W ramach takiej działalności autora zamieszczony poniżej artykuł prezentuje przegląd i ocenę poszczególnych rozwiązań technicznych w zakresie możliwości oszczędności energii wydatkowanej na chłodzenie budynków poprzez zastosowanie chłodzenia naturalnego popularnie zwanego „free coolingiem”.
Cel i sposoby uzdatniania powietrza w klimatyzacji
Niewątpliwie jedną z najkrótszych definicji klimatyzacji jest stwierdzenie, że system ten ma na celu takie ukształtowanie środowiska otaczającego człowieka wewnątrz pomieszczenia, aby spełnione zostały warunki komfortu w zakresie jakości powietrza, komfortu termicznego, przy zachowaniu odpowiedniego poziomu hałasu.
Zdecydowana większość rozwiązań technicznych koncentruje się na usuwaniu zanieczyszczeń wydzielanych przez i wokół człowieka poprzez ich rozcieńczanie za pomocą dostarczania do pomieszczenia (strefy przebywania ludzi) strumienia powietrza nawiewanego o własnościach i parametrach spełniających „w sposób dynamiczny” równania bilansu dla poszczególnych zanieczyszczeń generowanych w pomieszczeniu w czasie pracy instalacji. Spełnienie warunków komfortu termicznego determinują równania bilansu zysków ciepła jawnego oraz zysków wilgoci (ciepła utajonego) wyrażone równaniami 1 i 2:
 |
 |
gdzie:
V· N – strumień powietrza nawiewanego [m3/s],
TN, XN – parametry powietrza nawiewanego do pomieszczenia (temperatura i zawartość wilgoci),
TP, XP – parametry powietrza utrzymywane w pomieszczeniu (temperatura i zawartość wilgoci),
ΣW · – suma „chwilowych” zysków wilgoci w pomieszczeniu (pochodzących od różnych źródeł) [g/s],
ΣΦj – suma „chwilowych” zysków ciepła jawnego w pomieszczeniu (pochodzących od różnych źródeł) [W],
ρp, cp – średnie wartości gęstości i ciepła właściwego powietrza wilgotnego w warunkach otoczenia człowieka.
Tak zdefiniowany strumień powietrza nawiewanego podlega wielu ograniczeniom (związanym między innymi ze sposobem dystrybucji tego powietrza w pomieszczeniu, rodzajem i jakością elementów nawiewnych, ukształtowaniem pomieszczenia i in.) i jego ostateczna wielkość jest wynikiem bardziej lub mniej wnikliwego procesu optymalizacji na etapie projektowania.
Równocześnie z określeniem strumienia powietrza nawiewanego należy określić niezbędny strumień powietrza wentylacyjnego (zewnętrznego, zwanego czasem „świeżym”) V· s, który należy doprowadzić do pomieszczenia, aby zapewnić jego odpowiednią jakość (głównie w zakresie zawartości CO2, odorów i innych zanieczyszczeń). Ze względów energetycznych jest oczywiste, że w warunkach obliczeniowych (zarówno w lecie, jak i w zimie) strumień ten powinien przyjmować wartość minimalną dopuszczalną odpowiednimi przepisami lub normami [2].
Jak pokazuje wieloletnia praktyka projektowa, w typowych budynkach mieszkalnych oraz użyteczności publicznej strumień powietrza nawiewanego jest często kilkukrotnie większy od minimalnego strumienia powietrza wentylacyjnego w instalacji klimatyzacyjnej. Ponieważ powietrze wilgotne można traktować jako mieszaninę doskonałą złożoną z wielu składników, powietrze świeże może wchodzić w skład powietrza nawiewanego, spełniając „kilka funkcji jednocześnie”.
Stąd powszechność stosowania w systemach klimatyzacji tzw. recyrkulacji powietrza, czyli powtórnego, bezpośredniego wykorzystania powietrza usuwanego z pomieszczenia w celu jego uzdatnienia i powtórnego dostarczenia do pomieszczenia klimatyzowanego (jako części strumienia powietrza nawiewanego).
