System Giacoklima

Wyobraźmy sobie słoneczny lutowy poranek i pana Kowalskiego wracającego właśnie z rodziną z dwutygodniowego urlopu w górach. Po kilkunastu godzinach spędzonych za kółkiem z pewnością marzy teraz o gorącej kąpieli i wygodnym łóżku, a przecież warszawska willa, w której mieszka przypomina bardziej dużą chłodnię z temperaturą niewiele wyższą od zera stopni. Jednak pan Kowalski nie wydaje się tym zmartwiony. Wie, że za chwilę w jego domu zrobi się ciepło. Korzystając z chwili przerwy, przy pomocy laptopa łączy się z internetem i wpisuje kod dostępu do modemu swojej centrali sterującej. Sprawnie wprowadza nowe dane do pamięci operacyjnej systemu załączając pracę kotła w układzie dwustopniowym i podwyższając temperaturę w pomieszczeniach z 6 do 20°C. Willa Pana Kowalskiego jest pięknie oświetlona i przeszklona. Strona południowa dość szybko osiąga więc wymaganą temperaturę korzystając z dodatkowych ilości ciepła wpadających przez okna, podczas gdy strona zachodnia wydaje się nadal niedogrzana. System śledzący wykrywa tę różnicę i samodzielnie podejmuje decyzję o transformacji części ciepła. Z głównej centrali sterującej zostaje po chwili wysłany sygnał do zaworów strefowych zamykając za pomocą siłowników prądowych jedną strefę a otwierając drugą. Nadmiar ciepła ze strony południowej budynku zostaje przerzucony na stronę zachodnią. Słońce jest coraz wyżej. W nagrzanych pomieszczeniach występuje teraz spiętrzenie ciepła w strefie sufitowej potęgowane przez efekt szklarniowy. Gdy temperatura przekracza zaprogramowaną wartość, system uruchamia dodatkowo chłodzenie sufitowe. Specjalne panele umieszczone pod stropem odbierają nadmiar energii przesyłając ją na pierwszy stopień wymiennika ciepłej wody użytkowej. Zużycie gazu w palniku kotła spada do minimum. Powyższa scenka brzmi nieco fantastycznie. Okazuje się jednak, że równie inteligentne układy już istnieją i mają praktyczne zastosowanie.

