Belki chłodzące w powietrzno-wodnym systemie klimatyzacji. Co to są belki aktywne i bierne?

Belki chłodzące w powietrzno-wodnym systemie klimatyzacji to po prostu wymienniki cieplne zawieszane pod stropem pomieszczenia lub wbudowane w podwieszany sufit. Dowiedz się jakie są zasady działania belki chłodzącej aktywnej i biernej. W artykule tabela z parametrami charakteryzującymi pracę belek chłodzących.

Spis treści

1. Rodzaje belek chłodzących
2. Belki chłodzące aktywne
3. Belki chłodzące bierne
4. Belki aktywne chłodzące z funkcją VAV
5. Belki chłodzące - jak zapobiegać wykraplaniu?
6. Belki chłodzące - wodny wymiennik ciepła
7. Belki aktywne - nawiewanie powietrza
8. Belki hybrydowe chłodząco-grzewcze
9. Parametry charakteryzujące pracę belek aktywnych i biernych

Rodzaje belek chłodzących

Ze względu na zasadę działania belki dzielimy na:

• aktywne
• bierne

Belki chłodzące mogą być montowane:

• w suficie podwieszanym,
• bezpośrednio do sufitu.

Belki chłodzące aktywne

Belki aktywne to urządzenia sufitowe z nawiewnikami indukcyjnymi. Występuje w nich zjawisko indukcji powietrza wtórnego z pomieszczenia do belki na chłodnicę. Dla belek aktywnych podstawowe kryteria doboru parametrów systemu to wymagane wartości strumieni powietrza zewnętrznego (świeżego) dostarczanego do każdego z pomieszczeń i maksymalne zyski ciepła (mocy chłodniczej).

Dzięki belkom aktywnym można odebrać duże zyski ciepła (lub pokryć straty ciepła) przy użyciu stosunkowo niewielkiego strumienia powietrza, i jednocześnie zapewnić cichą pracę instalacji. W zależności od potrzeb i, w konsekwencji, temperatury wody doprowadzonej do wymiennika ciepła znajdującego się w module belki aktywnej urządzenia te mogą pełnić funkcje chłodzące lub chłodząco-grzewcze.

Belki chłodzące bierne

Belki bierne sprawdzają się dobrze jako urządzenia chłodzące, nie zaleca się ich stosować do ogrzewania powietrza. Urządzenia te nie są nawiewnikami powietrza (takie zadanie spełniają belki aktywne), co oznacza, że w obiekcie z belkami biernymi trzeba zaprojektować odrębną instalację nawiewną.

Belki aktywne chłodzące z funkcją VAV

Aby praca belek aktywnych była jak najbardziej ekonomiczna, można zastosować belki VAV (ang. Variable Air Volume) o zmiennej wielkości przepływającego strumienia powietrza regulowanego na podstawie aktualnej temperatury powietrza lub stężenia CO2, bądź obecności osób w pomieszczeniu oraz harmonogramu dobowego. Przy takim rozwiązaniu instalacji także system wywiewny musi być wyposażony w przepustnice VAV.

Belki chłodzące - jak zapobiegać wykraplaniu?

W celu uniknięcia wykraplania woda chłodząca przepływająca przez wymiennik charakteryzuje się podwyższoną temperaturą w stosunku do wody lodowej używanej w chłodnicy w centrali wentylacyjno-klimatyzacyjnej i w klimakonwektorach. Kondensacja nie wystąpi, gdy temperatura powierzchni wymieniających ciepło jest wyższa od temperatury punktu rosy powietrza w pomieszczeniu o 1–2 K. Przy takim rozwiązaniu w belkach nie musi występować układ skroplinowy.

Przykładowo, gdy temperatura powietrza wewnętrznego wynosi 26°C, a wilgotność względna 50%, temperatura punktu rosy osiągnie ok. 15°C. Z tego też powodu temperatura wody chłodzącej w wymienniku nie powinna spadać poniżej 16°C. Aby zapobiec wystąpieniu kondensacji, stosuje się też inne zabezpieczenia, m.in. specjalne czujniki kondensacyjne, odcinające dopływ wody, gdy temperatura wody chłodzącej zbliży się do temperatury punktu rosy w pomieszczeniu.

