Przykład

Zatem, skupmy się na konkretnym przypadku. W naszym domu planujemy wykonanie instalacji wentylacji mechanicznej z rekuperatorem o przepływie powietrza  1200 m³/h=0,33m³/s (czyli strumień objętości powietrza) i sprawności temperaturowej 70%.

Dzięki odzyskowi ciepła w rekuperatorze powietrze świeże (pobierane z zewnątrz) ogrzewa się od powietrza ciepłego usuwanego z pomieszczenia. Załóżmy, że jest zima, a temperatura na dworze to -9ºC, natomiast po przejściu przez rekuperator osiąga temperaturę 5ºC. Jednak powietrze to jest jeszcze zbyt zimne, abyśmy mogli  nawiewać je do pomieszczeń. Naszym celem jest podniesienie temperatury powietrza nawiewanego, aby osiągnęło ono temperaturę 20ºC. Z tego powodu zastosujemy nagrzewnicę powierza.

Potrzebną moc nagrzewnicy wyznaczymy z poniższego wzoru:

Q – moc nagrzewnicy powietrza, kW;

V – strumień objętości powietrza, m³/s;

– gęstość powietrza, =1,2 kg/m³;

– ciepło właściwe powietrza, ;

Δ T – różnica temperatur powietrza przed i za nagrzewnicą.

Wynik

Podstawiając wartości do wzoru, otrzymujemy:

W taki oto szybki sposób wyznaczyliśmy wymaganą wielkość nagrzewnicy powietrza. Wiemy, że do ogrzania 1200m³/h powietrza od 5ºC do 20ºC potrzebujemy nagrzewnicę o mocy 6kW.

Parę dni temu robiłam dokładne obliczenia, ile ciepła jest potrzebne do ogrzania domu w ciągu roku w zależności od rodzaju zastosowanej wentylacji. Myślę, że końcowe wyniki są warte zinterpretowania.

Kalkulacje wykonałam dla dwóch wariantach. Najpierw przyjęłam, że w moim budynku wentylacja działa w sposób grawitacyjny. Obliczenia powtórzyłam dla drugiego przypadku, ale założyłam, że wentylacja jest realizowana mechanicznie.

Wyniki

Zastosowanie w domu centrali wentylacyjnej z odzyskiem ciepła spowodowało  zmniejszenie zapotrzebowanie na ciepło dla budynku aż o połowę.

Wniosek jest taki, że najwięcej ciepła “ucieka” z naszych domów poprzez niekontrolowany przepływ powietrza w wentylacji naturalnej. Ciepło, a wraz z nim pieniądze, które wydaliśmy na ogrzewanie, tracimy bezpowrotnie przez komin wentylacyjny. W przypadku, gdy zastosujemy wentylację mechaniczną (instalacja z rekuperatorem) zyskujemy duże oszczędności. Odzyskujemy ciepło z powietrza usuwanego i ogrzewamy nim świeże powietrze z zewnątrz, które dostarczamy do wnętrza domu.

Koszty prądu do zasilania wentylatorów

W obliczeniach uwzględniłam, że będzie większe zużycie prądu do napędu wentylatorów w centrali. Z drugiej strony, skoro zmniejszy się zapotrzebowanie na ciepło, to skróci się czas pracy kotła c.o. W efekcie potrzeba mniej prądu do napędu pompy obiegowej oraz regulacji kotła. Moje wyliczenia pokazały, że ten zysk prawie w całości pokrywa potrzeby na energię elektryczną dla wentylacji mechanicznej.

Podsumowując, zastosowanie układu wentylacji mechanicznej w domu jest bardzo korzystne ekonomicznie. Wydatki na ogrzewanie zmniejszą się około o połowę.  Generuje to bardzo duże oszczędności w ciągu roku, a czas zwrotu kosztów, które poniesiesz na zakup i montaż instalacji jest naprawdę krótki.

