Όπως αναφέρθηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο, ο κλιματισμός ενός χώρου γίνεται με τη βοήθεια κάποιου «μέσου», το οποίο επεξεργαζόμαστε στην Κλιματιστική Εγκατάσταση. Με βάση το είδος του ρυθμιζόμενου μέσου, αν δηλαδή είναι αέρας, νερό ή ψυκτικό υγρό ή συνδυασμός τους, μπορούμε να ξεχωρίσομε τα διάφορα κλιματιστικά συστήματα στις παρακάτω κατηγορίες:

  • Συστήματα Αέρα (με μοναδικό μέσο τον αέρα).
  • Συστήματα Νερού (με μοναδικό μέσο το νερό).
  • Συστήματα Αέρα - Νερού.
  • Συστήματα Ψυκτικού Υγρού (ή συστήματα με αυτοδύναμες τοπικές μονάδες)...

Τα συστήματα αυτά αναλύονται περιγραφικά στις επόμενες παραγράφους.

Συστήματα Αέρα.

Σε αυτόν τον τύπο συστημάτων, όπως αναφέραμε, το μέσο που χρησιμοποιούμε για τον κλιματισμό ενός χώρου είναι αέρας. Ο αέρας μεταφέρεται στον κλιματιζόμενο χώρο με αγωγούς (τους λεγόμενους αεραγωγούς) και διανέμεται μέσα στον χώρο με στόμια ή τερματικές μονάδες αναμίξεως ή μεταβολής όγκου αέρα. Ο αέρας έχει προηγουμένως καθαριστεί, θερμανθεί (ή ψυχθεί) και υγρανθεί (ή αφυγρανθεί) σε Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Αέρα, η οποία μπορεί να είναι τοποθετημένη
σε κάποια απόσταση από τον κλιματιζόμενο χώρο.

 

Οι πιο κοινές παραλλαγές Συστημάτων Αέρα είναι οι ακόλουθες:


Σύστημα με Ένα Αγωγό και Μεταβαλλόμενη Παροχή Αέρα (σχ. 3.2α).


Μόνο ψυχρός ή μόνο θερμός αέρας μεταφέρεται με έναν αγωγό στον κλιματιζόμενο χώρο όπου ο όγκος του ρυθμίζεται αυτόματα ώστε να ικανοποιηθούν οι ψυκτικές ή θερμικές ανάγκες του χώρου. Όταν λειτουργεί η ψύξη, τότε στον αγωγό προσαγωγής του σχήματος 3.2α κυκλοφορεί ψυχρός αέρας. Αυτός ο αέρας φθάνει στην μονάδα μεταβολής όγκου αέρα που είναι τοποθετημένη στον χώρο που θέλομε να κλιματίσομε και εκεί η ποσότητα του ψυχρού αέρα ρυθμίζεται ανάλογα
με τις ψυκτικές ανάγκες του χώρου. Αν αυτές οι ανάγκες είναι μέγιστες, τότε ο θερμοστάτης του χώρου δίνει εντολή στο διάφραγμα της μονάδας να ανοίξει τελείως. Αν οι ψυκτικές ανάγκες είναι στο 0, τότε το διάφραγμα κλείνει στις μονάδες αναμίξεως τοποθετημένες στους διάφορους χώρους που θέλομε να κλιματίσομε.

Σχηματικό διάγραμμα για το κλιματιστικό σύστημα με ζεύγος αγωγών και σταθερή παροχή αέρα.

 

Ψυχρός και θερμός αέρας μεταφέρονται με ένα ζεύγος αγωγών προς τερματιστη θέση του, επιτρέποντας μόνο μια μικρή ποσότητα αέρα (π.χ. 15%) να βγαίνει από την τερματική μονάδα για να υπάρχει κάποια κίνηση αέρα μέσα στον χώρο.

Σε κάθε τέτοια μονάδα, όπως φαίνεται στο σχήμα 3.2β, φτάνει ένας αγωγός που μεταφέρει ψυχρό αέρα και ένας άλλος που μεταφέρει θερμό αέρα.
Μέσα στη μονάδα ο ψυχρός αέρας αναμιγνύεται με τον θερμό αέρα στην αναλογία που χρειάζεται κάθε φορά ώστε ο κλιματιζόμενος χώρος να διατηρήσει τη θερμοκρασία του στους βαθμούς που έχει ρυθμιστεί ο θερμοστάτης του. Κάθε φορά πάντως έχομε σταθερή ποσότητα του μίγματος αέρα που προσφέρεται στον χώρο από την έξοδο της μονάδας.


