Článek - Přímé chlazení pro vzduchotechniku | Katalog

Jedná se o dělenou chladící jednotku. Ta se skládá z části, která je většinou umístěna ve vzduchotechnické jednotce (výparník) a venkovní chladící kondenzátorové jednotky. Tyto části jsou mezi sebou propojeny chladivovým okruhem.

Vnitřní část obsahuje: výparník umístěný nejčastěji ve vzduchotechnické jednotce. Škrtící ventil je většinou umístěn před vzduchotechnickou jednotkou.

Venkovní kondenzátorová jednotka obsahuje: kondenzátor, ventilátor, kompresor, řídící elektronika.

Jedná se o zařízení, které vzduch nevyměňuje, ale důkladně ho upravuje - chladí a zbavuje vlhkosti. Chladící zařízení pracuje na principu výměny a přesunu energií. To znamená, že pokud ve vzduchotechnické jednotce vzduch chladíme, odčerpáváme z ní teplo. Dopravu a cirkulaci chladiva (teplonosné látky) zajišťuje oběhové čerpadlo chladiva v kondenzátorové jednotce, kompresor (rotační, scroll) dále dodává potřebné tlaky nutné k funkci chladícího okruhu. Ve vnitřní části umístěné ve vzduchotechnické jednotce se chladivo odpařuje (tím chladí). Ve venkovní kondenzátorové jednotce dojde ke zkondenzování chladiva a předání tepelné energie do venkovního prostředí (venkovní jednotka topí, proto nemůže být umístěna v uzavřených a nevětraných prostorech). Od vnitřní části umístěné ve vzduchotechnické jednotce je nutné zajistit odvod zkondenzované vody, protože vzduch proudící přes výparník vnitřní jednotky obsahuje určité procento vlhkosti, která při ochlazení vzduchu zkondenzuje.

Pokud se jedná o kondenzátorovou jednotku s reverzním režimem neboli tepelným čerpadlem, je venkovní jednotka vybavena navíc reverzačním ventilem (čtyřcestný ventil), který podle nastavení obrátí chod chladícího okruhu, takže vnitřní část umístěná ve vzduchotechnické jednotce začne topit a venkovní kondenzátorová začne chladit. Obecně platí že z 1 kW elektrické energie dokáže vytvořit 2,5 – 4 kW energie tepelné (v závislosti na venkovních podmínkách a typu zařízení). Takto vybavené chladící zařízení se používají pro topení hlavně v přechodných obdobích = JARO a PODZIM. Účinnost topení u chladícího zařízení klesá se snižující se venkovní teplotou.

viz https://www.mpo-efekt.cz/upload/7799f3fd595eeee1fa66875530f33e8a/4507_spolec.pro-techniku-prostredi_metodika-kontrol-klima-a-kotlu.pdf

Obrázek - Přímé chlazení do vzduchotechnické nástřešní jednotky

Přímé chlazení do vzduchotechnické nástřešní jednotky

Měrné ceny, úspory, návratnosti

Orientační měrné náklady	Venkovní jednotka 17-22000,- Kč/kW chladícího výkonu. V případě, že je jednotka využita i pro režim vytápění, je nutné připočítat vícenáklady bud za elektrický ohřev nebo doplnění VZT jednotky o další CH jednotku (viz popis slabých stránek).
Životnost	10 – 15 let
Maximální délka mezi venkovní jednotkou a VZT jednotkou (výparníkem)	Max 30-50m převýšení podle výkonu kompresoru. Obvykle je CH jednotka vedle VZT jednotky.
Orientační cena energie ze zdroje	0,9-1,2 Kč/kWh podle EER jednotky
Úspora	V případě 100% chlazení nedochází k úspoře. Naopak jakékoli chlazení vyvolává spotřebu energie na straně elektřiny pro zlepšení mikroklimatu (úpravu parametrů vzduchu vystupujícího z VZT jednotky). V případě vytápění (ohřev vzduchu v jednotce) lze pomocí tohoto systému ušetřit výrobu tepla z jiného zdroje, protože je teplo vyráběno principem TČ a tedy po spotřebování 1kWh el. energie lze vyrobit 2,5 – 4 kWh tepelné energie (podle COP).

Spočtěte si sami

Pro tento typ vytápění/chlazení pro vzduchotechnickou jednotku lze jednoduše spočítat investice a provozní náklady. Celkový návrh se ovšem zásadně odvíjí od parametrů požadavků pro vzduchotechnickou jednotku – množství vzduchu, požadované teploty výstupu vzduchu z jednotky pro zimní/letní období, tlaková ztráta výparníků apod. Protože část systému je obsažena také ve VZT jednotce, je nutné s tímto systémem již počítat v prvotním návrhu VZT systému. Provozní náklady pak také budou velmi záviset na způsobu provozu VZT systému.