Krok 1

Wiesz, że strumień objętości przepływającego powietrza to:
,
gdzie:

• V - strumień objętości przepływającego powietrza, m/s. Aby przeliczyć na , wystarczy, że podzielisz przez 3600.
• w - prędkość przepływu powietrza, m/s. Zalecana prędkość przepływu powietrza przez przewód główny i rozprowadzający powinna wynosić poniżej 4m/s, aby instalacja nie była zbyt głośna.
• A - pole powierzchni przekroju poprzecznego kanału, .

Krok 2

Dla przewodów okrągłych pole powierzchni przekroju poprzecznego rury to:
,
gdzie:

• D - średnica przewodu, m.

Krok 3

Zatem, podstawiając do pierwszego wzoru i przekształcając go, otrzymujemy poszukiwaną średnicę przewodu:

, m.

Po obliczeniu potrzebnej średnicy możesz dobrać odpowiednią rurę Spiro z dostępnych na rynku (rozmiary w mm): 
80, 100, 125, 150, 160, 200, 250, 315, 355, 400, 450, 500, 560, 630, 710, 800, 900, 1000, 1120, 1250, 1400, 1500, 1600

Dla instalacji wentylacyjnej w domku jednorodzinnym najczęściej używa się rur Spiro w rozmiarach: 100, 160, 200, 250 i 315.

_

Rodzinnego ciepła i wielkiej radości,

Świąt dających radość i odpoczynek

oraz nadzieję na Nowy Rok,

żeby był jeszcze lepszy niż ten, co właśnie mija!

Zatem dziś obliczymy sobie koszt wykonania małej instalacji klimatyzacyjnej. Prześledzimy to na konkretnym przykładzie. Oczywiście na cele obliczeń dokonam pewnych uproszczeń i założeń. Ceny będą średnimi cenami na rynku na dzień dzisiejszy.

Weźmy pod uwagę najprostszą sytuację. W mieszkaniu chcemy schłodzić tylko jeden pokój, w którym najczęściej przebywamy.
Nasz pokój ma powierzchnię 25m2, wysokość 2,8m. Przyjmiemy, że wiemy, jakie mamy zyski ciepła przez przenikanie (przez ściany, okna) oraz zyski wewnętrzne (od ludzi i urządzeń). Zarazem znamy, jaką wydajność chłodniczą powinien mieć klimatyzator.

Koszt urządzenia

Za urządzenie typu Split wyposażone w tradycyjną sprężarką zapłacimy 2 500 zł brutto. Do obliczeń wybrałam klimatyzator ścienny o mocy chłodniczej 3,5kW, którym możemy również ogrzać nasz pokój jesienią i wiosną (moc grzewcza 3,8kW). Jest to cena za urządzenie z średniej półki. Gdybyśmy chcieli zainwestować w urządzenie lepszej jakości i o atrakcyjniejszym wyglądzie musimy już liczyć się z kosztem nawet 7 000 zł brutto.

Ile za montaż?

Znasz już cenę klimatyzatora. Teraz musimy go jeszcze zamontować. Zakładamy, że odległość pomiędzy jednostką wewnętrzną a zewnętrzną nie przekroczy 5m. Za montaż klimatyzatora będziesz musiał zapłacić ekipie montażowej w granicach 1 500 zł brutto. W cenie montażu zawarte jest:

• zamocowanie jednostki wewnętrznej i zewnętrznej;
• połączenie obu jednostek rurami chłodniczymi;
• wykonanie instalacji elektrycznej zasilająco-sterującej;
• wykonanie odprowadzenia skroplin;
• zamaskowanie przewodów korytkami maskującymi;
• wytworzenie próżni w instalacji, dopełnienie czynnikiem chłodniczym; sprawdzenie ciśnień czynnika chłodniczego;
• uruchomienie instalacji;
• materiały typu: rury chłodnicze wraz z izolacją (do 5m), kable elektryczne, korytka maskujące, czynnik chłodniczy.

