψύξης Η θερμότητα η οποία απορροφάται από τον κλιματιζόμενο χώρο στη μονάδα παγωμένου νερού πρέπει να αποβληθεί. Ο πύργος ψύξης είναι η μονάδα των υδρόψυκτων συστημάτων η οποία αποβάλλει αυτή τη θερμότητα προς την ατμόσφαιρα. Η αντλία νερού μετακινεί το νερό που περιέχει τη θερμότητα προς τον πύργο ψύξης. Στα συστήματα συμπίεσης, ο ψυκτικός πύργος πρέπει να αποβάλλει περισσότερη θερμότητα από αυτήν που απορροφά το σύστημα παγωμένου νερού από το οίκημα. Το σύστημα παγωμένου νερού, γνωστό και ως chiller, απορροφά τη θερμότητα από το κύκλωμα του παγωμένου νερού και στα συστήματα με συμπίεση, ο συμπιεστής προσθέτει θερμότητα από τη συμπίεση στο θερμό αέριο που αντλείται προς το συμπυκνωτή. Ο συμπιεστής προσθέτει 25% πρόσθετη θερμότητα, οπότε ο ψυκτικός πύργος πρέπει να αποβάλλει 25% περισσότερη θερμότητα από αυτήν που συγκεντρώνει το σύστημα παγωμένου νερού κατά την ψύξη του οικήματος. Ο συμπυκνωτής πρέπει να επεξεργάζεται το νερό μέσα στα προκαθορισμένα όρια του συστήματος, διαφορετικά το σύστημα δε θα λειτουργεί ικανοποιητικά. Η 104

105 θερμοκρασία του νερού που φεύγει από το ψυκτικό πύργο των περισσότερων ψυκτικών συστημάτων είναι 29,5. Όλοι οι ψυκτικοί πύργοι λειτουργούν κατά τον ίδιο τρόπο. Μειώνουν τη θερμοκρασία του νερού μέσα στον πύργο με μέσα ατμοποίησης, καθώς το νερό κινείται δια μέσου του πύργου, η επιφάνεια του νερού αυξάνεται για να αυξηθεί η ατμοποίηση του. Σε αυτό που διαφέρουν μεταξύ τους οι πύργοι ψύξης είναι η μέθοδος που χρησιμοποιεί ο καθένας για την αύξηση της επιφάνεια του νερού. Ένας σύγχρονος πύργος ψύξης μπορεί να μειώσει τη θερμοκρασία του νερού στα επίπεδα της θερμοκρασίας υγρού του εισερχόμενου αέρα. Υπάρχουν δύο τύποι ροής του αέρα στους ψυκτικούς πύργους: 1. Η ροή πλευρικής εισόδου του αέρα από το κάτω μέρος του υλικού πλήρωσης, όπου ο αέρας εισέρχεται από τα πλευρικά τοιχώματα κι έλκεται προς την κορυφή του πύργου για να βγει προς τα έξω. Στους μικρότερους πύργους αυτού του τύπου ο ανεμιστήρας βρίσκεται στη μια πλευρά του πύργου και ο αέρας εξέρχεται από την άλλη πλευρά. Όταν ο αέρας εξέρχεται πλευρικά από τον πύργο, τότε απαιτείται προσοχή ώστε ο αέρας που είναι φορτωμένος με υγρασία να μη δημιουργεί προβλήματα στο χώρο που εξέρχεται. 2. Η ροή εισόδου κάτω πλευράς, όπου ο αέρας εισέρχεται από το κάτω μέρος του πύργου και εξέρχεται από την κορυφή του. Το νερό κινείται προς τα κάτω καθώς ο αέρας κινείται προς τα πάνω και δια μέσου του νερού. Στις αερόψυκτες ψυκτικές μονάδες, οι οποίες τοποθετούνται μόνο σε υπαίθριο χώρο, η απόρριψη γίνεται με διοχέτευση αέρα στον συμπυκνωτή της ψυκτικής μονάδας, οπότε καταναλίσκεται ηλεκτρική ενέργεια από τους ανεμιστήρες της ψυκτικής μονάδας. 105

