Klimatizace budov adiabatickým chlazením
Základní principy, výhody ale i omezení klimatizace budov adiabatickým chlazením. Principem adiabatického (odpařovacího) chlazení je přeměna citelného tepla na teplo vázané při odpařování vody. Je-li do vzduchu rozprašována voda, odpařuje se a teplota vzduchu klesá a jeho vlhkost roste.
Článek seznamuje čtenáře s adiabatickým chlazením budov a je určen zejména pro prvotní seznámení se zmíněným. Vysvětluje základní principy, ukazuje výhody ale i omezení uvedeného způsobu chlazení. Téma bude dále rozvíjeno v navazujících článcích.
Pozornost je nejprve věnována definicím a základním charakteristikám strojního a adiabatického chlazení budov, jejich využití v aridním podnebí a v ČR. Následuje ekonomické porovnání a vliv na pohodu vnitřního prostředí. Závěrem je zmíněna historie diskutovaného způsobu chlazení.
Strojní chlazení
Tímto pojmem rozumíme snížení teploty vnitřního prostředí pod teplotu okolí s využitím klimatizačního zařízení využívajícího parního oběhu s kompresorem (kompresorového oběhu). Kompresorový chladicí oběh pracuje na následujícím principu 1):
V 1. fázi komprese jsou páry chladící látky přivedeny do kompresoru, kde jsou stlačovány a dochází ke zvýšení jejich teploty.
Ve 2. fázi kondenzace jsou páry chladiva o vysoké teplotě a tlaku přivedeny do výměníku - kondenzátoru, kde dochází ke kondenzaci par. Uvolněné odpadní teplo je odvedeno většinou do venkovního prostředí.
V 3. fázi kapalina prochází přes kapiláru nebo expanzní ventil a dochází ke snížení tlaku expanzí (kapalina je vstříknuta do výparníku).
Ve 4. fázi se kapalina ve výparníku vypařuje. Tím se odebírá teplo – ochlazuje teplonosnou látku (vodu nebo vzduch).
Potom je chladivo v plynném skupenství přiváděno do kompresoru a cyklus se opakuje.
Pro zajištění proudění vzduchu kondenzátorem i výparníkem a distribuci studeného vzduchu do místnosti slouží ventilátory.
Strojní chlazení má vliv na spotřebu elektrické energie v letních teplotních špičkách. Pro přiblížení uvádíme vyjádření PRE a ČEZ 2).
Z výše uvedené definice strojního chlazení dále vyplývá, že toto přispívá k ohřevu okolí budov 3). To znamená, že se dále zhoršuje problém, který vedl k zavedení této technologie chlazení. Nechtěným důsledkem je i zvýšené riziko black outu 4).
Přímé adiabatické chlazení
Lain (2007): „Principem adiabatického (odpařovacího) chlazení je přeměna citelného tepla na teplo vázané při odpařování vody. Je-li do vzduchu rozprašována voda, odpařuje se a teplota vzduchu klesá a jeho vlhkost roste. V idealizovaném případě se jedná o děj adiabatický, dochází pouze k přeměně energie uvnitř systému. V reálných případech je děj ovlivněn teplotou dodávané vody a to může mít značný vliv obzvláště, když nedojde k úplnému vypaření vody a vzduch je sprchován vodou o jiné teplotě. Přímé adiabatické chlazení spočívá v přímém ochlazování přiváděného vzduchu odpařováním vody.“
Dle Papeže et al. (2007) se vzduch adiabatickým chlazením také čistí, zvláště od prašného aerosolu.
Nepřímé adiabatické chlazení
Lain (2007): „Při nepřímém adiabatickém chlazení je adiabaticky chlazen sekundární vzduch, nebo je adiabaticky vyráběna chladicí voda. Sekundární vzduch (odváděný, nebo venkovní) pak odebírá citelné teplo přiváděnému vzduchu pomocí výměníku tepla vzduch-vzduch (nejčastěji deskových). Při adiabatické přípravě chladicí vody se pak chladná voda používá k chlazení vzduchu, případně pro sálavé chlazení.“
Adiabatické chlazení s využitím sorpčních výměníků
Matuška (2007): „Desikační systémy jsou obecně otevřené sorpční cykly, kde chladivem je voda v upravovaném vzduchu. Název „otevřený cyklus” napovídá, že chladivo (voda, resp. vodní pára) je po zajištění chladícího účinku ze systému odvedeno a nahrazeno novým. Desikant (sorbent, hygroskopický materiál), který zajišťuje výměnu citelného a skupenského tepla v upravovaném proudu vzduchu, může být buď tuhý, nebo kapalný. V obou typech systémů upravovaný vzduch nejdříve prochází odvlhčovačem, kde ztrácí vlhkost a poté prochází několika procesy (ohřev, vlhkost), než je dopraven do klimatizovaného prostoru. Desikant je regenerován venkovním nebo odpadním vzduchem ohřátým na vysokou teplotu.“
Využití (západ USA, srovnání klimatických podmínek a vhodnost pro ČR)
Z charakteristik různých druhů adiabatického chlazení vyplývá, že je lze s výhodou využít v teplém a suchém podnebí. Protože se toto těší rostoucí oblibě zejména na horkém a suchém západě USA 5), zaměříme se nejprve tam. Srovnání tamějšího klimatu s naším podnebím umožní zodpovědět otázku, zda je možné o diskutovaném chlazení z technického hlediska uvažovat i v ČR.
