Поверхневе охолодження. Чи потрібна автоматизація?

Ю. Волох

З кожним роком кондиціювання приміщень «холодними стелями / стінами / підлогами» набуває у світі все більшої популярності завдяки трьом основним перевагам: відсутності впливу на здоров’я людини, природньому комфорту перебування та значно меншими експлуатаційними витратами. Не виключенням стала й Україна, де завдяки помірному клімату, поверхневим опаленням / охолодженням можна на 100% задовольнити потребу як у теплі, так і у холоді. Кімната без радіаторів та кондиціонерів – це мрія більшості споживачів та дизайнерів. Але чи насправді все так просто, та чи достатньо лишень запустити в систему «теплої підлоги» холодну воду?

Розглянемо процеси, що відбуваються при опаленні / охолодженні та їх вплив на людину. При поверхневому охолодженні в спекотний день складається ситуація, коли температура поверхонь підтримується у межах 20-22°С, а температура повітря 25-27°С. Таким чином на людину впливають два процеси: теплообмін з повітрям та випромінення від поверхонь. Дослідження показали, що цей вплив рівнозначний, тому температура, яку відчуває людина – це середнє значення між температурою повітря та температурою випромінення, вона складає 23-24°С. Це найбільш комфортні та безпечні для здоров’я умови перебування людини влітку, адже ту саму температуру взимку і влітку ми відчуваємо по-різному. Наш організм пристосовується до навколишнього середовища. Взимку у морозну пору +24°С швидше відчуватиметься як занадто висока температура , але в спеку – це довгоочікувана прохолода.

У випадку охолодження підлогою виникає ще один процес теплопередачі – безпосередній контакт шкіри та холодної підлоги, і він є досить суб’єктивний. Європейські норми обмежують мінімальне значення температури поверхні підлоги рівнем +20°С. Це значення безпечне для здоров’я, але не для всіх воно є комфортним, тому обов’язково має регулюватися за бажанням. До того ж є ще один фактор впливу – це вологість повітря, і якщо в зимовий період вона значно знижується, то в літній – підвищується та може призвести до конденсації на холодних поверхнях. Це може пошкодити шпалери або дерев’яне покриття підлоги.

Тож поверхневе охолодження може бути безпечним, комфортним та економним варіантом кондиціювання, але тільки при правильному проектуванні та експлуатації, чого досягти без автоматики керування та контролю буде дуже важко.

Основні вимоги до автоматики керування поверхневим охолодженням

Функціонал автоматики, що керує поверхневим охолодженням має враховувати специфічні чинники та особливості.

1. Автоматика повинна мати як логіку роботи на опалення, так і на охолодження.

За допомогою одного термостату в приміщенні та однієї системи автоматики мають вирішуватися обидві задачі. Тобто система «теплих підлог / стін» може використовуватися влітку на охолодження без додаткового обладнання та витрат.

2. Автоматика повинна контролювати не тільки зміни температури повітря, але й випромінення.

Як було зазначено вище, для поверхневих систем температура випромінення не менш важливий чинник, аніж температура повітря, тому без її врахування буде проводитися керування системою із значними відхиленнями. Як приклад, можна навести сонячне випромінення, інтенсивність якого в окремо взятій кімнаті змінюється щогодини в залежності від орієнтації по сторонах світу.

Сучасні термостати Uponor Smatrix Style мають спеціальне покриття, що поглинає тепло випромінення і передає його на вбудований датчик. З іншого боку датчик вільно контактує з повітрям, в результаті чого дисплей показує середню температуру, що максимально наближена до температури, яку відчуває людина.

3. Автоматика повинна контролювати вологість в кожному приміщенні та запобігати появі конденсату.

Навіть тимчасове підвищення вологості в приміщенні, наприклад через відкрите вікно, може призвести до неприємних наслідків у тому випадку, якщо система охолодження не відреагує вчасно. Автоматика Uponor Smatrix має вбудований датчик вологості в кожному термостаті та два ступені захисту від конденсату. При наближенні значення вологості до критичного в будь-якій кімнаті, автоматика поступово збільшує температуру теплоносія в контурі, знижуючи ризик випадіння конденсату в приміщенні. Але якщо вологість все ж досягла критичного значення, то перекривається не вся система, а лише контури даної кімнати, і комфорт в інших приміщеннях підтримується на тому ж рівні.

