Jaký je rozdíl mezi aktivními a pasivními chlazenými trámy a jak je správně navrhnout?

Pasivní trámy se vyznačují přenosením tepla pomocí přirozené konvekce vzduchu v místnosti přes hydronický výměník tepla. Tento proces přirozené konvekce je způsoben vzestupnými silami. Když chladnější povrch výměníku tepla přijde do kontaktu s teplejším vzduchem v místnosti, vzduch se ochladí, jeho hustota vzroste a těžší vzduch se pohybuje dolů do prostoru. Pasivní trámy jsou tak často používány k dosažení účinného a energeticky šetrného chlazení, přičemž v tomto systému vzduch v místnosti cirkuluje samostatně bez potřeby aktivní ventilace.

Při návrhu systémů aktivních trámů je kladeno důraz na správnou regulaci jak smyslových, tak latentních zisků tepla v místnosti. Tento typ systému umožňuje oddělenou kontrolu chlazení a ventilace, což vede k vyšší energetické účinnosti a nižším nárokům na ventilaci. Systémy aktivních trámů jsou často efektivní ve spojení s dedikovanými systémy pro přívod venkovního vzduchu a s řízenou ventilací na základě aktuální potřeby.

Jednou z hlavních výhod aktivních chlazených trámů je možnost snížit požadavky na primární průtok vzduchu. To má za následek menší prostorové nároky pro mechanické zařízení, což snižuje potřebu velkých vzduchotechnických kanálů a jednotek pro úpravu vzduchu. Snížením prostorových nároků pro mechanické zařízení se rovněž snižuje výška podlaží budovy, což může být výhodné v návrhu vícepatrových staveb. Další výhodou je možnost využít takzvané "free-cooling" možnosti, tedy využití přírodních podmínek pro chlazení v případě, že jsou dostupné nižší teploty chladicí vody. V tomto kontextu se aktivní trámy ukazují jako vhodné pro použití v geotermálních systémech.

Na druhou stranu, použití aktivních trámů vyžaduje pečlivé zacházení s teplotami vody, která se dostává do výměníků. Teplota vody musí být udržována nad rosným bodem prostoru, jinak by mohlo docházet ke kondenzaci. V případě, že není možné zajistit dostatečnou kontrolu vlhkosti v místnosti, je nezbytné zvážit využití vyšších teplot vody nebo jiné systémy pro kontrolu kondenzace. Podobně u pasivních trámů by teplota dodávané vody měla být o několik stupňů vyšší než rosný bod místnosti, aby se zabránilo vzniku kondenzace.

Při návrhu a instalaci aktivních trámů je důležitý také faktor akustického komfortu. Systémy s konstantním průtokem vzduchu přinášejí výhodu stabilního pohybu vzduchu, což přispívá k lepšímu akustickému prostředí v místnosti. Zároveň je třeba pečlivě zohlednit návrh teploty vzduchu a rychlosti výstupu vzduchu, aby byly splněny požadavky na termální komfort uživatelů prostoru. Podle normy ANSI/ASHRAE Standard 55-2017 je nutné zajistit, aby rychlosti vzduchu v obsazené zóně nepřesahovaly 50 fpm (0,25 m/s), a vertikální teplotní gradienty by měly být udržovány na úrovni 3°C nebo méně.

Chlazené trámy, aktivní i pasivní, představují efektivní a flexibilní řešení pro moderní budovy. Ať už jde o vysoce energeticky efektivní chladicí systém nebo o pohodlný a tichý způsob ventilace, je kladeno důraz na správný návrh, aby byly splněny všechny technické, energetické i komfortní požadavky. Odpovědné přistoupení k návrhu a instalaci těchto systémů nejen že přispívá k ekologické udržitelnosti, ale také zajišťuje dlouhodobou efektivitu a spolehlivost.

Jaké akustické problémy mohou vzniknout při návrhu ventilace v kancelářských budovách?

