ΕΠΙΘΕΩΡΗΣΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΨΥΞΗΣ ΚΑΙ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ

ΕΠΙΘΕΩΡΗΣΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΨΥΞΗΣ ΚΑΙ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ Τµήµα Μηχανολογίας Εργαστήριο Ενεργειακών και Περιβαλλοντικών Ερευνών (Ψυκτικών ιατάξεων Κλιµατισµού & Εναλλακτικών Μορφών Ενέργειας) ιευθυντής: Καθ. Μιχάλης Γρ. Βραχόπουλος Συν- Συγραφείς: υδρ Χρ. Ζιούτης, υδρ Μιχ. Μέντζος Συνδιοργανωτές: KEKANAL ΤΕΙ ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Technological University of Central Hellas 1

ΕΠΙΘΕΩΡΗΣΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΨΥΞΗΣ ΚΑΙ ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΥ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑ Τµήµα Μηχανολογίας Εργαστήριο Ενεργειακών και Περιβαλλοντικών Ερευνών (Ψυκτικών ιατάξεων Κλιµατισµού & Εναλλακτικών Μορφών Ενέργειας) ιευθυντής: Καθ. Μιχάλης Γρ. Βραχόπουλος Συν- Συγραφείς: υδρ Χρ. Ζιούτης, υδρ Μιχ. Μέντζος Συνδιοργανωτές: KEKANAL ΤΕΙ ΣΤΕΡΕΑΣ ΕΛΛΑΔΑΣ Central Hellas University of Applied Sciences 2

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κατοικία Κάτοψη ισογείου Βορράς Κουζίνα (2) τοπικές κλιµατιστικές µονάδες (FCUs) ψευδοροφής ισχύος 4,12kW και 2,96kW Τραπεζαρία

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κατοικία Κάτοψη Α ορόφου Βορράς Κρεβατοκάµαρα (2) τοπικές κλιµατιστικές µονάδες (FCUs) ψευδοροφής ισχύος 4,12kW και 2,96kW Καθιστικό Τέντες

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κατοικία Κάτοψη Β ορόφου Βορράς Κρεβατοκάµαρα (2) τοπικές κλιµατιστικές µονάδες (FCUs) ψευδοροφής ισχύος 4,12kW και 2,96kW Καθιστικό Τέντες

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κατοικία Κάτοψη Γ ορόφου Βορράς (1) Τοπική κλιµατιστική µονάδα (FCU) ψευδοροφής ισχύος 4,12kW Κεντρική Κρεβατοκάµαρα Τέντες

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κατοικία Μονάδα ψύξης Αντλία θερµότητας αέρος νερού ισχύος 18,7 kw στο δώµα τροφοδοσία µε ηλεκτρικό ρεύµα από τον κεντρικό ηλεκτρικό πίνακα της κατοικίας περιλαµβάνει δοχείο αδρανείας 45 lt κυκλοφορητή νερού (2x128W)

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κατοικία Τοπικές κλιµατιστικές µονάδες Τοπική κλιµατιστική µονάδα (FCU) ψευδοροφής ύο (2) τοπικές κλιµατιστικές µονάδες (FCUs FCUs) ψευδοροφής ισχύος 4,12kW και 2,96kW (ισόγειο, Α και Β όροφος) Μία (1) τοπική κλιµατιστική µονάδας (FCU) ψευδοροφής ισχύος 4,12kW (Γ όροφος) τροφοδοσία µε ηλεκτρικό ρεύµα από τον υποπίνακες ορόφου Ο έλεγχος του κλιµατισµού γίνεται από τοπικούς θερµοστάτες οι οποίοι επενεργούν στις τρίοδες ηλεκτροβάνες κάθε τοπικής κλιµατιστικής µονάδας Ηλεκτρονικός ελεγκτής µονάδος

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κατοικία Σκαρίφηµα εγκατάστασης Σκαρίφηµα εγκατάστασης αντλίας θερµότητας

