W tym systemie zastosowano również system DGP (dystrybucji gorącego
powietrza), ale ze względu na niewielki procent energii odzyskiwanej ze
spalin pochodzących z kominka (w stosunku do „mocy” płaszcza wodnego)
nie stanowi on istotnego elementu.
Głównym zadaniem BMS w
podsystemie HVAC jest utrzymanie stałej temperatury w budynku bez
względu na temperaturę zewnętrzną i stan rozpalenia kominka (na rys. 1 oraz 2 pokazano średnią temperaturę w wybranych pomieszczeniach).
Zadaniem BMS jest również koordynacja procesu HVAC z innymi
podsystemami, np. zarządzanie nadmiarem energii ze słońca czy wiatru.
System musi uwzględniać konieczność odpowiedniego wentylowania domu
(ilość wymian powietrza), kontrolując jednocześnie jakość powietrza –
poziom CO2 i wilgoci. Musi zatem okresowo godzić kilka sprzecznych
wytycznych, np. konieczność wyprowadzenia nadmiaru CO2 i/lub wilgoci
(czyli zwiększenia intensywności wentylacji) oraz dążenie do jak
najmniejszego zużycia energii na dogrzanie i okresowo nawilżenie
powietrza wtłaczanego do budynku. HVAC musi również (np. w trakcie
mrozów) nawilżać powietrze, cały czas dbając o utrzymanie w domu
komfortu klimatycznego.
Dla zilustrowania działania systemu na rys. 1 i 2 pokazano zapis parametrów działania HVAC w budynku przez wybrane 24 godziny jego pracy,
kiedy temperatura na zewnątrz spadła o 10°C. Są to zapisy rzeczywistych
sytuacji w funkcjonującym budynku, dlatego choć nie mają postaci
idealnych krzywych, obrazują zjawiska, które miały miejsce w systemie.
Ze względu na ograniczoną objętość artykułu nie sposób precyzyjnie
opisać każdy fragment prezentowanych wykresów, autor pozostaje jednak
otwarty na pytania czytelników.
Jak można odczytać z rys. 1, od godz. 0:00 26 stycznia do godz. 0:00 następnego dnia temperatura na zewnątrz budynku Galia spadła
z –3,4 do –13,1°C, co pokazuje dolna niebieska linia (znacznik w lewym
górnym rogu pokazuje czas i temperaturę zewnętrzną na końcu pomiaru). W
wyniku samej tylko rekuperacji temperatura świeżego powietrza ogrzanego
przez wyrzucane na zewnątrz powietrze zużyte wynosiła w tym czasie od
17,3 do 13,7°C – obrazuje to środkowa żółta linia.
Oczywiście powietrze o temperaturze 13,7°C nie nadaje się do bezpośredniego nawiewania do budynku o średniej temperaturze 21°C (choć warto zaznaczyć, że w przypadku tradycyjnej wentylacji grawitacyjnej temperatura zasysanego do wnętrz powietrza wynosiłaby –13°C), zatem zanim zostało ono wtłoczone do budynku, musiało zostać po rekuperacji dogrzane, tak aby nie dopuścić do zmiany temperatury w domu. Temu celowi służyły grzałki elektryczne oraz wymiennik w instalacji c.o., których pracę obrazuje rys. 2.
Realizacja wentylacji
Tak stabilne utrzymanie temperatury budynku przy spadku temperatury
zewnętrznej do –13°C nie jest oczywiście możliwe tylko przy pomocy
wentylacji, dlatego odpowiedzialny jest za to zintegrowany system HVAC. W
tym miejscu autor chciałby zaznaczyć, że z wykształcenia jest
automatykiem, a nie specjalistą od wentylacji, dlatego z góry pragnie
przeprosić czytelników za ewentualne trywializmy, które mogą pojawić się
w opisie zastosowanego systemu wentylacji i klimatyzacji.
Działanie
ogrzewania oraz klimatyzacji w domu Galia będzie tematem kolejnych
publikacji, ale wspomnieć należy, że funkcjonuje w nim kilka
automatycznie włączanych przez BMS różnych źródeł ciepła dla c.o. (pompa
ciepła, panele solarne, grzałki elektryczne i kominek z płaszczem
wodnym), z czego jedynie ten ostatni jest uruchamiany manualnie
(spontanicznie lub na żądanie BMS informującego właścicieli za pomocą
SMS). Sprawne i bezpieczne włączenie do HVAC turbokominka z płaszczem
wodnym, w którym temperatura wody zmienia się od 20 do 80°C, stanowi nie
lada wyzwanie dla systemu.
W praktyce często wygląda to tak, że
kiedy BMS wyliczy aktualne zapotrzebowanie na energię i zdecyduje się na
włączenie któregoś ze źródeł c.o., np. kominka, informuje o tej
potrzebie użytkowników. Jeżeli kominek nie zostanie rozpalony i w
określonym czasie nie pojawi się spodziewana „fala energii”, system
decyduje o włączeniu następnego dostępnego źródła – np. bufora paneli
solarnych, grzałek z elektrowni wiatrowej czy paneli fotowoltaicznych
lub pompy ciepła, w zależności od aktualnej dostępności źródła
(monitorowanej w trybie ciągłym).
Wybierane przez BMS źródło może się zmieniać kilkanaście razy w ciągu
doby, o ile dostępne stanie się inne, „ekonomicznie atrakcyjniejsze”.
Problem pojawia się, gdy po włączeniu jednego z niskotemperaturowych
źródeł energii użytkownicy zdecydują się na rozpalenie dla własnej
przyjemności kominka – nagłe uruchomienie dodatkowego źródła energii
zaburza ten schemat działania.
Oczywiście zaawansowany system sterowania BMS szybko radzi sobie z tym problemem (patrz rys. 2 i 5).
Jedynym odczuwalnym efektem działania kominka w takiej sytuacji będą
fale przyjemnego ciepła rozchodzące się po domu, ponieważ zazwyczaj
wywołuje to przegrzanie nawiewanego z systemu wentylacji powietrza przez
dodatkowe włączenie DGP (odzyskanego z komina ciepła rozprowadzonego
niezależnie).