V průběhu návrhu ventilačních systémů v kancelářských budovách je nezbytné spolupracovat s akustikem, aby bylo zajištěno, že stanovené akustické normy budou dosaženy v navržené instalaci. Výběr jedné z uvedených alternativ bude mít vliv na akustické ošetření a výsledný akustický komfort v kancelářských prostorech. Ať už bude zvolena jakákoliv alternativa, je důležité, aby kromě stanovení akustických standardů projektu byly skutečné návrhy a výběr zařízení konzultovány s akustickým specialistou, aby se zajistilo, že požadované úrovně hluku budou dosaženy v konečné výstavbě. Tato potřeba akustického konzultanta se doporučuje u všech projektů, avšak je zvláště důležitá u alternativy s ventilátory pro jednotlivá patra, jak je podrobně uvedeno v následujících oddílech.

Akustické problémy u centrálních ventilátorových systémů

Pokud se kancelářské prostory nacházejí vedle centrální místnosti s mechanickým zařízením, která obsahuje ventilátory a podobné zařízení, je třeba je oddělit zdí s minimálním akustickým přenosovým číslem STC 50. Toho lze dosáhnout například 150 nebo 200 mm cihlovou zdí nebo konstrukcí ze sádrokartonu s kovovými nosníky a zvukovou izolací v dutině mezi nosníky, přičemž na obou stranách nosníků musí být dvě vrstvy sádrokartonu. Tento typ konstrukce je ukázán na obrázku.

Další aspekt, který je třeba zvážit, pokud je místnost s mechanickým zařízením umístěna nad úrovní terénu, je možnost přenosu hluku podél fasádního zdiva na úrovni podlahy nebo skrz otvory ve stěně místnosti. K tomu je třeba zajistit, že všechny spáry a otvory v místnosti budou správně utěsněny, aby se zabránilo šíření hluku. Dále je nutné věnovat zvláštní pozornost potrubí pro rozvod klimatizačního vzduchu, které by mělo být ošetřeno akusticky. Většinou se doporučuje akustická výstelka potrubí v délce 9 metrů od ventilátoru, avšak některé budovy mohou mít obavy o ekologické aspekty použití výstelky, zejména pokud je potrubí pokryto materiálem, který minimalizuje uvolňování vláken do vzduchu. V takových případech je nutné použít tlumiče hluku, jejichž umístění je ideální přímo v klimatizačním systému.

Akustické problémy u systémů s ventilátory pro jednotlivá patra

Pro klimatizační systémy s ventilátory pro jednotlivá patra jsou k dispozici dvě hlavní konfigurace: konfigurace s nasáváním vzduchu (draw-through) a s foukáním vzduchu (blow-through). Tyto dvě konfigurace mají odlišné akustické vlastnosti a vyžadují různé tlumení hluku. Dnes většina projektů používá řízení otáček ventilátorů prostřednictvím měniče frekvence místo variabilních vstupních lopatek, což vede k nižší úrovni hluku, protože je eliminován turbulence způsobená lopatkami. Tento způsob navíc znamená nižší akustickou energii a nižší hlučnost během provozu při nižších zátěžích systému.

Specifickou konfigurací, která se často používá u systémů pro jednotlivá patra, je systém blow-through, kde ventilátor je umístěn před chladičem. Výhodou této konfigurace je, že ventilátor odstraní teplo generované chladičem po něm.

Je třeba si uvědomit, že jakýkoliv systém, který zahrnuje ventilátory a klimatizační techniku, musí být navržen s ohledem na akustiku, aby se zajistil požadovaný komfort v pracovních prostorech. Vhodné akustické zajištění nejenže zlepšuje pracovní prostředí, ale také pomáhá v prevenci budoucích problémů, které mohou vzniknout z neadekvátního návrhu ventilace.

Jak správně modelovat energetickou spotřebu v chladičích a ventilačních systémech?

Energetická efektivita budov je téma, které si v posledních letech získává stále větší pozornost. S rostoucími požadavky na udržitelnost a ochranu životního prostředí se energetické modelování stává klíčovým nástrojem pro optimalizaci spotřeby energie. Vhodný přístup k modelování je nezbytný pro efektivní návrh chladicích a ventilačních systémů, jejichž spotřeba energie tvoří významnou část celkové energetické bilance budov. K dosažení přesných výsledků je důležité zohlednit nejen jednotlivé součásti systémů, ale také jejich vzájemné interakce, které mohou mít zásadní vliv na konečný výsledek.

