Είδη ψυκτικών φορτίων

Τα ψυκτικά φορτία σε ένα κλιματιζόμενο χώρο είναι το αποτέλεσμα της μεταφοράς θερμότητας από το περιβάλλον προς τον εσωτερικό χώρο, διαμέσου του κέλυφος του κτηρίου (εξωτερικά φορτία) αλλά και της παραγωγής θερμότητας από εσωτερικές πηγές (εσωτερικά φορτία). Τα ψυκτικά φορτία μπορούν επίσης να διακριθούν σε αισθητά και λανθάνοντα. Τα αισθητά φορτία είναι τα άμεσα φορτία από ακτινοβολία, αγωγή και συναγωγή, ενώ τα λανθάνοντα φορτία είναι τα έμμεσα φορτία από την εισροή ή παραγωγή υγρασίας στον εσωτερικό χώρο.

Γράφει  ο Μπάμπης Δαλαβούρας
Πολιτικός μηχανικός ΕΜΠ MEng ASHRAEBEAPCERTIFIED CERTIFIED PASSIVE HOUSE DESIGNER, Τεχνικός σύμβουλος στην ΓΕΝΙΚΗ ΨΥΚΤΙΚΗ ΑΤΕΚΕ

Εξωτερικά Φορτία

Φορτία Κελύφους

Διαφανείς επιφάνειες

Διαφανείς επιφάνειες είναι αυτές που αφήνουν ένα μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας να διέρχεται από τη μάζα τους. Η πιο συνηθισμένη περίπτωση είναι το διπλό τζάμι ενός κουφώματος. Από την ηλιακή ακτινοβολία που προσπίπτει στο τζάμι ενός κουφώματος, ένα ποσοστό της (ανάλογα με την χαρακτηριστική τιμή g του τζαμιού) διέρχεται στον κλιματιζόμενο χώρο και προσπίπτει σε εσωτερικές επιφάνειες (δάπεδο, έπιπλα κτλ) που την απορροφούν, αυξάνοντας την θερμοκρασία τους, ενώ το υπόλοιπο είτε απορροφάται από το γυαλί αυξάνοντας της θερμοκρασία του, είτε ανακλάται στο περιβάλλον. Η εξωτερική επιφάνεια του γυαλιού θερμαίνεται επίσης μέσω συναγωγής από τον εξωτερικό αέρα, όταν αυτός έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία. Η αυξημένη θερμοκρασία του εξωτερικού γυαλιού, μέσω συναγωγής μεταφέρει θερμότητα στον αέρα του διάκενου και στη συνέχεια με τον ίδιο τρόπο στο εσωτερικό γυαλί του κουφώματος, αυξάνοντας τη θερμοκρασία του. Επίσης θερμότητα μεταφέρεται από το ζεστότερο εξωτερικό γυαλί στο ψυχρότερο εσωτερικό, μέσω ακτινοβολίας. Η ζεστή πλέον εσωτερική επιφάνεια του γυαλιού, μεταφέρει θερμότητα μέσω συναγωγής και ακτινοβολίας στον εσωτερικό χώρο. Τα φορτία αυτά είναι αισθητά φορτία.

Αδιαφανείς επιφάνειες

Η εξωτερική επιφάνεια του κελύφους (τοίχοι, οροφές, πλαίσια κουφωμάτων κτλ) του κτηρίου ζεσταίνεται μέσω συναγωγής από τον εξωτερικό αέρα, όταν αυτός έχει μεγαλύτερη θερμοκρασία, αλλά και από την ηλιακή ακτινοβολία που απορροφά. Στη συνέχεια, μέσω αγωγής, μεταφέρεται η θερμότητα στην εσωτερική επιφάνεια του, με αποτέλεσμα να αυξάνει η θερμοκρασία της. Η ζεστή πλέον εσωτερική επιφάνεια του κελύφους, μεταφέρει θερμότητα μέσω συναγωγής και ακτινοβολίας στον εσωτερικό χώρο. Τα φορτία αυτά είναι αισθητά φορτία.

Αεροστεγανότητα – Αερισμός

Το κέλυφος δεν είναι αεροστεγανό, αλλά υπάρχουν χαραμάδες και ανοίγματα που επιτρέπουν τη διέλευση του αέρα μέσω αυτών (αθέλητος αερισμός). Επίσης επειδή ο εσωτερικός αέρας θα πρέπει να ανανεώνεται, είτε με φυσικό αερισμό είτε με μηχανικό, επιτρέπουμε την είσοδο νωπού αέρα. Αυτό δημιουργεί φορτία στον κλιματιζόμενο χώρο με δύο τρόπους. Πρώτον, ο αέρας που εισέρχεται είναι πιο θερμός από τον εσωτερικό προκαλώντας αισθητό φορτίο. Δεύτερον, ο αέρας που εισέρχεται έχει μεγαλύτερη υγρασία, οπότε προκαλεί λανθάνον φορτίο.

