HVAC

HVAC hästi soojustatud majades

Energiatõhusas hoones peab ruume vähe kütma, mistõttu saab olla rahul soojust kasutava ventilatsiooniga. Näiteks on passiivmajas maksimaalne vajaminev energia ruumi soojendamiseks 10–15 W/m2, mis on 1.0–1.5 kW täielikust energiast, mida on vaja 100 m2 ruumala jaoks. Tavaline küttesüsteem, mis koosneb radiaatoritest ja põrandaküttest ei ole vajalik. Soojust tekitab ventilatsioon.

Olemas on kaks põhilist alternatiivi: 
  • lisa õhku saab soojendada kohe, kui see jätta ventilatsioonisüsteem või 
  • igas toas eraldi olevasse ventilatsiooni terminali.

Esimese alternatiivi korral toodetakse igasse ruumi sama temperatuuriga õhku. Teise alternatiivi korral saab igas toas temperatuuri eraldi reguleerida.

Energiatõhusas hoones, kus majaümbrikus on hea soojusisolatsioon, võib sobiva soojusmugavuse saavutada madalamate ruumitemperatuuridega. Toatemperatuur planeeritakse tavaliselt umbes 20–21°C.

Põrandaküte on kasulik vannitubades sellepärast, et see on mugav ning laseb põrandal kiiresti ära kuivada. Kuid põrandakütet tuleb hoida madalama temperatuuri peal kui tavaliselt, et vältida ülekuumenemist. Põrandatemperatuur peaks olema ainult 1-3°C kraadi kõrgem kui õhutemperatuur. Teistes tubades peaks suuri põrandakütte alasid vältima.

Vertikaalne temperatuuri erinevus tubades peab olema vähem kui 2°C 0.1 m ja 1.1 m vahel ehk istuva inimese pahkluu ja kaela vahel.

Passiivne päikeseenergia on osa passiivmaja küttesüsteemist. Ruumide temperatuurid erinevad päikesekiirguse ja siseruumide soojuse tõttu ning sellepärast soovitatakse temperatuuri igas toas eraldi reguleerida. Passiivmaja kütteperiood on lühem kui tavalisel maja. Päikeseenergia võib varakevadel põhjustada ülesoojenemist. Seetõttu on kasulik soojusenergia ümbersuunamine, et vähendada jahutusvajadust.

Planeerimisel peaks arvestama passiivsete jahutuslahendustega. Need on näiteks varjutatud aknad, öine jahutamine ventilatsiooniga ja tõhus päevane ventilatsioonisüsteem (vaata graafikut). Asendusõhku ventilatsiooni saab võtta maja põhjapoolsest osast. Võimaluse korral saab kasutada ka pinnase soojust, et talvel värsket õhku eelsoojendada ja suvel jahutada. Värske õhu eelsoojendamine talvel vähendab jahutusega kaasnevat riski, mis seondub ventilatsiooni soojusmahutavusega ning parandab ka kasutustaset.

Päikese eest varjutatud aknad ja akna alused varjud on kõige tõhusamad passiivlahendused.


Jahutamise alandamine


Valimisel tuleks tähelepanu pöörata kamina suurusele, sest passiivmaja soojusenergiavajadus on niivõrd väike, et kaminast tulev energia peaks ka olema väike. Kamina soojusvaru maht ja vabanev energia on otseselt võrreldav kamina suurusega.

Ventilatsioonimäärad ja soojuse taaskasutamine
Ehitusmäärused nõuavad tavaliselt minimaalset ventilatsioonimäära vahemikus 10-15 l/s inimese kohta, mis on umbes 1 l/s ruutmeetri kohta keskmise inimtihedusega büroohoones ja 0.5 õhuvahetust tunni kohta eramute eluruumides.
 
Ventilatsioonimäärade näited, mis on saaste eralduse järgi jagatud kolme kategooriasse (CEN 1752).

Kategooria Ainult elanikud Madala saastega materjalid Kõrge saastega materjalid 
   l/sm2  l/sm2 l/sm2 
 A 1.0 2.0  3.0 
 B 0.7  1.4  2.1 
 C 0.4  0.8  1.2 


Ventilatsioonimäära projekteerimisel saab süsinikdioksiidi kasutada ventilatsiooni asendajana, kuid selle kasutamine ventilatsiooni mõõtmisel annab ebatäpseid tulemusi, sest kontsentratsioon hoonetes sõltub inimtihedusest, ventilatsioonimäärast ja välisõhu kontsentratsioonist. Süsinikdioksiidi väärtuseid püsikontsentratsioonis saab arvutada CO2 eraldumisel 0.00567 l/s inimese kohta büroohoones.
 
