Utrzymanie komfortu w pomieszczeniach komercyjnych i bytowych jest nieodłącznie powiązane z doprowadzeniem świeżego powietrza zewnętrznego o określonej temperaturze i wilgotności. Jest to równocześnie podstawowa cecha, jaką powinny się charakteryzować systemy klimatyzacji (w odróżnieniu od prostych systemów schładzania powietrza przez urządzenia typu „Split”).



Rys. 1 Monoblokowa pompa ciepła do uzdatniania powietrza świeżego typu CPAN-U
W przypadku systemów klimatyzacyjnych z centralnym uzdatnianiem powietrza, w centrali klimatyzacyjnej powietrze świeże doprowadzone jest do komory mieszania, w której następuje zmieszanie z powietrzem recyrkulacyjnym z pomieszczenia. Mieszanina powietrza o określonej temperaturze i wilgotności jest dodatkowo uzdatniana w centrali i o parametrach powietrza nawiewanego wpływa do pomieszczenia. W przypadku systemów opartych na klimakonwektorach wentylatorowych, w centrali dokonywana jest obróbka tylko powietrrza świeżego, które po uzdatnieniu jest mieszane w klimakonwektorze z strumieniem powietrza o parametrach powietrza w pomieszczeniu. Powietrze świeże może być również doprowadzone bezpośrednio do pomieszczenia, proces mieszania zachodzi w takim przypadku w pomieszczeniu, zaś klimakonwektory schładzają lub podgrzewają powietrze tylko obiegowe. W obydwu przedstawionych rozwiązaniach wymagana jest znaczna powierzchnia na duże centrale klimatyzacyjne, które eliminują te systemy w przypadku małych klimatyzowanych pomieszczeń lub budynków bądź wymagają zastosowania wielu elementów niezbędnych do obróbki powietrza wentylacyjnego.

Rys. 2 Zasada działania urządzenia w okresie letnim
Oferta firmy KLIWEKO obejmuje kompleksowe rozwiązania dla potrzeb klimatyzacji komfortu oraz chłodnictwa technologicznego w tym również monoblokowe urządzenia typu CPAN-U przeznaczone do uzdatniania powietrza świeżego. Urządzenia CPAN-U są wyposażone w system odzysku ciepła z medium pośredniczącym - pompę ciepła. Wykorzystanie zaworu czterodrogowego w układzie chłodniczym pozwala na odwracalność lewobieżnego obiegu parowego i realizację zarówno funkcji grzania w okresie zimowym jak i chłodzenia powietrza zewnętrznego w okresie letnim. Zasada działania urządzeń została przedstawiona na rysunku 2 i 3. W okresie letnim po stronie powietrza usuwanego znajduje się skraplacz układu chłodniczego. Na wymienniku tym następuje schłodzenie przegrzanej pary czynnika chłodniczego krążącego w zamkniętym obiegu oraz jej skroplenie. Ciekły czynnik chłodniczy trafia do zaworu rozprężnego, na którym obniża swoją temperaturę i ciśnienie a następnie wpływa do parowacza umieszczonego po stronie powietrza nawiewanego do pomieszczenia. Na parowaczu następuje odebranie ciepła od powietrza zewnętrznego i jego schłodzenie. Czynnik chłodniczy w postaci przegrzanej pary jest zasysany przez sprężarkę i tłoczony do skraplacza.
W okresie zimowym następuje przestawienie grzybka zaworu czterodrogowego i odwrócenie funkcji skraplacza i parowacza układu chłodniczego. Po stronie powietrza usuwanego znajduje się parowacz, na którym następuje odzysk ciepła z powietrza usuwanego. Ciepło to jest przekazywane w skraplaczu do powietrza zewnętrznego o niskiej temperaturze rezultatem czego jest jego podgrzanie.

Rys. 3 Zasada działania urządzenia w okresie zimowym
Proponowane urządzenie CPAN-U cechuje wiele zalet:
• układ z bezpośrednim odparowaniem czynnika chłodniczego cechuje brak strat energii związanej z zastosowaniem wody jako cieczy pośredniczącej
• brak dodatkowych wymienników ciepła (oziębiaczy, nagrzewnic powietrza) i źródła chłodu (agregatów chłodniczych) w odniesieniu do standardowych central wentylacyjnych z płytowym (krzyżowym), obrotowym lub innym systemem odzysku ciepła z powietrza usuwanego
• wysoka efektywność energetyczna układu chłodniczego: EER=4,42 COP=6,6; w okresie letnim powietrze usuwane z pomieszczenia i schładzające skraplacz posiada stosunkowo niską temperaturę ok. 24 0C, co przekłada się na niską temperaturę skraplania; z kolei w okresie zimowym powietrze usuwane z pomieszczenia stanowi dolne źródło ciepła o wysokiej temperaturze ok. 20-22 0C, co wiąże się z wysoką temperaturą odparowania czynnika chłodniczego; Jak wiadomo im wyższa temperatura odparowania czynnika chłodniczego i niższa temperatura skraplania w parowym obiegu chłodniczym tym wyższa efektywność energetyczna układu chłodniczego
• uniwersalność urządzenia (chłodzenie latem i grzanie w okresie zimowym)
• koszt zakupu porównywalny do central klimatyzacyjnych z płytowym krzyżowym wymiennikiem ciepła
• pełna obróbka cieplno-wilgotnościowa powietrza świeżego (grzanie, chłodzenie, osuszanie oraz nawilżanie przy zastosowaniu opcjonalnych nawilżaczy parowych)
• małe kompaktowe wymiary urządzeń pozwalają na montaż w pomieszczeniach o niedużych wymiarach zapewniając wentylację pomieszczenia dodatkowo połączoną z obróbką powietrza
• brak konieczności wykonywania rozległych wykopów w gruncie charakteryzujących pompy ciepła z dolnym źródłem ciepła – wilgotną glebą oraz gruntowe wymienniki ciepła typu powietrze-grunt.

Rys. 4 Opcjonalne nawilżacze parowe
Z całą pewnością proponowane monoblokowe urządzenie do uzdatniania powietrza świeżego z odwracalnym obiegiem chłodniczym CPAN-U stanowi ciekawą alternatywę dla obecnych rozwiązań central wentylacyjnych z powszechnie stosowanymi, rekuperatorami energii cieplnej.
Autor: mgr inż. Bartłomiej ADAMSKI, specjalista ds. techniczno-handlowych KLIWEKO