Apkure, ventilācija un gaisa kondicionēšana (HVAC)

Apkure, ventilācija un gaisa kondicionēšana (HVAC) labi izolētās ēkās

Energoefektīvā ēkā telpas apkures vajadzības ir zemas, tādēļ pietiek ar ventilācijas apkuri. Piemēram, pasīvā ēkā maksimālā jauda, kas ir nepieciešama telpas apkurei, ir 10–15 W/m2, tas ir 1.0–1.5 kW no kopējās jaudas, kas nepieciešama 100 m2 platībai. Tādēļ tradicionālā apkures sistēma ar radiatoriem vai grīdas apkuri vairs nav nepieciešama. Siltumu var nodrošināt, izmantojot ventilāciju.

Pastāv divas galvenās alternatīvas: 

  • padoto gaisu var uzsildīt centralizēti uzreiz pēc tam, kad tas atstāj ventilācijas mašīnu, vai 
  • to var darīt atsevišķi katrai istabai ventilācijas termināļos.

Pirmā alternatīva ģenerē vienādas temperatūras gaisu katrai istabai. Otrā gadījumā gaisa temperatūru var noregulēt katrai istabai atsevišķi.

Energoefektīvā ēkā, kurai ir laba siltumizolācija ēkas apvalkā, labu siltuma komforta līmeni var sasniegt ar zemāku istabas temperatūru. Istabas temperatūras mērķa vērtība projektā parasti ir 20–21°C.

Grīdas apkure ir noderīga vannas istabās, jo tā nodrošina komfortu un ļauj grīdām ātri izžūt. Tomēr, lai izvairītos no pārkaršanas, grīdas temperatūrai ir jābūt zemākai nekā izmantojot parasto grīdas apkuri. Grīdas temperatūrai vajadzētu būt tikai par 1-3°C augstākai par gaisa temperatūru. Pārējās istabās no lielām grīdas apkures zonām vajadzētu izvairīties.

Vertikālajai temperatūras atšķirībai starp 0,1 m un 1,1 m vajadzētu būt mazākai par 2°C, t.i., starp sēdošas personas potītēm un kaklu.

Pasīvā saules apkure ir daļa no pasīvās mājas apkures sistēmas. Saules slodzes un iekšējās slodzes dēļ dažādās telpās temperatūra atšķiras, tādēļ tiek ieteikts izmantot temperatūras kontroli katrai istabai atsevišķi. Pasīvās mājas apkures periods salīdzinājumā ar parastu māju ir īss. Saules siltuma slodze var izraisīt pārkaršanu jau agri pavasarī, tādēļ, lai novērstu vajadzību pēc dzesēšanas, var būt noderīgs siltuma ieejas apvedkanāls.

Projektā vajadzētu paredzēt dzesēšanas risinājumu, izmantojot pasīvus līdzekļus. Tie ietver apēnojošus logus, nakts dzesēšanu, izmantojot ventilāciju, un efektīvu dienas ventilāciju (skat. grafiku). Nomaiņas gaisu ventilācijai var iesūkt no mājas ziemeļu puses. Ir iespējams izmantot augsnes siltumu, lai iepriekš uzsildītu svaigo gaisu ziemā un dzesētu to vasarā. Svaigā gaisa iepriekšējā uzsildīšana ziemā samazina nepieciešamību pēc dzesēšanas, kas saistīta ar ventilācijas siltuma ieeju, un uzlabo izmantošanas ātrumu.

Apēnojošie logi un ēnojums zem logiem ir visefektīvākās pasīvās metodes.


Samazinājumums dzesēšanas


Izvēloties kamīnus, uzmanība jāpievērš to izmēram, jo pasīvās mājas apkures jaudas patēriņš ir mazs, un kamīna sildīšanas jaudai arī vajadzētu būt mazai. Kamīna siltuma uzturēšanas spēja un siltuma izdalīšanas jauda ir tieši atkarīga no tā izmēra.
 

Ventilācijas ātrums un siltuma atguve
Celtniecības normatīvi parasti pieprasa minimālo ventilācijas ātrumu diapazonā 10–15 l/s uz personu, tas ir apmēram 1 l/s katram m2 biroju ēkās ar parastu cilvēku blīvumu un 0,5 gaisa apmaiņas stundā dzīvojamo namu dzīvojamajās telpās.
 
Piemērs ventilācijas ātrumiem birojos, atkarībā no piesārņojuma slodzes trīs kategorijās (CEN 1752)

Kategorija Tikai iedzīvotāji Zems piesārņojošo materiālu līmenis Augsts piesārņojošo materiālu līmenis
   l/sm2  l/sm2 l/sm2 
 A 1.0 2.0  3.0 
 B 0.7  1.4  2.1 
 C 0.4  0.8  1.2 


Plānojot ventilācijas ātrumu, oglekļa dioksīda koncentrāciju var izmantot kā aizvietotāju ventilācijas ātrumam, tomēr to nevar izmantot, lai precīzi izmērītu ventilāciju, jo, iedzīvotāju skaita izmaiņu, ventilācijas ātruma un āra gaisa koncentrācijas dēļ, koncentrācija ēkās reti kad ir nemainīga. Oglekļa dioksīda koncentrācijas nemainīgo vērtību var aprēķināt no CO2 ģenerēšanas 0.00567 l/s apjomā katrai personai biroja ēkās.

