Ogrzewanie powietrzne, wentylacja i klimatyzacja w biurze, czyli jak zwiększyć wydajność pracowników

2022-02-11 14:08
Ogrzewanie nadmuchowe
Autor: Getty Images Jakość powietrza w biurze może wpływać na produktywność pracowników

W artykule omówiono wybrane rozwiązania instalacji ogrzewania powietrznego, inaczej nadmuchowego oraz wentylacji i klimatyzacji do stosowania w obiektach biurowych. To bardzo ważne zagadnienie, gdyż dobra jakość powietrza wewnątrz pomieszczeń, jego odpowiednia temperatura oraz ilość świeżego powietrza, wpływają nie tylko na odczucie komfortu osób pracujących w biurach, ale także na ich produktywność. Poznaj rozwiązania, które umożliwią odpowiednie dopasowanie instalacji ogrzewania powietrznego, wentylacji i klimatyzacji w budynku biurowym.

W badaniach prowadzonych przez naukowców z wielu uczelni i instytutów dowiedziono, że poprawa warunków środowiskowych w miejscu pracy prowadzi do lepszego samopoczucia i zmniejszenia absencji pracowników, a także zwiększenia wydajności ich pracy.

Spis treści

  1. Systemy ogrzewania powietrznego, wentylacji i klimatyzacji do budynków biurowych
  2. System powietrzny, rodzaje wentylacji
  3. Na czym polega wentylacja mieszająca?
  4. Na czym polega wentylacja wyporowa?
  5. Rodzaje i rozmieszczanie nawiewników wyporowych
  6. System powietrzno-wodny
  7. Belki aktywne i bierne w systemie powietrzno-wodnym
  8. Klimakonwektory w systemie powietrzno-wodnym
  9. Fasadowe urządzenia wentylacyjne

W nowoczesnych budynkach biurowych o dużych powierzchniach przeszklenia problemem do rozwiązania jest zapewnienie odpowiednich wartości parametrów cieplnowilgotnościowych i asymilacja zysków ciepła przy jednoczesnym wykorzystaniu optymalnej przestrzeni technicznej na potrzeby prowadzonych instalacji wentylacji i klimatyzacji.

Systemy ogrzewania powietrznego, wentylacji i klimatyzacji do budynków biurowych

System klimatyzacji pomieszczeń to kombinacja urządzeń przeznaczonych do utrzymania warunków komfortu w określonym zakresie, z uwzględnieniem, że termin ten obejmuje zarówno system klimatyzacji powietrza, jak i systemy sufitowe, takie jak sufity chłodzące i belki chłodzące. Poza klimatyzacją pomieszczeń zawsze konieczna jest odpowiednia wentylacja, czyli wymiana powietrza.

W pomieszczeniach biurowych niezbędne jest zapewnienie wymaganych wartości parametrów powietrza, odebranie zysków ciepła i dostarczenie przynajmniej minimalnego strumienia powietrza zewnętrznego, zwanego higienicznym. Do realizacji tych zadań można wybrać systemy:

  • wentylacyjny powietrzny,
  • powietrzno-wodny,
  • wykorzystujący chłodniejsze powietrze,
  • czynnik chłodniczy do odebrania zysków ciepła.

Rozpatrywane są zatem instalacje z zastosowaniem systemu wentylacji mieszającej lub wyporowej (system powietrzny), belek chłodzących biernych (z koniecznością zagwarantowania wymiany powietrza przez odrębny system nawiewno-wywiewny), aktywnych klimakonwektorów indukcyjnych lub wentylatorowych (system powietrzno-wodny) oraz fasadowych urządzeń wentylacyjnych i klimatyzatorów.

Poza zapewnieniem chłodzenia, systemy i urządzenia te mogą być stosowane do ogrzania powietrza. W budynkach o dużym przeszkleniu i znacznych zyskach ciepła w wyniku nasłonecznienia oraz od urządzeń biurowych, oświetlenia elektrycznego, a także ciepła jawnego wydzielanego przez pracowników, w przypadku zastosowania systemu powietrznego może okazać się, że niezbędne jest dostarczenie dużych strumieni powietrza. Powoduje to konieczność zaprojektowania i wykonania ogromnych instalacji – przewodów o znacznym przekroju i dobranie wielkogabarytowych central wentylacyjno-klimatyzacyjnych oraz skutkuje wysokimi kosztami zużycia energii systemu przygotowania i rozprowadzenia powietrza.

