M08-Klimatizace

aly a lze je používat pro klimatizaci výškových budov, kan-
celářských budov, hotelů s atp. individuálními požadavky na interní mikrokli-
ma místností. Dnes však jsou upřednostňovány kombinované systémy
s fancoily.
2.5 Kombinovaný klimatizační systémy chladicí strop
Tento systém lze charakterizovat jako zařízení tvořené částí chladicí a vzdu-
chotechnickou.
Chladicí systém pokrývá tepelnou zátěž zcela či částečně, v zimním období ji
lze využít k pokrytí tepelných ztrát (vytápění). Chladicí část tvoří plochý trub-
kový výměník tepla zavěšený zpravidla pod stropem klimatizované místnosti.
Výměníkem protéká chladná voda, odnímá teplo a pokrývá tak část event. ce-
lou tepelnou zátěž prostoru. Teplota povrchu chladicího stropu se obvykle po-
hybuje okolo 19 až 20
o
C dle teploty chladicí vody a požadované úrovně mik-
roklimatu. Modifikací chladicí stropu je chladicí podlaha.
Vzduchotechnický systém zajistí výměnu vzduchu a jeho vlhčení, pokrytí
tepelných ztrát či částečné tepelné zátěže klimatizovaných místností. Pokud
celou tepelnou zátěž pokrývá chladicí strop, pak se do jednotlivých klimatizo-
- 21 (39) -
Název předmětu · Modul #
vaných místností přivádí vlhkostně upravený vzduch s teplotou vzduchu v
místnosti a průtokem vyplývajícím z hygienicky nutné dávky k výměně vzdu-
chu za čerstvý.
2.5.1 Základní částí systému
Chladicí strop je tvořen stropním nebo podstropním plošným výměníkem, či
chladicími elementy. Části stropu tvoří nosná konstrukce, rozvodný systém
trubek chladicího výměníku, soustava lišt, krycích panelů event. lamel. Součás-
tí chladicích stropu mohou být i svítidla event. distribuční prvky k přívodu čer-
stvého vzduchu. Nezbytné prvky dále tvoří:
• Zdroj chladu, kterým jsou chladicí jednotky (chillery) k výrobě chladicí
vody.
• Zařízení k úpravě a dopravě přívodního vzduchu do klimatizovaných míst-
ností tvořený obvykle nízkotlakým klimatizačním ústředním systém
s distribuční sítí. Přívodní vzduch slouží k event. eliminaci části tepelné
zátěže, ale zejména však musí pokrýt dávku čerstvého venkovního vzduch
pro každou z klimatizovaných místností. Úprava přívodního vzduchu spo-
čívající ve filtraci, ohřevu event. chlazení či vlhčení zajistí sestavná klima-
tizační jednotka.
• Zařízení k odvodu znehodnoceného vzduchu z místnosti, jenž je součástí
ústředního systému přívodního vzduchu.
• Rozvodná síť chladicí vody s potřebnými funkčními elementy.
Poznámka
Některé varianty provedení chladicího stropu umožňují jeho využití i v zimním
období k vytápění. V tomto případě je nutný zdroj tepla tvořený kotelnou či
předávací stanicí k přípravě topné vody.
2.5.2 Hodnocení a použití
Chladicí strop poskytuje oproti jiným systémům řadu výhod. Zásadní výhoda
spočívá v zajištění stavu prostředí bez proudění vzduchu vyvolávající průvan
pociťovaný uživateli zejména u vzduchových systémů. Teplo se v případě
chladicích stropů sdílí v rozhodující míře sáláním mezi povrchy s různou teplo-
tou a jeho přenos není vázán na proudění vzduchu.
Objemový průtok vzduchu se oproti vzduchovým systémům snižuje průměrně
na 20 % a je závislý na počtu osob v klimatizované místností. Z uvedeného
vyplývá, že profily vzduchovodů jsou podstatně menší a s menším průtokem
vzduchu klesají i náklady na provoz vzduchotechnického zařízení.
Chladicí strop vyžaduje minimální nároky na prostor pro instalaci. Údržba při
provozu je minimální.
Chladicí výkon se pohybuje dle provedení a teplot v mezích 20 až 50 Wm
-2
.
Chladicí stropy lze použít k zajištění interního mikroklimatu zejména v občan-
ských budovách. Typickými budou banky, kanceláře, obchody, restaurace, ap.
- 22 (39) -
Název kap. č. 2
Ideové schéma základní varianty klimatizačního systému chladicí strop je na
obr. 13.
Q
r
V
p
Mikroklima
Voda
Čerstvý vzduch
Odváděný vzduch
Výměník-chladič

