Technologia stropów chłodzących

Stropy chłodzące od początku lat dziewięćdziesiątych przyjęły się i potwierdziły swoją wartość jako wariant klimatyzacji budynków w kilku częściach Europy. Zdecydowanie przyczyniły się do tego, aby zapewnić dobre samopoczucie i wydajność ludzi przez cały rok, również w warunkach coraz szybciej zmieniającej się pracy biurowej.

Od ponad trzydziestu lat KRANTZ KOMPONENTEN rozwiązuje problemy w zakresie koncepcji instalacji wentylacyjnych. Na następnych stronach oferujemy Państwu informacje, które przy uwzględnieniu różnych wariantów stropów chłodzących mogą się przyczynić do szybszego i mniej kłopotliwego zaprojektowania będących na czasie kompletnych rozwiązań.
Tradycyjna instalacja doprowadzająca wyłącznie powietrze zostaje przeważnie zwymiarowana w oparciu o wymaganą wydajność chłodzenia. Dlatego wymagają Państwo większego strumienia powietrza niż minimalna ilość powietrza zewnętrznego określona ze względów higienicznych. Pociąga to za sobą potrzebę wybudowania większej instalacji a przy nieprawidłowym wykonaniu łatwiej prowadzi do powstania uciążliwego szumu, a w połączeniu z niską temperaturą powietrza nawiewanego do powstania zjawiska przeciągu.


Działanie i zadanie systemu stropów chłodzących

Stropy chłodzące działają przez ochłodzenie widocznej powierzchni sufitu. KRANTZ KOMPONENTEN wykorzystuje do tego specjalne, dostosowane do cech sufitu i wymaganej wydajności elementy, przez które przepływa chłodząca woda.
Ochłodzone powierzchnie stropu odbierają ciepło od ludzi, przedmiotów, ścian pomieszczenia oraz powietrza przez promieniowanie i naturalną konwekcję (ruch powietrza wywołany wyłącznie różnicą gęstości), które zostaje następnie odtransportowane przez wodę.
Stropy chłodzące odprowadzają tylko ciepło, nie wpływają na jakość powietrza w pomieszczeniu. Z powodu konieczności doprowadzenia powietrza zewnętrznego ze względów higienicznych i odprowadzenia zanieczyszczeń (CO2, dym papierosowy itd.) oraz ze względu na kontrolę wilgotności powietrza sensowne jest mechaniczne wentylowanie pomieszczeń za pomocą instalacji wentylacyjnych.
Alternatywą dla wentylacji mechanicznej jest przewietrzanie pomieszczeń.

Wpływ ukształtowania stropu
Podejmując decyzję o pewnym typie sufitu, np. podwieszonym stropie metalowym lub z płyt gipsowo – kartonowych naturalnie wpływają Państwo na ważne cechy stropu chłodzącego. Są to np. właściwa wydajność chłodnicza, przebieg budowy, czas budowy i wiele innych.
Postępujcie jak opisano poniżej:

1.krok: Przez uwzględnienie poziomego rzutu pomieszczenia, płaszczyzny stropu z wbudowanymi elementami (oświetlenie, nawiewniki i wiele innych), zredukowanej miejscowo wysokości podwieszenia (podciągi lub podobne) ustalacie Państwo prawdopodobny możliwy współczynnik obłożenia beta [1] elementów stropu chłodzącego w całkowitej powierzchni stropu.

2.krok: Z ilustracji A pobierzcie wskaźnik właściwej wydajności chłodzenia dla wybranego typu stropu. Parametry obowiązują przy:
- temperatura w pomieszczeniu 26oC
- średnia temperatura wody chłodzącej 17...18oC
(przy temperaturze zasilania wodą chłodzącą 16oC
przyrost temperatury wody chłodzącej 2...4 K)
Najczęściej różnica między temperaturą powietrza w pomieszczeniu i średnią temperaturą wody chłodzącej wynosi deltat=8...9 K.


3.krok: Za pomocą ilustracji B sprawdźcie, czy istniejące obciążenie chłodnicze (wartości oszacowane, wg wytycznych VDI lub za pomocą symulacji) może zostać odprowadzona przez wybrany rodzaj stropu przy współczynniku obłożenia beta.