Po wykonaniu takiej instalacji ekipa montażowa wypisze Tobie kartę gwarancyjną urządzenia, za które będzie odpowiadać.  Dzięki fachowemu montażowi nie stracisz gwarancji na urządzenia.  Zyskasz pewność, że instalacja została prawidłowo zamontowana. Ponadto samodzielny montaż nie jest możliwy choćby z uwagi na wymagane narzędzia (np. pompa próżniowa do wykonania próżni w instalacji chłodniczej).

 
Znamy już kwoty cząstkowe, więc pozostało nam tylko zsumować je. Koszt wykonania instalacji klimatyzacyjnej (urządzenie wraz z montażem) orientacyjnie wyniesie 4 000 zł brutto. Skoro wiemy, ile wynoszą koszty inwestycyjne, to zapraszam do przeczytaniu postu odnośnie eksploatacji - o kosztach energii za pracę klimatyzatora.

Aby schłodzić powietrze w serwerowi i zapewnić odpowiednią temperaturę pracy dla serwerów, zastosowałam osiem klimatyzatorów. Są one w wykonaniu kanałowym typu split, każdy o mocy chłodniczej 16kW. Jednostki wewnętrzne umieściłam w przestrzeni podłogi technicznej, a jednostki zewnętrzne wzdłuż ściany zewnętrznej budynku. Schłodzone powietrze wdmuchiwane jest do serwerowi od dołu poprzez ażurową podłogę.

Zima

W okresie zimowym, gdy na zewnątrz panują niskie temperatury, do chłodzenia wykorzystuję powietrze zewnętrzne. Za pomocą by-passu omijamy klimatyzator. Ciepłe powietrze usuwamy bezpośrednio na zewnątrz, natomiast pobieramy zimne powietrze. Powietrze zewnętrzne jest wtłaczane za pomocą wentylatora kanałowego. W razie konieczności zostaje podgrzane przy użyciu nagrzewnicy elektrycznej.

Lato

Z kolei latem serwerownię chłodzimy za pomocą powietrza obiegowego. Ciepłe powietrze z górnej części pomieszczenia jest kierowane za pomocą kanałów wentylacyjnych do jednostki wewnętrznej klimatyzatora kanałowego. W urządzeniu zostaje poddane obróbce termicznej i poprzez ażurową podłogę wpływa do pomieszczenia serwerowni.

Jak widzisz, taki sposób chłodzenia jest bardzo prosty do wykonania. Nie tylko nie zabiera przestrzeni w pomieszczeniu, ale przynosi również duże oszczędności w okresach, gdy można wykorzystać naturalne, zimne powietrze. Jedynym ograniczenie to wymagana dość duża wysokość pomieszczenia, lecz to możesz zawsze zaplanować już na etapie projektu.

 —

*Klimatyzator typu Split – klimatyzator składający się z jednej jednostki zewnętrznej (skraplacz) i jednej jednostki wewnętrznej (parownik).

** Podłoga techniczna – przestrzeń pomiędzy podłożem a podłogą właściwą, którą uzyskujemy poprzez umieszczenie płyt (np. z wytrzymałego tworzywa) na wspornikach. W tej przestrzeni możemy ukryć urządzenia, okablowanie i instalacje. Każdą z płyt bardzo prosto demontuje się, dzięki czemu mamy ułatwiony dostęp do znajdującej się w podłodze technicznej infrastruktury.

W Polsce nowo powstające budynki jednorodzinne przeważnie wyposażone są w wentylację grawitacyjną. Wentylacja mechaniczna niestety nadal należy do rzadkości. Zapewne myślisz, że instalacja wentylacji mechanicznej znacząco wpłynie na koszt Twojego domu. W zeszłym tygodniu projektowałam instalację wentylacji mechanicznej do domku jednorodzinnego i na tym przykładzie przedstawię Ci koszty takiej instalacji. Może najpierw zacznę od przybliżenia Tobie budynku.

Opis budynku

Dom jest dwukondygnacyjny, niepodpiwniczony. Nie należy do najmniejszych, bo ma powierzchnię użytkową 240 m2 i kubaturę 700m3. Na parterze znajduje się salon (36m2) oraz gabinet (15m2), a na piętrze cztery sypialnie (21m2, 19 m2, 16m2, 42m2).