Ogrzewanie, ale jakie
Instalacje centralnego ogrzewania, podobnie jak instalacje sanitarne przeżywają w ostatnich latach bujny rozwój. Projektant, zamiast grzejników konwekcyjnych ma dzisiaj do dyspozycji ogrzewanie podłogowe, ścienne i sufitowe. Może się też zdecydować na system elektryczny, wodny jak i powietrzny (klimatyzację). O ile dobór ogrzewania w budynkach mieszkalnych nie sprawia na ogół problemu, o tyle w biurowcach klasy A i B projekt instalacji c.o. może być prawdziwym wyzwaniem.
Ogrzewanie konwekcyjne, choć proste w projektowaniu i montażu ma stosunkowo najbardziej niekorzystny pionowy rozkład temperatur, nie pozwala więc na komfort cieplny pomieszczeń. Zasada działania ogranicza go też w pomieszczeniach o dużej kubaturze i wysokości. Klimatyzacja zapewnia co prawda optymalne warunki mikroklimatu, ale jest kosztowna i mało ekonomiczna (większe straty przesyłu ciepła niż w układach wodnych). Wymaga też stałej kontroli pod względem bezpieczeństwa bakteryjnego z uwagi na możliwość rozwoju legionelli. Ogrzewania elektryczne choć higieniczne są natomiast nadal mało wydajne i energochłonne. Wydawałoby się więc, że najlepszym rozwiązaniem w takich budynkach jest ogrzewanie wodne podłogowe, jednak i w tym wypadku dają się zauważyć pewne braki.
W ogrzewaniu podłogowym duża bezwładność cieplna grzejnika podłogowego stwarza problemy z kompensacją wszelkich zaburzeń równowagi termodynamicznej pomieszczenia. Zaburzenia takie są natomiast przyczyną:
- zbyt dużego nasłonecznienia,
- zysków ciepła od osób i urządzeń.
Obniżenie temperatury w pomieszczeniu wymaga często radykalnych działań, jak np. otwarcia okna, wytworzenia przeciągu, przy czym w obu przypadkach mamy do czynienia z bezpowrotną stratą ciepła. Idealna instalacja grzewcza powinna się więc charakteryzować możliwością szybkiej adaptacji nie tylko do warunków zewnętrznych, ale i wewnętrznych pomieszczenia, przy czym, z uwagi na energooszczędność, nadmiar ciepła powinien być odzyskiwany. Możliwości takie daje w praktyce system GIACOKLIMA.
Giacoklima
System GIACOKLIMA stanowi w dużym przybliżeniu połączenie centralnego ogrzewania z klimatyzacją. Chłodzenie pomieszczenia nie polega jednak tutaj na oziębianiu nawiewanego powietrza a na obniżaniu temperatury przegród. Możliwe są przy tym następujące opcje:
1. Układ podłogowy, który ogrzewa i chłodzi podłogę;
2. Układ sufitowy, w którym zastosowano ogrzewanie i chłodzenie powierzchni podwieszanego sufitu powietrzem klimatyzowanym pochodzącym ze zredukowanej jednostki systemu klimatyzacji;
3. Układ mieszany, np. ogrzewanie podłogowe i chłodzenie sufitowe, dla wysokich pomieszczeń o bardzo wysokim standardzie użytkowania.
Układ podłogowy
W systemie ogrzewania i chłodzenia podłogowego zastosowano kocioł grzewczy w połączeniu z chłodnicą, ze sterowaniem elektronicznym, za pomocą automatyki pogodowej wraz z ustawianiem krzywych grzewczych i chłodzących. Chłodnicę może przy tym stanowić:
- agregat sprężarkowy (głównie małe układy o niewielkich potrzebach chłodniczych),
- wymiennik ciepła gruntowy lub wodny.
To ostatnie rozwiązanie wykorzystano min. w budynku Parlamentu Brytyjskiego (Portcullis House), gdzie zainstalowany wewnątrz system Giacoklima korzysta w trybie chłodzenia z wód Tamizy.
W dużych systemach układ chłodzący może być dwustopniowy, z pierwszym stopniem podgrzania ciepłej wody użytkowej. Oszczędności energii cieplnej w lecie mogą sięgać tutaj nawet kilkudziesięciu procent. Z 1 m,sup>2 podłogi można odzyskać bowiem średnio 30-35 W energii.

Schemat układu podłogowego pokazuje (rys. 1). W skład jego automatyki wchodzą:
- programator elektroniczny z interfejsem komputerowym K362,
- zawór mieszający R270B z siłownikiem prądowym R296,
- czujnik punktu rosy K366,
- czujnik temperatury zewnętrznej K365,
- czujnik temperatury wody zasilającej wężownicę K364,
- zintegrowany moduł kotłowo-chłodniczy R586D/1.
Temperatura każdego pomieszczenia może być tutaj osobno regulowana przez termostat pokojowy K480, który steruje głowicami elektrycznymi R475 lub R476 będącymi na rozdzielaczu R553D uzbrojonym w grupę odpowietrznika, zawór spustowy, termometr i zawory odcinające R259D. Poniżej parę słów o wybranych elementach.


Regulator K362 (rys. 2)
Centrala K362 stanowi serce całego układu. Zasilana jest poprzez transformator napięciowy K360 220/24V i ma za zadanie sterować układem mieszającym. W zimie przy pracy układu w reżimie grzania centrala bada temperaturę na zasileniu rozdzielacza porównując ją z krzywą grzania w oparciu o czujnik temperatury zewnętrznej. W lecie, przy pracy układu w reżimie chodzenia najważniejszym zadaniem centrali jest niedopuszczenie do wystąpienia punktu rosy, przy którym na powierzchni podłogi zaczęłaby się wykraplać woda. Centrala odczytuje w tym wypadku wskazania czujnika punktu rosy K366 porównując go z krzywą chłodzenia. Przy zbytnim spadku temperatury następuje zwiększenie stopnia otwarcia zaworu mieszającego i podniesienie temperatury wody zasilającej rozdzielacz.