Εσωτερικά φορτία

Άνθρωποι

Οι άνθρωποι ανάλογα με τη δραστηριότητά τους (και επομένως τις καύσεις τους), εκλύουν θερμότητα (αισθητό φορτίο), αλλά και υδρατμούς (λανθάνον φορτίο). Ανάλογα τον αριθμό ατόμων ανά τετραγωνικό μέτρο επιφανείας, το φορτίο των ανθρώπων μπορεί να αποτελεί πολύ μεγάλο ποσοστό του συνολικού φορτίου. Επίσης, λόγω του ότι κάποιο ποσοστό του αισθητού φορτίου είναι ακτινοβολία, το φορτίο έχει χαρακτηριστικά θερμικής αποθήκευσης και σταδιακής απόδοσης στον χώρο. Το λανθάνον φορτίο θεωρείται άμεσης απόδοσης.

Φωτισμός

Ένα σημαντικό φορτίο κλιματισμού είναι ο φωτισμός. Η συνολική κατανάλωση ενέργειας για τον φωτισμό αποτελεί φορτίο για την ψύξη ενός χώρου, αφού η παραγόμενη θερμότητα ισούται με την κατανάλωση αυτή. Ειδικά σε χώρους με υψηλές απαιτήσεις φωτισμού όπως σε καταστήματα και γραφεία, το φορτίο αυτό είναι αρκετά σημαντικό.

Ηλεκτρικές συσκευές

Όμοια με τον φωτισμό, οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή, ανάλογα με την κατανάλωσή της, αποτελεί φορτίο για τον κλιματιζόμενο χώρο. Ηλεκτρονικοί υπολογιστές, ηλεκτρικά μοτέρ, λευκές συσκευές, τηλεοράσεις, είναι όλα θερμικά φορτία. Κάποια από αυτά, πχ ο βραστήρας νερού, δημιουργούν ακόμα και λανθάνον φορτίο λόγω παραγωγής υδρατμών.

Δυναμικό Φαινόμενο

Τα ψυκτικά φορτία δεν εμφανίζονται στον κλιματιζόμενο χώρο την στιγμή που εφαρμόζονται. Για παράδειγμα ένας εξωτερικός τοίχος που ζεσταίνεται από τον εξωτερικό αέρα και την ηλιακή ακτινοβολία, δεν αποδίδει το φορτίο άμεσα… Ανάλογα με το πάχος του ,τα θερμοδυναμικά χαρακτηριστικά του, όπως η θερμοχωρητικότητα, η θερμοαγωγιμότητα κα, η εμφάνιση των φορτίων θα έχει μια υστέρηση. Αντιλαμβανόμαστε λοιπόν, ότι ο υπολογισμός των φορτίων δεν είναι εύκολη υπόθεση. Πρέπει να λάβουμε υπόψη μας την χρονοϊστορία εμφάνισης του κάθε φορτίου ώστε να έχουμε ακρίβεια.

Μέτρα μείωσης ψυκτικών φορτίων

Οι κυριότερες λύσεις για τη μείωση των ψυκτικών φορτίων είναι:

Σκίαση

Ένα μεγάλο μέρος των ψυκτικών φορτίων προέρχεται από την έμμεση, αλλά κυρίως από την άμεση ηλιακή ακτινοβολία. Η χρήση σκίασης, ειδικά στις διαφανείς επιφάνειες, είναι ένα πολύ αποδοτικό μέτρο μείωσης των ψυκτικών φορτίων.

Μηχανικός αερισμός

Με τον μηχανικό αερισμό έχουμε τη δυνατότητα να χρησιμοποιήσουμε εναλλάκτη θερμότητας και ο νωπός εισερχόμενος αέρας να ανταλλάσσει θερμότητα με τον απορριπτόμενο αέρα. Κατ’ αυτόν τον τρόπο μειώνουμε σημαντικά το αισθητό φορτίο αερισμού, σε σχέση με τον φυσικό αερισμό, στον οποίο δεν γίνεται καμία ανάκτηση.

Φωτισμός

Η μείωση της κατανάλωσης του φωτισμού, πέρα από το άμεσο κέρδος, μειώνει αντίστοιχα και το ψυκτικό φορτίο. Έχει λοιπόν διπλή και πολύ σημαντική εξοικονόμηση ενέργειας. Επίσης υπάρχουν συστήματα που απομακρύνουν την παραγόμενη θερμότητα από τα φωτιστικά σώματα με το να απορρίπτουν τον θερμό αέρα πάνω από τα φωτιστικά σώματα στο περιβάλλον, μειώνοντας περεταίρω τα φορτία.

Ενεργειακά τζάμια

Οι διαφανείς επιφάνειες, ανάλογα τον προσανατολισμό τους, επιφέρουν μικρά ή μεγάλα ψυκτικά φορτία. Η χρήση ειδικών ενεργειακών τζαμιών μπορούν να μειώσουν σημαντικά την θερμότητα που επιτρέπουν να εισέρχεται στον εσωτερικό χώρο, χωρίς τόσο σημαντική μείωση του φυσικού φωτισμού.

Θερμομόνωση

Η θερμομόνωση του κελύφους μειώνει την μεταφορά θερμότητας από την εξωτερική επιφάνεια προς την εσωτερική. Επίσης καθυστερεί χρονικά την εμφάνιση των φορτίων και επομένως μειώνει το μέγιστο φορτίο. Ειδικά η θερμομόνωση του δώματος, το οποίο έχει μεγάλη επιφάνεια και είναι συνεχώς εκτεθειμένο στον ήλιο, μπορεί να μειώσει δραστικά τα φορτία.