Západ USA je z pohledu chlazení budov specifický hned z několika hledisek. Podstatnou roli zde hrají 6):
- způsob osídlení (značný počet obyvatel kumulovaný ve velkých městech a velmi řídké osídlení na zbylých velkých rozlohách);
- výrazný populační růst;
- získávání většiny elektrické energie pomocí vodních elektráren;
- způsob řešení budov i organizace měst tak, že používání klimatizací je nezbytné i pro rezidenční bydlení;
- aridní klima (kromě úzké pobřežní zóny).
Kombinace těchto faktorů pak způsobuje situaci, kdy i velké elektrárenské společnosti prosazují hojnější využívání adiabatického chlazení (a to i v místních politikách územního rozvoje). Důvod? Finančně je pro ně výhodnější „pohlídat“ nárůsty spotřeby elektrické energie v mezích, kdy nejsou nezbytné masivní investice do dalších elektráren a související infrastruktury. Navíc zde platí, že vodní zdroje jsou silně limitované. To znamená, že se zde současně dostávají do rozporu dva základní požadavky:
- potřeba zajištění dostatku elektřiny pro rychle rostoucí populaci;
- nutnost zajištění dostatku vody v odpovídajícím množství a kvalitě.
Nutnost lepšího hospodaření s vodou výmluvně prokázalo sucho v letech 2007 až 2009 (Christian-Smith, Levy & Gleick, 2011).
K dokreslení je třeba ještě zmínit určitou zvláštnost podnebí jihozápadu USA. Ta zkracuje období možného využití zmíněného způsobu klimatizace vnitřních prostor budov. Dle Kinney (2011) zde v pozdním létě typicky nastává situace (zvláště v nízko položených pouštích Arizony), kdy prudce narůstá vlhkost vzduchu až na úroveň neumožňující efektivní adiabatické chlazení. Zmíněné období trvá obvykle několik týdnů. Tyto podmínky jsou překlenovány pomocí „záložního“ strojního chlazení.
V našich podmínkách jsou diskutovány zejména administrativní budovy a to z jednoduchého důvodu. Privátní bydlení je obvykle řešeno tak, že je zajištěn tepelný komfort uživatelů i bez nutnosti strojního a/nebo adiabatického chlazení.
Jak již bylo řečeno, je zcela zásadní zodpovědět otázku, zda uvažovat o adiabatickém chlazení v podmínkách ČR má vůbec smysl. Základním předpokladem jsou vhodné klimatické podmínky.
Analýza klimatických podmínek v ČR
Zmíněnou analýzu provedl Lain (2007): „Z porovnání je patrné, že pro většinu výběru platí dobrá shoda mezi referenčním rokem a celým obdobím, tudíž lze používat jako reprezentativní i analýzy provedené pro referenční rok. Rok 2003 je výrazně teplejší. Rozdíl je patrný především v letním období, proto je rok 2003 používán pro posouzení chování budov a systémů nízkoenergetického chlazení v letních extrémech.“
Obr. 1 Porovnání kumulativní četnosti měrných vlhkostí a teplot vzduchu pro všechny uvažované roky, pro referenční rok a pro rok 2003, pro denní hodiny (7–21) letního období (5.–9. měsíc) /zdroj: Lain (2007)/
Na obr. 1 jsou dobře patrné četnosti měrné vlhkosti a teplot vzduchu pro denní hodiny v letním období. Obojí jak pro referenční, tak pro teplotně extrémní rok 2003. Z jmenované analýzy vyplývá existence vhodných klimatických podmínek v ČR z technického hlediska umožňujících efektivní využívání adiabatického chlazení.
Rovněž je nutné zodpovědět otázku, zda a do jaké míry jsou vzhledem ke klimatickým podmínkám v ČR relevantní zahraniční studie zaměřené na odlišná území. Jinými slovy jaká je u nás praktická využitelnost takových studií.
Na tuto otázku se snažil odpovědět Lain (2007): „Teploty vzduchu v Praze jsou v letním období velmi podobné berlínským teplotám, měrné vlhkosti jsou po většinu roku nižší.“
Z toho vyplývají i vhodnější podmínky pro adiabatické chlazení v Praze ve srovnání s Berlínem. Za povšimnutí stojí i porovnání podmínek v San Franciscu, z něhož je patrné následující: poznatky ze studií soustředěných na západ USA je možné s jistou rezervou využít i v ČR.