Pro přesnou kalkulaci je se nutné obrátit se projektanta vzduchotechniky/vytápění/chlazení či na specializované konzultační společnosti.

Výhody, nevýhody, mýty

Silné stránky

Samostatný funkční chladící systém pro VZT jednotky (není nutný další zdroj chladu či rozsáhlejší chladící systém)
Lze nakombinovat počet chladících a vzduchotechnických jednotek (např. VZT jednotka s dvouřadým výparníkem lze napojit na dvě kondenzátorové jednotky)
Kondenzátorová chladicí jednotka má nízkou hmotnost a je podstatně menší než běžná CHJ pro přípravu chlazené vody.
Nižší servisní náklady – provádí se pouze servis venkovní jednotky, není třeba provádět údržbu rozvodu chladiva
Není nutná ochrana rozvodu chladiva v zimním období. Vodní systém nejméně ve venkovním prostoru je potřeba na zimu vypustit nebo systém musí být napuštěn nemrznoucí směsí.

Příležitosti

Zvýšit povědomí občanů i projektantů o existenci možností chlazení VZT jednotek
Provést úpravu vzduchu ve VZT jednotce pouze jedním zdrojem vytápění/chlazení

Slabé stránky

Venkovní kondenzátorová jednotka je zdroj hluku
Omezení chodu vytápění v zimních teplotách (již kolem +5°C) - nutnost odtávání výparníku ve venkovní kondenzátorové jednotce. Při těchto teplotách pak dochází k chlazení vzduchu. Doba odmrazování může být kolem 3-5 minut v intervalu po 100-150 minutách.
Pro zamezení zchlazení vzduchu díky odmrazování (viz výše) se většinou instalují chladící jednotky 2. Když 1. odmrazuje, druhá dodává potřebné teplo, aby se vzduch neúměrně nezchladil. Popřípadě se instaluje elektrický ohřev což je investičně levnější řešení, ale provozně nákladnější.
Pokud se VZT jednotka vypne v době, kdy dochází k odmražování chladící (topné) jednotky, může dojít k popraskání či roztržení výměníku.
Vyjímku výše uvedeného tvoří pouze chladící jednotky nové generace se zásobníkem (sběrnou nádrží) „horkého“ chladiva, který CHJ odmrazí i v případě vypnuté VZT jednotky.
Většinou je nutná kombinace s venkovní VZT jednotkou. Pro vnitřní VZT jednotky většinou nevyjde požadovaná délka propojovacího potrubí. Maximálně např. přes zeď.
Toto zařízení je většinou vhodné pro větší VZT jednotky.
Nutné znát regulační rozsah chladící/topné jednotky. Pokud je regulační rozsah jednotky např. od 10 do 30 kW, může v přechodném období často jednotka spínat. Jednotka naběhne na min.výkon 10 kW, vzduch se rychle podchladí/přehřeje a je nutné okamžitě jednotku vypnout, aby nedošlo k výkyvům teplot v interiéru. Proto je lepší místo jedné 30 kW jednotky navrhnout dvě 15 kW s lepším regulačním rozsahem. U nejnovějších typů CH jednotek s inventorem je regulační rozsah od 0-100%.
V případě, že jednotka chlazení umožňuje v zimním období zároveň vzduch ohřívat, je nutné vyřešit odtok kondenzátů od vnější jednotky. Pokud je jednotka na střeše, je nutné zabezpečit bezpečný odtok kondenzátu ideálně v kombinaci s odporovým drátem pro rozmrazení případného ledu.
Nad 3 kg chladiva je nutné provádět pravidelné kontroly úniku chladiva pro ŽP.

Mýty

Venkovní kondenzátorovou jednotkou lze většinou také ohřívat upravovaný vzduch ve VZT jednotce (princip TČ). Potom není potřeba další zdroj vytápění/chlazení pro úpravu vzduchu. Je však nutné dodržet zásady výše uvedené.