106 Εικόνα 56: Αερόψυκτες ψυκτικές μονάδες Οι αερόψυκτοι συμπυκνωτές χρησιμοποιούν τον αέρα σαν μέσο απόρριψης της θερμότητας. Αυτοί οι συμπυκνωτές έχουν το πλεονέκτημα ότι μπορεί να χρησιμοποιηθούν όπου υπάρχει δυσκολία χρήσης νερού. Οι πρώτοι αερόψυκτοι συμπυκνωτές ήταν από απλούς σωλήνες και ο αέρας ψύξης προερχόταν από τον ανεμιστήρα του συμπιεστή, ο οποίος σε αυτήν την περίπτωση ήταν ακάλυπτος. Για να βελτιωθεί η απόδοση ενός τέτοιου συμπυκνωτή και για να γίνει μικρότερος, προστέθηκαν πτερύγια για την επέκταση της επιφάνειας του χώρου ψύξης. Οι συμπυκνωτές αυτοί κανονικά ήταν κατασκευασμένοι από χάλυβα. Οι συμπυκνωτές αυτοί βρίσκονται σε διάφορους τύπους. Σε μερικούς ο αέρας εμφυσάτε οριζόντια διαμέσου αυτών και εκτίθεται σε αέρια ρεύματα. Σε μερικούς αερόψυκτους συμπυκνωτές η ροή του αέρα γίνεται κατακόρυφα. Αυτοί οι συμπυκνωτές παίρνουν αέρα από το κάτω μέρος και τον αποβάλλουν από το πάνω μέρος τους. Τα ρεύματα αέρα δεν επηρεάζουν αυτούς του συμπυκνωτές καθόλου, ενώ σε εκείνους όπου απορροφά τον αέρα από τα πλάγια και τον αποβάλλει από το πάνω μέρος, μπορεί να επηρεαστεί από τα αέρια ρεύματα. Τα μικρά ψυκτικά συστήματα τοποθετούνται συχνά μέσα στον κλιματιζόμενο χώρο, όπως για παράδειγμα σε ένα εστιατόριο ή σε μια αποθήκη. Αυτοί οι αερόψυκτοι 106

107 συμπυκνωτές κανονικά έχουν μια ευρύτητα στην επιφάνεια τους εξαιτίας των χαλύβδινων πτερυγίων τα οποία τοποθετούνται πάνω σε μια χαλύβδινη σερπαντίνα και αντέχουν περισσότερο χρόνο. Τις περισσότερες φορές, το θερμό αέριο εισέρχεται στον αερόψυκτο συμπυκνωτή από το επάνω μέρος του. Οι αρχικές σωλήνες του συμπυκνωτή λαμβάνουν το θερμό αέριο κατευθείαν από το συμπιεστή. Αυτό το αέριο θα είναι υπέρθερμο. Όταν το υπέρθερμο ψυκτικό μέσο από τον εξατμιστή φτάσει στο συμπιεστή, τότε στο αέριο προστίθεται περισσότερη θερμότητα. Ένα μέρος της ενέργειας η οποία τροφοδοτείται στο συμπιεστή, μεταφέρεται στο ψυκτικό μέσο υπό τη μορφή της θερμικής ενέργειας. Αυτή η πρόσθετη θερμότητα προστίθεται από το συμπιεστή προκαλώντας την υπερθέρμανση του ψυκτικού μέσου το οποίο εγκαταλείπει το συμπιεστή. 107

108 Κεφάλαιο 5 5 Αυτοματισμοί - συστήματα ελέγχου Στη ραγδαία εξέλιξη της τεχνολογίας εντάσσεται και ο τομέας του κλιματισμού των κτιρίων. Η συνεχής ρύπανση του περιβάλλοντος καθώς και οι οικονομικοί παράγοντες επιβάλλει τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας στα κτίρια. Ο περιορισμός όλων αυτών των ενεργειών μπορεί να επιτευχθεί μέσω συστημάτων αυτοματισμού και διαχείρισης της ενέργειας που αφορά τον κλιματισμό. Σε αυτό το κεφάλαιο θα γίνει πλήρη ανάλυση των συστημάτων ελέγχου και αυτοματισμού τα οποία υπάρχουν σε σύγχρονες εγκαταστάσεις καθώς και στα σύγχρονα συστήματα διαχείρισης των κτιρίων, γνωστά ως BMS (Building Management Systems). 5.1 Συστήματα ελέγχου και αυτοματισμού Κύριος στόχος αυτών των συστημάτων αυτόματου ελέγχου στον κλιματισμό, είναι η εξασφάλιση των ίδιων παραγόντων που επιδιώκουμε με τον κλιματισμό. Δηλαδή, την δυνατότητα ελέγχου της θερμοκρασίας του χώρου, της σχετικής υγρασίας και τέλος της καθαρότητας και της ταχύτητας του αέρα. Η σημαντικότερα διαφορά των συστημάτων αυτοματισμού είναι η ασφαλή και η οικονομική λειτουργία των εγκαταστάσεων κλιματισμού. Τα συστήματα αυτοματισμού χωρίζονται σε τρείς κατηγορίες ανάλογα με το ρευστό το οποίο ελέγχουν. Οι κατηγορίες είναι: 1. Κατηγορία ελέγχου της ροής του αέρα, στην οποία ανήκουν τα εξαρτήματα που ελέγχουν την ποσότητα του αέρα όπως θερμοστάτες και μικροί ηλεκτροκινητήρες που κινούν μεταλλικά διαφράγματα αέρα. Τα διαφράγματα 108

