Nizkotemperaturne sisteme površinskega hlajenja s toplotno črpalko uporabljamo zadnja leta vse več tudi za manjše individualne zgradbe. Razlikujemo med aktivnim in pasivnim (prostim) hlajenjem. O aktivnem hlajenju govorimo, kadar toplotna črpalka deluje reverzibilno, pri čemer sta ogrevalni in hladilni sistem zajeta v eni napravi, kar je z energijskega vidika zagotovo najprimernejša rešitev.

Če imamo napeljano nizkotemperaturno stensko in talno ogrevanje, lahko isti sistem uporabimo tudi za hlajenje. Talno hlajenje zaradi nizke temperaturne razlike med prostorom in površino tal ni najbolj primerno glede ugodja, zato je za hlajenje primernejši stenski ali stropni cevni sistem. Poleg napeljave imajo t.i. binarni sistemi prilagojeno tudi regulacijo, kar pomeni preklop iz sistema ogrevanja na hlajenje ali obratno.

S hlajenjem prostorov z lokalnimi ali s centralnimi sistemi klimatizacije želimo doseči, da ohlajeni zrak optimalno porazdelimo po prostoru pri dopustnih temperaturah, ustrezni vlažnosti in primerni hitrosti. Površinsko hlajenje prostora se vrši v največji meri s sevanjem ohlajenih površin, kar pomeni, da se hlajenje izvaja brez prisilne cirkulacije zraka.


Stensko hlajenje/ogrevanje


Talno hlajenje/ogrevanje

1. Toplotna črpalka

Za hlajenje koristimo reverzibilno toplotno črpalko. Pri aktivnem hlajenju kompresor obratuje, kar pomeni določeno porabo energije in s tem povezane stroške. Pri povišanih zunanjih temperaturah pa se toplotno črpalko lahko koristi tudi za pasivno hlajenje oziroma t.i. »prosto ali naravno hlajenje«, kjer kompresor toplotne črpalke ne obratuje. Za hlajenje koristimo hlad zemlje ali podtalnice brez delovanja kompresorja, torej brez porabe energije. Takšno hlajenje je najcenejše, skoraj brezplačno, saj potrebujemo pogonsko energijo samo za obratovanje obtočne črpalke. Za hladilne elemente lahko uporabljamo razen ventilatorskih konvektorjev tudi sistem talnega ogrevanja in stropno hlajenje.
 
Glede na hladilne elemente razlikujemo:

• nekondenzirajoče hlajenje (stensko, stropno, talno hlajenje), kjer so površinske temperature v ravnini cevi 17–20 °C, in sicer pri temperaturni razliki v toplotnem prenosniku 4 K,
• kondenzirajoče hlajenje (ventilatorski konvektorji).

 2.  Grelno-hladilna telesa
 
Cevni stenski sistem za hlajenje je napeljan pod ometom na notranjih površinah zunanjih zidov. Stropno hlajenje izvedemo podometno ali z visečimi stropovi. Pri površinskem hlajenju uporabljamo temperaturni režim vode 16–18 °C. Pri tem moramo upoštevati, da je najnižja temperatura hladne vode omejena s temperaturo rosišča zraka. Površinsko hlajenje načrtujemo tako, da povprečna temperatura stropa in sten v poletnem času znaša 18–20 °C, pri čemer je minimalna oziroma najnižja temperatura površin sten in stropa lahko 17 °C, pri talnem hlajenju pa 20 °C. V primerjavi z vpihovanjem zraka s površinskim hlajenjem pri tem hlajenju ne povzročamo dvigovanja prahu ter večjega gibanja zraka oziroma občutka prepiha.

Pri doseganju točke rosišča se na ceveh kondenzira para iz zraka, na površinah pa se pojavi kondenzat. Izvedbe binarnih površinskih sistemov so lahko različne. Ločimo dve izvedbi mokrega sistema in dve izvedbi suhega sistema glede na način vgradnje cevi:

• mokri sistem, vgrajen na steno,
• mokri sistem, vgrajen v steno,
• suhi sistem – cevi so položene v utore v steni in nato prekrite z zaključnim slojem,
• suhi sistem – cevi so nameščene v montažne izolacijske plošče.