Související úsporné opatření

Tepelné čerpadlo typu vzduch - vzduch
Klimatizační jednotky SPLIT

Dotační potenciál

Rodinné domy	U pasivních domů, kde je instalováno větrání s rekuperací tepla a tepelným čerpadlem, lze v letním období přepnout chod TČ a vzduch v rekuperační jednotce také chladit. Při správném návrhu pasivního domu však není nutné strojně chladit.
Bytové domy	Dtto rodinné domy
Školská zařízení	Většinou nerelevantní
Administrativní budovy	Vhodný způsob chlazení vzduchu v klimatizaci. Uspoří se dlouhé rozvody od chladící jednotky. Samotné chlazení je bez dotačního příspěvku (obecně chlazení není podporováno jelikož nedochází k usporám energie ale naopak). Pouze v případě, že by bylo prokázáno, že je systém primárně pro ohřev vzduchu a například místo elektřiny je ohříván tepelných čerpadlem, lze systém podpořit z dotace OPPIK a v letních měsísích využít benefitu chlazení.
Hotely	Vhodný způsob chlazení vzduchu v klimatizaci. Uspoří se dlouhé rozvody od chladící jednotky
Obchodní centra	Vhodný způsob chlazení vzduchu v klimatizaci. Uspoří se dlouhé rozvody od chladící jednotky. Samotné chlazení je bez dotačního příspěvku (obecně chlazení není podporováno jelikož nedochází k usporám energie ale naopak). Pouze v případě, že by bylo prokázáno, že je systém primárně pro ohřev vzduchu a například místo elektřiny je ohříván tepelných čerpadlem, lze systém podpořit z dotace OPPIK a v letních měsísích využít benefitu chlazení.
Sklady	Vhodný způsob chlazení vzduchu v klimatizaci. Uspoří se dlouhé rozvody od chladící jednotky
Výrobní podnik	Vhodný způsob chlazení vzduchu v klimatizaci. Uspoří se dlouhé rozvody od chladící jednotky. Samotné chlazení je bez dotačního příspěvku (obecně chlazení není podporováno jelikož nedochází k usporám energie ale naopak). Pouze v případě, že by bylo prokázáno, že je systém primárně pro ohřev vzduchu a například místo elektřiny je ohříván tepelných čerpadlem, lze systém podpořit z dotace OPPIK a v letních měsísích využít benefitu chlazení.
Zemědělská výroba	Vhodný způsob chlazení vzduchu v klimatizaci. Uspoří se dlouhé rozvody od chladící jednotky
Potravinářská výroba	Vhodný způsob chlazení vzduchu v klimatizaci. Uspoří se dlouhé rozvody od chladící jednotky. Samotné chlazení je bez dotačního příspěvku (obecně chlazení není podporováno jelikož nedochází k usporám energie ale naopak). Pouze v případě, že by bylo prokázáno, že je systém primárně pro ohřev vzduchu a například místo elektřiny je ohříván tepelných čerpadlem, lze systém podpořit z dotace OPPIK a v letních měsísích využít benefitu chlazení.
Zimní stadiony	Vhodný způsob chlazení vzduchu v klimatizaci. Uspoří se dlouhé rozvody od chladící jednotky. Samotné chlazení je bez dotačního příspěvku (obecně chlazení není podporováno jelikož nedochází k usporám energie ale naopak). Pouze v případě, že by bylo prokázáno, že je systém primárně pro ohřev vzduchu a například místo elektřiny je ohříván tepelných čerpadlem, lze systém podpořit z dotace OPPIK a v letních měsísích využít benefitu chlazení.
Těžký průmysl	Vhodný způsob chlazení vzduchu v klimatizaci. Uspoří se dlouhé rozvody od chladící jednotky. Samotné chlazení je bez dotačního příspěvku (obecně chlazení není podporováno jelikož nedochází k usporám energie ale naopak). Pouze v případě, že by bylo prokázáno, že je systém primárně pro ohřev vzduchu a například místo elektřiny je ohříván tepelných čerpadlem, lze systém podpořit z dotace OPPIK a v letních měsísích využít benefitu chlazení.