Obr. 13 Schéma chladicího stropu
2.6 Chladivové systémy klimatizace
Chladivové systémy představují moderní pojetí klimatizace, jsou komfortní pro
uživatele a přitom prostorově nenáročné. To jsou dva stěžejní důvody, proč se
stávají stále oblíbenějšími a rozšířenějšími. Tato kapitola je zaměřena na:
• princip funkce
• rozdělení základních systémů chladivové klimatizace
• popis jednotlivých prvků chladivové klimatizace
• základní přístupy k návrhu systému
2.6.1 Základní princip funkce
Chladivové systémy pracují se základní variantou kompresorového chladícího
okruhu. Ačkoliv se jedná o nejjednodušší provedení chladícího oběhu, rozvoj
těchto systémů byl podmíněn zavedením moderních zejména spirálových kom-
presorů a kvalitních chladících látek (chladiva). Dnes mohou chladivové sys-
témy poskytnout stejný komfort a technické možnosti jako systémy vodní.
- 23 (39) -
Název předmětu · Modul #
chladivové
potrubí -
kapalina
sběrač chladiva
Rozdělení chladícího
okruhu u split-systémů:
expanzní
ventil
výparník
vnitřní jednotka
venkovní jednotka
chladivové
potrubí - pára
kompresor
kondenzátor
Obr. 14 Schéma chladicího okruhu a jeho rozdělení u split-systémů
Chladivové systémy se vyznačují dvou nebo třítrubkovým rozvodem chladiva
a přenosem tepla pomocí skupenských změn. V základním chladicím režimu
provozu probíhá vypařování chladiva ve vnitřní jednotce (odnímá se teplo kli-
matizované místnosti) a kondenzace chladiva ve vnější kondenzátorové jednot-
ce (kondenzační teplo se předává externímu vzduchu). Základní varianta pro-
vedení systému umožní pouze chlazení, dokonalejší varianty chladivových
systémů lze provozovat i v režimu vytápění místností. V tomto případě probí-
hají tepelné děje spojené s přenosem tepla opačně (tepelné čerpadlo).
Kompresor zajišťuje nejen stlačování chladiva, ale také jeho dopravu k výpar-
níkům ve vnitřních jednotkách. Část z práce kompresoru se tedy spotřebuje na
krytí tlakových ztrát chladiva v potrubí a s délkou potrubí chladící výkon sys-
tému klesá. U každé venkovní jednotky je tak dána maximální vodorovná a
svislá vzdálenost potrubí mezi vnitřní a venkovní jednotkou, tato odpovídá
zpravidla 15% poklesu nominálního výkonu zařízení.
2.6.2 Charakteristiky chladivové klimatizace
Chladivové systémy představují moderní variantu klimatizace
administrativních budov, hotelů i bytového prostředí. Vyrábí se ve variantách
od jednoduchého systému pro jednu klimatizovanou místnost po rozsáhlé
soustavy stovek místností. Tato variabilita je velkou předností chladivových
systémů. Mají hospodárný provoz a zpravidla umožňují v létě chlazení a
v zimě vytápění, u technicky nejdkonalejších systémů je možné provozovat
režim chlazení a vytápění současně.
- 24 (39) -
Název kap. č. 2
Chladivové systémy se vyznačují tím, že teplonosnou látkou k přenosu tepelné
energie mezi zdrojem a klimatizovanou místností k pokrytí tepelné zátěže
event. tepelných ztrát je chladivo. Chladivové systémy se vyznačují chladicím
zařízením děleným a tvoří tzv. „split“ systém s jednou vnější a vnitřní
jednotkou nebo s více vnitřními jednotkami. Vnější a vnitřní jednotky jsou
vzájemně spojeny potrubím k cirkulaci chladiva. Chladivové potrubí velmi
subtilní a tím prostorově nenáročné. Součástí vnitřní ventilátorové jednotky je
výparník ve funkci chladiče vzduchu. Vnější jednotka je zpravidla umístěna ve
venkovním prostoru obsahuje kompresor a vzduchem chlazený kondenzátor.
Obr. 15 Chladivová potrubní klimatizační jednotka
zabudovaná do podhledu obytné místnosti.
Tyto systémy nezajišťují větrání, vnitřní jednotky pracují pouze s oběhovým
(cirkulačním) vzduchem. Ve speciálních případech umožňují některé vnitřní
jednotky připojení potrubí s přívodem venkovního (upraveného nebo
neupraveného) vzduchu.
Chladiva jsou regulovanou látkou, podléhají kontrole, neboť ve větší či menší
míře poškozují ozónovou vrstvu Země a přispívají ke skleníkovému efektu.
Podle aktuálních předpisů musí být každé zařízení s náplní chladiva větší jak
3kg každý rok kontrolováno pověřeným revizním technikem z hlediska úniku
chladiva.
Díky tomu, že do chladícího oběhu nejsou vloženy žádné další okruhy jako
např. u vodnícho chlazení, dosahují chladivové systémy vysokého chladícího
faktoru a mají úspornější provoz. Ve srovnání s vodními systémy odpadají
rozměrné a těžké akumulační nádoby, hydraulické vyvážení rozvodů chladné
vody apod.
2.6.3 Základní druhy chladivových systémů
Chladivové systémy lze rozdělit do těchto základních skupin:
- 25 (39) -
Název předmětu · Modul #
• Split – systém skládající se z jedné vnitřní a jedné venkovní jednotky. Vý-
kon kompresoru se reguluje 0/100% - zapnuto/vypnuto, nebo plynule, tato
technologie se nazývá invertorová.
• Multisplit – systém skládající se z několika (zpravidla od 2 do 4) vnitřních
jednotek a jedné jednotky venkovní. Vnitřní jednotky pracují ve stejném re-
žimu, každá vnitřní jednotka je ovládána samostatně. Výkon kompresoru se
reguluje 0/100% - zapnuto/vypnuto.
• Multisplit s proměnným průtokem chladiva (obchodní označení VRV,
VRF, MRV) – systém skládající se z několika (podle velikosti od 2 až do
40) vnitřních jednotek a jedné jednotky venkovní. Výkon kompresoru je
plynule řízen frekvenčním měničem (inverter).
• Multisplit s proměnným průtokem chladiva s přečerpáním tepla (VRV,
VRF), někdy také označované se zpětným získáváním tepla. Jedná se o
předchozí variantu, která je doplněna o prvky umožňující distribuci tepelné
energie mezi jednotlivými vnitřními jednotkami. Tím mohou některé vnitřní
jednotky být v režimu vytápění a jiné současně v režimu chlazení.
Z tohoto výčtu je zřejmé, že chladivové systémy jsou vhodné jak pro klimati-
zaci jediné místnosti, tak ve vhodné konfiguraci pro klimatizaci rozsáhlé budo-
vy s několika sty místností. Systém umožňuje individuální regulaci teploty
v každé klimatizované místnosti. Chladivové systémy se stále technicky zdo-
konalují, proto členění na jednotlivé typy již není výstižné, systémy se v někte-
rých parametrech překrývají.


