Raport – klimatyzacja HVAC

-- środa, 15 kwiecień 2009

Klimatyzacja to zarówno dogodne warunki pracy człowieka, jak również optymalne środowisko dla procesu przemysłowego. To znacznie więcej niż tylko proces chłodzenia, jak to się potocznie czasem uważa. Dziś coraz częściej korzysta się ze zintegrowanych systemów HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning – ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja). W ankiecie zapytaliśmy o doświadczenia związane praktycznymi zastosowaniami klimatyzacji w zakładach naszych czytelników.

W Polsce mamy małe zamieszanie wokół terminologii związanej z klimatyzacją. Nie ma dokładnego odpowiednika pojęcia określanego w języku angielskim jako HVAC. HVAC odzwierciedla nowoczesne pojmowanie klimatyzacji. Dlatego też zarówno w publikacjach inżynierskich, jak i w mowie potocznej coraz częściej używa się tego określenia, jako lepiej oddającego obecne rozumienie funkcjonowania systemu, a nie klimatyzacji rozumianej tylko jako chłodzenie. Poza nazwą działu branży budowlanej, skrót HVAC służy również do określenia zawodu (inżynier HVAC lub inaczej mechanical engineer) oraz rodzaju instalacji sanitarnych. Czasem spotyka się jeszcze odmiany tego pojęcia, takie jak HVAC & R lub HVACR (R od ang. refrigeration – chłodzenie), choć obecnie jako oczywiste przyjmuje się, że w skład HVAC wchodzi również chłodzenie.

Klimatyzacja to spełnienie najważniejszego wymogu w budownictwie, czyli zapewnienie wysokiego komfortu użytkownikom. Dobrze zaprojektowana instalacja HVAC (ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja) to również oszczędności w kosztach eksploatacji budynku. W przypadku środowisk produkcyjnych zastosowanie klimatyzacji może być wymagane przez wykorzystywane technologie produkcji i związane z nimi przepisy prawne. W naszych warunkach klimatycznych nie wszyscy są jeszcze przekonani o potrzebie stosowania klimatyzacji dla optymalizowania środowiska, w jakim pracują ludzie. W dużej mierze wynika to z braku dostatecznych informacji, jak znaczący wpływ mają warunki panujące w pomieszczeniach na wydajność pracy. W przypadku pracy lekkiej (np. praca biurowa) specjaliści oceniają, że optymalne parametry dla powietrza wewnętrznego to: temperatura latem 23–26°C, a zimą 20–24°C przy wilgotności względnej 40–60% (maks. 35–65%) i prędkość powietrza w strefie przebywania ludzi od 0,2 do 0,5 m/s. Dobrze zaprojektowana instalacja powinna je zapewniać wewnątrz pomieszczeń bez względu na warunki meteorologiczne panujące na zewnątrz. Dlatego też w czasie projektowania korzysta się z odpowiednich danych obliczeniowych przewidzianych dla danego regionu geograficznego W Polsce parametry obliczeniowe powietrza zewnętrznego określa norma PN-76/B-03420.

Prawidłowe zaprojektowanie systemów klimatyzacji, a nawet poszczególnych elementów, takich jak wentylacja i ogrzewanie, wymaga umiejętności i wiedzy. W wielu aspektach takie prace wymagają posiadania odpowiednich uprawnień. Wybór kontrahenta powinien być wnikliwy – koszty utrzymania i użytkowania systemu klimatyzacji są znacząco różne w zależności od jakości prac projektowych i ich wykonania. W Polsce od 2001 r. działa Stowarzyszenie Polska Wentylacja. Pod jej patronatem odbywają się co roku (od 2003 r.) w Warszawie specjalistyczne targi producentów urządzeń oraz elementów wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Salon Klimatyzacja to część wystawy, na której swoją ofertę prezentują dostawcy urządzeń klimatyzacyjnych i chłodniczych. W 2009 r. na marcową edycję zgłosiła się, jak podają organizatorzy, rekordowa liczba wystawców – ponad 120 firm. Jest to obecnie największa specjalistyczna wystawa w branży wentylacyjno-klimatyzacyjnej w Polsce. Na świecie jedną z prężniej działających organizacji związanych z HVAC jest amerykańska ASHRAE skupiająca inżynierów z całego świata.

HVAC

Rozwój nowych technologii to również coraz większe wymagania co do utrzymania odpowiednich parametrów powietrza, jego temperatury, wilgotności i czystości w pomieszczeniach produkcyjnych, eksploatacyjnych i magazynowych. Poza środowiskiem biurowym klimatyzacja spełnia ważne funkcje na przykład w takich miejscach jak centra elektronicznego przetwarzania danych, czyli: serwerownie, centrale telefoniczne lub pracownie komputerowe. Charakterystyczną cechą tego typu miejsc są duże zyski ciepła technologicznego. Ocenia się, że gęstość strumienia ciepła oddawanego przez elektroniczne elementy i urządzenia znajdujące się w centralach telefonicznych wynosi kilkaset watów na metr kwadratowy, a w serwerowniach osiąga wartość nawet ponad 1000 W/mkw. Pomieszczenia takie wymagają utrzymywania ścisłych parametrów powietrza przez cały rok, 24 godziny na dobę.

