Projektování klimatizačních systémů budov: důležité nuance a fáze sestavení projektu

Je těžké nesouhlasit, že udržování komfortní teploty v místnosti a dobrá výměna vzduchu jsou základem normálního mikroklimatu v budově jakéhokoli účelu. Moderní klimatizační technika a zařízení pro zlepšení ventilace dokáží během několika minut vytvořit v místnosti příjemnou atmosféru – s potřebnou teplotou a  přijatelnou úrovní vlhkosti.

Avšak pouhá instalace libovolného modelu klimatizace, který se vám líbí, nemusí vždy vyřešit problém příliš vysoké teploty vzduchu, souhlasíte? Proto je profesionální a správný návrh klimatizačních systémů budov prvním krokem před nákupem takového zařízení. Výběr optimálního zařízení a jeho instalace na správné místo umožní chladit nebo ohřívat vzduch s co nejnižší spotřebou energie a zohlednit potřeby všech přítomných v místnosti.

V tomto materiálu se podíváme na hlavní fáze vytváření projektu efektivního klimatizačního systému pro místnosti, probereme výpočty, které je třeba provést při plánování, a zjistíme, jak sestavit správné schéma termoregulace vzduchu.

Nutnost klimatizace místností

Systém klimatizace, stejně jako ventilace, hraje obrovskou roli při udržování komfortní atmosféry pro život a práci lidí. Příliš horký vzduch vážně ovlivňuje pohodu a výkonnost člověka, proto byste se měli starat o mikroklima místnosti a směr pohybu vzduchových hmot již ve fázi výstavby nebo rekonstrukce budovy.

Kromě vlivu na lidi se teplotní režim a vlhkost projevují také na provozu zařízení v kancelářích nebo výrobních halách. Vysoké teploty zvyšují zátěž zařízení, což může vést k poruše určitých součástí.

Vysokými teplotami netrpí jen motory strojů. Moderní zařízení vybavené složitou elektronikou je poměrně citlivé na teplotní režim.

Udržování správné teploty může být základem bezpečnosti. Skladování určitých materiálů v místnostech s nadměrně ohřátým vzduchem je prostě nepřípustné. Aby se snížilo riziko vzniku požáru, musí chladicí systém vzduchu fungovat spolehlivě a plně kompenzovat přebytečné vnitřní a vnější teplo.

Proč je nutné sestavit projekt?

Dodržování nezbytných norem a přesný výpočet zatížení klimatizačního systému zbavuje uživatele mnoha problémů. V procesu tvorby plánu se zohledňuje obrovské množství faktorů, které mohou ovlivnit účinnost zařízení. Bez zohlednění těchto nuancí může být účinnost článků klimatizačního systému nepřijatelně nízká.

Správný přístup k tvorbě projektu umožňuje realizovat klíčové úkoly, mezi které patří:

• udržování optimální teploty a vlhkosti v budově;
• výběr nejvhodnější klimatické a ventilační techniky;
• možnost multi-zónového nastavení teplotního režimu;
• šetrné provozování zařízení, které přispívá k jeho odolnosti proti opotřebení;
• organizace správného směru proudění vzduchu;
• maximálně nízká spotřeba elektrické energie pro dosažení stanovených teplotních režimů atd.

Při projektování se dodatečně zohledňují i estetické aspekty instalace klimatizace. Systém ochlazující vzduch může být filigránsky začleněn do interiéru, pokud se k jeho integraci do místnosti přistoupí kvalifikovaně a se zkušenostmi.

Esteticky zabudovaná klimatizace může zůstat pro hosty prakticky neviditelná a vůbec neovlivňovat celkovou koncepci designu interiéru.

Fázi plánování klimatizačního systému nelze vynechat, protože právě jasný plán umožňuje vypracovat účinnou koncepci chlazení jakékoli místnosti nebo celé budovy, připravit potřebné výkresy a konkrétní úkoly pro montážní čety, elektrikáře a další specialisty.

Typy klimatizačních systémů

Výpočty a konkrétní vlastnosti místnosti ovlivňují výběr klimatizačního systému. V každém z nich se používají určité modely klimatizací, které lze rozdělit do tří širokých kategorií: domácí, průmyslové, komerční.

Samotné systémy se dělí na následující typy:

• multi-zónové komplexy;
• split a multi-split systémy;
• centrální chlazení;
• precizní klimatizace;
• chiller-fan coil systémy;
• systémy s kanálovými nebo střešními klimatizacemi atd.