Pri mokrem sistemu so cevi pritrjene neposredno na steno. Uporabljajo se cevi, premera 10–20 mm, ki jih prekrijemo z grobim in s finim ometom. Namesto večjih premerov cevi ter debelejšega ometa uporabljamo tudi t.i. kapilarne sisteme, ki so sestavljeni iz mreže cevi majhnega premera (2–6 mm). Pri mokrem sistemu, vgrajenem v steno, so cevi pritrjene na armaturno mrežo in zalite neposredno v betonsko steno.

Pri suhem sistemu stenskega hlajenja/ogrevanja so cevi vgrajene v montažne izolacijske plošče. Sistem je primeren za zunanje in predelne stene.

Cevno mrežo je najbolje dimenzionirati tako, da dosežemo približno enake upore v primarnem in sekundarnem delu, kar pomeni, da pri istih dimenzijah cevne mreže in približno enakih pretokih tople in hladne vode obtočna črpalka ustreza tako zimskemu kot tudi letnemu času obratovanja. Pomembno je, da površine za ogrevanje in hlajenje optimalno dimenzioniramo in pri tem upoštevamo toplotne in hidravlične razmere. Binarni sistem ogrevanja in hlajenja je z vidika toplotno-hidravličnih razmer usklajen takrat, ko je toplotna obremenitev v zimskem času približno dvakrat večja v primerjavi s hladilno obremenitvijo v letnem času, temperaturna razlika predtoka in povratka tople vode pri ogrevanju pa približno dvakrat večja v primerjavi z razliko predtoka in povratka hladilne vode pri hlajenju.

Pri mokrem načinu vgradimo cevni register v betonsko ali opečnato steno. Register je sestavljen iz PB-cevi, premera 10–16 mm, ki imajo difuzijsko zaščito. Potrebna debelina ometa znaša do 35 mm. Omet je lahko mavčen, apnen, ilovnat ali apneno-cementni.

 
Moker način vgradnje stenskega hlajenja

Pri sistemih za suho vgradnjo uporabljamo mavčne plošče z različnimi dodatki. V mavčne plošče so vgrajene PB-cevi, premera 6 mm, ki so priključene na zbirne cevi, premera 16 mm. Mavčne plošče lahko barvamo ali nanje položimo tapete. Debelina mavčnih plošč znaša 12,5 ali 15 mm.

Poleg plošč na osnovi mavca uporabljamo tudi sistem, ki ga sestavljajo izolacijske plošče z utori (polistiren, toplotno izolacijske plošče iz mineralne volne) za vgradnjo cevi, premera 8 ali 10 mm, in priključne garniture z razdelilniki in izolacijskimi podometnimi dozami. Izolacijske plošče so debele 15–30 mm. Ker je cevni register ločen od stenske akumulacijske mase, ima sistem dobre regulacijske sposobnosti.

Klimatske stene so sestavljene iz tovarniško narejenih elementov (registrov), širine 50 mm, ki jih lahko povezujemo med seboj horizontalno in vertikalno v večje površine. Različne višine omogočajo optimalno vgradnjo na objektu glede na specifične zahteve. Klimatske stene se uporabljajo na zunanjih stenah, lahko jih namestimo tudi na notranje stene in na stene v mansardi (nagibih strehe). Pri tem uporabimo za konstrukcijo toplotno izolacijske plošče iz konoplje, plute, lesne volne, mineralne volne in profilirane plošče iz polistirena. Pri suhomontažnih konstrukcijah pritrdimo registre klimatskih sten na standardne kovinske in lesene konstrukcije. Stene nato obdelamo z mavčno-kartonskimi ploščami ali z lesenim opažem.

Pri površinskem hlajenju je najpomembnejše, da preprečimo kondenzacijo na hladilnih površinah (pojav kondenzata na površini). Da do kondenzacije ne pride, mora biti temperatura hladilne površine višja od temperature rosišča zraka v prostoru. To pomeni, da moramo hladilno površino »termostatsko« držati nad točko rosišča prisotnega zraka v prostoru. Morebitni pojav kondenzata preprečimo z zvišanjem površinske temperature hladnega zidu, stropa ali tal (s tem preprečimo nadaljnjo cirkulacijo hladne vode) ter z znižanjem vlažnosti zraka v prostoru.


Stensko hlajenje/ogrevanje

Bojan Grobovšek, univ. dipl. inž. str.
Fotografije: arhiv avtorja