Noční předchlazování
Kategorie
Popis úsporného opatření
Noční předchlazování
Pasivní a nízkoenergetické chlazení jsou prvními a nejstaršími způsoby chlazení budov. Ať už úmyslně nebo mimovolně byly principy pasivního chlazení odpradávna využívány k udržování uspokojivého vnitřního klimatu budov. Jednalo se zejména o využívání vysoké akumulační schopnosti těžkých konstrukcí stavby, systémů přirozeného větrání, vnějšího stínění stavby a využití kolísání teplot během dne k nočnímu chlazení.
Pasivní chlazení jsou jednoduché chladicí techniky, které k ochlazování interiéru budovy využívají přírodní obnovitelné zdroje - tedy vítr. Není ovšem vyloučeno do systému pasivního chlazení instalovat ventilátor, nebo čerpadlo pokud to napomůže zvýšení efektivnosti dané chladicí techniky. I při použití mechanických zařízení se účinnost těchto systémů pohybuje nad účinností konvenčních systémů. Známy jsou i případy instalací s měřenou okamžitou účinností výroby chladu EER 19 ÷ 59. Tedy při instalovaném 1kW ventilátoru, který podpoří noční prochlazování získáme 19-59 kW chladící energie pro vyhlazení/předchlazení objektu.
Více viz https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=156840
Při nočním předchlazování objektu se maximálně využívá komínový efekt.
Měrné ceny, úspory, návratnosti
| Orientační měrné náklady | Od jednotek tisíc (úprava systému měření a regulace ve stávající budově) až po vicenáklady % hodnoty novostavby (úprava konstrukčního a architektonického návrhu tak, aby mohla být budova pasivně chlazena). |
| Cena energie |
V případě, že se jedná o ventilátor, čerpadlo či jiný pohybový systém, je cena energie dle tarifu či nasmlouvané ceně elektřina od 0,9 Kč/kWh po 3 Kč/kWh.
V ostatních případech se jedná o obnovitelnou energii (pasivní chlazení) a cena je 0 Kč/kWh. |
| Na čem závisí návratnost | Akumulační schopnosti použitých materiálů, geometrie budovy, navržené vzduchotechnické, chladící a vytápěcí zařízení, tepelné zisky budovy, časový harmonogram navrženého systému pasivního nočního předchlazení apod. |
| Vlastní spotřeba | Součástí mohou být komponenty spotřebovávající elektrickou energii (ventilátor, čerpadlo v případě zkrápění přiváděného vzduchu vodou (adiabatické chlazení) |
| Roční potřeba energie na chlazení | Záleží na konkrétní situaci a energetické bilanci objektu |
| Provozní náklady ostatní | Při mechanickém otevírání dveří nutná lidská síla |
Spočtěte si sami
Pro tento typ chlazení nelze jednoduše spočítat investice a provozní náklady. Provozní náklady se mění dle spotřeby elektrické energie a dle snížení potřeby chladu pro objekt.
Pro přesnou kalkulaci je nutné obrátit se na specializované konzultační společnosti, které disponují vhodnými software. Je nutné provést dynamickou energo-ekonomickou simulaci vhodnosti pasivního chlazení pro danou situaci a provést přesný návrh provozu tohoto systému v objektu.
V některých případech se však může stát, že spotřeba elektřiny na ventilátory bude vyšší než uspořená energie na chlazení. Jinými slovy pokud nočním předchlazováním sepne zdroj chladu o hodinu později než bez předchlazování, ušetří se právě jedna hodina strojního chlazení a tato spotřeba muže být nižší než celonoční spotřeba elektrické energie.
Výhody, nevýhody, mýty
Silné stránky
- Systémy snižují provozní náklady na chlazení
- Systémy snižují množství emisí CO2 produkované strojním chlazením (tedy globální emise elektřiny je uhlí)
- V některých případech možné snadné přidání funkce předchlazení do již instalovaného systému VZT/CHL (tzv. freecooling)
Příležitosti
- Zvýšit povědomí občanů i projektantů o existenci nočního předchlazení
- Navázat na „historii“ a poučit se od našich předků, jak se dříve chladili budovy pomocí pasivního chlazení
Slabé stránky
- U novostaveb je nutné možnosti pasivního chlazení zohlednit již v počátečním návrhu budovy (akumulační schopnosti zvolených materiálů, geometrie budovy atp.) vč. jejího ověření pomocí dynamické simulace.