Pro domácí použití se nejčastěji volí multi-zónové, split systémy a multi-split systémy. Hlavním rozdílem těchto komplexů je počet vnitřních jednotek zařízení.

Split-systém předpokládá přítomnost jednoho vnitřního chladicího bloku, multisplit – pěti, a v multizonálním komplexu je integrováno 10 až 15 jednotek, které fungují díky mimořádně výkonnému venkovnímu bloku.

Multizonální klimatizační systém je jedním z nejúčinnějších způsobů ochlazení vzduchu v místnostech různého určení díky nezávislému provozu vnitřních jednotek a výkonu venkovního modulu.

Sestavení plánu účinného klimatizačního systému se zakládá na výpočtu tepelně-vzduchové bilance, přičemž se berou v úvahu všechny klíčové faktory, které ovlivňují mikroklima uvnitř budovy.

Projektování se řídí také normativními dokumenty, zohledňuje hygienické, architektonické, protipožární a další požadavky.

Výpočty pro sestavení plánu systému

Pro výběr optimálního výkonu pracovního venkovního bloku a výpočet počtu vnitřních jednotek se zohledňuje vnitřní a vnější tepelné zatížení budovy.

Vnitřní tepelné zatížení má vždy kladnou hodnotu a představuje tepelné vyzařování od osob žijících v domě, produkci tepelné energie z domácích spotřebičů a zdrojů osvětlení. V komerčních nebo kancelářských prostorách se k tomuto zatížení klimatizačního systému přidává teplo z energeticky náročných zařízení, v průmyslových budovách pak odvod tepla z horkých kapalin, zařízení a také teplo uvolňované při chemických reakcích.

Vnější tepelné zatížení může mít jak záporné, tak kladné charakteristiky. Proto vnější zatížení představuje tepelné zisky nebo tepelné ztráty.

Názorně jsou vodiče tepelných ztrát a tepelných zisků znázorněny na schématu výše. Červené šipky označují toky tepelných ztrát, modré šipky pronikání chladu do budovy.

Zdroji takového tepelného zatížení jsou:

• sluneční světlo pronikající přes skleněné výplně;
• teplo nebo chlad, jejichž vodiči jsou stěny, okenní konstrukce, podlaha, střecha a strop;
• tepelné ztráty a tepelné zisky z přívodního větrání.

Kvantitativní ukazatele stejného druhu vnějšího tepelného zatížení se mohou v průběhu dne měnit od kladných k záporným hodnotám, například při velké amplitudě rozdílu denní a noční teploty vzduchu, a také v závislosti na ročním období. Například v létě je rozdíl teplot venku a uvnitř nepatrný, takže teplo snadněji proniká do budovy. V zimě probíhá opačný proces, kdy teplo rychleji opouští stavbu.

Výpočet tepelně-vzduchové bilance umožňuje vybrat potřebné zařízení a naplánovat vhodné místo pro instalaci klimatizace.

Moderní klimatizace dokáží v případě potřeby výrazně ohřát vzduch. Proto je při navrhování klimatizačního systému důležité zohlednit i hlavní místa, kde dochází k velkým tepelným ztrátám.

Při výpočtech je nutné zohlednit klíčové faktory, které ovlivňují příjem a ztrátu tepla:

• klimatické vlastnosti oblasti;
• materiály, ze kterých je budova postavena;
• tloušťka stěn a přítomnost izolace;
• počet komor v izolačním sklu a celková energetická účinnost okenní konstrukce;
• orientace budovy vůči světovým stranám;
• přítomnost zařízení a techniky produkující teplo během provozu;
• počet osob žijících nebo pravidelně pobývajících v místnosti;
• počet místností v bytě nebo domě atd.

Z toho je snadné pochopit, že k plánu budoucího klimatizačního systému může maximálně přesně a kvalifikovaně přistoupit pouze zkušený odborník, protože v procesu přípravy projektu je třeba zohlednit příliš mnoho specifických nuancí.

Fáze provádění návrhu

Sestavení plánu potřebných prací probíhá ve dvou po sobě jdoucích fázích, které zahrnují přípravu všech nezbytných výpočtů, rozpočtu, technických zadání pro specialisty z příbuzných oborů a výběr vhodné modelové řady zařízení.

Fáze #1 — příprava výpočtů a úkolů

Příprava spočívá v seznámení se s budovou, její polohou, stavebními specifiky a dalšími faktory.