Kolejne ważne parametry powietrza w kontekście zapobiegania wykraplaniu to zawartość wilgoci i wilgotność względna powietrza uzdatnianego za chłodnicą i nagrzewnicą w centrali. Powinny one odpowiednio wynosić: ok. 8–8,5 g/kg oraz 60–70%. Osuszanie powietrza pierwotnego na chłodnicy centrali wentylacyjnej ma na celu regulację wilgotności dla uniknięcia kondensacji. Osuszone powietrze może zaabsorbować wilgoć z pomieszczenia.

Belki chłodzące - wodny wymiennik ciepła

W obu rodzajach belek (aktywnej i biernej) znajduje się dwu- lub czterorurowy wodny wymiennik ciepła. Działa on naprzemiennie w systemie dwururowym, ogrzewając lub chłodząc przepływające powietrze, zależnie od wartości temperatury powietrza zewnętrznego. Zastosowanie systemu czterorurowego umożliwia uzyskanie w każdym pomieszczeniu warunków wynikających z indywidualnych potrzeb – ogrzania lub chłodzenia powietrza, niezależnie od trybu pracy urządzeń w innych pomieszczeniach.

Do kolektora w belce aktywnej dopływa powietrze (zwane pierwotnym) wstępnie uzdatnione w centrali wentylacyjno-klimatyzacyjnej. Powietrze, wypływając z dysz umieszczonych po bokach belki, powoduje podsysanie/indukcję powietrza z pomieszczenia spod belki (powietrza wtórnego), które przepływając przez wymiennik ochładza się, a następnie miesza z powietrzem pierwotnym.

Gdy konieczne jest ogrzewanie powietrza, belki mogą być także wyposażone w ogrzewanie elektryczne, wykonane jako pręty grzewcze zamontowane w rurkach w wymienniku ciepła lub grzałki elektryczne ogrzewające powietrze nawiewane pierwotne w skrzynce rozprężnej. W okresie, gdy nie jest potrzebne ani chłodzenie, ani ogrzewanie, do pomieszczenia można nawiewać powietrze przygotowane w centrali bez jego dodatkowego ochłodzenia lub ogrzania w module belki.

Belki aktywne - nawiewanie powietrza

Belki aktywne, w zależności od wykonania, umożliwiają nawiewanie powietrza przez dysze umieszczone wzdłuż dwóch dłuższych boków urządzenia lub wszystkich czterech, a jeśli trzeba zamontować belki przy ścianie – przez dysze z jednej strony (stosuje się odpowiednio belki dwu-, cztero- lub jednokierunkowe). Biorąc pod uwagę, że konieczne jest jednoczesne usuwanie powietrza z pomieszczenia, zamiast odrębnej instalacji wywiewnej można zastosować belki z modułem wywiewnym. Do odprowadzania powietrza wywiewanego jest zainstalowany dodatkowy króciec – obok komory powietrza pierwotnego.

Poza belkami aktywnymi o tradycyjnych, podłużnych kształtach, pojawiły się urządzenia okrągłe, także z funkcją chłodzenia i/lub ogrzewania powietrza. Wykorzystano w nich właściwości aerodynamiczne nawiewników sufitowych i korzyści energetyczne wynikające z zastosowania zarówno wody, jak i powietrza do odbierania zysków ciepła. Opcjonalnie mogą być wyposażone w tackę skroplin pod wymiennikiem ciepła.

Belki hybrydowe chłodząco-grzewcze

Na rynku dostępne są belki hybrydowe chłodząco-grzewcze z zamontowanym wentylatorem, włączanym w okresie szczytowego zapotrzebowania na chłodzenie/ogrzewanie powietrza, co powoduje zwiększenie przepływu powietrza wtórnego i wydajności chłodzenia/ogrzewania. Belki pasywne oraz aktywne mogą być wykonane jako zintegrowane z oprawą oświetleniową, nagłośnieniem sali, detektorami ruchu, tryskaczami i zawierać ukryte korytka kablowe.

Parametry charakteryzujące pracę belek aktywnych i biernych