Klimatyzatory, GWC, pompy ciepła i klimakonwektory, czyli skuteczne chłodzenie domu
Klimatyzatory, GWC, pompy ciepła i klimakonwektory, czyli skuteczne chłodzenie domu
Utrzymanie odpowiedniej temperatury we wnętrzach coraz częściej oznacza nie tylko ogrzewanie zimą, ale i chłodzenie latem. W jakich domach jest to naprawdę konieczne, czy zawsze potrzebne są typowe klimatyzatory i na jakim etapie budowy powinniśmy myśleć o takich rozwiązaniach?
Jeszcze ćwierć wieku temu klimatyzację spotykało się głównie w biurowcach, w domach jednorodzinnych była rzadkością. Jej upowszechnienie ma co najmniej kilka przyczyn. Dawnej takie instalacje były sporo droższe niż dziś, wybór urządzeń o niewielkiej mocy był ograniczony, zaś zajmujące się klimatyzacją firmy specjalizowały się w dużych obiektach. Wymagania samych inwestorów co do poziomu komfortu też były mniejsze.
Dom odporny na przegrzanie
Jednak część powodów kryje się w zmianach, jakie zaszły w samych budynkach. Bynajmniej nie chodzi o obiegową opinię, że grube ocieplenie zwiększa ryzyko przegrzania domu. Wręcz przeciwnie. To, co popularnie nazywamy ociepleniem, jest tak naprawdę jedynie izolacją. Czyli tak samo nie pozwala ciepłu uciekać, jak i wnikać do środka. Kto nie wierzy, niech zostawi na kuchennym blacie dwa pudełka lodów. Jedno bez osłony, drugie zawinięte w grubą kurtkę. Potem niech sprawdzi, jak wyglądają te "ocieplone", gdy leżące bez osłony zaczną się rozpuszczać.
Problem ze współczesnymi domami tkwi zupełnie gdzie indziej. Głównym źródłem zysków ciepła są bowiem okna na nasłonecznionych elewacjach. Im większe, tym więcej ciepła przenika do wnętrz. W chłodnych porach roku to duża zaleta, bo otrzymujemy darmową energię. Jednak w sezonie letnim grozi to przegrzaniem wnętrz. Dlatego w budynku z dużymi przeszkleniami od południa i zachodu (najintensywniejsze nasłonecznienie) należy pomyśleć o elementach zacieniających.
Mogą to być markizy czy markizorolety, ale także szerokie okapy dachu lub liściaste drzewa i krzewy rosnące przed domem. Wysunięty okap nie ogranicza istotnie dostępu światła w sezonie zimowym, bo słońce znajduje się wówczas nisko nad horyzontem. Za to działa skutecznie latem. Podobnie rośliny, pozbawione liści nie zabierają wiele światła.
Głównym źródłem zysków ciepła są okna. Jednak znaczenie ma wiele czynników poza ich wielkością - przede wszystkim usytuowanie względem stron świata i zacienienie. (fot. Gree)
Kolejny czynnik to sama konstrukcja budynku. Im jest lżejsza, tym ryzyko zbytniego nagrzania staje się większe. W największym stopniu dotyczy to konstrukcji szkieletowych i drewnianych. Jednak mur z betonu komórkowego lub lekkiej, poryzowanej ceramiki ma przy identycznej objętości nawet 4 razy mniejszą masę, niż wykonany z pełnej cegły.
Najmniej odporne na nagrzewanie się są poddasza użytkowe. Nic w tym dziwnego, w znakomitej większości domów tworzy je przecież głównie drewniana więźba, czyli dość lekka konstrukcja. Ponadto dach skośny jest praktycznie przez cały dzień wystawiony na bezpośrednie działanie słońca. Nawet okna pionowe, umieszczone w ścianach szczytowych i lukarnach, są zwykle bardziej eksponowane na słońce niż te na parterze, bo mniej zasłaniają je okapy i drzewa. Na poddaszach z licznymi oknami dachowymi powinniśmy zaś koniecznie pamiętać o ich zacienieniu, analogicznie jak przy dużych przeszkleniach na niższych kondygnacjach.