Obr. 2 Porovnání kumulativní četnosti teplot vzduchu a měrných vlhkostí pro lokality uvažované ve studii (Behne 1997) a referenční rok Praha (TRY) /zdroj: Lain (2007)/.
Omezení adiabatického chlazení
Pro hodnocení výhod a omezení adiabatického chlazení je nezbytné zmínit koncept tepelné pohody i to, jak je ovlivňována vlhkostí.
Dle (Rubínová & Rubín, 2004) tepelná pohoda: „označuje takový stav prostředí, ve kterém je splněna podmínka tepelné rovnováhy mezi organismem člověka a okolím a význam má i způsob a rovnoměrnost, s jakou člověk do okolí teplo vydává. V případě nedodržení optimálních podmínek je člověk před nadměrným teplem chráněn pocením, ale před nadměrným chladem chráněn není. Tepelná rovnováha však není jedinou podmínkou. Pro člověka je důležitá tzv. radiační pohoda, tj. aby teplo z okolí přijímal radiací (podobně jako od Slunce) a vyrobené teplo vydával konvekcí (prouděním), tj. ochlazováním okolním vzduchem, tomu odpovídá oblíbené posezení u krbu. Pro tepelnou pohodu místnosti to znamená, že množství tepla, které člověk vydá do okolí konvekcí, má být minimálně stejné, pokud možno větší, než teplo předané do okolí sáláním.“
Protože tepelná pohoda má zčásti individuální charakter, existují i různé přístupy jejího hodnocení. Zde se soustředíme na „standardní hodnocení“ a „adaptivní model tepelné pohody“.
Standardní hodnocení v podstatě vychází z předpokladu existence optimální teploty vnitřního prostředí, kdy tepelná pohoda je nejvyšší a procento nespokojených uživatelů je na přijatelné úrovni. Tento princip využívají normy a právní předpisy platné v ČR.
| Kategorie EN 15251 | Kategorie ČSN EN ISO 7730 | Popis | Přípustný rozsah PMV | Přípustný rozsah teplot | Průvan DR |
|---|---|---|---|---|---|
| I | A | Velmi vysoké požadavky vhodné pro osoby velmi citlivé | −0,2 až +0,2 | ±2 K | < 10 % |
| II | B | Běžné požadavky vhodné jak pro nové budovy, tak pro rekonstrukce | −0,5 až +0,5 | ±3 K | < 20 % |
| III | C | Mírné požadavky vhodné především pro stávající budovy | −0,7 až +0,7 | ±4 K | < 30 % |
| IV | Nevyhovující podmínkám – pouze budovy s omezeným užíváním | <−0,7 >+0,7 |
Naproti tomu adaptivní model tepelné pohody naopak zohledňuje schopnost lidského organismu přizpůsobit se venkovním podmínkám (změnami osobními /oblečení/, postoje a chováním /např. otvírání oken/).
Lain (2007): „Rozsáhlé analýzy měření a testů (Humphreys 1981, Dear 2002) ukazují, že lidé se mnohem lépe adaptují na venkovní podmínky v budovách bez klimatizace, než v budovách klimatizovaných. Tepelná pohoda by neměla být zbožím, které je dodáváno uživatelům budovy, ale měla by být cílem, který uživatelé dosáhnou díky své schopnosti ovlivňovat podmínky. Vnitřní prostředí směřuje k cíli tepelné pohody. Současně však existují určitá omezení, v rámci kterých je schopna se skupina osob adaptovat podle svých tepelných zkušeností a svých klimatických, sociálních, ekonomických a kulturních podmínek (Nicol 1996). Takovýto adaptivní model vyžaduje jiné nástroje pro dosažení tepelné pohody, než je tomu v případě modelu založeného na předpokladu ideální operativní teploty v prostoru. Budova musí lidem umožnit nastavení a změny, jejichž prostřednictvím lze dosáhnout vyššího stupně tepelné pohody. Mezi základní požadavky patří:
- Možnost individuálního nastavení (pro léto například cirkulační ventilátory, otevíratelná okna).
- Předpoklad dodržení základních parametrů prostředí odpovídající aktivitě a klimatu. Tyto parametry se mění jak během delších období, tak i během dne.“
Obr. 3 Optimální teploty vnitřního vzduchu a oblast tepelné pohody pro budovy bez klimatizace a klimatizované budovy /zdroj: Lain (2007)/
Obr. 3 zachycuje průběh středních teplot venkovního vzduchu v průběhu roku. Z obr. je také patrná vyšší maximální teplota pro neklimatizované budovy při zachování tepelné pohody založené pro adaptivní model. To potvrzuje uvedené zjištění, podle kterého je možnost individuálního nastavení a změn za účelem dosažení maximální tepelné pohody výhodná. A to z více hledisek. Umožňuje snížit náklady (nižší počet hodin provozu strojního chlazení), zvýšit psychickou pohodu uživatelů daného prostoru a tím i jejich pracovní výkonnost. Na nutnost umožnit pracovníkům ovlivnění prostředí interiérů, v kterých působí, upozorňují i Mathauserová & Lepší (2011). Podle těchto autorek při tepelném diskomfortu dochází k podstatnému snížení výkonnosti (při 30 °C až o 50 % ve srovnání s výkonem při 22 °C).