(mono) split multisplit (na obr. trisplit)
multisplit s proměnným průtokem
chladiva
multisplit s proměnným průtokem
chladiva a přečerpáním tepla
Obr. 16 Schéma základních typů chladivových systémů
2.6.4 Vnitřní jednotky
V klimatizovaných místnostech jsou situovány vnitřní ventilátorové jednotky,
které obsahují jeden výměník (základní je funkce je výparník, také kondenzá-
tor), ventilátor a také vzduchový filtr. Výparníkové jednotky obsahují zpravidla
- 26 (39) -
Název kap. č. 2
také expanzní ventil. Jednotky mohou pracovat pouze s oběhovým vzduchem,
nebo lze do nich zaústit přívod venkovního vzduchu. Podle konkrétního zaří-
zení musí být venkovní vzduch již předupraven (filtrovaný a v zimě předehřá-
tý), nebo ho lze nasávat přímo z venkovního prostředí. V současné době je ně-
kterých provedení vnitřních jednotek dbáno na filtraci vzduchu, instalované
filtry odstraňují ze vzduchu zápachy, tabákový kouř, pyl apod. Do jednotky
může být vestavěn také ionizátor vzduchu.
Chladící výkony vnitřních jednotek se pohybují od 2 do 12 kW, výjimečně do
20 kW. Vnitřní jednotky se vyrábí v mnoha provedeních. Nejběžnější typy
z hlediska umístění a proudění vzduchu jsou:
• nástěnná jednotka k montáži na zeď s nastavitelným výfukem šikmo před
sebe až vodorovně,
• podstropní, určená k montáži vodorovně pod strop, s vodorovným výfu-
kem vzduchu,
• parapetní, k postavení pod parapet (podobně jako otopné těleso)
s výfukem nahoru,
• kazetová k zabudování do podhledu nebo s opláštěním s výfuky po jedné,
dvou nebo čtyřech stranách kazety pod nastavitelným úhlem pod strop,
• potrubní, která je určena k zabudování do vzduchotechnického potrubí a
proudění vzduchu v interiéru je určeno volbou a umístěním koncových
elementů tohoto vzduchotechnického rozvodu. Tento typ je právě díky
možnosti výběru distribučních prvků oblíben pro klimatizaci náročných in-
teriérů.
Většina jednotek má částečně nastavitelný směr výfuku vzduchu pomocí
pohyblivých lamel (ovládaných servomotorem), jejichž polohu lze uživatel-
sky nastavovat. Správné umístění vnitřní jednotky je vedle jejího odpovída-
jícího výkonu klíčovým parametrem funkce klimatizačního systému a spo-
kojenosti uživatele. Nevhodné umístění klimatizační jednotky v interiéru
způsobuje nerovnoměrné rozložení teploty v prostoru a riziko průvanu, což
může celý systém z uživatelského hlediska znehodnotit. Důležitým paramet-
rem vnitřních jednotek je také jejich hlučnost.