Enerģijas blīvums izplūdes gaisa plūsmā ir augsts, un siltuma atguve ir ekonomisks veids, kā samazināt ventilācijas enerģijas un ekspluatācijas izmaksas. Siltuma atguve kļūst izdevīga pie augstas gaisa plūsmas un zemas āra temperatūras. Minimālajai siltuma atguves efektivitātei un gaisa apstrādes sistēmas izmēram vietās, kur tiek izmantota siltuma atguve, var noteikt limita vērtības. Pašreiz celtniecības normatīvi pieprasa, lai ikgadējais efektivitātes koeficients būtu 30–40%. Pasīvās ēkas ikgadējam efektivitātes koeficientam jābūt vismaz 75%. Modernie siltummaiņi var nodrošināt atguves koeficientus līdz pat 90% saistībā ar siltuma zudumu. Tomēr aukstos klimata apstākļos efektivitātes koeficients ir zemāks, un tas saistīts ar nepieciešamību atsaldēt ledu no siltummaiņa.

Svaigais ienākošais gaiss pirms ienākšanas siltummainī var tikt uzsildīts, lai novērstu siltummaiņa sasalšanu. Augsnes siltummainis gaisa iepriekšējai uzsildīšanai samazina vai pat pilnībā likvidē nepieciešamību pēc atsaldēšanas. Iespējamās mitruma kondensācijas un higiēnas problēmu dēļ, pazemes siltummaini neiesaka izmantot auksta klimatā. Zemes cilpas sistēma ar siltummaini svaigā gaisa iepriekšējai uzsildīšanai tika veiksmīgi testēta Paroc pasīvās ēkas pilotprojektā.
 
Augsnes siltumu vai aukstumu var izmantot šķidruma cirkulācijā zemes cauruļvadā – šādā gadījumā sistēma ietver siltummaini, sūkni un urbuma aku vai zemes cauruļvadu. Nepieciešamā priekšsildīšanas vai dzesēšanas jauda nosaka cauruļvada garumu vai akas dziļumu. Pazemes horizontālais cauruļvads ģenerē 10–20 W/m apkures jaudas.

Apkures, ventilācijas un gaisa kondicionēšanas (HVAC) sistēmu izolācija

Mūsdienu hermētiskajās, zema enerģijas patēriņa ēkās HVAC sistēmas kļūst arvien svarīgākas. Uzsildītajam un dzesētajam gaisam un ūdenim ir jāsaglabā temperatūra līdz tas sasniedz savu mērķi; jebkāds nevēlams siltuma zudums ir jāventilē, un tas ģenerē papildu enerģijas patēriņu.

Tādēļ ir svarīgi ne tikai ņemt vērā gala temperatūru, bet arī siltuma zudumu. Pat tad, ja gala temperatūras izmaiņas ir ļoti nelielas, siltuma zudumam ir nozīme.

Aprēķina piemērs:
Temperatūra un siltuma zudums ventilācijas kanālā

Izmēri:  315 mm 
Garums:  30 mm 
Gaisa temp.:  20°C 
Gaisa ātrums:  3 m/s
Apkārtējā temp.: 6°C 

Izolācijas biezums Siltuma zudums, W  Gala temperatūra, °C 
Neizolēts 2607  12.9 
80 mm 226  19.3 
150 mm  143  19.5 

Caurules ir neatņemamas HVAC sistēmu sastāvdaļas un tās ir jāizolē, lai samazinātu enerģijas patēriņu un ekspluatācijas izmaksas. Siltumizolācija ir nepieciešama, lai uzturētu pareizu ūdens temperatūru caurulēs. 

Aprēķina piemērs:
Siltuma zudums karstā ūdensvada caurulē

Cauruļvada izmērs:  22 mm 
Ūdens temperatūra:  55°C 
Apkārtējā temp.: 20°C 

Izolācija λ vērtība
W/m°C 
Izolācijas biezums Siltuma zudums
W/m 
Siltuma zudums,
kWh /m gadā
Neizolēts  - 0 mm  40 350 
PAROC Hvac Section  0.035 20 mm   6.0 52
PAROC Hvac Section  0.035 40 mm  4.5 39
PAROC Hvac Section  0.035 60 mm  3.8 33

Tāpat aukstuma sistēmām ir nepieciešama pietiekama aukstumizolācija, gan, lai novērstu kondensāciju, gan, lai samazinātu izmaksas. Kopumā temperatūras pazemināšana par vienu grādu ir trīs reizes dārgāka par temperatūras palielināšanu par vienu grādu.

Temperatūras uzturēšana pareizajā līmenī atstāj labvēlīgu iespaidu arī uz veselību. Ja siltā ūdens temperatūra ir pārāk zema, pastāv palielināts risks nodot slimības (piem., leģionāru slimību) caur silto ūdeni. Baktērijas vairojas temperatūrā starp 25–45°C, optimāli 35°C.

Izmantojiet Paroc aprēķinu programmu, lai uzzinātu, kāda izolācija ir nepieciešama Jūsu projektam.