Obr. 4 Průběh středních teplot venkovního vzduchu, klouzavého průměru a z něho vypočtených max. teplot vnitřního vzduchu odpovídajících tepelné pohodě pro rok 2003/zdroj: Lain (2007)/
Na tepelnou pohodu má nezanedbatelný vliv také vlhkost vzduchu. Dle Lain (2007): „Čím je vlhkost vzduchu vyšší, tím je nižší i odvod tepla z těla. Z tohoto důvodu mohou v letních měsících vysoké vlhkosti vzduchu vést k tepelnému diskomfortu.“
Různé systémy chlazení mají odlišný vliv na vlhkost vzduchu. Lain (2007) uvádí: „Nejvýznamnější vliv na vlhkost vzduchu má bezesporu přímé adiabatické chlazení, při kterém je přiváděný vzduch zvlhčován a k chlazení dochází právě přeměnou vázaného tepla na teplo citelné. U nepřímého adiabatického chlazení a adiabatického chlazení se sorpčním výměníkem by nemělo ke zvyšování vlhkosti přiváděného vzduchu dojít, ale nedochází ani k odvlhčování vzduchu. Vzhledem k tomu, že je teplota přiváděného vzduchu nižší než teplota venkovní, dochází k růstu relativní vlhkosti.“
Uvedené lze dobře znázornit na Mollierově diagramu (také h-x diagramu podle použitých os). Jedná se o stavový diagram, který ukazuje vzájemnou závislost vlhkosti vzduchu a teploty při izobarických dějích.
Obr. 5 Limity pro přímé adiabatické chlazení /zdroj: Lain (2007)/
Lain (2007) prokázal, že adiabatické chlazení má pozitivní vliv na nárůst tepelné pohody posuzované středním tepelným pocitem PMV. Pokles teploty má v tomto případě na PMV výrazně větší vliv než nárůst relativní vlhkosti.
Závěrem této podkapitoly ještě zmíníme vliv vnitřních a vnějších tepelných zisků na tepelnou pohodu. Vnitřní tepelné zisky u administrativních budov mohou být velmi významné (Urban, 2009; Sázavský, 2011; Horčík, 2011). Lain (2007) dodává: „Vnitřní tepelné zisky v administrativních budovách se mohou pohybovat ve velmi širokém rozsahu (19 až 92 W/m2), běžné hodnoty se pohybují v rozmezí 30 až 40 W/m2. Největší vliv na vnitřní tepelné zisky administrativních budov má obsazenost kanceláří (podlahová plocha na jednoho pracovníka), a z toho největší část vnitřních tepelných zisků (cca 61 %) představují zisky od výpočetní techniky. Lze říci, že vnitřní zisky představují významnou tepelnou zátěž. Právě snížení vnitřních zisků je klíčovým problémem pro navrhování nízkoenergetických a pasivních způsobů chlazení budov. Je třeba používat úsporného a nejlépe regulovaného denního osvětlení a současně je třeba hledat efektivní způsoby pro odvod tepelné zátěže od výpočetní techniky.“
K tomu připojme, že s rostoucím výkonem počítačů rostou i jimi produkované tepelné zisky (i když záleží na konkrétním nastavení a režimech provozu).
Obr. 6 Analýza vnitřních tepelných zisků administrativních budov/zdroj: Lain (2007)/
Také vnější tepelné zisky významně ovlivňují tepelnou pohodu. Lze je mj. snížit kombinací využití stínící techniky (např. žaluzií) a speciálního zasklení (Sázovský, 2011). Přitom je vhodné zmínit, že umístěním stínící techniky je podstatné. Vnější zařízení protisluneční ochrany mohou snížit tepelné zisky třikrát více než vnitřní (Sázovský, 2010).
Obr. 7 Speciální spektrálně selektivní zasklení /zdroj: http://www.izolacniskla.cz/pdf/heat_mirror_prezentace.pdf /
Ekonomické porovnání
Přes oslovení řady firem se nepodařilo získat přesná a podrobná data umožňující rámcové ekonomické porovnání adiabatického a strojního chlazení budov (při zahrnutí nákladů na pořízení, údržbu a provoz celého systému po celou dobu jeho životnosti).
Adiabatické chlazení je schopno ušetřit řádově 75 % elektrické energie i v případě, kdy je použito samostatně 7), 8), 9), 10). Jiný zdroj uvádí ještě podstatně vyšší úspory 11).
