Klimatizácia s priamym chladením (2. časť)

Automatická zmena režimu

Teplota v miestnosti a vonku sa prostredníctvom senzorov pravidelne meria. Na základe týchto údajov o teplote a s ohľadom na zadanú želanú teplotu v miestnosti riadi mikroprocesor systém tak, aby sa v priebehu času uvádzal do najvhodnejšieho prevádzkového režimu. Vyhrievacie modely s tepelným čerpadlom sa v prípade potreby môžu automaticky prepínať z režimu chladenia do režimu vyhrievania alebo naopak.

Voľné chladenie vody verzus voľné chladenie chladiva

Možnosť priameho chladenia DX v kombinácii s voľným chladením, a to na strane chladiva pri nízkych vonkajších teplotách, keď kompresor nepracuje, sa zatiaľ využíva len pri vyšších chladiacich výkonoch. Voľné chladenie kvapalným chladivom je lacnejšie a energeticky efektívnejšie ako voľné chladenie vodou (nemrznúcou zmesou) pri nízkych vonkajších teplotách. Prečerpávanie vody je totiž nákladnejšie ako prečerpávanie chladiva.

Servisné zabezpečenie

Na servisné zabezpečenie si treba dať pozor, a to z hľadiska zabezpečenia odborne spôsobilými osobami podľa všeobecne záväzných právnych predpisov (viac na www.isternet.sk/szchkt) podľa správnej prevádzkovej praxe, ako aj z hľadiska zabezpečenia náhradnými súčiastkami pre vybranú značku. Laická montáž skôr či neskôr ľahko spôsobí haváriu zariadenia, napr. v dôsledku zvýšeného namáhania kompresora, nečistôt zanesených do chladiaceho okruhu pri montáži, úniku chladiva z chladiaceho okruhu a pod.

Prevádzkovateľ má tiež povinnosť zo zákona minimalizovať únik chlórovaného chladiva (HCFCs), ktoré je nebezpečné pre ozónovú vrstvu. Rovnaká povinnosť platí už aj pre fluórované chladivá (HFCs) so zvýšeným skleníkovým efektom. Majiteľ sa musí postarať o to, aby jeho klimatizačné zariadenie malo odborne spôsobilý a materiálne zabezpečený servis na plnenie prevádzkových i zákonných požiadaviek.

Chladivá a správna prevádzková prax

Takmer všetky uvedené klimatizačné zariadenia dovezené k nám, alebo vyrobené u nás do konca júna 2002, sa plnili chladivom R22. Od roku 1998 sa k nám začali dovážať zariadenia s chladivom R134a, R407C a R410A a aj výroba u nás začala prechádzať na tieto chladivá. Chladivo R22 sa spočiatku postupne nahradzovalo chladivom R407C. Vzápätí ho začalo vytláčať chladivo R410A, ktoré síce pracuje pri vyšších prevádzkových tlakoch, ale bez teplotného sklzu a s vyššou objemovou chladivosťou. Tá umožnila zmenšiť veľkosť kompresora na ten istý chladiaci výkon. Chladivo R134a sa vzhľadom na dosahované vysoké výkonové číslo uplatňuje najmä vo vyšších výkonoch. Nižšia objemová chladivosť si vyžaduje väčší objemový výkon kompresora.

Z takzvaných prírodných chladív je predmetom záujmu najmä oxid uhličitý. Malé klimatizačné jednotky predovšetkým pri vyšších vonkajších teplotách vykazujú zatiaľ nízke účinnosti. Problémy sú s vysokými tlakmi, vysokou kondenzačnou teplotou a získaním príslušných komponentov. Čisté uhľovodíky a amoniak sa v klimatizácii s priamou expanziou vzhľadom na výbušnosť a horľavosť (v prípade amoniaku i jedovatosť) neuplatňujú. Významný pokrok sa dosiahol pri absorpčných systémoch v kombinácii so solárnymi kolektormi. Problémom však zostáva cenová a energetická nevýhodnosť.

Výraznou podporou uplatňovania klimatizácie sú klimatické zmeny, ktoré vyvolávajú suchý a horúci charakter letných mesiacov. Na druhej strane sa však klimatizačná technika podieľa na vyvolávaní klimatických zmien, a to priamo únikmi chladív (skleníkových plynov) a nepriamo spotrebou elektrickej energie. Preto sa v zmysle medzinárodných ­dohôd a záväzkov musí prostredníctvom odborne spôsobilých firiem zabezpečiť preventívny servis minimálne raz ročne s kontrolou na tesnosť a energeticky efektívnu prevádzku klimatizačného zariadenia. Malo by to byť podľa technických a právnych noriem samozrejmosťou nielen pre zariadenia s chlórovanými chladivami (R22), ale už aj pre zariadenia s fluórovanými HFCs chladivami (R134a, R407C, R410A) s chladiacimi okruhmi:

• s obsahom viac ako 3/6 kg chladiva (podľa veľkosti náplne chladiva),
• resp. s chladiacim výkonom nad 12 kW.