Nie ma bardziej wydajnego sposobu schłodzenia domu, niż dobrze zaprojektowana i wykonana klimatyzacja. Dzięki niej możemy uzyskać pełen komfort. Czyli idealną temperaturę, bez przeciągów, przesuszenia powietrza, hałasu. Jednak wymaga to wiedzy i umiejętności, prace nie ograniczają się do powieszenia jakiegokolwiek klimatyzatora na elewacji.
Przede wszystkim pamiętajmy, że klimatyzator wydmuchuje zimne powietrze. W efekcie najważniejsze - w jakiej części domu będzie ono mogło się swobodnie rozejść. Wysoka moc urządzenia będzie niewykorzystana, jeśli zamkniemy je w zbyt małym pomieszczeniu. Za to jeżeli mamy przestrzeń, w której obieg powietrza jest dość swobodny, np. duży salon, jadalnię i otwartą kuchnię, to jeden klimatyzator obsłuży kilkadziesiąt metrów kwadratowych.
Pod warunkiem, oczywiście, że zostanie odpowiednio ulokowany. Nie chodzi przecież o to, żeby w jednym miejscu było jak w chłodni, a kilka kroków dalej i tak zbyt gorąco. Dlatego właśnie dobór sprzętu i jego rozmieszczenie to zadanie dla doświadczonego fachowca. Ważne jednak, żebyśmy wiedzieli, z czego możemy wybierać.
Infografika: 5 zasad właściwego użytkowania klimatyzacji
Nie ma skuteczniejszego sposobu chłodzenia, niż użycie klimatyzatorów. (fot. Iglotech)
Rodzaje klimatyzatorów
Jeżeli ktoś poważnie myśli o klimatyzacji w domu, zdecydowanie odradzamy przenośne urządzenia typu monoblok. Przeznaczone są z założenia do sporadycznego wykorzystania. Są mniej skuteczne, głośniejsze i bardziej energochłonne niż pozostałe typy. Ich zaletą jest za to mobilność. Można je przestawić z pokoju do pokoju, albo nawet używać w domku letniskowym i wywieźć po sezonie.
Najczęściej zakładane są urządzenia typu split, czyli składające się z 2 części - wewnętrznej i zewnętrznej. Są wydajne, a głośno pracujące elementy zawiera tylko jednostka zewnętrzna. Są stacjonarne, wymagają poprowadzenia pomiędzy jednostkami rurek, którymi będzie przepływał czynnik chłodniczy. Dlatego trzeba dobrze zastanowić się wybierając ich lokalizację - zarówno w pomieszczeniu jak i na zewnątrz.
Multi split to specjalna odmiana poprzedniego typu. Mamy tu kilka jednostek wewnętrznych, lecz tylko jedną zewnętrzną, o odpowiednio większej mocy. Przy czym intensywność chłodzenia (temperaturę) możemy ustawić niezależnie dla każdej jednostki wewnętrznej. Taki wariant jest użyteczny, jeżeli chłodzimy kilka wnętrz. Wprawdzie mamy więcej rur do rozprowadzenia w domu, ale za to nie "przyozdabiamy" elewacji kilkoma klimatyzatorami.
Osobna sprawa to wybór rodzaju, a co za tym idzie lokalizacji jednostki wewnętrznej. Najpopularniejsze są te montowane pod sufitem, bo nie zajmują cennego miejsca na poziomie podłogi. Ponadto łatwo jest osiągnąć dość dobry rozkład schłodzonego powietrza, które najpierw płynie pod sufitem, potem samoczynnie opada ku podłodze. Modele przypodłogowe są mniej rozpowszechnione. W ich przypadku, strugę powietrza najpierw trzeba skierować ku górze.
Wartą rozważenia opcją, szczególnie w dużych wnętrzach, są klimatyzatory kasetonowe, wbudowywane w sufit podwieszany. Można je umieścić bliżej środka danego wnętrza, zaś struga powietrza może być wypuszczana we wszystkich 4 kierunkach. W niektórych modelach zupełnie automatycznie, w zależności od wskazań czujników temperatury.