109 αυτά όταν κλείνουν μόνο όταν ο θερμοστάτης του χώρου καταλάβει ότι η θερμοκρασία του χώρου έχει ικανοποιηθεί. Όταν το διάφραγμα κλείσει, σταματάει η παροχή αέρα προς τον κλιματιζόμενο χώρο. 2. Κατηγορία ελέγχου ροής νερού, στην οποία υπάρχουν εξαρτήματα όπως ηλεκτροβάνες, τρίοδες ή τετράοδες βάνες ανάμιξης, υδροστάτες κλπ. 3. Κατηγορία ελέγχου ροής ψυκτικού ρευστού, στην οποία υπάρχουν εξαρτήματα όπως οι ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες, θερμοστατικές και ηλεκτρονικές βαλβίδες κλπ Εξαρτήματα συστημάτων αυτοματισμού ελέγχου Τρία είναι τα βασικά εξαρτήματα τα οποία έχει κάθε σύστημα αυτοματισμού. Και τα τρία είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους και αποτελούν ένα σύνολο ελέγχου του μεταβλητού στοιχείου που χρήζει έλεγχο. Τα εξαρτήματα είναι: 1. Το αισθητήριο, το οποίο βρίσκεται μέσα στο κλιματιζόμενο χώρο ή εσωτερικά των ρευστών που πραγματοποιούν τον κλιματισμό. 2. Ο ρυθμιστής, ο οποίος βρίσκεται μέσα στον κλιματιζόμενο χώρο ή και εκτός αυτού. Η δουλειά του ρυθμιστή είναι η σύγκριση της μεταβλητής με το σημείο αναφοράς και η αποστολή του αποτελέσματος στη ρυθμιζόμενη συσκευή ελέγχου. 3. Η συσκευή ελέγχου, η οποία βρίσκεται στο μηχανοστάσιο της εγκατάστασης ή διαφορετικά, στις τερματικές μονάδες κλιματισμού. Οι συσκευές ελέγχου δέχονται τα αποτελέσματα των ρυθμιστών και πραγματοποιούν τις διορθώσεις. 109

110 5.1.2 Συστήματα ελέγχου και αυτοματισμού κλειστού και ανοιχτού κυκλώματος Τα συστήματα κλιματισμού χωρίζονται επίσης σε κλειστού και ανοιχτού κυκλώματος. Στα συστήματα κλειστού κυκλώματος υπάρχει μια διαρκής επικοινωνία μεταξύ της μεταβλητής που χρήζει έλεγχο και του σημείου αναφοράς που έχουμε ρυθμίσει τον ρυθμιστή. Η αλλαγή της θερμοκρασίας, μεταφέρεται στο αισθητήριο της θερμοκρασίας, το οποίο αποστέλλει ουσιαστικά το μέγεθος της πραγματικής θερμοκρασίας στον μηχανισμό σύγκρισης του θερμοστάτη και το μέγεθος συγκρίνεται με την θερμοκρασία αναφοράς. Εικόνα 57: (Α) Αυτόματος έλεγχος αέρα μιας κλιματιστικής μονάδας. (Β) Μπλόκ Διάγραμμα του ίδιου συστήματος Στα συστήματα ανοιχτού κυκλώματος, το αισθητήριο δεν επηρεάζεται από το αποτέλεσμα το οποίο δίνει η συσκευή ελέγχου. Η τοποθεσία του αισθητηρίου είναι εκτός κλιματιζόμενου χώρου και έτσι δρα ανεξάρτητα από τις συνθήκες που διαμορφώνονται στο χώρο κλιματισμού. Το αισθητήριο του θερμοστάτη ελέγχει τη 110