[1]: Współczynnik obłożenia beta - udział aktywnej powierzchni stropu chłodzącego w całkowitej powierzchni sufitu. Wartości beta przekraczające 75% są rzadko osiągane

Oddziaływanie klimatyzacji budynku na wymaganą wydajność stropu chłodzącego
W podobny sposób koncepcja klimatyzacji budynku:
• strop chłodzący + kontrolowana wentylacja za pomocą instalacji wentylacyjnej
• strop chłodzący + przewietrzanie pomieszczeń przez okna lub podobne
oraz sposób doprowadzenia powietrza wpływa nie tylko na samopoczucie i wydajność ludzi, lecz także osiąganą całkowitą wydajność chłodniczą.
Oceńcie Państwo Wasz projekt zgodnie z następującym rozdziałem:
Z rysunku C możecie otrzymać wydajność chłodniczą w zależności od sposobu wentylowania pomieszczenia i intensywności wymiany powietrza. Uwaga: Przy przewietrzaniu i temperaturze powietrza zewnętrznego wyższej od temperatury w pomieszczeniu od stropu chłodzącego wymagana jest dodatkowa wydajność chłodnicza. Wymaganą częściową wydajność chłodniczą stropu chłodzonego otrzymacie Państwo jako odcinek (patrz przykład). Ta moc chłodnicza musi zostać doprowadzona przez wybrany typ stropu chłodzonego przy prawdopodobnym współczynniku obłożenia beta. Dlatego przy wysokich obciążeniach chłodniczych korzystna jest wentylacja mieszająca z przepływem turbulentnym.


Wpływ powietrza zewnętrznego na regulację i unikanie kondensacji pary wodnej
Jeśli nie uzdatnione powietrze zewnętrze może docierać do pomieszczenia lub istnieją znaczne źródła wilgoci, wówczas muszą zostać podjęte kroki dla uniknięcia wykraplania pary wodnej na powierzchni stropu chłodzącego (patrz również rysunek D). Najlepszym rozwiązaniem jest tu zmiana temperatury zasilania wody chłodzącej, np. w zależności od wilgotności powietrza zewnętrznego. Przy zagrożeniu kondensacji zostaje podniesiona temperatura wody zasilającej (temperatura w pomieszczeniu analogicznie rośnie, ponieważ wydajność chłodnicza spada).
Ewentualnie może zostać całkowicie odcięty dopływ wody (temperatura w pomieszczeniu mocno wzrasta, ponieważ nie ma żadnego chłodzenia).
Koncepcja klimatyzacji budynku i rodzaj regulacji stropu chłodzonego mogą więc zasadniczo prowadzić do ograniczenia komfortu, o czym inwestor i użytkownicy powinni zostać wcześniej poinformowani.
Rodzaje stropów chłodzonych z wysoką właściwą wydajnością chłodniczą, jak np. wszystkie typy SKS produkcji KRANTZ KOMPONENTEN, pozwalają od razu na pracę z wyższymi temperaturami wody zasilającej.
Ogranicza to niebezpieczeństwo kondensacji pary wodnej, upraszcza regulację i umożliwia dłuższy czas eksploatacji przy wykorzystaniu taniego i przyjaznego środowisku Free cooling’u.

Stropy chłodzące zasadniczo mogą zostać również zastosowane do ogrzewania pomieszczeń – co wobec znajdującej się w perspektywie oszczędności stanowi kuszącą alternatywę. Aby jednak w tej sytuacji zagwarantować komfort cieplny, muszą zostać dokładnie sprawdzone:
uwarstwienie temperatury (pionowy gradient)
asymetria temperatury promieniowania
miejscowa temperatura promieniowania
opadanie ochłodzonego powietrza na zewnętrznej fasadzie.
Problem ten warto pod każdym względem omówić ze specjalistą.
Aktywna powierzchnia stropu chłodzącego często musi przyczyniać się do pochłaniania dźwięku, względnie musi dopuszczać możliwość połączenia z elementami dźwiękochłonnymi. Tak ukształtowane są wszystkie stropy chłodzące produkowane przez KRANTZ KOMPONENTEN. Niektóre możliwości i osiągane przez nie współczynniki pochłaniania dźwięku pokazane są na ilustracji E.