Παράδειγμα:

Ας υποθέσομε στην απλούστερη περίπτωση, ότι χρειαζόμαστε την ίδια ποσότητα ψυχρού ή θερμού αέρα για την κάλυψη αντιστοίχως των ψυκτικών ή θερμικών αναγκών του χώρου και ας πούμε ότι η ποσότητα αυτή είναι 600 CFM (1020 m3/h). Αν ο θερμοστάτης του χώρου ζητά ψύξη, τότε το διάφραγμα του ψυχρού αέρα θα ανοίξει περισσότερο, ας πούμε στα 400 CFM (680 m3/h) ενώ το διάφραγμα του θερμού αέρα θα κλείσει αντίστοιχα στα 200 CFM (340 m3/h) ώστε το μίγμα ψυχρού - θερμού να είναι στα 600 CFM (1020 m3/h) και η θερμοκρασία του τόσο χαμηλή ώστε να ικανοποιηθούν οι ψυκτικές ανάγκες του χώρου. Αν οι ψυκτικές ανάγκες είναι στο μέγιστο, τότε το διάφραγμα του ψυχρού αέρα θα ανοίξει τελείως ενώ αντίστοιχα θα κλείσει τελείως το διάφραγμα του θερμού, δηλαδή τα 600 CFM που θα παρέχονται στο χώρο θα είναι μόνο ψυχρός αέρας. Τα αντίθετα θα συμβούν αν ο χώρος έχει μικρές ή μεγάλες θερμικές ανάγκες.


Προκλιματισμένος αέρας σταθερού όγκου μεταφέρεται με έναν αγωγό στον κλιματιζόμενο χώρο όπου, με τη βοήθεια ενός θερμαντικού στοιχείου, αναθερμαίνεται ανάλογα με τις ανάγκες (σε θερμότητα) του χώρου. Αν είναι καλοκαίρι, ο προκλιματισμένος αέρας είναι συνήθως πολύ ψυχρός και το αναθερμαντικό στοιχείο του ανεβάζει λίγο τη θερμοκρασία, όταν ο χώρος δεν χρειάζεται πολύ ψύξη.
Αν είναι χειμώνας, ο προκλιματισμένος αέρας είναι λίγο θερμός και το αναθερμαντικό στοιχείο του προσθέτει τόση θερμότητα, όση χρειάζεται ο χώρος. Το αναθερμαντικό στοιχείο ρυθμίζεται από το θερμοστάτη του χώρου και είναι το μόνο από τα βασικά μηχανήματα του συστήματος που δεν βρίσκεται στο κεντρικό μηχανοστάσιο κλιματισμού. Τοποθετείται πολύ κοντά στον κλιματιζόμενο χώρο και λειτουργεί με ζεστό νερό, ατμό ή ηλεκτρισμό.


Δύο ρεύματα αέρα μεταφέρονται με δύο ξεχωριστούς αγωγούς μέσα στον κάθε κλιματιζόμενο χώρο. Το «πρωτεύον» ρεύμα έχει σταθερό όγκο και μεταβλητή θερμοκρασία (που ρυθμίζεται κεντρικά) και εξουδετερώνει τα θερμικά κέρδη ή τις απώλειες από τη περίμετρο του χώρου. Το «δευτερεύον» ρεύμα αέρα έχει σταθερή θερμοκρασία και μεταβλητό όγκο (που ρυθμίζεται από τον θερμοστάτη του χώρου)
και εξουδετερώνει τα θερμικά κέρδη από άτομα, φώτα κλπ., στο εσωτερικό του χώρου. Συνήθως και τα δύο ρεύματα αέρα προκλιματίζονται στην ίδια κεντρική μονάδα επεξεργασίας αέρα. Για το «πρωτεύον» ρεύμα χρησιμοποιείται και αναθέρμανση

 

 

 

Σύστημα με πολλούς αγωγούς — ή Πολυζωνικό Σύστημα (σχ. 3.2ε).