Väljuva õhuvoolu energiatihedus on kõrge ja soojuse taastamine on säästlik viis vähendada energiakulusid ja ventilatsioonisüsteemi maksumust. Soojuse taaskasutamine on teostatav suure õhuvoolu ja madala välitemperatuuri puhul. Piirväärtused saab kehtestada minimaalse tõhususe ja ventilatsioonisüsteemi suuruse järgi, kus soojuse taaskasutus toimub. Täna nõuavad ehitusmäärused, et igaaastane tõhususe määr oleks vahemikus 30-40%. Passiivmaja puhul on nõutav igaaastane minimaalne määr 75%. Kaasaegsete soojusvahetitega on võimalik saavutada tõhususe määr kuni 90% koos soojuskadudega. Kuid külmades kliimatingimustes on tõhususe määr väiksem jää sulatamise vajaduse tõttu.

Värskeõhuvoolu saab kuumutada enne sisenemist, et hoida ära soojusvaheti külmumist. Maasoojusvahetisse siseneva õhu eelsoojendamine vähendab või isegi elimineerib sulatamise vajaduse. Aluspinna õhu soojusvaheti ei ole soovitatav külma kliimaga tingistusesse niiskuse kondenseerumise ja hügieeniprobleemide tõttu. Maaalust süsteemi koos soojusvahetiga, värske õhu eelsoojendamiseks, testiti edukalt Paroc passiivmaja näidiste peal.

Maapealset soojust või külma saab ära kasutada vedeliku ringlemisel maapealses torustikus, kus süsteem koosneb soojusvahetist, pumbast ja puurkaevust või gaasijuhtmest. Eelsoojenduse või jahutuse võimsusnõuded määravad ära torustiku pikkuse või ka sügavuse. Maaalune horisontaalne torustik toodat 10-20 W/m soojusenergiat.

HVAC süsteemise isolatsioon

Tänapäeval õhukindlad, madala energiatarbega hooned, soojusventilatsioonid ja konditsioneerisüsteemid muutuvad üha olulisemaks. Soojendatud ja jahutatud õhu ja vee temperatuuri peab hoidma nii kaua, kuni see jõuab sihtkohta; kõik soojuskaod peavad olema ventileeritavad, mis tekitab täiendavat energiakulu.

Seetõttu on tähtis vaadata mitte ainult lõpp-temperatuuri vaid ka soojuskadu. Kuigi see muutus temperatuuris võib olla väike, on soojuskadu ikkagi märkimisväärne.

Arvutuse näide:
Temperatuur ja soojuskadu ventilatsioonitorus

Läbimõõt: 315 mm 
Pikkus:  30 mm 
Õhu temperatuur:  20°C 
Õhu liikumiskiirus:  3 m/s
Ümbritsev temperatuur 6°C 

Isolatsiooni paksus Soojuskadu, W  Lõpp-temperatuur, °C 
Isoleerimata 2607  12.9 
80 mm 226  19.3 
150 mm  143  19.5 

Torud on HVAC süsteemida lahutamatuks osaks ning need peavad olema isoleeritud, et vähendada energiakulusid ja süsteemi maksumust. Soojustus on vajalik, et säilitada vee temperatuur torudes õigete marginaalidega. 

Arvutuse näide: Soojuskadu soojavee torus

Toru läbimõõt:  22 mm 
Vee temperatuur:  55°C 
Ümbritsev temperatuur: 20°C 

Isolatsioon λ-väärtus
W/m°C 
Isolatsiooni paksus Soojuskadu
W/m 
Soojuskadu,
kWh /m, aastas
Isoleerimata  - 0 mm  40 350 
PAROC Hvac Section  0.035 20 mm   6.0 52
PAROC Hvac Section  0.035 40 mm  4.5 39
PAROC Hvac Section  0.035 60 mm  3.8 33


Samuti vajavad külmad seadmed isolatsiooni, et ära hoida kondensatsiooni, kui ka kadude vähendamiseks. Üldiselt on kolm korda kallim jahutada temperatuuri ühe kraadi võrra, kui tõsta temperatuuri ühe kraadi võrra.

Ka tervise tõttu tuleb temperatuuri hoida õigel tasemel. Kui sooja vee temperatuur langeb liiga palju, tekib kõrgendatud oht haiguste (näiteks Pontiac'i palavik või legionelloos) levikule soojavee kaudu. Bakterid levivad temperatuuridel 25-45°C, optimaalselt 35°C .

Kasuta Paroci kalkulaatorit (link), et teada saada, millist isolatsiooni sinu projekt vajab.