111 θερμοκρασία του φρέσκου αέρα και όχι του κλιματιζόμενου χώρου. Συνήθως, η θερμοκρασία αναφοράς είναι περίπου 2 και όταν το αισθητήριο αισθανθεί θερμοκρασία κάτω των 2, ο ρυθμιστείς δίνει εντολή στη συσκευή ελέγχου να ξεκινήσει την λειτουργία της και να τροφοδοτήσει το θερμαντικό στοιχείο φρέσκου αέρα Αυτόματος έλεγχος κεντρικής μονάδας κλιματισμού Ο αυτόματος έλεγχος του προσαγόμενου αέρα και των ψυχρομετρικών στοιχείων του αέρα, επιτυγχάνεται συνήθως με ένα συνδυασμό αυτοματισμών. Η εναλλαγή από θέρμανση σε ψύξη ή αντίστροφά σε μία εγκατάσταση κλιματισμού μπορεί να γίνει χειροκίνητα ή και αυτόματα. Στην αυτόματη αλλαγή, η μελέτη του αυτόματου ελέγχου πρέπει να γίνει πολύ προσεκτικά ώστε να αποκλείεται η ταυτόχρονη λειτουργία θέρμανσης και ψύξης. Σε ένα απλό σύστημα αυτοματισμού κεντρικής μονάδας περιλαμβάνεται: O έλεγχος της θερμοκρασίας Ο έλεγχος της σχετικής υγρασίας Ο έλεγχος του φρέσκου αέρα 5.2 B.M.S (Building Management System) Πρόκειται για σύγχρονα συστήματα διαχείρισης των κτιρίων και αποτελούν ξεχωριστό κλάδο της σύγχρονης ηλεκτρονικής τεχνολογίας και πληροφορικής. Τα συστήματα BMS βελτιώνονται και αναπτύσσονται συνεχώς με την προσθήκη ελέγχου όλο και περισσότερων παραμέτρων. Το κέντρο ελέγχου όλου του συστήματος βρίσκεται μέσα στο ελεγχόμενο κτίριο. Σκοπός των συστημάτων αυτών είναι: 111

112 Η εξοικονόμηση ενέργειας με στόχο την μείωση των λειτουργικών δραστηριοτήτων ενός κτιρίου Η μείωση κόστους ενέργειας που έχει ως αποτέλεσμα την εξοικονόμηση χρημάτων Την διατήρηση και την βελτίωση της ασφάλειας και της παροχής υπηρεσιών στα κτίρια Στον σεβασμό απέναντι στο περιβάλλον 5.3 Τεχνική περιγραφή συστήματος BMS Το σύστημα BMS αποτελείται από τα παρακάτω εξαρτήματα: Τον Κεντρικό Σταθμό Ελέγχου (ΚΣΕ), το οποίο είναι το σημείο παρακολούθησης και ελέγχου του συστήματος. Τα Απομακρυσμένα Κέντρα Ελέγχου (ΑΚΕ), όπου πρόκειται για κέντρα συλλογής και επεξεργασίας των εντολών των αισθητηρίων και των οργάνων ελέγχου. Το δίκτυο Περιφερειακών Μονάδων Ελέγχου, όπου πρόκειται για προγραμματιζόμενες μονάδες ψηφιακού ελέγχου. Τα δίκτυα των συστημάτων και τα ανοιχτά πρωτόκολλα επικοινωνίας. Τα όργανα λήψης πληροφοριών (αισθητήρια κλπ) Τα συστήματα BMS ελέγχουν τις παρακάτω εγκαταστάσεις κλιματισμού: Το σύστημα παραγωγής και διανομής θερμού και ψυχρού νερού Τις μονάδες διανομής αέρα Τους ανεμιστήρες αερισμού Τις μονάδες Fan Coil 112

113 Εικόνα 58: Σχηματική παράσταση κεντρικού ελέγχου μέσω Η/Υ σε εγκατάσταση κλιματισμού Η κεντρική μονάδα ελέγχου ή κεντρικός σταθμός ελέγχου, αποτελεί τον εγκέφαλο των BMS και το βασικό κανάλι επικοινωνίας με τους χρήστες του συστήματος. Περιέχει το λογισμικό και όλα τα δεδομένα που σχετίζονται με τις λειτουργίες ης εγκατάστασης. Αποτελείται από ένα κεντρικό προσωπικό υπολογιστή με 113