Systemy pełnej klimatyzacji pozwalają chłodzić, ogrzewać, nawilżać oraz osuszać powietrze w pomieszczeniach. Szeroko rozumiana klimatyzacja to również pomieszczenia czyste dla przemysłu farmaceutycznego, biologicznego, genetycznego, w tym strefy pomieszczeń czystych klasy A – D. Przy projektowaniu tego typu pomieszczeń w zakres prac wchodzą też: system ścian, stropów, podłóg i oświetleń. W przypadku pomieszczeń czystych dla przemysłu spożywczego i browarniczego to również kwestia rozwiązania dostawy powietrza do klimatyzacji w procesie technologicznym, dająca ochronę przed zanieczyszczeniami w trakcie procesu produkcji. Z kolei dla przemysłu drzewnego ważne jest między innymi odpylanie. Wielu naszych respondentów wymieniało jako ważne w ich zakładach takie czynniki, jak dostosowanie do wymogów HACCP i BRC – produkcja spożywcza, czy utrzymywanie temperatury i wilgotności w wąskim zakresie, oraz odpowiednich nadciśnień i kierunków przepływu powietrza przy zapewnieniu odpowiedniej klasy czystości w pomieszczeniach.

Eksploatacja systemów HVAC to dziś obowiązek stosowania się do regulacji prawnych dotyczących instalacji klimatyzacyjnych i chłodniczych, w tym wynikające z nich obowiązki właścicieli i użytkowników oraz certyfikacja personelu i firm serwisowych.



W przypadku korzystania z klimatyzacji ważne jest kontrolowanie jakości powietrza i sprawności działania systemu. Dlatego warto zlecać pomiary skuteczności działania instalacji klimatyzacyjnych i wentylacyjnych oraz ich regulacji. Jednak prawie w 40% odpowiedzi wskazano, że nie jest  prowadzona analiza, monitoring jakości powietrza wewnętrznego. W większości przypadków zleca się też obsługę klimatyzacji (czyszczenie, odkażanie) firmom zewnętrznym. Co ciekawe – w tej branży (może to wynik dużej konkurencji na rynku) jakość usług związanych z klimatyzacją HVAC jest oceniana w większości jako dobra, choć w niektórych wypowiedziach skarżono się na serwisy autoryzowane, wskazując wysokie ceny i nie zawsze równie wysoką kompetencję pracowników. Należy się zgodzić z opinią, że wybór dobrej firmy serwisującej jest tu kluczowy. Przy okazji warto wskazać wszystkim użytkownikom – nawet małych urządzeń klimatyzacyjnych (dla użytkowników dużych systemów jest to oczywiste) – na potrzebę ich czyszczenia. Niektóre klimatyzatory mają sygnalizator informujący o konieczności czyszczenia filtra. W urządzeniach niemających takiego sygnalizatora filtr należy czyścić w terminach podanych w instrukcji obsługi – zwykle co dwa tygodnie. Jeżeli klimatyzator pracuje w środowisku silnie zanieczyszczonym, czyszczenie filtra trzeba wykonywać częściej.

Oszczędność energii

Obecnie zwracamy dużą uwagę na oszczędzanie energii. Nowoczesne systemy wentylacji i klimatyzacji mogą obniżać koszty zużycia energii przy zachowaniu odpowiednich parametrów dla środowiska produkcyjnego i komfortu pracowników. W naszej ankiecie oszczędność energii wskazano jako najważniejszy element w systemie klimatyzacji na równi z zapewnieniem właściwego środowiska w obszarze produkcji, magazynowania.

Nie dziwi, że na rynku dużym zainteresowaniem cieszą się centrale wentylacyjne z odzyskiem ciepła. Służą one do kontrolowanej wymiany powietrza z jednoczesnym oczyszczeniem i ogrzaniem powietrza zewnętrznego, poprzez odzysk ciepła z powietrza wywiewanego. Oszczędności energii uzyskamy, stosując sterowanie wentylatorami w instalacjach HVAC. Od 70 do 80% zastosowań HVAC (klimatyzatory i agregaty chłodu) wykorzystuje wentylatory. W porównaniu z tradycyjnymi instalacjami, takimi jak rozruszniki silników i regulacja przepływu przy użyciu zaworu wylotowego, napędy AC pozwalają uzyskać oszczędności energii sięgające 50%. Przy 80% przepływu znamionowego w instalacji tradycyjnej pobór energii wynosi 95% mocy znamionowej, natomiast przy zastosowaniu falowników AC tylko 50%. Optymalizując sterowanie silnikiem zależnie od obciążenia (gęstości powietrza) osiągniemy dodatkowe oszczędności.

Dzisiaj szczególne zainteresowanie (również ze względów ekonomicznych) budzą zintegrowane systemy klimatyzacji HVAC. Jak się okazuje, są one wśród naszych respondentów użytkowane, ale w znacznie mniejszym stopniu niż oddzielne składowe instalacje: wentylacji, grzewcze, chłodzenia. Jak wynika z naszej ankiety, klimatyzacja nie jest instalowana tylko w pomieszczeniach biurowych, ale też równie często w halach i innych pomieszczeniach związanych bezpośrednio z produkcją.

Nie sposób wymienić wszystkich zalet systemu HVAC. Również koszt instalacji tego systemu w nowo budowanych obiektach w wersji podstawowej jest niższy od stosowanego ogrzewania wodnego.

Autor: Bohdan Szafrański