Nie zawsze jest też w budynku miejsce na tak duże instalacje. W takim przypadku dobrym rozwiązaniem są systemy dwuczynnikowe, w których nie tylko powietrze odbiera zyski ciepła, ale także woda chłodząca lub czynnik chłodzący.

System powietrzny, rodzaje wentylacji

W systemie tym powietrze przygotowane w centrali wentylacyjno-klimatyzacyjnej jest dostarczane do pomieszczenia za pomocą nawiewników wentylacji mieszającej lub wyporowej.

Na czym polega wentylacja mieszająca?

Wentylacja mieszająca w pomieszczeniu z wentylacją mieszającą uzyskuje się wyrównany w przestrzeni rozkład temperatury i stężenia zanieczyszczeń powietrza. Nawiewniki dla tego typu wentylacji można wybierać z szerokiego asortymentu – tradycyjnych kratek ściennych, nawiewników sufitowych (anemostatów, nawiewników wirowych, szczelinowych, perforowanych) oraz podłogowych. W tym systemie prędkość powietrza nawiewanego na wylocie z nawiewnika jest wysoka. W strefie przebywania ludzi (dla osób siedzących podczas pracy przy biurkach) należy zapewnić prędkość przepływającego powietrza na maksymalnym poziomie 0,2 m/s. Ten rodzaj wentylacji może być stosowany w lecie – do chłodzenia, oraz w okresie chłodniejszym i zimowym – do ogrzewania powietrza.

Na czym polega wentylacja wyporowa?

W systemie wentylacji wyporowej powietrze nawiewne dostaje się do pomieszczenia z niewielką prędkością, tak blisko podłogi, jak tylko jest to możliwe. Warstwa świeżego powietrza przepływa nad powierzchnią podłogi. Po dotarciu do źródeł ciepła (ludzi, urządzeń biurowych) konwekcyjnie unosi się i cieplejsze, zanieczyszczone powietrze wypierane jest w kierunku wywiewników umieszczonych w górnej strefie pomieszczenia. W ten sposób powstają dwie strefy: „czysta” w strefie przebywania ludzi i „brudna” nad nią. W strefie pracy uzyskuje się bardzo dobre warunki – wysoką jakość powietrza i niski stopień jego turbulencji. Przy czym:

  • prędkość powietrza w tym obszarze powinna wynosić 0,1–0,2 m/s,
  • temperatura powietrza nawiewanego nie może być niższa niż 18°C,
  • wartość Δtn (różnica pomiędzy temperaturą powietrza w pomieszczeniu a temperaturą powietrza nawiewanego) od 1 do 4–5 K (maks. 6 K),
  • pionowy gradient temperatury, czyli różnica temperatury powietrza w pionie (pomiędzy , wartością na wysokości 1,1 a 0,1 m nad podłogą) nie powinna przekroczyć 2 K, aby uniknąć uczucia dyskomfortu wynikającego ze wzrostu wartości temperatury powietrza.

Rodzaje i rozmieszczanie nawiewników wyporowych

Nawiewniki wyporowe do pomieszczeń komfortowych zlokalizowane blisko podłogi mogą być wykonane jako okrągłe wolno stojące, półokrągłe do montażu przy ścianie, w kształcie ¼ koła do instalacji w narożniku ściany, płaskie do mocowania w ścianie oraz w podniesionej podłodze. Podczas rozmieszczania nawiewników w pomieszczeniu należy zwrócić uwagę na obszar w ich pobliżu – o jeszcze trochę za niskiej temperaturze powietrza nawiewanego i za wysokiej prędkości powietrza w stosunku do oczekiwań użytkowników.

Nawiewniki wyporowe (poza dwufunkcyjnymi stosowanymi w obiektach przemysłowych, z modułem realizującym w zimie ogrzewanie powietrza za pomocą wentylacji mieszającej) są stosowane do chłodzenia pomieszczeń, ale nie będą ich efektywnie wentylować, w przypadku gdy temperatura powietrza nawiewanego będzie wyższa od temperatury powietrza w pomieszczeniu (ogrzewanie).

