Pełny artykuł dostępny dla abonentów!

Stropowe chłodzenie pomieszczeń

, Źródło: Wydawnictwo Verlag Dashofer Sp. z o.o.

Duży problem dla współczesnej wentylacji stanowi coraz większe obciążenie termiczne pomieszczeń. Wcześniej głównym i jedynym źródłem ciepła w pomieszczeniu biurowym był człowiek oraz oświetlenie. Natomiast obecnie, oprócz wymienionych, doszły zdecydowanie większe zyski cieplne od urządzeń biurowych (komputer, drukarka, faks, etc.) i związane z tym problemy z odprowadzeniem tych obciążeń. Z tego powodu w ostatnich czasach determinującym parametrem w tych obiektach oprócz zapotrzebowanie na świeże powietrze powstała konieczność odprowadzania znacznych zysków ciepła.

Ochładzanie powietrza metodami tradycyjnymi w centralach klimatyzacyjnych (freon, R18, woda) jest dość drogie, dlatego wiąże się to z dużym zapotrzebowaniem na urządzenia typu split oraz fancoil. Niestety rozwiązania takie mają wady związane ze wzrostem poziomu dźwięku w pomieszczeniu, wysuszania powietrza, konieczności stosowania instalacji odprowadzania skroplin, zwiększenia kosztów eksploatacji urządzeń (wymiana elementów ruchomych oraz filtrów). Tych kilka czynników wpłynęło w ostatnich latach na popularność stropów chłodzących.

Systemy stosowane do usuwania zysków ciepła z pomieszczeń można podzielić na:

  1. 1) powietrzne – powietrze obrobione w centrali transportowane jest kanałami do pomieszczeń i rozprowadzane za pomocą:
    1. a) nawiewników sufitowych,
    2. b) nawiewników wirowych,
    3. c) nawiewników szczelinowych,
    4. d) kratek nawiewnych;
  2. 2) wodne – woda o niskiej temperaturze zostaje doprowadzona do wymienników wymieniających ciepło na drodze konwekcji:
    1. a) stropy chłodzące,
    2. b) pasywne belki chłodzące;
  3. 3) powietrzno-wodne – powietrze tylko zewnętrzne obrobione w centrali transportowane jest kanałami do pomieszczeń i rozprowadzane za pomocą wymienników zasilanych wodą o odpowiednio niskiej temperaturze.

W budynkach o wysokim standardzie, dla zapewnienia komfortu cieplnego, jak również ze względów ekonomicznych, coraz częściej stosuje się systemy opisane w punktach 2 i 3. Strop, wyposażony w elementy o różnej konstrukcji, zasilane wodą o niskiej temperaturze, skutecznie odbiera ciepło jawne od powietrza unoszącego się grawitacyjnie w pomieszczeniu. Instalacja stropowego chłodzenia pomieszczeń musi współpracować z instalacją klimatyzacyjną ograniczoną jednak do doprowadzenia tylko powietrza świeżego koniecznego ze względów higienicznych i do usunięcia nadmiaru wilgoci z pomieszczenia. Wpływa to na znaczne zmniejszenie wymiarów samych urządzeń w stosunku do instalacji tradycyjnej, jak również na zmniejszenie kanałów doprowadzających powietrze oraz przestrzeni międzystropowych, w których usytuowane są zwykłe elementy instalacji klimatyzacyjnych. W budynkach wielokondygnacyjnych przynosi to wymierne korzyści inwestorowi.

Zasadniczym elementem stropów chłodzących jest wężownica zasilana wodą o stosunkowo niskiej temperaturze, pozwalająca uzyskać moc chłodzenia około 90 W/m2 powierzchni chłodniczej. Moc ta zależy od parametrów wody chłodzącej, konstrukcji chłodnicy i sposobu zabudowania w pomieszczeniu stropu chłodzącego.

Porównując koszty energii transportu powietrza w tradycyjnej instalacji klimatyzacyjnej z kosztami obiegu wody chłodzącej i transportu powietrza w instalacji stropu chłodzącego, zapewniającego przepływ powietrza w ilości wymaganej ze względów higienicznych, osiąga się zmniejszenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych.