Při srovnávání různých návrhových možností pro energetickou účinnost budov se většinou řeší malé změny v celkové spotřebě energie. I když rozdíly v energetické spotřebě jednotlivých systémů nejsou vždy dramatické, správné modelování může odhalit detaily, které vedou k výrazným úsporám. Tento proces vyžaduje přístup k přesným modelům, které dokážou realisticky simulovat spotřebu energie v chladicích, čerpacích a ventilátorových systémech.

Chladicí zařízení

Jedním z klíčových faktorů při hodnocení energetické spotřeby u retrofittingových systémů je možné zvýšení spotřeby energie chladicích zařízení v důsledku nižší teploty chladicího média, zvýšené dehumidifikace a omezené dostupnosti ekonomizérů. Aby bylo možné správně posoudit tento aspekt, je nutné, aby simulační programy přesně modelovaly výkon chladicích zařízení, neboť rozdíly v energetické spotřebě mezi alternativními chladicími systémy bývají často minimální. To vyžaduje použití výkonových křivek chladicích zařízení, které jsou přizpůsobeny konkrétním zařízením a teplotám chladicího média.

Energie čerpadel

Spotřeba energie čerpadel tvoří významnou část roční energetické spotřeby mnoha chladicích systémů. Zvláště u retrofitních systémů, které pracují s širším rozsahem teplot chladicího média, mohou být rozdíly v energetické náročnosti čerpadel zásadní. Nicméně modelování spotřeby energie čerpadel bývá složité a mnoho simulačních programů nedokáže správně simulovat jejich chování při různých provozních podmínkách. Čerpadla mohou mít buď konstantní spotřebu energie při běhu chladicího zařízení, nebo proměnlivou spotřebu v závislosti na procentuálním zatížení. Tento parametr je obtížné modelovat přesně, protože chování čerpadel se může lišit v závislosti na konkrétních podmínkách.

Energie ventilátorů

Ekonomizér

Kontrolní sekvence ekonomizérů hrají důležitou roli v optimalizaci spotřeby energie. Ekonomizér používá venkovní vzduch pro chlazení budovy, pokud je jeho entalpie nižší než entalpie vzduchu vráceného z interiéru. Různé varianty ekonomizérů mohou porovnávat venkovní vzduch s vráceným vzduchem na základě teploty nebo změny entalpie. Aby byla simulace správná, je nutné zvolit kontrolní algoritmus, který odpovídá skutečnému chování systému. Simulační programy, které neberou v úvahu skutečnou vlhkost vzduchu, mohou mít problém s přesným modelováním ekonomizérů, což může vést k chybným výsledkům a vyšší spotřebě energie.

Řízení teploty dodávky vzduchu

Strategie pro nastavení teploty dodávaného vzduchu může výrazně ovlivnit energetickou účinnost systému. Cílem je nastavit teplotu vzduchu na co nejvyšší úroveň, která splňuje požadavky nejvíce zatížené zóny. Tento přístup může vést k nižší spotřebě energie, protože zmírňuje nadměrnou dehumidifikaci, zvyšuje dostupnost ekonomizéru a zlepšuje cirkulaci vzduchu. Při modelování tohoto mechanismu je však nutné vzít v úvahu, jak se zátěž zón liší, což je v simulacích často zjednodušeno. Ve skutečnosti se zátěž mění podle různých faktorů, jako je počet lidí, zapnuté spotřebiče, nebo otevřená okna, což může způsobit významné odchylky od teoretických výpočtů.

Jak efektivně řídit spotřebu elektřiny v energetických systémech a co to znamená pro zákazníky?