System powietrzno-wodny

Odprowadzanie zysków ciepła przez wodę jest bardziej efektywne niż przez powietrze i tę właściwość wykorzystuje się w systemach powietrzno-wodnych. Urządzeniami umieszczanymi w pomieszczeniach są belki aktywne, belki bierne, klimakonwektory wentylatorowe i indukcyjne oraz fasadowe urządzenia wentylacyjne. Zyski ciepła odbiera się przede wszystkim przy wykorzystaniu chłodnicy wodnej, umieszczonej w belkach lub klimakonwektorach. Gdy do urządzenia dopływa chłodniejsze powietrze, ono także (choć w dużo mniejszym stopniu) bierze udział w asymilacji zysków ciepła. Wydajność chłodnicza/cieplna jest sumą wydajności chłodniczej/cieplnej strumienia powietrza pierwotnego i powietrza przepływającego przez wymiennik ciepła.

Belki aktywne i bierne w systemie powietrzno-wodnym

Firmy Airvent i FläktGroup oszacowały, że w belkach aktywnych proces klimatyzacji pomieszczenia w 70–75% realizuje się przez wodę, a jedynie w 25–30% przez powietrze pierwotne dopływające do belki z centrali wentylacyjno-klimatyzacyjnej. W belkach pasywnych ponad 90% ciepła odbierane jest na drodze konwekcji i odprowadzane za pomocą wody chłodzącej przepływającej przez wymiennik znajdujący się w belce. Wyczerpujący artykuł na temat belek aktywnych i biernych TUTAJ.

Klimakonwektory w systemie powietrzno-wodnym

Klimakonwektory to urządzenia grzewczo-chłodnicze, które odpowiadają za utrzymanie optymalnej temperatury w pomieszczeniu. Mogą pracować na powietrzu obiegowym z pomieszczenia albo zapewniać jego wymianę poprzez dostarczenie powietrza przygotowanego w centrali wentylacyjno-klimatyzacyjnej lub bezpośrednio z zewnątrz (najczęściej są to modele podokienne). Podobnie jak w przypadku aktywnych belek chłodzących, zyski ciepła odbierają powietrze i woda. Zaletą (w stosunku do belek) jest możliwość osuszania powietrza w wyniku kondensacji podczas chłodzenia powietrza przepływającego przez to urządzenie. Artykuł m.in. na temat podziału klimakonwektorów ze względu na rodzaj, konstrukcję oraz typ wymiennika TUTAJ.

Klimakonwektor może być wyposażony w dodatkową nagrzewnicę elektryczną, wówczas chłodzenie realizowane jest z instalacji wody lodowej, a ogrzewanie za pomocą nagrzewnicy elektrycznej. W przypadku układu czterorurowego, czyli z dwoma wymiennikami, jeden pełni rolę chłodnicy, drugi nagrzewnicy. Chłodnica wodna zasilana jest wodą lodową (wodnym roztworem glikolu lub wodą). Przykładowe wartości temperatury wody lodowej – 7/12°C. Powietrze ogrzewane jest za pomocą dostarczonej wody grzewczej o temperaturach np. 75/65°C lub np. 55/45 czy 45/35°C (klimakonwektory mogą współpracować z instalacją wysoko- i niskoparametrową). Temperatura czynnika nie może spaść poniżej 32°C w trybie ogrzewania i przekroczyć 15°C w trybie chłodzenia. Producenci jako minimalną temperaturę zasilania w trybie chłodzenia podają 4°C, a maksymalną w trybie grzania 80°C.

Niektóre z modeli klimakonwektorów mogą pobierać powietrze zewnętrzne. Wówczas są wyposażone w komorę mieszania z przepustnicą do regulacji udziału powietrza świeżego i obiegowego (maks. 50 : 50%), filtr powietrza klasy G2 (zgrubny) lub siatkę. Filtry stosowane w klimakonwektorach mogą być także klasy ISOe PM10 > 50% (M5) lub ISOe PM1 > 50% (F7). Wielkość strumienia powietrza świeżego wynika z wymagań higienicznych, a nie konieczności odprowadzenia zysków ciepła, skutkiem czego jest mniejsza centrala wentylacyjno-klimatyzacyjna, mniejsze przekroje przewodów wentylacyjnych i wymiary przestrzeni technicznych.