Opis instalacji

Na podstawie obliczeń dobrałam podwieszaną centralę wentylacyjną nawiewno-wywiewną z odzyskiem ciepła (wymiennik krzyżowy). Rekuperator nie posiadała w sobie nagrzewnicy, więc aby podgrzać świeże powietrze pobierane z zewnątrz zastosowałam małą, kanałową nagrzewnicą elektryczną. Praca centrali będzie regulowana za pomocą sterownika naściennego. W tym przypadku zaproponowałam rozbudowany regulator z możliwością programowania tygodniowego oraz sterowania pracą okapu w kuchni. Po włączeniu okapu, centrala zaczyna pracować na najwyższym biegu.

Świeże powietrze, które zostało poddane obróbce w centrali, rozprowadziłam za pomocą kanałów wentylacyjnych typu Spiro oraz Flex. Wszystkie przewody nawiewne i wywiewne należy zaizolować, aby ograniczyć do minimum straty ciepła. Główne przewody są prowadzone przez nieogrzewany garaż i poddasze, a w mieszkaniu instalacja jest rozprowadzona przestrzeni sufitu podwieszanego w korytarzach.

Koszty

Post miał być o kosztach, a tu najwięcej miejsca zajął mi opis wentylacji. Bez tego niestety byś nie wiedział, co ujęłam w cenie instalacji. Zatem koszty przedstawiają się następująco:

• centrala wraz z rozbudowaną automatyką - 7 000 PLN netto
• przewody wentylacyjne, kształtki, izolacja, nawiewniki i wywiewniki – 3 000 PLN netto
•  montaż instalacji wentylacyjnej – 2 500 PLN netto

Jak już obliczyłeś cały koszt wyniósł 12 500 PLN netto. Największy koszt trzeba ponieść na centralę. Oczywiście ceny są orientacyjne, ale na ich podstawie możesz szacunkowo określić, jaką część budżetu pochłonie instalacja wentylacyjna w Twoim domu. Jak widzisz, wykonanie takiej instalacji kosztuje tyle co kino domowe, a w ten prosty sposób zapewniasz sobie zawsze świeże i czyste powietrze w domu na wiele lat.

Mając w układzie więcej niż jeden klimatyzator, często zastanawiamy się, jak wyliczyć poziom mocy akustycznej tych klimatyzatorów. Oszacowanie poziom hałasu jest przecież niemożliwe, bo narasta on logarytmicznie. Koniecznie trzeba oprzeć się na wyliczeniach.

• Poziom mocy akustycznej dla wielu źródeł o takiej samej jednostkowej mocy akustycznej możesz obliczyć przy użyciu poniższego wzoru:
  
  gdzie:
  – łączny poziom mocy akustycznej, dB;
  – poziom mocy akustycznej jednego urządzenia, dB;
  – ilość urządzeń, szt.Dla n=2 szt. urządzeń:
  Dla n=3 szt. urządzeń:
  Dla n=10 szt. urządzeń
• Z kolei poziom mocy akustycznej od wielu źródeł o różnej mocy akustycznej obliczamy w następujący sposób:
  , dB
  gdzie:
  – łączny poziom mocy akustycznej, dB;
  – poziom mocy akustycznej pierwszego urządzenia, dB;
  – poziom mocy akustycznej drugiego urządzenia, dB;
  – poziom mocy akustycznej n-tego urządzenia, dB;
  – ilość urządzeń, szt.

Dopuszczalne wartości poziomu hałasu

Według Rozporządzenia Ministra Infrastruktury poziom hałasu nie może przekraczać wartości dopuszczalnych, określonych w Polskich Normach dotyczących ochrony przed hałasem pomieszczeń w budynkach oraz oceny wpływu drgań na ludzi w budynkach.
Po dokonaniu obliczeń porównaj otrzymaną wielkość z dopuszczalnymi wartościami poziomu dźwięku dla Twojego pomieszczenia. Tabelę z dopuszczalnymi wartościami równoważnego poziomu dźwięku w pomieszczeniach znajdziesz w Polskiej Normie PN-87/B-02151/02 – “Akustyka budowlana. Ochrona przed hałasem pomieszczeń w budynkach. Dopuszczalne wartości poziomu dźwięku w pomieszczeniach.”