Czujnik punktu rosy K366 (rys. 3)
Czujnik K366 składa się w praktyce z dwóch elementów:
- czujnika z przewodem sieciowym (rys. 3),
- uchwytu do czujnika.
Uchwyt do czujnika wykonany jest w postaci aluminiowego profilu którego dolna część zamocowana jest na poziomie podłogi, natomiast pionowa ukryta w ścianie. Przy prawidłowej pracy układu temperatura podłogi jest zawsze o 2-3 stopnie wyższa od temperatury punktu rosy.


Termostat K480 (rys. 5)
Pracuje w reżimie wł./wył. i umożliwia ręczną, wstępną regulację temperatury w pomieszczeniu w zakresie 5-35°C. Przystosowany jest do pracy na napięcie 230V i 50Hz, dlatego w układzie zasilania należy go włączyć jeszcze przed transformatorem. Termostat K480 posiada wewnętrzny programator pozwalający na ustawienie 16 opcji pracy.
Termostat może współpracować z siłownikami R475 lub R476 (należy stosować siłowniki wysokonapięciowe na 220V) zamontowanymi na rozdzielaczu R553D. Zaletą powyższego rozwiązania jest możliwość sterowania za pomocą jednego termostatu nawet 10?cioma
siłownikami.
Czujnik temperatury zasilania,br>
Element powyższy mocowany jest w zespole montażowym R554D do rozdzielacza R553D. W jego skład wchodzi czujka K363A połączona przewodem z centralą sterującą i obsadka czujki R227.
W powyższym układzie istnieje możliwość montażu dodatkowego czujnika temperatury K373 zabezpieczającego układ przed przegrzaniem. Czujnik taki pozwala na ustawienie maksymalnej temperatury ogrzewania podłogowego przy której nastąpi automatyczne odłączenie pompy obiegowej. Na (rys. 10) pokazano schemat włączenia takiego czujnika w układ pompy obiegowej zainstalowanej w szafce rozdzielaczowej.

Firma GIACOMINI dla układów ogrzewania i chłodzenia podłogowego oferuje standardowo rury własnej produkcji polietylenowe GIACOTERM lub polibutylenowe. Dla zapewnienia optymalnych warunków pracy, do jastrychu grzejnego firma dostarcza także plastyfikator jastrychu K376 zwiększający jego przewodność.
Układ mieszany
W układzie mieszanym połączono zalety ogrzewania podłogowego z chłodzeniem sufitowym. Warto w tym momencie zauważyć, że chłodzenie sufitowe spełnia w powyższym układzie:
- w zimie – rolę absorbera ciepła pochłaniającego nadmierne zyski energii z pomieszczenia,
- w lecie – rolę chłodnicy płaszczyznowej sufitowej.
Połączenie takie zapewnia komfort cieplny nawet w bardzo wysokich i dużych pomieszczeniach ograniczając do minimum straty ciepła.
Odzysk ciepła przez sufit jest przy tym nieporównanie większy niż przy chłodzeniu podłogowym. Z 1 m² powierzchni można odzyskać do 180W energii. Odzysk ten jest jednocześnie porównywalny tak w zimie jak i w lecie z uwagi na podobne temperatury w strefie sufitowej. Może być więc wykorzystany standardowo do podgrzewu ciepłej wody np. na potrzeby basenu lub jako drugi stopień wymiennika c.w.u.
W odniesieniu do klasycznej klimatyzacji uzyskuje się tutaj:
- oszczędność powierzchni na aparaturę systemową,
- zmniejszenie przekrojów kanałów wentylacyjnych,
- pięciokrotne zmniejszenie natężenia przepływu powietrza, nie ma dyskomfortu związanego z przeciągiem, powietrze schłodzone opada pod własnym ciężarem,
- ciche działanie całej instalacji,
- zastosowanie do chłodzenia wody wodociągowej (już o temperaturze 16-18°C) znacznie ograniczające zużycie energii,
- bardzo szybkie schłodzenie pomieszczenia z uwagi na dużą powierzchnię sufitu.
Według badań przeprowadzonych przez firmę GIACOMINI w kilkunastu obiektach z systemem GIACOKLIMA oszczędności energii w porównaniu do klasycznej klimatyzacji wyniosły od 35-50%.
Chłodzenie sufitowe GIACOKLIMA w zależności od konstrukcji można podzielić na:
- system listwowy,
- system płytowy.