Elementy stropu chłodzącego montowane są zwykle pod stropem pomieszczenia, często w przestrzeni nad sufitem podwieszonym. W taki przypadku należy pamiętać o zapewnieniu właściwej cyrkulacji powietrza poprzez umożliwienie swobodnego dostępu powietrza do wymiennika ciepła oraz wypływu zwykle przez zastosowanie stropu ażurowego bądź wyposażonego w szczeliny. Ze względu na możliwość wykraplania się pary wodnej na powierzchniach chłodnicy parametry czynnika chłodniczego muszą być tak dobrane, żeby w żadnym punkcie na chłodnicy nie przekroczyć temperatury punktu rosy. Najczęściej stropy chłodzące zasilane są wodą o temperaturze nie niższej od 14–16°C.

Temperatura w pomieszczeniu zmienia się płynnie zależnie od zmian temperatury wody zasilającej chłodnice i w krótkim czasie może spaść o 1,5 do 3,0°C. Prędkość przemieszczania się powietrza wywołana oddziaływaniem stropu chłodzącego wynosi od 0,1 do 0,2 m/s, w zależności od intensywności chłodzenia. Są to prędkości optymalne ze względu na zapewnienie komfortu cieplnego w strefie przebywania ludzi.

Najbardziej popularnym systemem chłodzonego stropu jest system podwieszonych stropów, izolowanych termicznie od góry, współpracujących z wentylacją źródłową lub nawiewem z poziomu sufitu.

Na rysunku 9.8.1/1 pokazano różne rozwiązania systemów stropów chłodzących w współpracy z układami wentylacyjnymi.

Elementy podstropowych układów chłodzenia wymieniają ciepło na drodze promieniowania i konwekcji:

  1. 1) układy z przewagą promieniowania ok. 60% to:
    1. a) podwieszane panele,
    2. b) elementy chłodzące na stropie podwieszonym,
    3. c) elementy związane z konstrukcją budynku jak rurki kapilarne w warstwie tynku, wymienniki pojemnościowe zamontowane bezpośrednio na stropie;
  2. 2) układy z przewagą konwekcji ok. 90% to:
    1. a) konwektory nad stropem perforowanym,
    2. b) konwektory w stropie perforowanym,
    3. c) konwektory wolno wiszące,
    4. d) nawiewniki indukcyjne.

Najczęściej stosowanym układem stropów chłodzącym jest układ panelowy. Panel (rys. 9.8.1/2) wykonany jest z płyty stalowej lub aluminiowej połączonej z rurkami miedzianymi zasilanymi przepływającą wodą o określonej temperaturze. Dla prawidłowej wymiany ciepła istotny jest dobry kontakt miedzianych rurek z płytą. Należy jednak zdawać sobie sprawę, że w tym typie stropów chłodzących podwieszonych pod strop np. żelbetowy ok. 7–10% mocy chłodniczej panelu wpływa na obniżenie temperatury podłogi wyższej kondygnacji.

Jako pierwsze znalazły zastosowanie belki pasywne, których wygląd oraz konstrukcja przypomina grzejniki ogrzewania tradycyjnego. Dopiero po pewnym czasie pojawił się pomysł, aby zintensyfikować wymianę ciepła i dostarczać świeże powietrze również do belki.

W wielu przypadkach wykorzystanie systemów chłodzenia w biurach jest zwykle ograniczone wyglądem i układem sufitów, stąd jest możliwość użycia perforowanych sufitów chłodzących. Składają się one z perforowanych, metalowych paneli sufitowych oraz ukrytych belek chłodzących zlokalizowanych ponad ich powierzchnią.

Belki chłodzące

Ukryta belka chłodząca została specjalnie zaprojektowana dla metody chłodzenia wykorzystującej grawitacyjny przepływ powietrza. Oznacza to, że może on pracować przy mniejszych różnicach temperatur i małych szybkościach przepływu powietrza, zachowując jednocześnie dużą wydajność cieplną.

Belki chłodzące jako element stropu chłodzącego odprowadzają ciepło głównie drogą konwekcji, a konstrukcja belki pozwala na cyrkulację powietrze (belki pasywne). Przepływ powietrza może być wspomagany indukcją powietrza (belki aktywne). Stropy z pasywnymi belkami chłodzącymi mają następujące zalety:

  1. 1) niewielki gradient temperatury i niewielka prędkość ruchów powietrza spowodowana tylko konwekcyjnym ruchem powietrza w pomieszczeniu co pozwala na unikanie
 

Używamy plików cookie, żeby ciągle poprawiać jakość witryny.
Dowiedz się więcej.