Protože v dnešní době využití prostor přímo ovlivňuje náklady a zisky, je třeba zmínit i prostorové nároky zmíněných způsobů chlazení. Dle Lain (2011) je má adiabatické chlazení přibližně 2–3krát vyšší než strojní.
Nicméně zdůrazňujeme, že vzhledem k množství proměnných je vždy nutné provést vyhodnocení počítačovým modelem u každého objektu, u něhož zvažujeme možnost adiabatického způsobu chlazení. Na jeho základě pak lze provést kvalifikované rozhodnutí o výběru nejlepšího způsobu chlazení budovy a jeho nastavení.
Vliv na lidské zdraví
Protože tato podkapitola úzce souvisí se vztahem mezi zdravím a větráním budov, bude zmíněné zpracováno v samostatném článku. Ten se bude zabývat problematikou bakterií v chladicích systémech i Syndromem nemocí z budov (Bulding Related Illness – BRI; známější jako Syndrom nemocných budov – Sick Building Syndrome – SBS).
Normy a právní předpisy
Protože jsme se na www.TZB-info.cz v různých článcích věnovali legislativním otázkám spojených s klimatizací již dříve, uvedeme zde jen stručný výčet aktuálních norem a právních předpisů majících těsnější vztah k tématu tohoto článku.
Normy
EN 15251 - Vstupní parametry vnitřního prostředí pro návrh a posouzení energetické náročnosti budov s ohledem na kvalitu vnitřního vzduchu, tepelného prostředí, osvětlení a akustiky 12); norma je zrušena od 1. 3. 2011;
ČSN EN 15251 (127028) – Datum schválení 1. 2. 2011, datum účinnosti 1. 3. 2011; Proti předchozí normě dochází ke změně způsobu převzetí EN 15251:2007 do soustavy norem ČSN. Zatímco ČSN EN 15251 (12 7028) z prosince 2007 převzala EN 15251:2007 schválením k přímému používání jako ČSN, tato norma ji přejímá překladem. 13);
ČSN EN ISO 7730 – Mírné tepelné prostředí - Stanovení ukazatelů PMV a PPD a popis podmínek tepelné pohody; norma zrušena 1. 6. 2006 14);
ČSN EN ISO 7730 – Ergonomie tepelného prostředí – Analytické stanovení a interpretace tepelného komfortu pomocí výpočtu ukazatelů PMV a PPD a kritéria místního tepelného komfortu, vydána 1. 11. 2006 15); nahradila předchozí normu
ČSN 73 0548 – Výpočet tepelné zátěže klimatizovaných prostorů - Norma platí pro výpočet tepelné zátěže a tepelných zisků prostorů se stálou vnitřní teplotou. Výsledky výpočtů slouží jako podklad pro dimenzování klimatizačních zařízení. Norma je použitelná pro prostory, v nichž se předpokládá že rozdíl teplot ve dvou místech nepřekročí 2 K 16) – platnost od 1. 7. 1986 17);
ČSN EN ISO 13791 – Tepelné chování budov – Výpočet vnitřních teplot v místnosti v letním období bez strojního chlazení – Základní kritéria pro validační postupy, platnost od 1. 6. 2005 18);
ČSN EN ISO 15927-1:2004-07 – Tepelně vlhkostní chování budov – Výpočet a uvádění klimatických dat. Předmět normy: Tato část ISO 15927 specifikuje metodu pro tvorbu referenčního roku z hodinových hodnot příslušných meteorologických dat vhodných pro posuzování průměrné roční energie pro vytápění a chlazení. Jiné referenční roky reprezentující průměrné podmínky mohou být tvořeny pro zvláštní účely. Postupy v této části ISO 15927 nejsou vhodné pro tvorbu extrémních nebo semiextrémních roků pro simulaci např. poškození vlhkostí nebo energetických ztrát v chladných rocích 19); platnost od 1. 8. 2004 20).
Právní předpisy
NAŘÍZENÍ VLÁDY č. 441/2004 Sb., kterým se mění nařízení vlády č. 178/2001 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví zaměstnanců při práci, ve znění nařízení vlády č.523/2002 Sb., Sbírka zákonů ČR, Ročník 2004, zrušeno 01. 01. 2008;
NAŘÍZENÍ VLÁDY č. 361/2007 Sb., kterým se stanoví podmínky ochrany zdraví při práci se změnami: 68/2010 Sb., účinnost od 1. 1. 2008 21);
NAŘÍZENÍ VLÁDY č. 148/2006 Sb. o ochraně zdraví před nepříznivými účinky hluku a vibrací, účinnost od 1. 6. 2006 22);
VYHLÁŠKA č.277/2007 Sb. o kontrole klimatizačních systémů, Sbírka zákonů ČR, Ročník 2007 – účinnost od 1. 1. 2009 23);
VYHLÁŠKA č.148/2007 Sb. o energetické náročnosti budov, definuje Průkaz energetické náročnosti budovy, účinnost od 1. 7. 2007 24)
Směrnice Evropského Parlamentu a Rady 2002/91/ES, o energetické náročnosti budov – Energy Performance of Buildings Directive (EPBD), zavazuje Českou republiku k provádění inspekcí klimatizačních zařízení, účinnost od 4. 1. 2003 25);
Zákon č. 406/2006 Sb., o hospodaření energií, účinnost od 1. 1. 2001 26)
Adiabatické chlazení v historii
V článku byly ukázány možnosti současného adiabatického chlazení v moderních i historických budovách. Toto se postupně dostávalo do popředí zájmu zejména v posledních desetiletích. Princip adiabatického chlazení je však znám minimálně několik tisíciletí. Cílem této podkapitoly je poskytnout velmi stručný nástin historie adiabatického chlazení.