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κατοικία Το κτήριο έχει προσανατολισµό νότιο και εκατέρωθεν του εφάπτονται γειτονικά κτήρια. Στη νότια όψη φέρει τέντες καθ όλο το µήκος των βεραντών του Οι ανάγκες των χώρων σε νωπό αέρα ικανοποιούνται από φυσικό αερισµό Ο κλιµατισµός της κατοικίας κατά τους θερινούς µήνες λειτουργεί κατά µέσον όρο 8 ώρες ηµερησίως όλη την εβδοµάδα. Σε περιόδους καύσωνα η λειτουργία του κλιµατισµού ανέρχεται και στις 12 µε 14 ώρες ηµερησίως Η κατοικία χρησιµοποιείται από µία οικογένεια (5) ατόµων. Οι συσκευές που υπάρχουν είναι φούρνος µε µαγειρικές εστίες, καφετιέρα και αποχυµωτής, τρείς τηλεοράσεις µε βίντεο, δύο ηλεκτρονικοί υπολογιστές µε εκτυπωτή και ένα ηχοσύστηµα (8.6kW για 2ώρες/ηµέρα) Για τον κλιµατισµό η καταναλισκόµενη ενέργεια είναι ηλεκτρική και δεν υπάρχουν διαθέσιµα στοιχεία ετήσιας κατανάλωσης

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κατοικία Από την εγκατάσταση του κλιµατισµού δεν έχει πραγµατοποιηθεί κάποια συντήρηση στην αντλία θερµότητας ή στις τοπικές κλιµατιστικές µονάδες Από την οπτική επιθεώρηση που πραγµατοποιήθηκε η γενική εικόνα είναι ικανοποιητική χωρίς να υπάρχει εµφανής φθορά στα µηχανήµατα ή στις σωληνώσεις. Δεν παρατηρήθηκε επίσης οποιαδήποτε διαρροή ή συµπυκνώµατα νερού σε κάποιο µέρος της εγκατάστασης Η γενική κατάσταση του κτηρίου είναι ικανοποιητική µε φαινοµενικά ικανοποιητική µόνωση στην τοιχοποιία του και στο φέροντα οργανισµό. Η οροφή της κατοικίας φέρει µία τυπική θερµοµόνωση που κρίνεται ως µη ιδιαιτέρως ικανοποιητική. Τα κουφώµατα της κατοικίας είναι µοντέρνας κατασκευής και φέρουν διπλό υαλοστάσιο µε διάκενο ανάµεσα τους

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κατοικία Ώρες λειτουργίας 24 για 7 ηµέρες/βδοµάδα Εµβαδό = 240m 2, όγκος =720m 3, ύψος = 12m Θερµαινόµενη επιφάνεια =210m 2, θερµαινόµενος όγκος = 630m 3 Εξωτερικές συνθήκες: θ=36 ο C, σχ. υγρασία 40% Εσωτερικές συνθήκες χειµώνα: θ=21 ο C, σχ. υγρασία 50% Εσωτερικές συνθήκες θέρος: θ=25 ο C, σχ. υγρασία 50% 4 ζώνες: 1 ανά όροφο Η οροφή της κατοικίας φέρει τυπική θερµοµόνωση που κρίνεται ως µη ιδιαιτέρως ικανοποιητική. Τα κουφώµατα της κατοικίας είναι µοντέρνας κατασκευής και φέρουν διπλό υαλοστάσιο µε διάκενο ανάµεσα τους

Ισόγειο και Α όροφος 50m x 13m = 650 m 2 /όροφο Μεταλλικό κτήριο. Τα κατακόρυφα στοιχεία του κελύφους των χώρων των γραφείων είναι κατασκευασµένα µε τοίχους ξηράς δόµησης µε δύο γυψοσανίδες ανά πλευρά και πλάκες ορυκτοβάµβακα ενδιάµεσα. Στις οροφές των δύο επιπέδων είναι εγκατεστηµένες ψευδοροφές. ο κλιµατισµός χειµώνα-θέρους επιτυγχάνεται µε συνδυασµό λέβητα και ψύκτη νερού Οι κλιµατιζόµενοι χώροι εξυπηρετούνται από FCUs εγκατεστηµένα στην ψευδοροφή του χώρου τον οποίον κλιµατίζουν Οι ανάγκες των χώρων σε νωπό αέρα καλύπτονται από τη µονάδα προκλιµατισµού νωπού αέρα Τα FCUs και η µονάδα του νωπού αέρα τροφοδοτούνται µε ξεχωριστές αντλίες νερού Το χειµώνα από το λέβητα µε θερµό νερό και τις αντίστοιχες αντλίες θερµού νερού. Το θέρος από τον ψύκτη και τις αντίστοιχες αντλίες ψυχρού νερού Το δίκτυο σωληνώσεων προς τα FCU είναι κοινό για το θερµό και το ψυχρό νερό µετά τους αντίστοιχους συλλέκτες. Το ίδιο ισχύει και για το δίκτυο τροφοδότησης µε θερµό-ψυχρό νερό της µονάδας νωπού. Η προς ανανέωση ποσότητα αέρα θα απάγεται από ένα fan- section µε φυγοκεντρικό ανεµιστήρα εξαερισµού