Energetické systémy, ať už jde o přenosové nebo distribuční soustavy, musí být navrženy tak, aby splňovaly různé požadavky zákazníků při zachování stabilního a nákladově efektivního výkonu. Klíčovým prvkem těchto systémů je schopnost vyrovnat základní a špičkovou zátěž. Zatímco základní zátěž se vztahuje k minimálním energetickým potřebám, špičková zátěž představuje maximální spotřebu energie, která nastává v konkrétních obdobích dne nebo sezóny. Tento cyklus vyžaduje sofistikované řízení výkonu a flexibilitu přenosových systémů, které musí reagovat na výkyvy v poptávce, a to i v situacích, kdy je potřeba pružně regulovat výkon generátorů.

Při vývoji přenosových a distribučních soustav se přihlíží k různým faktorům, jako jsou klimatické podmínky, průmyslová struktura dané oblasti nebo zvyklosti v užívání energie. Například v oblastech s extrémními teplotami je spotřeba energie ovlivněna používáním klimatizací v horkých měsících nebo topením v zimě. Tento typ variability znamená, že nároky na energii se liší nejen podle ročního období, ale i během dne. V takových případech se často používají rychle reagující generátory, tzv. "točivé rezervy", které mají za úkol vyrovnat výkyvy v poptávce a předejít selhání systému.

Jedním z klíčových aspektů v moderním řízení energetických systémů je propojení spotřeby energie s možnostmi flexibilní regulace, tedy adaptace na aktuální dostupnost energie a její cenu. To vede k implementaci různých strategií řízení poptávky (demand response), které zahrnují například řízení spotřeby pomocí cenových signálů nebo přímo prostřednictvím technologií umožňujících aktivní zásah do spotřeby. Spotřebitelé jsou tak motivováni ke změně svého chování v reakci na cenové změny nebo na pokyny k omezení spotřeby během špiček, kdy je cena elektrické energie nejvyšší.

Některé z nejběžnějších strategií pro řízení spotřeby zahrnují:

1. Peak shaving: Tento přístup snižuje spotřebu energie v hodinách s nejvyšší poptávkou, což může znamenat i úsporu nákladů pro podniky, které platí za energii podle doby spotřeby.

2. Direct load control: Tento mechanismus spočívá v přímém zásahu do spotřeby na straně zákazníka, kdy je spotřebitelovi prostřednictvím komunikačního systému sděleno, že je nutné omezit nebo přerušit určitý druh spotřeby.

3. Valley filling: Tento přístup se zaměřuje na zvýšení spotřeby energie v časech, kdy je energetický systém podvyužitý, například během noci nebo na začátku dne. Správné ceny v těchto obdobích mohou zákazníkům přinést úspory a zároveň pomoci optimalizovat kapacity distribuční sítě.

4. Load shifting: Při této strategii je spotřeba energie přesměrována na dobu s nižšími cenami, což obvykle znamená přesun spotřeby do levnějších období dne nebo týdne.

Zajímavým vývojem v oblasti energetických systémů je zavedení inteligentních sítí (smart grid), které mají schopnost obousměrně přenášet jak energii, tak i informace mezi zákazníky a poskytovateli elektřiny. Tento koncept umožňuje nejen přesnější řízení spotřeby a dodávky energie, ale i snadnější reakci na změny v poptávce a nabídce. Zákazníci tak mohou lépe optimalizovat svou spotřebu, což přispívá k lepšímu vyvážení sítě a prevenci výpadků.

Pro úspěšné nasazení těchto systémů je však důležité, aby zákazníci byli informováni o cenových signálech a možnostech ovlivnit svou spotřebu, například pomocí moderních technologií, které jim umožňují regulovat spotřebu na základě aktuálních potřeb a cen. Kromě toho musí být součástí každé takové strategie i zajištění dostatečné úrovně spolehlivosti a bezpečnosti sítě, což je klíčové pro udržení stabilního a efektivního provozu elektrických systémů.

V souvislosti s těmito inovacemi by se měly moderní energetické systémy také zaměřit na stále důležitější otázky, jako je ekologická udržitelnost. Systémy, které umožňují flexibilní regulaci spotřeby a efektivní řízení poptávky, mohou přispět ke snížení emisí a lepšímu využívání obnovitelných zdrojů energie. Tento proces, pokud bude správně implementován, pomůže nejen snížit náklady na energii pro zákazníky, ale také podpořit širší cíle týkající se ochrany životního prostředí.