- U stávajících řešení je nutné provést dynamickou simulaci návrhu od odborníka. Systémy jsou většinou náchylné na správné nastavení doby přechlazení. Když budeme předchlazovat větráním celou noc nemusíme dosáhnout požadovaných úspor.
Mýty
- Mýtem je, že noční předchlazování je pouze pomocí větrání (at přirozeného nebo nuceného. Kromě typického nočního předchlazování pomocí vzduchotechnických systémů lze také předchlazovat pomocí stavebních konstrukcí (střešní konstrukce s pohyblivou izolací, nezasklené solární kolektory pro noční sálání apod.)
- Mýtem také je, že díky nočnímu předchlazování nemusí celý den sepnou systém klimatizace přes den. Toto v našich podmínkách a stylu výstavby administrativních budov (lehký obvodový plášť, vysoké procento zasklení, nízká akumulace) neplatí.
Související úsporné opatření
Změna nastavení časových a teplotních útlumů vytápění/chlazení
Přerušení chlazení při otevření oken
Free cooling v chladnějším období
Dotační potenciál
| Rodinné domy |
Vhodný typ stavby pro nočního předchlazování, většinou probíhá manuální a pocitově na základě požadavku osob.
Jednou formou předchlazování je možnost sání vzduchu do rekuperačních jednotek přes zemní výměník, která má ale své negativa – viz samotná kapitola „zemní výměníky“ |
| Bytové domy | Dtto rodinné domy |
| Školská zařízení | Vhodný typ stavby pro nočního předchlazování (spíše pasivního než aktivního) nicméně je nutné dbát na bezpečnost, aby přes noc do objektu nevnikli osoby |
| Administrativní budovy | Vhodný typ stavby pro nočního předchlazování nicméně je nutné spočítat, zda spotřeba ventilátorů není větší než uspořená energie na chlazení. Pasivní chlazení přes noc pomocí oken z důvodu bezpečnosti či povětrnostním podmínkám není doporučováno. |
| Hotely | Dtto rodinné domy |
| Obchodní centra | Vhodný typ stavby pro nočního předchlazování nicméně je nutné spočítat, zda spotřeba ventilátorů není větší než uspořená energie na chlazení. Pasivní chlazení přes noc pomocí oken z důvodu bezpečnosti či povětrnostním podmínkám není doporučováno. |
| Sklady | Ve skladech většinou není potřeba chladit případně jsou lehké konstrukce a předchlazování nemá účinek |
| Výrobní podnik | Objekty výrobních objektů jsou lehké konstrukce a předchlazování nemá účinek |
| Zemědělský výroba | Objekty jsou lehké konstrukce a předchlazování nemá účinek |
| Potravinářská výroba | Vhodný typ stavby pro instalaci nočního předchlazování |
| Zimní stadiony | Není potřeba chladit pasivně |
| Těžký průmysl | Objekty jsou většinou lehké konstrukce a předchlazování nemá účinek |
Termíny a definice
| Nejpoužívanější pojmy | popis | jednotka |
|---|---|---|
| Aerace-samočinné větrání | K větrání a výměně vzduchu dochází obdobným způsobem jako u infiltrace s tím rozdílem, že pro přívod a odvod vzduchu jsou vytvořeny zvláštní otvory v různých výškách v místnosti. Tím je definován a zvětšen průtočný průřez . Při bezvětří je aerace iniciována pouze teplotním rozdílem vnitřního a vnějšího prostředí, při vyrovnání teplot je větrání neúčinné. | |
| AHU | Anglický ekvivalent pro VZT jednotku (air handling unit). | |
| BMS | Building managemnt system (neboli MaR) - většinou myšlen samotný centrální počítač s vizualizací MaR ovládající všechny technologické celky v objektu nejen pro úpravu vnitřního prostředí. | |