1 kcal/h = 0.0012 kw

Ο λέβητας για την παραγωγή του θερµού νερού χρησιµοποιεί ως καύσιµο φυσικό αέριο και έχει εγκατασταθεί σε υπόγειο λεβητοστάσιο σε απόσταση περίπου 40 m από το κτήριο γραφείων

αερόψυκτος ψύκτης νερού είναι τοποθετηµένος στο ύπαιθρο, κοντά στο λεβητοστάσιο

Για τον κλιµατισµό των επιµέρους χώρων έχουν εγκατασταθεί εντός της ψευδοροφής τερµατικές µονάδες (FCU). Οι µονάδες αυτές προσάγουν τον κλιµατισµένο αέρα στο χώρο µέσω τµήµατος µονωµένου αεραγωγού και στοµίων. Η επιστροφή του αέρα στα FCU των χώρων του ορόφου γίνεται µέσω στοµίου και µονωµένου αεραγωγού

Η επιστροφή του αέρα στα FCU των χώρων του ισογείου γίνεται µέσω στοµίου κοντά στην πλευρά αναρρόφησης του FCU, καθώς ο χώρος µεταξύ ψευδοροφής και πλάκας οροφής χρησιµοποιείται ως plenum επιστροφής.

Ο έλεγχος λειτουργίας των Fan Coils εξασφαλίζεται από τοπικό για το καθένα επίτοιχο χειριστήριο

Για την ανανέωση του αέρα έχει εγκατασταθεί στο χώρο της ψευδοροφής του ορόφου, µία κεντρική µονάδα προκλιµατισµού νωπού αέρα η οποία αναρροφά εξωτερικό αέρα µέσω στοµίου και αεραγωγού και αφού τον επεξεργασθεί, µέσω δικτύου αεραγωγών. από γαλβανισµένη λαµαρίνα, τµήµατα εύκαµπτων κυκλικών αεραγωγών, τοπικά plenums και τα αντίστοιχα στόµια προσαγωγής, προσάγει τον προκλιµατισµένο αέρα στα γραφεία και τους διαδρόµους του ισογείου και του ορόφου. Οι αεραγωγοί του δικτύου καθώς και τα Plenums είναι µονωµένα.

Για την απαγωγή του προς απόρριψη αέρα από τους κλιµατιζόµενους χώρους έχει εγκατασταθεί ένα fan section το οποίο µέσω στοµίων επιστροφής, τοπικών plenums και δικτύων αεραγωγών, απάγει από τους χώρους τις προς απόρριψη στο ύπαιθρο ποσότητες αέρα. Οι αεραγωγοί και τα plenums είναι βαµµένα µε φελλοπολτό.

Δίκτυα Αεραγωγών Νωπού και Αέρα Απόρριψης

Στόµια Αέρα κλιµατισµού µε καµπύλα πτερύγια (α) Στόµιο κλιµατισµού (Προσαγωγής) τριών (3) κατευθύνσεων (β) Στόµιο κλιµατισµού (επιστροφής) µιας (1) κατεύθυνσης

Στόµια Αερισµού µε καµπύλα πτερύγια (α) Στόµιο κλιµατισµού προσαγωγής νωπού αέρα τριών (3) κατευθύνσεων, (β) Στόµιο εξαερισµού µιας (1) κατεύθυνσης

Λεβητοστάσιο-Ψυχροστάσιο Τα FCUs και η KKM τροφοδοτούνται από δύο διαφορετικά δίκτυα σωληνώσεων. Κάθε ένα απ αυτά τα δίκτυα τροφοδοτείται µε ψυχρό νερό, το θέρος από τον ψύκτη, µέσω της αντίστοιχης αντλίας ψυχρού νερού, και µε θερµό νερό, το χειµώνα από το λέβητα, µέσω της αντίστοιχης αντλίας θερµού νερού. Οι αντλίες, οι διανοµείς - συλλέκτες προσαγωγής - επιστροφής, οι βάνες διακοπής, βαλβίδες ρύθµισης παροχής νερού, βάνες αντεπιστροφής κτλ. έχουν εγκατασταθεί στον χώρο του λεβητοστασίου

Λεβητοστάσιο-Ψυχροστάσιο Οι αντλίες ψυχρού θερµού νερού είναι εγκατεστηµένες στις αντίστοιχες αναχωρήσεις των συλλεκτών προσαγωγής ψυχρού θερµού νερού προς τα FCUs και τη µονάδα προκλιµατισµού του νωπού αέρα Οι αντλίες ψυχρού αναρροφούν από τον ψύκτη το ψυχρό νερό και το προσάγουν προς τα FCUs και τη µονάδα νωπού αέρα.