Náklady majiteľov sa vrátia v znížení nákladov na prevádzku a havarijné opravy. Pri zavádzaní nových zariadení do prevádzky by už preventívny zmluvný servis mal byť samozrejmou súčasťou kúpno-predajnej zmluvy. Zmluvnému partnerovi je výhodné zveriť nielen servis, ale aj prevádzku väčších klimatizačných zariadení, ktoré sa monitorujú cez modem priamo na stole servisnej organizácie.

Priame a nepriame kontroly úniku chladiva

Za pravidelné vykonávanie kontrol úniku chladiva je zodpovedný majiteľ zariadenia. Periódy povinných kontrol na únik na zariadeniach s obsahom fluórovaných chladív sa skracujú so zvyšujúcou sa náplňou chladiva a naopak predlžujú pri inštalácii stáleho, pevne inštalovaného monitorovania úniku chladiva. Použiť sa môžu priame alebo nepriame metódy kontroly úniku:

• priame metódy zisťovania úniku využívajú predovšetkým elektronické a UV detektory; patrí sem aj použitie mydlového, penotvorného roztoku, ako aj vizuálne a čuchové hodnotenie; musia sa vykonávať záznamy o kontrole v záznamníku (prevádzkovom denníku) alebo v karte chladiaceho zariadenia,
• nepriame metódy zisťovania úniku chladiva sa môžu podľa európskych nariadení používať tiež, ak analyzované parametre môžu poskytnúť spoľahlivé informácie vo vzťahu k náplni chladiva uvedenej v záznamníku; tieto metódy zahŕňajú merania tlakov, teplôt, elektrických parametrov pri behu kompresora a pod. a vyžadujú si ustálený prevádzkový stav; na základe porovnávania zistených hodnôt s nominálnymi hodnotami pre dané ­prevádzkové podmienky možno usúdiť na možný únik chladiva; zabezpečiť stabilizované, porovnateľné podmienky merania však nemusí byť vždy jednoduché.

Náklady na energiu

S rastom počtu klimatizačných zariadení významne rastie aj spotreba elektrickej energie. Známe je zrútenie sa dodávky elektrickej energie v lete v roku 2003 v Taliansku a v USA. Aj u nás sa už preukázal vplyv rastu spotreby elektriny v dôsledku zvyšovania počtu klimatizačných zariadení, pričom sme nútení dovážať elektrickú energiu. Dôležité je znižovať zaťaženie elektrickej siete v špičke. Využívanie soft štartérov, skrol kompresorov, frekvenčne riadených otáčok kompresora či digitálnych kompresorov zníži prudký nárast odberu elektrického prúdu pri štarte kompresora.

Nariadenie vlády SR č. 231/2003 Z. z. ustanovuje povinnosť označovať klimatizačné jednotky pre domácnosť energetickým štítkom. Označovanie má veľký význam z hľadiska ovplyvňovania spotreby elektrickej energie a vytláčania tých výrobkov z trhu, ktoré nedosahujú priaznivé energetické parametre.

Podľa zákona č. 17/2007 Z. z. so zreteľom na znižovanie spotreby energie a obmedzenie emisií CO₂ sa vykonávajú potrebné opatrenia na zabezpečenie pravidelnej kontroly klimatizačných systémov s chladiacim výkonom vyšším ako 12 kW. Táto kontrola bude obsahovať posúdenie účinnosti a veľkosti klimatizácie v porovnaní s požiadavkami budovy na chladenie. Používateľom sa poskytnú vhodné rady o možnom zlepšení alebo nahradení klimatizačného systému a o alternatívnych riešeniach.

Snaha znižovať spotrebu elektrickej energie vedie k regulácii chladiaceho výkonu podľa okamžitej potreby. Spôsoby, akými sa to dosiahne, môžu byť rôzne: väčším počtom pripojiteľných kompresorov do okruhu, digitálne riadeným výkonom skrol kompresora a pod. Výhodná je najmä regulácia frekvenčným riadením otáčok kompresora. Usmerňovač najskôr usmerní striedavý prúd na jednosmerný a invertor ho potom prevedie späť na striedavý prúd, ale s voliteľnou frekvenciou. Tým sa môže meniť počet otáčok, a teda výkon kompresora za čas. Vysokú účinnosť dosahujú DC motory s neodymitými magnetmi v rotore s regulovateľnými otáčkami, ktoré sa tiež používajú na ventilátory výmenníkov tepla.