| EER | Chladící faktor. Bezrozměrové číslo EER udává poměr chladícího výkonu ku příkonu tepelného čerpadla. Čím je chladící faktor vyšší, tím lepší je tepelné čerpadlo, protože je jeho provoz levnější. Chladící faktor také závisí na rozdílu teplot v primárním a sekundárním okruhu. Čím je rozdíl teplot nižší, tím je topný faktor vyšší. | (-) |
| Free cooling | (Volné chlazení) je využívání nízkých venkovních teplot nižších než teplot vzduchu v interieru. Freecoling se používá buď v systému chlazení, kdy díky freecolingu není nutné použít kompresorové chlazení. Nebo je freecoling použít přímo ve vzduchotechnice, kdy systém MaR vyhodnotí, že je venku v letním období chladněji než uvnitř a přes bypass je vzduch přímo využit pro chlazení. Toto je vhodné spíše u tzv. VaV systémů, kdy je nasáváno např. do administrativního objektu větší množství vzduchu určeného pro přenos energie (nejen objem vzduchu pro větrání). Výsledkem freecolingu je výrazné snížení provozních nákladů a dosažení finančních úspor. Freecoling se používá nejčastěji pro průmyslové aplikace, nebo pro budovy kdy se na chlazení používá teplejší voda než klasická 6/12°C například 12/18°C. | |
| CH | Chlazení | |
| Chiller | Jednotka určena pro chlazení v objektu. Jednotka obsahuje výparník, kde se předává energie mezi vodou a chladivem. Chiller obsahuje 4 části: kompresor, kondenzátor, expanzní ventil a výparník obdobně jako tepelné čerpadlo. Chillery mohou být buď vzduch/vzduch nebo voda/voda. Výrobníky chladu vzduch/voda se pak dělí na kompaktní a jednotky s odděleným kondenzátorem. | |
| CHJ | Chladící jednotka | |
| Chladicí věž | Tepelný výměník, v němž se předává teplo chladicí vody z kondenzátoru do okolního vzduchu. Nejpoužívanější jsou chladicí věže s přirozeným tahem, charakterizované tahovým komínem z železobetonového hyperboloidního pláště. Přiváděná voda je rozstřikována na drobné kapičky, které jsou ochlazovány proudem stoupajícího vzduchu. Dalším typem chladících věží jsou ventilátorové chladicí věže (chladiče). | |
| Komínový efekt | Komínový efekt je fyzikální jev proudění (stoupání) teplého vzduchu svislou dutinou způsobený rozdílnou teplotou na obou koncích dutiny. Komínový efekt se uplatňuje v komínech jako komínový tah odvádějící spaliny, větracích a jiných šachtách, chladicích věží i vertikálních prostorách v budovách. | |
| MaR | Měření a regulace | |
| SEER | Sezónní chladící faktor. Udává průměrný chladící faktor za chladící sezónu, tedy poměr vyrobeného chladu výkonu ku dodané energii. Čím je chladící faktor vyšší, tím lepší je tepelné čerpadlo, protože je jeho provoz levnější. Chladící faktor také závisí na rozdílu teplot v primárním a sekundárním okruhu. Čím je rozdíl teplot nižší, tím je topný faktor vyšší. | |
| Šachtové větrání | K větrání dochází díky rozdílu teplot uvnitř a vně budovy. Při šachtovém větrání jsou větrací mřížky z větraných místností vedeny do sběrné větrací šachty. | |
| VZT | Vzduchotechnika, vzduchotechnické zařízení |
Reference
Národní technická knihovna
https://www.casopisstavebnictvi.cz/narodni-technicka-knihovna-od-navrhu-k-provozu_N5560
Externí články, publikace
https://www.casopisstavebnictvi.cz/narodni-technicka-knihovna-od-navrhu-k-provozu_N5560
https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace_soubor_verejne.php?file_id=156840