Σε κάθε κλιματιζόμενο από το σύστημα χώρο φτάνει ένας αποκλειστικός γι' αυτόν τον χώρο αγωγός. Ο αέρας που παρέχεται στον χώρο έχει σταθερό όγκο και μεταβλητή θερμοκρασία. H ρύθμιση της θερμοκρασίας του αέρα που προορίζεται για κάθε χώρο (ζώνη) γίνεται στην κεντρική μονάδα επεξεργασίας αέρα με ανάμιξη κρύου και ζεστού αέρα. Το μίγμα που δημιουργείται διοχετεύεται στον αγωγό της αντίστοιχης ζώνης. Τα διαφράγματα αναμίξεως ρυθμίζονται από τον θερμοστάτη αυτής της ζώνης. Στο σχήμα 3.2ε παριστάνεται ένα 3-ζωνικό σύστημα.

 

Συστήματα Νερού.

Σε αυτόν τον τύπο συστημάτων το μέσο που χρησιμοποιούμε για τον κλιματισμό ενός χώρου είναι το νερό. Το νερό ψύχεται ή θερμαίνεται στο κεντρικό μηχανοστάσιο κλιματισμού, το οποίο περιλαμβάνει μόνο τον λέβητα και το ψυκτικό συγκρότημα. H κεντρική μονάδα επεξεργασίας αέρα που είχαμε στα Συστήματα Αέρα δεν υπάρχει. Αντίθετα στους διάφορους χώρους που κλιμαντίζονται από το σύστημα υπάρχουν τερματικές μονάδες επεξεργασίας αέρα οι οποίες τροφοδοτούνται
από ένα ή δύο δίκτυα νερού. Οι μονάδες αυτές θερμαίνουν, ψύχουν και καθαρίζουν τοπικά τον αέρα του χώρου, παρέχοντας συγχρόνως και κάποια ποσότητα εξωτερικού αέρα μέσω ενός ανοίγματος στον τοίχο. Σε άλλες περιπτώσεις, για την αποφυγή των ανοιγμάτων στον τοίχο, ο εξωτερικός αέρας διανέμεται στις μονάδες μέσω δικτύου αεραγωγών ή εισέρχεται μόνο από τις χαραμάδες των κουφωμάτων με τη βοήθεια κάποιου ανεμιστήρα απαγωγής. H ρύθμιση του νερού σε μια τερματική μονάδα γίνεται μέσω του θερμοστάτη του χώρου που κλιματίζεται από τη μονάδα αυτή.

Zεστό ή κρύο vερό μπορεί να κυκλοφορεί προς τις τερματικές μονάδες επεξεργασίας αέρα. Στο σχήμα 3.3α φαίνεται (με τα τόξα ροής και το πράσινο χρώμα) η περίπτωση κυκλοφορίας κρύου νερού σε όλες τις μονάδες του συστήματος.


Στο σύστημα αυτό χρησιμοποιούνται δύο ξεχωριστά κυκλώματα σωλήνων, ένα για το ζεστό και ένα για το κρύο νερό. H τερματική μονάδα έχει δύο στοιχεία. Το ένα τροφοδοτείται από το κύκλωμα ζεστού νερού και το άλλο από το κύκλωμα κρύου. Έτσι, σε οποιαδήποτε στιγμή είναι διαθέσιμες για κάθε τερματική μονάδα συγχρόνως και η θέρμανση και η ψύξη.



Σχηματικό διάγραμμα συστήματος vερού με 4 σωλήνες.

 

Συστήματα Αέρα - Νερού.

Σε αυτόν τον τύπο συστημάτων συνδυάζονται ο αέρας και το νερό για να κλιματισθεί ένας χώρος. Ο αέρας κλιματίζεται στο Κεντρικό Μηχανοστάσιο Κλιματισμού το οποίο, όπως και στην κατηγορία των Συστημάτων Αέρα, περιλαμβάνει και Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας Αέρα. Ο κλιματισμένος όμως αυτός αέρας που διανέμεται με αεραγωγούς, αποτελεί μέρος του αέρα που κυκλοφορεί σε κάθε κλιματιζόμενο χώρο και συνήθως δεν επιστρέφεται πίσω στην κεντρική εγκατάσταση. Το μεγαλύτερο μέρος του αέρα του χώρου περνά και κλιματίζεται μέσα από τερματικές μονάδες επεξεργασίας αέρα εφοδιασμένες με θερμαντικά και ψυκτικά στοιχεία. Τα στοιχεία αυτά τροφοδοτούνται με νερό το οποίο θερμαίνεται ή ψύχεται στην κεντρική εγκατάσταση και διανέμεται στις τερματικές μονάδες με έναν από τους τρόπους που περιγράψαμε στην κατηγορία Συστημάτων Νερού, δηλαδή δίκτυο δύο σωλήνων, τριών σωλήνων ή τεσσάρων σωλήνων.