Dle Anonymus (2005) první doložitelný záznam o adiabatickém chlazení je zachycen na reliéfu z doby 2 500 let př.n.l. Ve starověkém světě bylo jmenované chlazení dobře známé a hojně používané. Výborně jej využívala římská vila. Na jejím vnitřním nádvoří se nacházela zeleň (včetně stromů), často bazén či zahradní jezírko (Anonymus, 2011a). Tyto prvky byly využívány v sídlech bohatých v horkém a suchém podnebí mediteránu po celý středověk. Anonymus (2005) dále uvádí, že v období renesance Leonardo daVinci sestrojil mechanické adiabatické chlazení. Diskutované chlazení bylo také využíváno v textilních manufakturách Nové Anglie v 18. století (Anonymus, 2011b). Až do počátku 20. století se tak toto chlazení těšilo oblibě. Koncem 19. století se ojediněle objevují jednotky strojního chlazení. Po roce 1923 se tyto stávají běžně komerčně dostupné a rychle vytlačují předchozí způsoby chlazení. To šlo ruku v ruce s levnější a dostupnější elektrickou energií získávanou z fosilních paliv.
Závěr
Závěrem shrneme výhody a omezení diskutovaného systému chlazení budov:
Výhody
- pořizovací náklady jsou srovnatelné s klasickými systémy;
- snižuje finanční, energetické a ekologické náklady provozu budov projektovaných i stávajících;
- krátká doba návratnosti vložených prostředků;
- v našich podmínkách nejsou žádná významná legislativní omezení;
- zvyšují bezpečnost: energetickou, dodávek vody a potravin;
- lze výhodně kombinovat s jinými technologiemi;
- čím nižší je relativní vlhkost, tím efektivněji pracují;
- jsou plně konkurenceschopné konvenčním systémům chlazení budov;
- mají pozitivní vliv na lidskou psychiku a pohodu v interiéru.
Omezení
- s rostoucí relativní vlhkostí klesá jeho efektivita 27);
- mezi klientelou stále převládá nedostatečná informovanost a obavy z u nás relativně nové technologie;
- existuje méně firem schopných zajistit projekci, realizaci, údržbu a vyladění systému na efektivní provoz (včetně zaškolení uživatelů, poskytnutí záruk, kladných referencí, atd.) než u systémů strojního chlazení;
- vyšší nároky na technologickou kázeň.
Poznámky
1) Jedná se o jednostupňový chladící okruh. Jiné typy strojního chlazení zde nebudou podrobněji popisovány. Zájemce odkazujeme na Fencl (1973) a Markytánová (1991). Zpět
2) Holubec (2011) ve zkráceném znění: „Speciální měření vlivu klimatizací neexistuje. Nicméně jsou reálné příznaky například v tom, že se letní a zimní odběrová špička vyrovnává právě vlivem rozšíření klimatizací a dalších způsobů chlazení či větrání. Letní špičkové odběry elektřiny v hlavním městě ještě před několika málo lety (max. 5) dosahovaly cca 700 MW, nyní i v dnech letošního léta, které zdaleka nepatří k "tropickým" jsou 850 i více MW. Je za tím samozřejmě i vyšší počet odběrných míst, ale také právě rozšířené využití klimatizací, chlazení apod. Jen pro porovnání – zimní špičkové odběry elektřiny činí v Praze kolem 1150–1200 MW. Takže letní "pokles" už v žádném případě nelze nazvat klidnou sezónou vhodnou pro odstávky zařízení, jako jsou rozvodny apod. a pro provádění oprav či rekonstrukcí. Síť musí být v dobré kondici po celý rok, aby právě zvýšené nároky na odběr i v létě bez obtíží zvládla.“
Vepřková (2011) ve zkráceném znění: „ Podíl spotřeby energií vyvolaný provozem klimatizačních zařízení je značně proměnná veličina závislá na konkrétních klimatických podmínkách daného léta.