Λεβητοστάσιο-Ψυχροστάσιο Στα δίκτυα ψυχρού / θερµού νερού έχουν εγκατασταθεί καταλλήλου µεγέθους κλειστά δοχεία διαστολής Η πληρότητα των εγκαταστάσεων εξασφαλίζεται από το δίκτυο νερού πόλης µέσω των αντίστοιχων αυτόµατων πλήρωσης.

Στις κουζίνες και τα λουτρά έχουν εγκατασταθεί τοπικά, ανεµιστήρες για την απόρριψη στο ύπαιθρο των αναγκαίων ποσοτήτων αέρος

Κλιµατιστικά απευθείας εκτόνωσης: Στο χώρο των Η/Υ ο κλιµατισµός εξασφαλίζεται µέσω δύο κλιµατιστικών µονάδων διαιρούµενου τύπου αερόψυκτων απευθείας εκτόνωσης ψυκτικής απόδοσης 48.000 Btu/h (~14,0 kw). Εσωτερικό τµήµα, ισταµένου τύπου (ντουλάπας) Μονάδες Συµπύκνωσης

Μονάδες Συµπύκνωσης

Ο αυτοµατισµός της εγκατάστασης κλιµατισµού επιτυγχάνεται όπως φαίνεται στο διάγραµµα που ακολουθεί. Με ένα µεταγωγικό διακόπτη τεσσάρων θέσεων: 0 Χειµώνας Αερισµός Θέρος, επιλέγεται η επιθυµητή λειτουργία της εγκατάστασης κλιµατισµού. Με το χρονοδιακόπτη (Τ) καθορίζεται η ώρα έναρξης και παύσης λειτουργίας της εγκατάστασης σε εβδοµαδιαία βάση. Ανάλογα µε την εποχή, Χειµώνα - Θέρος, οι ηλεκτροβάνες Νο 1,2,3,4 τίθενται στην κατάλληλη θέση, για την τροφοδοσία της µονάδας νωπού αέρα και των FCUs µε ζεστό ή κρύο νερό αντίστοιχα. Με το χρονοδιακόπτη ενεργοποιούνται ανάλογα µε την εποχή οι κυκλοφορητές θερµού νερού Νο1 και 2 ή οι κυκλοφορητές ψυχρού νερού Νο1 και 2. Για την ασφαλή λειτουργία του ψύκτη υπάρχει µία «µανδάλωση» µε το διακόπτη ροής F/S. Θα πρέπει να έχουν οπλίσει τουλάχιστον ο ένας από τους αυτόµατους C3 C4 των κυκλοφορητών ψυχρού νερού ώστε µετά την ενεργοποίηση και του διακόπτη F/S να ξεκινήσει ο ψύκτης.

Στην θέση «αερισµός» δίνεται η δυνατότητα θέσης σε λειτουργία της µονάδας νωπού αέρα και του fan section, ώστε να προσάγεται νωπός αέρας στους χώρους κατά την Άνοιξη και το Φθινόπωρο, όταν δεν απαιτείται λειτουργία, σε θέρµανση ή ψύξη, της εγκατάστασης. Η λειτουργία των FCUs του ισογείου και του ορόφου ρυθµίζεται από τα αντίστοιχα τοπικά επίτοιχα χειριστήρια τα οποία διαθέτουν διακόπτη χειµώνα - θέρους, διακόπτη τριών ταχυτήτων και θερµοστάτη χώρου. Η λειτουργία της µονάδας νωπού αέρα εξασφαλίζεται από διακόπτη ΟN OFF, που βρίσκεται στον υποπίνακα κλιµατισµού του ορόφου.