- 27 (39) -
Název předmětu · Modul #
Základní druhy vnitřních jednotek




Jednosměrná kazetová jednotka
do podhledu
Čtyřsměrná kazetová jednotka
do podhledu


Dvousměrná kazetová jednotka
do podhledu
Podstropní jednotka



Parapetní jednotka zabudovaná Parapetní jednotka s opláštěním
Obr. 17 Základní druhy vnitřních jednotek chladivové klimatizace
2.6.5 Odvod kondenzátu
Na výparníku kondenzuje vodní pára z proudícího ochlazovaného vzduchu,
systém tedy vzduch nejen chladí, ale také odvlhčuje. Vznikající kondenzát je
nutno odvést do kanalizace, od které však kondenzátní potrubí musí být oddě-
leno zápachovou uzávěrou, jejíž funkce musí být zajištěna i při vyschnutí. Za
Obr. 18 Možnosti umístění čerpadla kondenzátu v nástěnné jednotce
- 28 (39) -
Název kap. č. 2
běžných podmínek při teplotě interiéru 26°C a relativní vlhkosti vzduchu ko-
lem 40% vzniká v závislosti na chladícím výkonu 1-5 litrů kondenzátu za ho-
dinu. Jednotky určené do podhledu (kazetové provedení) bývají vybaveny čer-
padlem kondenzátu, které zajistí automatické přečerpání kondenzátu o 500-
600mm nad podhled, odkud pak může být odváděn gravitačně. Vestavba čer-
padel kondenzátu do nástěnných jednotek je poměrně komplikovaná. Jejich
hlučnost navíc často převyšuje hlučnost samotné klimatizační jednotky.
2.6.6 Venkovní jednotky
Zbývající prvky chladícího okruhu, tedy kondenzátor spolu s kompresorem
jsou umístěny ve společné tzv. venkovní kondenzační jednotce. Většina kon-
denzačních jednotek je vzduchem chlazených, výjimečně jsou upraveny pro
chlazení vodou. Proudění vzduchu přes kondenzátor pak zajišťuje ventilátor.
Umístí se ve venkovním prostoru na vhodném místě budovy např. na venkovní
stěně, na střeše, na upraveném terénu, apod. Kompresor je vždy zdrojem hluku,
proto je třeba venkovní jednotky umísťovat uvážlivě, aby nedocházelo
k překročení hlukového limitu, v případě potřeby je možno použít akustické
zástěny.
Výhodou větších VRV systémů je možnost určitého předimenzování
kondenzační jednotky, tj. součet výkonů vnitřních jednotek může dosáhnout až
130% jejího nominálního výkon. Digitální regulace umožňuje invertorovým
technologiím uzpůsobení výkonu kompresoru aktuálním požadavkům vnitřních
jednotek. Tímto lze dosáhnout energetických úspor jak při provozu systému,
tak při dimenzování jištěného elektrického příkonu pozvolným nabíháním
kompresoru venkovní jednotky (softstart frekvenčním měničem). Pouze soft-
warovou nástavbou lze ukládat historii požadavků jednotek a tím poměrné spo-
třeby energie jednotlivými jednotkami. Takto lze i u chladivových systémů
rozúčtovat přesně náklady na spotřebovanou energii.





Venkovní jednotka
s kompresorem a kon-
denzátorem tvaru „V“
Rozdělovač chladiva pro sou-
stavy s přečerpáním tepla
Spirálový kom-
presor
Obr. 19 Součásti chladivových systémů
- 29 (39) -
Název předmětu · Modul #
VRV systémy umožňující přečerpávání tepla a individuální teplotní režim jed-
notlivých místností se vyrábí ve dvoutrubkovém a třítrubkovém provedení. Ve
doutrubkovém provedení je prvek, který umožňuje přísun kapalného chladiva
nebo páry podle okamžité potřeby vnitřní jednotky je tzv. rozdělovač chladiva,
jeho příklad je na obr. 19. Kompresor produkuje směs kapaliny a páry, tato
směs se podle skupenství rozdělí v rozdělovači chladiva, odkud již k vnitřním
jednotkám vede dvoutrubkový rozvod, ve kterém se přivádí chladivo jako ka-
palina nebo pára podle režimu vnitřní jednotky chlazení – ohřev.



