Polski Instalator - Niewidoczne systemy HVAC

Niektóre budynki muszą być przede wszystkim ogrzewane, inne – klimatyzowane. Zależy to od warunków zewnętrznych, wewnętrznych, ale również od klasy energetycznej obiektu. Wszystkie muszą być jednak wentylowane, co wynika z wymagań higienicznych. Sprecyzowanie i pogodzenie oczekiwań z tych zakresów jest istotne, aby użytkownikom stworzyć komfortowe warunki wewnętrzne w pomieszczeniach zarówno podczas pracy, jak i poza nią.

Spełnienie wymagań z zakresu ogrzewania, klimatyzacji i wentylacji wiąże się z tym, że wszystkie budynki muszą być wyposażone w urządzenia HVAC, które nie tylko kosztują, ale też wymagają przygotowania odpowiedniego miejsca w budynku i pomieszczeniach. Niejednokrotnie, pomimo walorów technicznych, urządzenia te nie pasują do wystroju wnętrz lub wymagań architektonicznych. Tymczasem estetyka wnętrz i oryginalność obiektu są obecnie – oprócz jego ekonomicznej eksploatacji – jednymi z najważniejszych wymogów stawianych przez inwestorów. Dlatego też coraz częściej poszukiwane są rozwiązania techniczne, które pozwalają spełnić wszystkie wspomniane kryteria. Na rys. 1-3 zilustrowano wymagania estetyczne, jakie obecnie w wielu obiektach stawia się systemom HVAC. [1]

Wymiana energii i odczucie komfortu
Przypomnę, że energię do pomieszczenia można wprowadzać na trzy sposoby: poprzez konwekcję, promieniowanie i przewodzenie, przy czym przewodzenie w technice grzewczej jest pomijane.

Trzeba pamiętać, że do wymiany ciepła z przegrodami budowlanymi nie jest potrzebny bezpośredni kontakt z nimi. Człowiek odczuwa wpływ zimnej ściany i gorącego grzejnika chociaż ich nie dotyka. Wymienia z nimi ciepło na drodze promieniowania.

Oddawanie ciepła na drodze przewodzenia, konwekcji i promieniowania jest możliwe tylko wtedy, gdy temperatura otoczenia jest niższa od temperatury powierzchni ciała. Natomiast w miarę jak temperatura otoczenia rośnie i zbliża się do temperatury ciała, oddawanie ciepła w ten sposób jest coraz mniejsze, rośnie natomiast rola odparowywania potu (rys. 4).
Mechanizm wymiany energii człowieka z otoczeniem (rys. 5) jest bardzo ważny dla odczucia komfortu, a także w odniesieniu do wyboru optymalnego systemu grzewczo-chłodzącego. Optymalne rozwiązanie bilansuje straty człowieka na tej samej drodze i w podobnym stosunku ilościowym, czyli 50% na drodze promieniowania i 50% na drodze konwekcji. W przypadku, gdy promieniowanie ma wyraźny udział w przekazywaniu energii człowiekowi, aby ocenić właściwą temperaturę w pomieszczeniu, należy wyznaczyć temperaturę odczuwalną. Składa się ona proporcjonalnie z udziału temperatury powietrza i temperatury promieniowania, czyli jest ich średnią arytmetyczną.

Niewidoczne systemy płaszczyznowe
Systemy płaszczyznowe spełniające funkcję grzewczą (czasem też chłodzącą) zyskały w ostatnich latach dość dużą popularność, głównie w sektorze mieszkaniowym. Z pewnością można wskazać kilka powodów takiego stanu rzeczy:

wzrost popularności niskotemperaturowych źródeł ciepła;
coraz większa różnorodność i dostępność na rynku płaszczyznowych systemów grzewczych;
względy estetyczne – możliwość „ukrycia" systemu w przegrodzie budynku.

Wodne systemy płaszczyznowe wykorzystują powierzchnię podłóg, sufitów, ewentualnie ścian jako elementu aktywnego termicznie. Świetnie radzą sobie nie tylko w funkcji grzewczej, ale i chłodzącej, niejednokrotnie zapewniając wyższy komfort termiczny niż przy tradycyjnych grzejnikach czy urządzeniach klimatyzacyjnych. Rozróżnić tutaj jednak należy systemy ogrzewania podłogowego (czy ściennego) i systemy aktywacji budynku, nazywane często TABS (rys. 6).
Systemy płaszyznowe mają wiele zalet, ale też i trochę wad. Zaletą jest m.in. równomierność rozkładu temperatury w pomieszczeniu. Jak wiemy, komfort termiczny jest odczuwany wtedy, gdy temperatura powierzchni jest tylko w niewielkim stopniu wyczuwalna przez użytkowników, tzn. jest zbliżona do temperatury powierzchni ciała. A ponieważ systemy płaszczyznowe prawie nie generują ruchu powietrza w pomieszczeniach, minimalizowana jest też możliwość wystąpienia przeciągu.
Niewątpliwą zaletą systemów płaszczyznowych jest również to, że są one niewidoczne. Z tej cechy wynikają jednak także wady. Ukrycie systemu w przegrodzie powoduje, że nie można jej osłaniać materiałem ograniczającym przewodzenie ciepła czy zastawiać meblami. Zrezygnować też należy np. z posadzek drewnianych, dywanów czy wykładzin. Dość trudne jest przeprowadzenie ewentualnego remontu czy przeróbka systemu. Sporym mankamentem jest także duża bezwładność pracy systemów płaszczyznowych wynikająca z dużej masy. Głównie z tego powodu poszukiwane są systemy uzupełniające ogrzewanie płaszczyznowe, bardziej dynamiczne i z konwekcyjnym „wkładem" w wymianę ciepła w pomieszczeniu.