Οι πιο συνηθισμένες παραλλαγές συστημάτων Αέρα - Νερού είναι:

Σύστημα Επαγωγής
Προκλιματισμένος αέρας μεταφέρεται με μεγάλη ταχύτητα και σε σταθερή ποσότητα σε τερματικές μονάδες τύπου επαγωγής. Ο αέρας που επάγεται από το χώρο θερμαίνεται ή ψύχεται μέσα στην τερματική μονάδα περνώντας επάνω από ένα στοιχείο νερού. Ο θερμοστάτης του χώρου ρυθμίζει τη ροή του νερού μέσα από το στοιχείο της μονάδας ή τη ροή του αέρα επάνω από το στοιχείο της μονάδας.


Στο σχήμα 3.4α φαίνεται ένα σύστημα επαγωγής με δίκτυο δύο σωλήνων νερού και ρύθμιση ροής νερού.

 


Σχ. 3.4α.
Σχηματικό διάγραμμα συστήματος αέρα - vερού με τερματικές μονάδες τύπου επαγωγής.


Σύστημα Τερματικών Μονάδων Ανεμιστήρα - Στοιχείου με συμπληρωματικό αέρα

H Τερματική Μονάδα Ανεμιστήρα - Στοιχείου θερμαίνει ή ψύχει απευθείας τον αέρα του χώρου. Ο συμπληρωματικός αέρας σταθερής παροχής παρέχει τον απαιτούμενο αερισμό (φρέσκο αέρα) και την απαιτούμενη ύγρανση (ή αφύγρανση) του χώρου. Το σχηματικό διάγραμμα συστήματος που χρησιμοποιεί δίκτυο νερού δύο σωλήνων φαίνεται στο σχήμα 3.4β.


Σύστημα Τερματικών Μονάδων Ακτινοβολίας με συμπληρωματικό αέρα

H Τερματική μονάδα με ακτινοβολούσα επιφάνεια (τύπου τοίχου ή οροφής) πα¬
Σχηματικό διάγραμμα συστήματος αέρα-νερού με τερματικές μονάδες τύπου ακτινοβολούσας επιφάνειας και με συμπληρωματικό αέρα. ρέχει θέρμανση ακτινοβολίας ή ψύξη ακτινοβολίας. Ο συμπληρωματικός αέρας σταθερού όγκου παρέχει αερισμό και ύγρανση (ή αφύγρανση). Στο σχήμα 3.4γ φαίνεται το σύστημα που χρησιμοποιεί δίκτυο νερού δύο σωλήνων.


Συστήματα Ψυκτικού Υγρού (ή συστήματα με Αυτοδύναμες Τοπικές Μονάδες).

Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούν απευθείας ψυκτικό υγρό για να ψύξουν ή θερμάνουν (με αντιστροφή του ψυκτικού κύκλου) τον αέρα ενός χώρου. H θέρμανση παρέχεται και με ιδιαίτερα συμπληρωματικά θερμαντικά στοιχεία τα οποία
λειτουργούν με θερμό νερό, ηλεκτρισμό ή οποιαδήποτε άλλη μορφή θερμικής ενέργειας.


H ψύξη, η θέρμανση και ο καθαρισμός του αέρα του χώρου γίνονται μέσα σε Αυτοδύναμες Τοπικές Κλιματιστικές Μονάδες. Σε μερικούς τύπους αυτών των μονάδων μπορεί να εφαρμοσθεί και ύγρανση. Οι αυτοδύναμες μονάδες είναι κανονικά τοποθετημένες μέσα ή δίπλα στον κλιματιζόμενο χώρο και διακρίνονται κυρίως στους παρακάτω τύπους.