Obr. 20 Příklady osazení prvků chladivových systémů
- 30 (39) -
Název kap. č. 2
V případě třítrubkové soustavy jsou podobné prvky umístěny bezprostředně
před vnitřními jednotkami a zajišťují přepínání mezi přívodem páry a kapaliny.
Významný rozdíl mezi dvoutrubkovou a třítrubkovou soustavou spočívá
v počtu spojů, kterých je u dvoutrubkového systému s centrálními rozdělovači
chladiva významně méně.
Oblíbenost jednoduchých chladivových systémů způsobila, že venkovní jed-
notky už dnes můžeme vidět na každém kroku, př. jsou na obr. 20. Jsou to však
strojní zařízení vyžadující jistý servis, kontrolu a musí být tedy bezpečně pří-
stupná pro obsluhu. V neposlední řadě jsou zdrojem hluku a pro svou funkci
vyžadují kolem sebe volný prostor, zejména na straně výtlaku vzduchu. Každé
umístění proto nemusí být vhodné.
2.6.7 Ovládání a regulace chladicího výkonu
U chladivových systémů může být chladicí výkon v nejjednodušším případě
regulován spínáním chodu kompresoru (zapnuto/vypnuto) a pomocně
stupňovitou regulací otáček ventilátoru u výparníku Po dosažení nastavené
teploty se kompresor vypíná. Klimatizační jednotky jsou zpravidla navrženy na
venkovní teplotu 32 - 35 °C. Při teplotách nižších se periodicky zapíná a
vypíná kompresor ve venkovní jednotce a to tím častěji čím je venkovní teplota
nižší. Z jednotky pravidelně pulsuje teplý a studený proud vzduchu. Toto je
hlavní nedostatek jednoduchých splitů a důvod obliby jednotek Split – Inverter,
které mají plynule regulovaný chladící výkon. Uvádí se, že podle provedení
regulace úspora elektrické energie v porovnání s klasickým splitem činí až
0%. 3
K ovládání chodu zařízení včetně nastavování teploty, která má být
automaticky udržována, slouží ovladače, které jsou nejčastěji dálkové. Lze jimi
také ovládat otáčky ventilátoru, programovat chod zařízení v čase, měnit nasta-
vení výfuku vzduchu (pomocí polohy výfukových lamel). Moderní jednotky
obsahují pohyblivé teplotní čidlo, které snímá rozdělení teploty v místnosti, a
podle toho vyhodnocuje nastavení provozních parametrů. Příklad jednotky a
detail čidla je na obr. 21. Pro celkovou správu zařízení, nastavení teplot, cent-
rální hlášení poruch jsou určeny nadřazené ovladače. Pro rozsáhlé soustavy
s desítkami a stovkami vnitřních jednotek je vhodná vizualizace provozu na
PC.
2.6.8 Chladivové potrubí
Vnější a vnitřní jednotka jsou propojeny měděným chladivovým potrubím,
jehož velikost je dána chladícím výkonem, běžně se jedná o průměry do 25mm.
Vzhledem k teplotám chladiva musí být potrubí tepelně izolováno izolací na
bázi syntetického kaučuku o tl. cca 10mm. Dnes je pro rychlou montáž použí-
váno předizolované potrubí. Souběžně s chladivovým potrubím jsou jednotky
propojeny komunikačním kabelem a podle typu zařízení je silové napájení nut-
no připojit na vnější nebo (dnes pro malé výkony častěji) na vnitřní jednotku.
Vzdálenost určující délku potrubí a převýšení mezi vnitřní a venkovní jednot-
kou je dána vždy výrobcem zařízení a maximální vzdálenost celková a ve ver-
tikálním směru se pohybuje se od 5 do 40 m.


- 31 (39) -
Název předmětu · Modul #
Obr. 21 Příklad integrace chladivové klimatizace do systému řízení budovy
přes rozhraní s protokolem LonWorks.
2.6.9 Nástin návrhu chladivové klimatizace
Návrh zařízení vyžaduje znalost výchozích údajů, ze kterých lze vyčíslit pri-
mární návrhové veličiny.
2.6.9.1 Výchozí údaje návrhu klimatizačního zařízení
• Požadavky na stav vnitřního prostředí, zejména max. vnitřní teplota