Παράδειγµα εγκατάστασης κλιµατισµού σε κτήριο γραφείων Ώρες λειτουργίας 10 για 5 ηµέρες/βδοµάδα Εµβαδό = 1300m 2, όγκος =3445m 3, ύψος = 8m Θερµαινόµενη επιφάνεια =1200m 2, θερµαινόµενος όγκος = 3180m 3 Εξωτερικές συνθήκες: Τ=36 ο C, σχ. υγρασία φ=40% Εσωτερικές συνθήκες χειµώνα: Τ=20 ο C, σχ. υγρασία φ=50% Εσωτερικές συνθήκες θέρος: Τ=26 ο C, σχ. υγρασία φ=50% 1 ζώνη Όψεις ελεύθερες. Εξωτερικές περσίδες νότια και δυτικά Οροφή µερικώς µονωµένη 120 χρήστες, φωτισµός 16kW για 10 ώρες, συσκευές 25kW για 10 ώρες Αερισµός (νωπός αέρα): 30 m 3 /άτοµο/h, 3800m 3 /h

Συστάσεις - Υποδείξεις Προτεραιότητες για την βελτίωση των συνθηκών άνεσης το θέρος Ο περιορισµός των ψυκτικών φορτίων. Η ηλιοπροστασία του εξωτερικού κελύφους και ιδιαίτερα ο σκιασµός των διαφανών επιφανειών του κτηρίου, αποτελεί τη βασικότερη προϋπόθεση για τη µείωση των ψυκτικών φορτίων από τα άµεσα ηλιακά κέρδη. Η χρήση φυσικών και υβριδικών τεχνικών και συστηµάτων δροσισµού, που βελτιώνουν τις εσωτερικές συνθήκες σε αποδεκτά επίπεδα. Εάν στη συνέχεια απαιτηθεί και κλιµατισµός (πχ για την αντιµετώπιση των επιπλέον ψυκτικών φορτίων), οι προαναφερθείσες τεχνικές βελτιώνουν την απόδοση των ενεργητικών (συµβατικών) συστηµάτων ψύξης και κλιµατισµού, τα οποία θα καταναλώνουν λιγότερη ενέργεια για τη λειτουργία τους. Η επιλογή αποδοτικών ενεργητικών συστηµάτων και η ορθολογική λειτουργία τους. Αφού έχουν ληφθεί όλα τα µέτρα µείωσης των ψυκτικών φορτίων, τότε η χρήση κλιµατιστικών µονάδων για τη µείωση της θερµοκρασίας του αέρα και τον έλεγχο της υγρασίας, θα είναι πιο αποδοτική.

Συστάσεις - Υποδείξεις Σύµφωνα µε την ΤΟΤΕΕ 20701-4/2010, οι συστάσεις / υποδείξεις του Ενεργειακού Επιθεωρητή καλύπτουν τη: Μείωση των Ψυκτικών Φορτίων Μέσω του κτηριακού Κελύφους Μείωση των Θερµικών Απωλειών Μέσω του κτηριακού Κελύφους Επιλογή του Κατάλληλου Εξοπλισµού, Ρύθµιση και Λειτουργία του Συστήµατος Ψύξης/Κλιµατισµού του Αέρα, της Ανάκτηση Θερµότητας και της Διανοµής του Αέρα Σωστή Διαχείριση και Διανοµή του Αέρα-Νερού Βελτίωση της Απόδοσης των Κλιµατιστικών Σωµάτων Βελτίωση της Απόδοσης του Συστήµατος Κλιµατισµού Βελτίωση της Εγκατάσταση Κλιµατισµού Βελτίωση του Συστήµατος Ενεργειακής Διαχείρισης / Κεντρικών Συστηµάτων Ελέγχου Ενσωµάτωση Ανανεώσιµων Πηγών Ενέργειας Υλοποίηση Άλλων Προτάσεων Οι συστάσεις του Ενεργειακού Επιθεωρητή για την εγκατάσταση κλιµατισµού δεν βασίζονται σε υπολογισµούς

Επιθεώρηση εγκαταστάσεων κλιµατισµού 43

Βιβλιογραφία Οδηγός Εξοικονόµησης Ενέργειας σε συστήµατα HVAC, ΚΑΠΕ Κατάρτιση Ενεργειακών Επιθεωρητών ΨΕ3, Σηµειώσεις ΤΕΕ, 2011 «Ψυκτικές διατάξεις», Μιχ Γρ Βραχόπουλος, Εκδόσεις ΙΩΝ, 2002 «Ειδική Προσέγγιση στις κεντρικές θερµάνσεις», Μιχ Γρ Βραχόπουλος, Εκδόσεις Σταµούλης, 2006 «Θέρµανση, αερισµός και κλιµατισµός Σχεδιασµός και Ανάλυση», McQuiston, Faye C., Parker, Jerald D., επιµέλεια Μιχ Γρ Βραχόπουλος, Εκδόσεις ΙΩΝ, 2003 ASHRAE, Funtamental, 1972, 1980, 1981, 1993 44