Fasadowe urządzenia wentylacyjne

Fasadowe urządzenia montowane są w lub przy ścianie zewnętrznej budynku. Mają za zadanie zapewnić niezbędną, co najmniej minimalną wymianę powietrza oraz oczekiwane wartości parametrów powietrza. Mogą być stosowane:

  • jako jedyne urządzenia wentylacyjne nawiewne (nie ma wówczas potrzeby wykonania instalacji kanałowej nawiewnej),
  • mogą być uzupełnieniem systemu centralnego z centralą wentylacyjno-klimatyzacyjną.

W pierwszym rozwiązaniu powstaje zdecentralizowany system nawiewu powietrza, a niezbędne usuwanie powietrza z pomieszczeń i budynku uzyskuje się za pomocą zcentralizowanego systemu wywiewu powietrza. Możliwe jest także zaprojektowanie całkowicie zdecentralizowanych obu systemów (fasadowe urządzenia nawiewno-wywiewne). Fasadowe urządzenia wentylacyjne mogą pełnić funkcje prostej jednostki nawiewnej, nawiewno-wywiewnej, a także złożonej minicentrali wentylacyjno-klimatyzacyjnej (bez nawilżania powietrza). W jednostkach możliwe jest zastosowanie innowacyjnych technologii, np. wykorzystanie materiałów zmiennofazowych (PCM). Urządzenia te, podobnie jak belki aktywne, zapewniają chłodzenie powietrza bez kondensacji (chłodzenie „na sucho”). Jednak są w nich montowane tacki na kondensat potrzebne w sytuacji, gdy temperatura powietrza chwilowo spadnie poniżej temperatury punktu rosy.

Ze względu na miejsce montażu wyróżnia się urządzenia:

  • podokienne (zlokalizowane pod parapetem,
  • przed parapetem, w górnej części lub z boku okna),
  • podłogowe (montowane w przestrzeni podpodłogowej przylegającej do fasady, np. w całkowicie przeszklonych budynkach),
  • sufitowe.

W urządzeniu fasadowym nawiewnym znajdują się m.in. filtr dokładny klasy F7 (klasa ISOe PM1 > 50%), wentylator, tłumik, moduł wymiennika ciepła (chłodnica i/lub nagrzewnica – system dwururowy z opcją przełączania lub czterorurowy), zawory, czujnik. Moduł powietrza wywiewanego zawiera m.in. filtr zgrubny, wentylator, tłumik, klapę zwrotną i przepustnicę odcinającą. W jednostce nawiewno-wywiewnej może znajdować się płytowy wymiennik do odzysku (rekuperator).

Dodatkowym modułem jest moduł powietrza wtórnego. Powietrze nawiewane do pomieszczenia charakteryzuje się niską turbulencją – nawiewem wyporowym. Przykładowe parametry pracy dla jednostek podłogowych nawiewno-wywiewnych z odzyskiem ciepła (na podstawie materiałów firmy Trox): strumień powietrza nawiewanego zewnętrznego: 60–120 m³/h, zawartość wilgoci w powietrzu zewnętrznym: 11,9 g/kg (32°C, 40%), temperatura wody zasilającej chłodnicę: 16°C, całkowita wydajność chłodnicza: 200–370 W, temperatura wody zasilającej grzewczej: 50°C, poziom ciśnienia akustycznego z uwzględnieniem 8 dB tłumienia pomieszczenia: 20–35 dB(A).

Czy artykuł był przydatny?
Przykro nam, że artykuł nie spełnił twoich oczekiwań.
Podziel się opinią
Grupa ZPR Media sprzeciwia się głoszeniu opinii noszących znamiona mowy nienawiści przepełnionych pogardą czy agresją. Jeśli widzisz komentarz, który jest hejtem, powiadom nas o tym, klikając zgłoś. Więcej w REGULAMINIE
Czytaj więcej