114 εγκατεστημένο ειδικό πρόγραμμα παρακολούθησης και ελέγχου. Επικοινωνεί με κατάλληλη προσαρμοστική διάταξη με τις περιφερειακές μονάδες ελέγχου μέσω δικτύου Ethernet σε πρωτόκολλο TCP/IP. Σε σύγκριση με τα απομακρυσμένα κέντρα ελέγχου αυτός ο υπολογιστής διαθέτει μεγαλύτερη επεξεργαστική ισχύ, ισχυρότερη μνήμη και περισσότερο αποθηκευτικό χώρο. Επίσης όπως και κάποια από τα απομακρυσμένα κέντρα, έτσι και ο κεντρικός σταθμός έχει την δυνατότητα επέκτασης μέσω καρτών PCI που συνδέονται στην μητρική κάρτα του υπολογιστή ενώ έχει οθόνη και πληκτρολόγιο. Επίσης, η κεντρική μονάδα ελέγχου αποτελεί τον κεντρικό σταθμό παρακολούθησης και ελέγχου του συστήματος. Η εποπτεία των σημάτων συναγερμού καθώς και των συνθηκών λειτουργίας μιας εγκατάστασης γίνεται από τον σταθμό παρακολούθησης με μια client/server εφαρμογή, η οποία αποτελεί το πρόγραμμα παρακολούθησης και στην ουσία το βασικό εργαλείο διαχείρισης της λειτουργίας όλων των αυτοματοποιημένων εγκαταστάσεων των κτιρίων. Το περιβάλλον λειτουργίας του προγράμματος παρακολούθησης πρέπει να είναι πλήρως γραφικό και εξαιρετικά φιλικό προς τον χρήστη. Αυτό θα επιτρέπει πέρα από την εύκολη πρόσβαση και λειτουργία των εγκαταστάσεων, μέσω πλήκτρων, ειδικών μενού κτλ, σε συνεργασία με άλλες εφαρμογές του περιβάλλοντος όπως ηλεκτρονικό ταχυδρομείο, προγραμμάτων λογιστικών φύλλων, κειμενογράφων κλπ. Η είσοδος στο πρόγραμμα γίνεται μέσω τροποποιούμενων κωδικών πρόσβασης που επιτρέπουν πλήρη ή μερική πρόσβαση τόσο στην εγκατάσταση όσο και στις επιτρεπόμενες λειτουργίες και παρεμβάσεις. Το πρόγραμμα θα έχει κλιμακούμενη αρχιτεκτονική προκειμένου να μπορεί στο μέλλον με μικρό κόστος να αναβαθμίζεται σε μεγαλύτερο για να υποστηρίξει πρόσθετες εγκαταστάσεις. 114

115 Οπότε, βασικές λειτουργίες που παράλληλα αποτελούν και προδιαγραφές του συστήματος πρέπει να είναι οι εξής: Γραφική απεικόνιση συνθηκών χώρου, έλεγχος θερμοκρασίας, σχετικής υγρασίας, φωτεινότητας, παρουσίας κ.α. Γραφική απεικόνιση παραμέτρων λειτουργίας Η/Μ εξοπλισμού, θερμοκρασία εισόδου/εξόδου εργαζομένου μέσου, διαφορική πίεση, κατάσταση λειτουργίας ΟΝ-OFF. Διαμόρφωση των επιθυμητών συνθηκών για κάθε χώρο Περισυλλογή και επεξεργασία τιμών επιλεγμένων παραμέτρων Παρακολούθηση και ενημέρωση για καταστάσεις του συστήματος σε επίπεδα τιμών εκτός προκαθορισμένου ορίου Προγραμματισμός χρονικής λειτουργίας του εξοπλισμού ανάλογα με τα ωράρια και τις ημέρες λειτουργίας του κτιρίου Εντολές έναρξης και παύσης του εξοπλισμού ώστε να επιτευχθούν οι επιθυμητές συνθήκες με την λιγότερη δυνατή κατανάλωση ενέργειας Πρόβλεψη για την αυτόματη χειροκίνητη λειτουργία όλων των εντολών Απομακρυσμένη διαχείριση μέσω modem, ISDN, PSTN, Internet αλλά και οποιοδήποτε τερματικού σε ένα IP δίκτυο Διαβάθμιση δικαιωμάτων χρήσης 115

116 Εικόνα 59: Παράθυρο ελέγχου από το λογισμικό του BMS. Ο έλεγχος σε αυτή τη περίπτωση είναι σε τερματική μονάδα κλιματισμού. Σε μία έρευνα αγοράς που έγινε, στην Ελλάδα, η αγορά BMS έχει διατηρήσει μια μέση ετήσια αύξηση 10%. Ιδιαίτερα το 2003 υπήρξε μια σημαντική αύξηση στην αγορά BMS εξαιτίας της αυξημένης οικοδόμησης στην Αθήνα λόγω των Ολυμπιακών Αγώνων του Εικόνα 60: Αγορά BMS στην Ελλάδα 116