Klimatyzator kasetonowy ukrywamy w suficie podwieszanym. Świetnie nadaje się do dużych wnętrz. (fot. Daikin)
Dbanie o czystość urządzeń to podstawowy wymóg przy użytkowaniu klimatyzacji. (fot. Zymetric)
GWC, czyli chłód z gruntu
Ziemia nawet w środku lata ma zaledwie ok. 10°C i to już na głębokości rzędu 1 m. Stąd właśnie wziął się pomysł, żeby wykorzystać ją do chłodzenia domu. Nie chodzi jednak o wykonanie podłóg bez izolacji cieplnej, bo wtedy mielibyśmy wprawdzie chłód latem, ale i duże straty ciepła w zimie. Zamiast tego buduje się gruntowe wymienniki ciepła (GWC). W nich ochładza się powietrze nawiewane do domu. Obecnie to różne konstrukcje, ale najpopularniejsze są dwa typy.
Żwirowe to po prostu złoże grubego, płukanego żwiru ułożone w wykopie. Od góry przykrywa się je izolacją cieplną i zasypuje, co symuluje głębsze wkopanie w grunt.
Rurowe to zaś rury z tworzywa sztucznego zakopane w gruncie. Służą one jako kanały powietrzne.
Oba rozwiązania mają zwolenników, oraz mocne i słabe strony. Rurowe można np. układać nawet na posesjach, gdzie poziom wód gruntowych jest bardzo wysoki. Praktyczny efekt ich działania jest podobny. Powietrze trafiające do domu ma w upały nie 25°C, a zaledwie 10-15°C. Uprzedźmy od razu, że intensywność chłodzenia nie będzie porównywalna z klimatyzatorami, lecz ograniczymy nagrzewanie się wnętrz. Spora popularność GWC wynika po części z faktu, że umożliwia nie tylko chłodzenie, ale też wstępne nagrzewanie powietrza wentylacyjnego. A to chroni zimą wymiennik ciepła w centrali wentylacyjnej przed zamarzaniem.
Nie zapominajmy, że GWC da się zastosować wyłącznie w budynkach z mechaniczną wentylacją nawiewno-wywiewną.
GWC umożliwia wstępne schłodzenie przez grunt nawiewanego powietrza. (fot. Pro-Vent)
Pompa ciepła nie tylko do ogrzewania
Ogrzewanie to podstawowa funkcja pomp ciepła. Jednak można je wykorzystać również do chłodzenia budynku. Warto wziąć pod uwagę takie rozwiązanie, bo ma sporo zalet. Przede wszystkim tworzymy wówczas tylko jedną instalację, a nie dwie (pompa plus klimatyzacja). Oznacza to mniejsze koszty inwestycyjne. Ponadto, o ile wykorzystamy tzw. chłodzenie pasywne, koszty eksploatacyjne będą niewielkie.
Chłodzenie pasywne polega na wykorzystaniu gruntu lub wód podziemnych. Przypomnijmy, że ma on nawet latem ok. 10°C. Wystarczy więc wymiennik ciepła i pompy obiegowe, żeby płyn niezamarzający w kolektorze ziemnym ochładzał wodę krążącą w instalacji domowej. Sprężarka samej pompy ciepła działać nie musi, mamy tu bowiem naturalny kierunek przepływu ciepła - z cieplejszego wnętrza domu do chłodnego gruntu. Takie funkcjonowanie całego układu wymaga zwykle dokupienia modułu do systemu z pompą ciepła. Jednak faktycznie odpowiedni wymiennik ciepła i pozostały osprzęt da się założyć w każdym układzie solanka/woda lub woda/woda.
Chłodzenie aktywne dość powszechnie spotyka się z kolei w pompach wykorzystujących powietrze zewnętrzne. Wymaga to niejako odwrócenia obiegu samej pompy. Jej sprężarka musi działać, pompa zachowuje się wówczas jak jednostka zewnętrzna klimatyzatora. Nieuniknione jest więc dość duże zużycie energii. Pompa ciepła musi być konstrukcyjnie przystosowana do pracy w trybie chłodzenia. Nie da się jej później dodać.