W obu przypadkach cała konstrukcja sufitu podwieszanego wykonana jest z materiałów łatwo przewodzących ciepło i odpornych na korozję, jak: stal nierdzewna i aluminium. Firma standardowo oferuje do powyższych systemów rury polibutylenowe fi14x1mm o bardzo dużej elastyczności i trwałości a jednocześnie małej grubości ścianki pozwalającej na szybką wymianę ciepła. Rury mocowane są na specjalnych wieszakach i pokryte (w celu zwiększenia powierzchni wymiany ciepła) dyfuzorami z aluminium. Całość przykrywana jest ozdobnymi, podłużnymi listwami (system listwowy rys. 12) lub perforowanymi płytami (system płytowy rys. 13).


Układ sufitowy regulowany jest przez programator elektroniczny K361B. Pozostałe elementy są identyczne jak w przypadku ogrzewania i chłodzenia podłogowego, łącznie z czujnikiem punktu rosy, który w układzie sufitowym zamocowany jest do dyfuzora lub do panelu sufitowego.
Duża ilość miejsca powyżej sufitu podwieszanego pozwala na zastosowanie zredukowanego systemu klimatyzacji z kanałami powietrznymi, filtrami i wymiennikami z nawiewem do przestrzeni międzysufitowej. Efektem końcowym jest więc bardzo estetyczne i funkcjonalne wykorzystanie powierzchni pomieszczenia.
Zastosowanie systemu Giacoklima
Zalety systemu GIACOKLIMA w porównaniu do zwykłej klimatyzacji uzasadniają bardzo szerokie jego wykorzystanie nie tylko w budynkach biurowych ale także w bankach, halach fabrycznych, szklarniach, kościołach jak i w budynkach mieszkalnych. Z doświadczeń firmy GIACOMINI wynika, że system bardzo dobrze spisuje się tak w budynkach małych jak i wielkogabarytowych. Istnieją już instalacje chłodzące o powierzchni ponad 1000 m² (przykładem jest instalacja chłodząca w budynku Parlamentu Brytyjskiego o powierzchni 1200 m²). Układ chłodniczy może przy tym korzystać zarówno z agregatu sprężarkowego jak i z niekonwencjonalnych źródeł energii, np. wymiennika ciepła zamontowanego w basenie, studni czy w rzece.
System jest łatwy w montażu i prosty w obsłudze. Rozbudowana sfera sterowników bardzo ułatwia stosowanie go w budynkach inteligentnych z monitoringiem zewnętrznym sterowanym przewodowo poprzez centralę, a także bezprzewodowo poprzez internet. W tym ostatnim przypadku możemy liczyć na wygodny w obsłudze program komputerowy Tel 100, pozwalający na podgląd pracy systemu jak i wprowadzanie do niego nowych danych nawet przy użyciu zwykłego telefonu komórkowego z WAP-em. Największym atutem GIACOKLIMY wydaje się jednak całkowita higiena i ogromna oszczędność energii pozwalająca na ograniczenie kosztów budowy i eksploatacji obiektów.

mgr inż. Alfred Adamczewski
(W artykule wykorzystano materiały firmy GIACOMINI)

Źródło: ''