Przykład

Chcemy sprawdzić poziom dźwięku w pomieszczeniu sklepowym. Mamy 3 klimatyzatory (3,5kW, 5,3kW i 7kW), dla których poziomy dźwięku odczytujemy z katalogu:


 

Zatem łączny poziom dźwięku od trzech klimatyzatorów wynosi:

Z normy odczytałam, że dla sal sklepowych dopuszczalny równoważny poziom dźwięku hałasu przenikającego do pomieszczenia od wszystkich źródeł hałasu łącznie Leq wynosi 50 dB.

Obliczona przez nas wartość jest mniejsza od dopuszczalnej, tak więc nie musimy szukać cichszych klimatyzatorów.

Jaka moc?

Zatem zastanówmy się, jak dobrać moc klimatyzatora obsługującego serwerownię? Licząc zyski ciepła, weź pod uwagę:

• zyski ciepła przez przegrody (ściany, strop, podłoga, okna);
• zyski od oświetlenia:
• ciepło od ludzi obsługujących serwer;
• i przede wszystkim ciepło emitowane przez serwery.

Z reguły pomieszczenia z serwerami są malutkie, dlatego największy udział zysków ciepła pochodzi od umieszczonego w nim wyposażenia (kilka do kilkunastu kW ciepła w przypadku małej serwerowni). 

Przykładowo jeden serwer może mieć moc około 0,6-0,8kW, z czego 70-80% przekłada się na ciepło. W serwerowni na ogół jest kilka takich serwerów. Ilość ciepła pochodząca od serwerów jest tak, jak widzisz, bardzo duża.

Dobierając klimatyzator, najlepiej wybierz model o trochę większej wydajności. Serwery mają tendencję do rozbudowywania się i po krótkim czasie może okazać się, że klimatyzator jest zbyt mały.

Wracając do mojego klienta, na pewno już wiesz, że wybrał zbyt małą wydajność klimatyzatora. Nie wziął pod uwagę, jak wiele ciepła będzie pochodzić od serwerów. Nie chodzi przecież o to, żeby kupić tańszy klimatyzator o mniejszej wydajności. Lepiej wydaj kilka stówek więcej i chroń przed przegrzaniem serwery warte kilkadziesiąt tysięcy złotych

Przypomnij sobie, jeszcze jakieś 10-15 lat temu samochód z klimatyzacją był wielkim luksusem. Zastanawialiśmy się, po co w naszym klimacie potrzebna jest klima. Mało kogo było stać na kupno auta z klimatyzacją. Minęło kilka lat i teraz coraz rzadziej możemy spotkać nowy samochód bez takiego bajeru. Każdy, kto kupuje samochód praktycznie od razu pyta się, czy jest klimatyzacja.
 
Ale wróćmy do przyczyny powstania tego postu. Parę dni temu kolejny raz odwiedziłam chyba największe targi rolnicze  - Agro Show. Myślałam, że będzie to jakieś oderwanie od codzienności i nie spotkam tam nic przypominającego klimatyzację?

A tu spotkała mnie wielka niespodzianka. Byłam pod wrażeniem, że prawie każdy nowy ciągnik jest wyposażony w standardzie w klimatyzację. Przecież jeszcze niedawno było to nie do pomyślenia!

Spójrz poniżej, w jakich przykładowych maszynach znalazłam klimatyzację:

Jak widzisz, klimatyzacja staje się standardem, bez którego jest nam coraz trudniej obyć się.

Serdeczne podziękowania dla pana, który pozwolił mi posiedzieć w środku ciągnika i osobiście sprawdzić, czy rzeczywiście klima tam jest.