Odborníci vypracovávají technicko-ekonomické zdůvodnění, na jehož základě je přibližně zvolen typ klimatizačního systému. Ten je popsán zjednodušeně.

Na zjednodušeném schématu jsou znázorněny klíčové články klimatizačního systému, bloky distribuce chladiva a hlavní řídicí jednotky klimatického zařízení.

Odborník nabízí potenciálně účinné zařízení, které odpovídá potřebám místnosti z hlediska základních charakteristik:

• výkonu;
• chladicího, topného a vzduchového výkonu.

Poté je sestaven rozpočet budoucích prací. Pokud projekt technicko-ekonomického zdůvodnění vyhovuje majiteli budovy nebo bytu, přípravná fáze přechází do pracovní fáze.

Fáze #2 — výběr vhodného zařízení

V této fázi je návrh založen na přesných výpočtech, které zohledňují vnitřní a vnější tepelnou zátěž, tepelně technické vlastnosti objektu. Výpočty se provádějí individuálně pro každou místnost, poté jsou přesně známy přebytky tepla v každé zóně. Na základě těchto údajů je vybráno potřebné zařízení pro kompenzaci tepelných zátěží.

Po výběru techniky začíná navrhování míst instalace klimatizací, je poskytnuto schéma rozvodů vzduchovodů, připravuje se plán technických prací pro montážní četu a elektrikáře.

Všechny připravené materiály jsou předány objednateli a dodavateli klimatizačního zařízení. Po montáži je vhodné provést zprovozňovací práce, které pomohou nastavit fungování zařízení.

Čím je samostatné projektování rizikové?

Bez potřebných zkušeností a znalostí je osobní sestavení projektu komplexu pro klimatizaci poměrně obtížné.

Pokud se nezohlední alespoň jeden faktor, například orientace bytu na severní stranu nebo přítomnost izolačních dvojskel s nízkou účinností zadržování tepla, bude celý klimatizační systém pracovat neefektivně.

Ukazatele úspory energie kovoplastových oken závisí na mnoha faktorech: počtu komor, přítomnosti speciálního nástřiku atd. Proto je samostatné vypočítání tepelných ztrát a přírůstků tepla poměrně obtížné.

Navíc může být klimatizační zařízení vystaveno většímu zatížení, protože během procesu klimatizace bude muset technika neustále kompenzovat nezohledněné projektantem tepelné přírůstky.

Celkově může jakýkoli nedostatek v sestaveném projektu vést k vážným problémům:

• neopodstatněnému provozu klimatizace v jedné místnosti, zatímco většina domácnosti je v jiných místnostech;
• nadměrné spotřebě elektrické energie, která se vynakládá na potlačení nezohledněného tepla z osvětlení nebo techniky;
• nemožnosti zónové regulace teploty;
• nákupu příliš výkonného nebo málo výkonného zařízení;
• rychlému opotřebení nebo poruše součástí split-systému kvůli nadměrnému zatížení atd.

Proto je sestavení schématu klimatizace i pro malý byt nebo kancelář vhodné svěřit profesionálům.

Úspora nákladů na projektování se může projevit v neoprávněných výdajích během provozu zařízení.

Závěry a užitečné video k tématu

Pět druhů nejběžnějších klimatizačních systémů, jejich vlastnosti, rozdíly a možnosti jsou podrobně popsány lektorem z následujícího videa:

Základní uspořádání klimatizačních systémů a doporučení pro výběr vhodného typu jsou poskytnuta inženýrem pro ventilaci a klimatizaci:

Profesionální přístup ke klimatizaci budov umožňuje zajistit potřebnou teplotu, čistotu, vlhkost a pohyblivost vzduchu, na kterých závisí pohoda a výkonnost lidí, fungování složité techniky, zachování nábytku nebo určitých materiálů.

Proces projektování je poměrně složitý a pracný, proto je k němu třeba přistupovat velmi zodpovědně. Právě proto byste se neměli zabývat plánováním sami, ale předem si vybrat tým profesionálů, kteří mají zkušenosti, dobrou pověst a oprávnění k provádění těchto výpočtů.

Máte ještě dotazy k projektování klimatizačních systémů? Položte je našim odborníkům a dalším návštěvníkům webu v bloku zpětné vazby. Zanechte své komentáře, sdílejte zkušenosti, zapojte se do diskuse.