V posledních letech je každopádně patrný trend, kdy se původně značné rozdíly mezi výší spotřeby energií v zimních a letních měsících začínají přibližovat. Jedním z hlavních faktorů, které toto zapříčiňují, je právě provoz klimatizačních zařízení. Nejde přitom ani tak o provoz soukromých klimatizací (byty, příp. kanceláře), rozhodující vliv má spíše chod klimatizací a chladicích zařízení ve skladovacích a logistických centrech.“ Zpět
3) Téma úzce souvisí s městskými tepelnými ostrovy. Podrobněji viz Gehl (2000) a Polák (2011) „Modré zlato“. Zpět
4) Black out – zhroucení přenosové sítě elektrifikační soustavy. Podrobněji viz Cahyna (2010). Dále o energetických sítích a energetice Jabůrková (2010), Vinouček (2010), Beneš (2010), Šolc (2011) a Petržilka (2010 a,b). Zpět
5) Aimiuwu (2008), Smith (2000), Puckorious (2001), Blankinship (2008) Zpět
6) Kinney (2011) Zpět
7) Kinney (2011) Zpět
8) California Energy Comission (2006-2011) Zpět
9) Harvey (2009) Zpět
10) Scofield et al. (2009) Zpět
11) Sodomek (2011) uvádí 5–8krát levnější provoz než konvenční chlazení. Zpět
12) https://www.tzb-info.cz/normy/csn-en-15251-2007-12; Zpět
13) zdroj http://shop.normy.biz/d.php?k=87428; Zpět
14) https://www.tzb-info.cz/normy/csn-en-iso-7730-1997-03; Zpět
15) https://www.tzb-info.cz/normy/csn-en-iso-7730-2006-10; Zpět
16) http://www.zalevno.cz/z/448806/ruzne/technicke-normy/csn-73-0548-vypocet-tepelne-zateze-klimatizovanych-prostoru; Zpět
17) https://www.tzb-info.cz/normy/csn-73-0548; Zpět
18) https://www.tzb-info.cz/normy/csn-en-iso-13791-2005-05; Zpět
19)https://www.tzb-info.cz/hodnoceni-energeticke-narocnosti-budov/5425-prehled-platnych-norem-pro-energeticke-vypocty-oboru-vytapeni-a-tepelne-technickeho-hodnoceni-budov; Zpět
20) https://www.tzb-info.cz/normy/csn-en-iso-15927-1-2004-07; Zpět
21) https://www.tzb-info.cz/pravni-predpisy/zakon-c-262-2006-sb-a-souvisejici-predpisy; Zpět
22) https://www.tzb-info.cz/pravni-predpisy/narizeni-c-148-2006-sb;
http://www.sagit.cz/pages/zpravodajtxtanot.asp?zdroj=../_anotace/sb06148a&cd=166&typ=r; Zpět
23) https://www.tzb-info.cz/pravni-predpisy/zakon-c-406-2000-sb-a-souvisejici-predpisy; Zpět
24) https://www.tzb-info.cz/pravni-predpisy/zakon-c-406-2000-sb-a-souvisejici-predpisy; Zpět
25) https://www.tzb-info.cz/pravni-predpisy/smernice-2010-31-eu#p414; Zpět
26) https://www.tzb-info.cz/pravni-predpisy/zakon-c-406-2000-sb-a-souvisejici-predpisy; Zpět
27) Je třeba dodat, že dle Sodomka (2011), např. na území hl.m. Prahy, dochází za zvýšených teplot vyžadujících klimatizaci interiéru dochází zároveň k dostatečnému poklesu relativní vlhkosti vzduchu na úroveň umožňující efektivní provoz tohoto systému chlazení. Zpět
Literatura
- [] Aimiuwu V. O., 2008, An Energy-Saving Ceramic Cooler For Hot Arid Regions, Proceedings of the National Society of Black Physicists, American Institute of Physics, 978-0-7354-0510
- [] Anonymus, 2005, History of evaporative cooling technology, staženo dne 11.10. 2011, dostupné z: http://www.azevap.com/EvaporativeCooling/historytechnology.php;
- [] Anonymus, 2011a, Římská zahrada, staženo dne 11.10. 2011, dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/%C5%98%C3%ADmsk%C3%A1_zahrada;
- [] Anonymus, 2011b, The history of evaporative cooling, staženo dne 11.10. 2011, dostupné z: http://www.dualheating.com.au/evaporative-cooling/history-evap-cooling.htm;
- [] Beneš I., Energetika na rozcestí (Žijeme v informační nebo dezinformační společnosti?), Vesmír, 2010, měs.2, roč. 89 (140), str. 102 – 106
- [] Blankinship S., 2008 (August), Less Moisture can mean more mass (indirect evaporative cooling in small-scale applications, Power Engineering
- [] Cahyna F., Hrozí „Blackout“ také Česku?, Vesmír, 2010, měs.7-8, roč. 89 (140), str. 485 - 486
- [] California Energy Comission, 2006-2011, Evaporative Cooling, Consumer Energy Center, dostupné z: http://www.consumerenergycenter.org/home/heating_cooling/evaporative.html#benefits, 10.8.2011