Dowolność kolorów jest (prawie) nieograniczona. Z powodu częściowej wymiany ciepła na drodze promieniowania emisyjność  powierzchni zależnie od warunków wyraźnie wpływa na wydajność stropu chłodzącego. Prawie wszystkie barwy RAL realizowane są za pomocą powlekania proszkowego, emisyjność e>=0,9 natomiast normalna powierzchnia aluminium ma wartość 0,1=400 W/m2 widocznej powierzchni) jest przeważnie znacznie wyższa niż dla stropów chłodzących. Z pewnością prowadzi to do wytworzenia mniej przyjemnych warunków w strefie przebywania ludzi
Przy sufitowych konwektorach chłodzących ze zintegrowanym doprowadzeniem powietrza, jak w urządzeniach indukcyjnych, w pewnych okolicznościach może dojść do powstania zjawiska przeciągu i nieprzyjemnego szumu.

Zalety zastosowania systemu stropów chłodzących
Zadania wentylowania i chłodzenia pomieszczenia zostają rozdzielone. Tym samym strumień powietrza dolotowego zostaje zredukowany do minimalnej ilości świeżego powietrza zewnętrznego.
Równocześnie, dla odprowadzenia ciepła za pomocą wody, znacznemu zmniejszeniu w porównaniu z powietrzem ulegają masowe strumienie i przekroje rurociągów.
Zmniejszone strumienie powietrza mogą być doprowadzone nie powodując przeciągu i szumu
Zostaje zredukowana liczba i wielkość wymaganych nawiewników
Wysokość kondygnacji, przekrój szachtów oraz wysokość i powierzchnia pomieszczeń technicznych ulega redukcji. Przez to zaoszczędzona kubatura może być wykorzystana jako dodatkowa powierzchnia użytkowa
Powoduje uproszczenie rozwiązań technicznych i obniżenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych
Możliwa jest współpraca z jakimkolwiek system doprowadzającym powietrze.
Może być wykorzystana naturalna akumulacyjność budynku.
Tym samym może zostać zmniejszona aktywna powierzchnia stropu chłodzącego lub maksymalna temperatura w pomieszczeniu, względnie czas pracy stropu chłodzącego.
Technika regulacyjna, a także instalacja wentylacyjna minimalnego strumienia powietrza zewnętrznego, może zostać uproszczona.
Stropy chłodzące, z uwagi na małą zajętość miejsca, nadają się szczególnie do modernizowanych budynków.
Umożliwiają wysoką elastyczność przy zmianie rozkładu pomieszczeń, przy wyposażaniu i ewentualnie również przy późniejszym zwiększeniu wydajności.
Odprowadzenie ciepła przez promieniowanie i konwekcję odpowiada w dużej mierze naturalnym warunkom i dlatego jest odczuwany jako szczególnie przyjemny.
Osiągnięty za pomocą stropów chłodzących komfort cieplny jest bardzo wysoki. Jest wyraźnie mniej osób niezadowolonych niż przy konwencjonalnej wentylacji.
Dzięki promieniowaniu aktywnej powierzchni stropu chłodzącego w pomieszczeniu odczuwana jest niższa temperatura niż w przypadku takiej samej temperatury, lecz bez stropu chłodzącego. Dlatego może zostać zaakceptowana wyższa temperatura powietrza.

Systemy stropów chłodzących KRANTZ KOMPONENTEN
spełniają różnorakie wymaganie odnośnie wydajności chłodzenia i możliwości kształtowania
podstawowe elementy wszystkich typów to wężownica miedziana (z jednego odcinka rury), różnego typu profile aluminiowe przewodzące ciepło i produkowane są w zakładzie posiadającym certyfikat DIN ISO 9001
nie zawierają palnych składników
zawierają materiały nadające się do ponownego przetworzenia
Wysokosprawne elementy chłodzące typu SKS-5 dostarczają wydajność chłodniczą powyżej 100 W/m2 przy temperaturze zasilania podniesionej do 18oC (do 110 W/m2 przy deltat=7K). Tym samym ryzyko wykraplania się pary wodnej zostało zredukowane.
Wysokosprawne elementy chłodzące typu SKS-4 osiągają również bardzo wysokie wydajność chłodzenia, nadają się do zastosowania np. w studiach telewizyjnych, pomieszczeniach technicznych czy innych dziedzinach przemysłu. Projektowanie i montaż tego typu jest znacznie niezależne od sufitu podwieszonego.


KRANTZ Komponenten