S invertorom a bez neho

Klimatizačné zariadenia bez invertora regulujú teplotu v klimatizovanom priestore zapínaním a vypínaním chladiaceho agregátu. Zapnutie chladiaceho agregátu spôsobuje nárazový prúdový odber, ktorý je tri- až osemkrát vyšší ako prevádzkový odber, a nadmerné opotrebenie kompresora. Takejto regulácii zodpovedá teplota vyfukovaného vzduchu, ktorá sa významne mení v závislosti od toho, či je zapnutý alebo vypnutý chladiaci agregát. Striedanie teplôt vyfukovaného vzduchu neprispieva ku komfortu a býva predmetom častých sťažností.

Klimatizačné zariadenia s invertorom – s fuzzy reguláciou teploty vyfukovaného vzduchu – veľmi rýchlo dosiahnu požadovanú teplotu v klimatizovanej miestnosti a potom výfukovú teplotu vzduchu prispôsobia teplote vzduchu v miestnosti bez toho, aby prišlo k vypnutiu kompresora. Zvýši sa teplotný komfort (rozdiel teplôt je do 1 °C), zníži sa spotreba energie a hlučnosť. To všetko umožňujú regulované otáčky kompresora. V prípade tepelného čerpadla umožňujú rýchlejšie odstránenie námrazy pri reverzácii chladiaceho okruhu.
Klimatizačné jednotky môžu byť vybavené inteligentnými regulátormi, ktoré komunikujú s riadiacim systémom budovy. V jednotkách môžu byť senzory, ktoré zisťujú, či sa v miestnosti nachádzajú osoby a podľa toho prispôsobujú chod jednotiek.

Trendy v klimatizácii

Hlavnými kritériami pri výbere klimatizácie zostanú cena, spotreba energie premietnutá do prevádzkových nákladov, možnosť nielen chladiť, ale aj kúriť, servisné zabezpečenie, environmentálna bezpečnosť a kvalita. Trh požaduje aj drahé, technicky dômyselné, sofistifikované zariadenia pre náročné interiéry. Energeticky neefektívne výrobky by na trhu nemali mať šancu.

Výber klimatizácie ovplyvňuje nielen veľkosť klimatizovaných priestorov, ale aj energetická, investičná, architektonická náročnosť, nároky na montáž, prevádzku a bezpečnosť. Ide o problém, ktorý si vyžaduje komplexnú pozornosť a ktorý možno rozšíriť o problematiku riadenia a regulácie, chladiacich stropov, úpravy vzduchu, akumuláciu chladu, trigenerácie, kompresorov, chladív a olejov, izolácií, špeciálnej klimatizácie prevádzkovo náročných priemyselných a hutníckych výrob, odvlhčovania vlhkých prevádzok, prepravnej a mobilnej klimatizácie, tepelných čerpadiel a pod. To všetko pod vplyvom neustále umocňovaného ekologického povedomia sprísňovaním medzinárodných dohôd a individuálnou iniciatívou niektorých štátov, ktoré majú snahu zastaviť používanie HFC chladív, najmä vo väčších zariadeniach.

Trendy v klimatizácii bude naďalej výrazne ovplyvňovať expanzia ázijských ekonomík. V minulosti sa väčšina významných udalostí a rozhodnutí odohrala na brehoch stredozemného mora, neskôr to bolo na oboch brehoch atlantického oceána. V oblasti klimatizácie však majú rozhodujúci vplyv krajiny na brehoch Tichého oceána.

doc. Ing. Peter Tomlein, PhD.
Recenzovala: doc. Ing. Marta Székyová, PhD.
Foto a obrázky: archív autora, Climat, Daikin, Microwell

Autor pôsobí ako tajomník Slovenského zväzu chladiacej a klimatizačnej techniky.

Literatúra:
1. Adamkovič, A.: Tendencie v klimatizácii. In: Zborník z medzinárodnej konferencie SZ CHKT, Papiernička, 2003.
2. Lain, M. – Barták, M.: Riziko průvanu v místnostech chlazených jednotkami s přímým chladivovým okruhem. In: Zborník z medzinárodnej konferencie SZ CHKT, Papiernička, 2003.
3. Tomlein, P.: Trh s klimatizáciou. In: Zborník z medzinárodnej konferencie SZ CHKT, Papiernička, 2003.
4. Daikin, Toshiba, York a pod. (firemné materiály).

Článok bol uverejnený v časopise TZB HAUSTECHNIK 5/2008.