- [] Fencl Z., 1973, Strojní chlazení – Fyzikální základy, s.103, Praha, SNTL
- [] Gehl J., Život mezi budovami, Brno, 2000, Nadace Partnerství, str. 202, ISBN 80-85834-79-0
- [] Jabůrková J., Obnovitelná elektřina není černý pasažér, Vesmír, 2010, měs. 5, roč. 89 (140), str. 320-321
- [] Christian-Smith J., Levy M. C., Gleick P. H., 2011, Impacts fo the California drought from 2007 to 2009, Pacifik Institute, ISBN: 1-893790-32-0; ISBN 13:978-1-893790-32-2
- [] Harvey L.D.D., 2009, Reducing energy use in the buildings sector: measures, costs and examples, Energy Efficiency, no.2, pp. 139-163, DOI 10.1007/s12053-009-9041-2
- [] Horčík J., 2011, Česko dohání Evropu: v Ostravě dokončili první pasivní kanceláře, staženo dne 30.10.2011, dostupné z: http://www.ekobydleni.eu/domy/cesko-dohani-evropu-v%C2%A0ostrave-dokoncili-prvni-pasivni-kancelare
- [] Kinney L., New evaporative cooling system: An emerging solution for homes in hot dry climates with modest cooling loads, Southwest Energy Efficiency Project, Saving Money and Reducing Pollution through Energy Conservation, dostupné z www.swenergy.org, 10.8.2011
- [] Lain M., 2007, Nízkoenergetické chlazení budov, disertační práce, ČVUT, Praha, staženo 10.10.2011, dostupné z: http://www.bwk.tue.nl/bps/hensen/team/past/Lain.pdf
- [] Lain M., 2011, osobní sdělení
- [] Mathauserová Z., Lepší J., 2011, Prosklené kanceláře s PC z hlediska faktorů prostředí, Světlo, č.1, staženo 31.10.2011, dostupné z: http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?id_document=43020
- [] Matuška (2007: http://www.stavebnictvi3000.cz/clanky/navrh-solarniho-systemu-pro-rodinny-dum/
- [] Markytánová M., 1991, Chladící technika III – Využití chladící techniky, s. 105, Praha, ČVUT, ISBN 80-01-00651-4
- [] Papež K. et al., 2007, Energetické a ekologické systémy budov 2 – Vzduchotechnika, chlazení, elektroinstalace a osvětlení, s. 284, Praha, ČVUT, ISBN 978-80-01-03622-8
- [] Petržilka O., Bude zemní plyn energetickým zdrojem 21.století i u nás?, Vesmír, 2010a, měs. 2, roč. 89 (140), str. 108 – 109
- [] Petržilka O., Maximální nezávislost, nebo účelná vyváženost? (Několik poznámek k přípravě Státní energetické koncepce ČR, Vesmír, 2010b, měs. 10, roč. 89 (140), str. 668 – 669
- [] Puckorious P., 2001 (September), Water treatment, Power Engineering
- [] Rubínová O., Rubín A., 2004, Klimatizace a větrání, vydavatelství Era, s.128, ISBN: 80-86517-30-6
- [] Sázovský M., 2010, Trojskla pro rodinné domy na všechny světové strany, staženo 31.10.2010, dostupné z: http://sazovsky.com/tag/energie-2/
- [] Sázovský M., 2011, Proč využívat stínící techniku žaluzie, staženo 31.10.2011, dostupné z: http://sazovsky.com/tag/energie-2/
- [] Scofield C. M., Weaver T., Dunnavant K., Fisher M., 2009, Reduce data center cooling cost, Engeneered System
- [] Sodomek M., 2011, osobní korespondence, firma Sorke, kontakt: www.sorke.eu, autor článku děkuje za laskavé poskytnutí dat i materiálů
- [] Šolc P., Supergrid – elektrické dálnice pro evropskou energetiku 21. století, Vesmír, 2011, měs. 5, roč. 90 (141), str. 290 – 292
- [] Smith D. J., 2000 (July), Heat exchanger upgrades add value to plants old and new, Power Engineering
- [] Urban M., 2009, Hodnocení energetické náročnosti administrativní budovy Nordica Ostrava, Stavebnictví, č. 1, staženo dne 30.10.2011, dostupné z: http://www.casopisstavebnictvi.cz/hodnoceni-energeticke-narocnosti-administrativni-budovy-nordica-ostrava_A1866_I26
- [] Vepřková K., osobní korespondence, ČEZ Zákaznické služby, s.r.o., na základě plné moci
- [] Vinouček S., Posilovat přenosovou soustavu je nelehký úkol, Vesmír, 2010, měs. 11, roč. 89 (140), str. 700 - 701
The paper describes basic principles, advantages and limitations of the air conditioning of buildings by adiabatic cooling. The principle of adiabatic (evaporative) cooling is the conversion of sensible heat to heat coupled with evaporation. Water sprayed into the air evaporates and the air temperature decreases and humidity increases.