Termíny a definice

Nejpoužívanější pojmy	popis	jednotka
COP	Topný faktor. Bezrozměrové číslo COP udává poměr topného výkonu ku příkonu tepelného čerpadla. Čím je vyšší topný faktor, tím lepší je tepelné čerpadlo, protože je jeho provoz levnější. Topný faktor také závisí na rozdílu teplot v primárním a sekundárním okruhu. Čím je rozdíl teplot nižší, tím je topný faktor vyšší.	(-)
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.	(-)
Entalpie	Entalpie je fyzikální veličina udávaná v joulech, která vyjadřuje energii uloženou v termodynamickém systému. Jedná se o jeden ze čtyř základních termodynamických potenciálů. O entalpii hovoříme v souvislosti s rekuperací, když pracujeme s teplem i vlhkostí. Tzv. entalpické jednotky pracují s teplem i vlhkostí tak, aby vlhkost v objektu dosahovala optimálního rozmezí. U jednotek bez entalpie v zimním období klesá relativní vlhkost vnitřního prostředí pod optimální úroveň. Příliš suchý vzduch může mít negativní dopady na zdraví, interiér i na samotnou konstrukci stavby.	J
CH	Chlazení
CHJ	Chladící jednotka
Chladivo	Chladivo je chemická látka nebo směs látek používaná v tepelném cyklu, kde podléhá fázové přeměně z plynu na kapalinu a zpět.
Kondenzátor	Část klimatizace (tepelného čerpadla) - tepelný výměník pro chlazení páry (chladiva) a její přeměnu (kondenzaci) na kapalinu (kondenzát). U chlazení je kondenzátor umístěn venku, u tepelných čerpadel uvnitř objektu na topné straně. U kompaktních tepelných čerpadel je pak součástí venkovní jednotky také samotný kondenzátor.
Odmrazování	U tepelný čerpadel vzduch/voda či vzduch/vzduch v zimních měsících (venkovní teplota +5-7 °C a máně) dochází ke kondenzaci vodní páry na straně výparníku a pro zabránění zamrznutí tepelné čerpadlo tzv. odmrazuje (ohřívá výparník především díky reverzaci TČ). Pod tepelným čerpadlem však může vzniknout silná vrstva námrazy a proto se TČ umisťuji na stojany či zavěšují na fasády. Odmrazovací (reverzní) cyklus trvá cca 3-5 minut a opakuje se cca po 60-100 minutách.
OPPIK	Operační program podnikání a inovace pro konkurenceschopnost. Program EU řízený MPO, z nějž lze získávat dotace pro podnikatelské subjekty, např. na investice vedoucí k úsporám energie, ukládání energie, výstavba zdrojů a další.
R134a	Chladivo v okruhu tepelného čerpadla či klimatizace, která se od 1. 1. 2015 nesmí volně prodávat a užívat v nových zařízeních viz nařízení 517/2014 o fluorovaných skleníkových plynech. Je pouze možný prodej v rámci servisu stávajících zařízení.
R410A	Nejčastěji používané chladivo pro tepelná čerpadla nebo chladivové okruhy.
SCOP	Sezónní topný faktor. Obvykle se pohybuje u kompresorových tepelných čerpadel mezi 2,5 a 4,2, u absorpčních tepelných čerpadlech pak kolem 1,5. Udává průměrný topný faktor za topnou sezónu, tedy poměrvyrobeného tepla za topnou sezónu ku spotřebované pohonné energii. Čím je vyšší topný faktor, tím lepší je tepelné čerpadlo, protože je jeho provoz levnější. Topný faktor také závisí na rozdílu teplot v primárním a sekundárním okruhu. Čím je rozdíl teplot nižší, tím je topný faktor vyšší.
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.
SPLIT	Jednotky klimatizace s oddělenou vnitřní a venkovní jednotkou. SPLIT jednotky mají jednu vnitřní (chladící) jednotku na jednu venkovní.
VRV / VRF	Systém chlazení a vytápění - systémy VRV pracují podobně jako Split systémy s přímým výparem chladiva a umožňují napojení až 60 ks vnitřních jednotek na jednu jednotku vnější. Systém pracuje s proměnným průtokem chladiva (Variable Refrigerant Volume/Variable refrigerant flow).
Výměník tepla	Založen na principu, kdy horká voda protéká potrubím přes studenou vodu a odevzdá přitom studené vodě teplo a zároveň se ochladí.
Výparník	Část klimatizace (tepelného čerpadla), kde dochází ke změně kapalného skupenství chladiva na plynné, absorpci tepla a následném odvodu do kompresoru, tzv. "studená" část okruhu. U chlazení je výparník v interieru, v případě tepelného čerpadla venku. U všech tepelných čerpadel vzduch – voda je nutné počítat s tím, že se na výparníku sráží voda a při nižších teplotách se tvoří námraza. Jednotka má z tohoto důvodu tzv. funkci odmrazování.

Reference

Externí články, publikace

http://users.fs.cvut.cz/~zmrhavla/Publikace/VVI-2008-05_s230.pdf

https://www.mpo-efekt.cz/upload/7799f3fd595eeee1fa66875530f33e8a/4507_spolec.pro-techniku-prostredi_metodika-kontrol-klima-a-kotlu.pdf

Přímé chlazení pro vzduchotechniku

Kategorie

Tip

Popis úsporného opatření