Pompy ciepła typu powietrze/woda często mogą działać jako klimatyzatory, to tzw. tryb chłodzenia aktywnego. (fot. Buderus)
Chłodzące płaszczyzny lub klimakonwektory
Chłodzenie z pompą ciepła może działać w systemie powietrze/powietrze. Wówczas w pomieszczeniach mamy podobne, nadmuchowe jednostki, jak w typowych klimatyzatorach. Jednak w naszym kraju nie jest to zbyt popularne rozwiązanie. Zresztą zaciera się tu granica pomiędzy pompami ciepła i klimatyzatorami z funkcją ogrzewania.
Klimatyzatory mogą też działać jako pompy ciepła typu powietrze/powietrze. W wielu domach takie ogrzewanie wystarcza. (fot. Viessmann)
Częściej mamy ogrzewanie płaszczyznowe - podłogowe, a niekiedy ścienne lub sufitowe. Jeżeli chodzi o chłodzenie, to akurat to ostatnie - sufitowe - jest najlepsze. Mamy dużą powierzchnię wymiany ciepła, zatem jego wystarczającą efektywność nawet przy względnie niewielkiej różnicy temperatury pomiędzy chłodzącą płaszczyzną i powietrzem. To sprawia, że bardzo dobrze działa najtańsze w eksploatacji chłodzenie pasywne. Nie ma też wrażenia przeciągu, bo nie dmuchamy przecież nigdzie zimnym powietrzem. Wreszcie, inaczej niż w przypadku instalacji podłogowej, nie mamy bezpośredniego kontaktu z zimną powierzchnią. Nawet dość mocno schłodzona nie powoduje więc dyskomfortu.
I co ważne, schłodzone w pobliżu sufitu powietrze jest gęstsze od ciepłego. Samoistnie opada ku dołowi, w efekcie wyrównując temperaturę. Jeżeli zaś chłodzimy podłogę, problemem może być to, że zimne powietrze będzie zalegać blisko naszych stóp. Przy mocnym schłodzeniu - będziemy mieć zatem zimno w stopy, a i tak zbyt ciepło w głowę. Warto pomyśleć o zniwelowaniu tego efektu, poprzez założenie dużych, wolnoobrotowych wentylatorów sufitowych. Łagodnie wymieszają one powietrze zimne i ciepłe.
Godne polecenia jest także zastosowanie klimakonwektorów. Konstrukcyjnie to właściwie grzejniki konwektorowe z wentylatorami wymuszającymi intensywny ruch powietrza przez grzejnik. A większy ruch powietrza to także znacznie wydajniejsza wymiana ciepła z otoczeniem. Zarówno w trybie ogrzewania, jak i chłodzenia. Jeżeli przez takie urządzenie przepływa ciepła woda, mamy to pierwsze. Jeśli zasili go zimna - drugie.
Rzecz w tym, że właśnie dzięki cichym wentylatorom uzyskujemy wielokrotnie lepszą wymianę ciepła, niż bez takiego wspomagania. W trybie chłodzenia to nieodzowne, bo tu nie ma efektu konwekcji (samoistnego unoszenia się ogrzanego powietrza). Jednak i w trybie ogrzewania taka konstrukcja osiąga z kolei wysoką moc grzewczą przy zasilaniu wodą o temperaturze zaledwie ok. 40°C.
Dlatego klimakonwektory są właściwie jedynym rodzajem grzejników, które można polecić w instalacjach z pompą ciepła. Zwykłe się po prostu nie sprawdzają. W trybie ogrzewania mają bardzo niską moc cieplną z racji niskiej temperatury wody, zaś w trybie chłodzenia nie można ich zbytnio ochłodzić, bo zaczyna się na nich wykraplać wilgoć z powietrza.
Klimakonwektory to jedyne grzejniki, które efektywnie pracują również w trybie chłodzenia. (fot. Hewalex)
Człowiek wielu zawodów, instalator z powołania i życiowej pasji. Od kilkunastu lat związany z miesięcznikiem i portalem „Budujemy Dom”. W swojej pracy najbardziej lubi znajdywać proste i praktyczne rozwiązania skomplikowanych problemów. W szczególności propaguje racjonalne podejście do zużycia energii oraz zdrowy rozsądek we wszystkich tematach związanych z budownictwem.
W wolnych chwilach, o ile nie udoskonala czegoś we własnym domu i jego otoczeniu, uwielbia gotować albo przywracać świetność klasycznym rowerom.
Skomentuj