Для зручності та естетичного вигляду кімнати, контроль вологості може забезпечуватися тим самим термостатом з вбудованим гігрометром (наприклад Uponor Smatrix Style). Далі важливо, щоб автоматика, яка контролює мікроклімат в приміщеннях передавала необхідну інформацію в топкову на контролер насосно-змішувальної групи для зміни температури теплоносія за потреби (Наприклад, автоматика Uponor Smatrix Pulse і Uponor Smatrix Move).

4. Автоматика повинна мати функцію автобалансування по контурах системи.

Для прикладу, санвузол потребує найбільшого навантаження в режимі опалення, але найменшого в режимі охолодження. Схожа ситуація може виникати по інших кімнатах. Якщо витратоміри розподільчого колектору налаштовані на навантаження системи опалення, то в режимі охолодження фізично не можливо буде забезпечити необхідний комфорт без зміни вручну положень витратомірів. Функція автобалансування Uponor Smatrix безперервно вивчає ситуацію в кожному приміщенні, складає відповідну програму роботи і шляхом зміни положень сервоприводів, балансує систему, підтримуючи комфортну температуру і зимою, і влітку. Це забезпечується сервоприводами з широтно-імпульсною модуляцією, які можуть бути не тільки в положеннях відкритий / закритий, але й у проміжному положенні, підтримуючи необхідну на даний момент витрату теплоносія в кожне приміщення.

5. Автоматика має контролювати температуру підлоги, щоб уникати перегріву чи переохолодження.

Мінімальну температуру підлоги власник має встановити для себе сам, залежно від покриття, призначення кімнати та суб’єктивної чутливості ніг. І навіть при обмеженні 23-24°С ефект відчуватиметься, бо поглинатиметься сонячне випромінювання, що нагріває конструкцію підлоги, тому це краще, ніж не використовувати підлогу на охолодження взагалі. У приміщеннях з великою площею підлога може покривати більшу половину потреби в охолодженні. В системі Uponor Smatrix Pulse датчик підлоги приєднується безпосередньо до термостату, що спрощує проектні та монтажні роботи. В режимі опалення він теж буде корисний для обмеження максимальної температури підлоги, наприклад при використанні дерев’яних покриттів.

Різні системи з єдиним керуванням

Додатково Smatrix Pulse дозволяє оптимально керувати різними системами в одному приміщенні. Так, часто виникає ситуація, коли в одному приміщенні використовуються і поверхневі системи, і повітряні (фенкойли чи спліти). В разі одночасної роботи, фенкойл швидко охолоджує повітря і поверхневі системи вимикаються, не набравши холоду. Тож в основному працюватиме повітряне охолодження. Це не найкращий для здоров’я режим роботи. Крім того витрачаються зайві кошти, адже енергоефективні поверхневі системи фактично не залучені. Має бути як раз навпаки, і для цього необхідне не одночасне, а ступеневе включення різних систем. Uponor Smatrix Pulse має дві програми такої роботи: попереднє охолодження і затримка часу.

При попередньому охолодженні поверхневі системи вмикаються на 1-2°С менше заданої температури, а фенкойли спрацьовують тільки при пікових навантаженнях, у випадках, коли продуктивності лише поверхневої системи не достатньо.

Інший варіант роботи передбачає ввімкнення поверхневих систем при досягненні заданої температури, а фенкойли вмикаються із затримкою у 30 або 90 хвилин на вибір, якщо за цей час температура не впаде.

Схожа ситуація виникає при опаленні, коли приміщення опалюється і радіаторами, і «теплими підлогами», але для цього випадку Uponor Smatrix Pulse має спеціальні радіаторні термоголовки.

Також Smatrix Pulse дозволяє одночасну роботу і на тепло, і на холод, наприклад при використанні електричних матів у санвузлах влітку.

Отже, маючи лише один стильний термостат в приміщенні можна керувати «теплими підлогами», «холодними стелями» і фенкойлами, підтримуючи здоровий природний комфорт та оптимальність витрат.

Чим далі, системи автоматики стають з одного боку все ближче для споживача (стильний дизайн, можливість віддаленого керування з телефону, голосове керування, інтеграція з різними сервісами «розумного будинку»), з іншого боку максимально універсальними та функціональними, щоб враховувати всі нюанси поверхневих систем опалення / охолодження об’єкту, в тому числі наявність інших пристроїв (радіаторів чи фенкойлів). В підсумку, це суттєво впливає на загальну ефективність інженерних систем та знижує вартість регулювання мікроклімату в приміщенні, підтримуючи його в найбільш комфортних для людини межах і зимою, і влітку.