Λύσεις Ερωτήσεων-Δραστηριοτήτων (σελ. 270) – ΨΥΞΗ – ΚΛΙΜΑΤΙΣΜΟΣ Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις Ερωτήσεων-Δραστηριοτήτων

Ερωτήσεις-Δραστηριότητες κεφαλαίου 9

Ερμηνεία παραπόνων 3/10 ατόμων για ζέστη (PPD)

Ερώτηση: Σ' έναν εσωτερικό χώρο, τον Ιούλιο, τα 3 από τα 10 άτομα που βρίσκονται εκεί καθισμένα παραπονούνται ότι ζεσταίνονται. Τι μπορούμε να συμπεράνουμε για τις μέσες συνθήκες άνεσης;

Απάντηση:

• §9.1. «Ο δείκτης δυσαρέσκειας PPD υπολογίζεται, αφού προσδιορισθεί ο δείκτης PMV... όταν υπάρχει κατάσταση αίσθησης άνεσης σε κάποιο υπό μελέτη εσωτερικό χώρο (PMV=0) μόλις το 5% των ατόμων που θα βρίσκονται στο χώρο αυτό προβλέπεται ότι δεν θα νιώθουν άνετα (PPD=5)».

Σύνοψη: Το ποσοστό των δυσαρεστημένων ατόμων εδώ είναι 3/10 = 30%, δηλαδή το πραγματικό PPD ≈ 30% — πολύ μεγαλύτερο από το ελάχιστο δυνατό PPD=5% που αντιστοιχεί σε ιδανική κατάσταση άνεσης (PMV=0). Αφού μάλιστα όλα τα παράπονα αφορούν ζέστη (όχι κρύο), το PMV του χώρου είναι θετικό (από το Διάγραμμα 9.1, σε PPD ≈ 30% αντιστοιχεί PMV περίπου +1, δηλαδή «λίγη ζέστη» κατά τον Πίνακα 9.1) — δηλαδή οι μέσες συνθήκες του χώρου έχουν αποκλίνει αισθητά από το ιδανικό σημείο άνεσης προς τη ζέστη. Συμπέρασμα: το κλιματιστικό σύστημα του χώρου δεν πετυχαίνει επαρκώς τις συνθήκες θερμικής άνεσης για το Ιούλιο και θα έπρεπε να μειωθεί η θερμοκρασία αέρα ή/και να αυξηθεί η ταχύτητα αέρα ή να μειωθεί η υγρασία, ώστε το PMV να πλησιάσει το 0.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• PPD πραγματικό ≈30% (πολύ πάνω από το ελάχιστο 5%)· PMV θετικό (τάση προς «ζέστη»)· ο χώρος δεν πετυχαίνει ιδανικές συνθήκες άνεσης

Παράμετροι που ρυθμίζει ένα ολοκληρωμένο σύστημα κλιματισμού

Ερώτηση: Ποιες παραμέτρους θερμικής άνεσης μπορεί να ρυθμίσει ένα ολοκληρωμένο σύστημα κλιματισμού;

Απάντηση:

• §9.2. «Οι φυσικές παράμετροι άνεσης που μπορούν να διαμορφωθούν και να ελεγχθούν από ένα ολοκληρωμένο σύστημα κλιματισμού, είναι η θερμοκρασία, η υγρασία και η ταχύτητα του αέρα στο χώρο.»

Σύνοψη: Ένα ολοκληρωμένο σύστημα κλιματισμού μπορεί να διαμορφώσει και να ελέγξει τρεις φυσικές παραμέτρους άνεσης: τη θερμοκρασία, την υγρασία και την ταχύτητα του αέρα στον κλιματιζόμενο χώρο. (Τις υπόλοιπες παραμέτρους άνεσης —θερμοκρασίες εσωτερικών επιφανειών, δραστηριότητα/ρουχισμό/ηλικία/φύλο ατόμων— δεν τις ελέγχει άμεσα το σύστημα κλιματισμού.)

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Θερμοκρασία, υγρασία, ταχύτητα αέρα χώρου

Κριτήρια επιλογής συστήματος κλιματισμού

Ερώτηση: Με τι σχετίζεται και τι λαμβάνει υπόψη η επιλογή ενός συστήματος κλιματισμού;

Απάντηση:

• §9.2. «Σε κάθε εφαρμογή, το σύστημα κλιματισμού σχετίζεται άμεσα με τη θέση, τη μορφολογία και τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά του κτιρίου, το πλήθος, τις δραστηριότητες και το ρουχισμό των ατόμων σε αυτό και τέλος με τη διαμόρφωση των εσωτερικών χώρων και τον προβλεπόμενο εξοπλισμό... η επιλογή... γίνεται με κριτήριο την καλύτερη δυνατή προσέγγιση στις ιδανικές συνθήκες άνεσης... λαμβάνοντας υπόψη λογικούς περιορισμούς αρχικού και λειτουργικού κόστους και τεχνολογικών δυνατοτήτων.»

Σύνοψη: Η επιλογή ενός συστήματος κλιματισμού σχετίζεται με: τη θέση, τη μορφολογία και τα κατασκευαστικά χαρακτηριστικά του κτιρίου· το πλήθος, τις δραστηριότητες και το ρουχισμό των ατόμων που θα βρίσκονται στο χώρο· τη διαμόρφωση των εσωτερικών χώρων και τον προβλεπόμενο εξοπλισμό· και τις κλιματικές συνθήκες του τόπου/εποχής. Λαμβάνει επίσης υπόψη λογικούς περιορισμούς αρχικού και λειτουργικού κόστους και τεχνολογικών δυνατοτήτων, με στόχο την καλύτερη δυνατή προσέγγιση στις ιδανικές συνθήκες άνεσης.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κτίριο (θέση/μορφολογία/κατασκευή)· άτομα (πλήθος/δραστηριότητα/ρουχισμός)· χώροι/εξοπλισμός· κλίμα· κόστος και τεχνολογία

Στρατηγικές άνεσης σε ζεστό γραφείο με καπνιστές δίπλα (18°C, χωρίς ρύθμιση θερμοκρασίας)

Ερώτηση: Φαντάσου τον εαυτό σου, μήνα Ιούλιο σε ένα κλειστό κλιματιζόμενο δωμάτιο γραφείου με 18 °C θερμοκρασία αέρα και έστω ότι δεν μπορείς να ρυθμίσεις προς τα πάνω τη θερμοκρασία του αέρα που κλιματίζεται (ψύχεται). Είσαι ελαφρά ντυμένος και περιμένεις εκεί ένα φίλο σου. Δίπλα σου υπάρχουν καπνιστές. Τι μπορείς να κάνεις για να νιώσεις πιο άνετα και υγιεινά, χωρίς να εγκαταλείψεις το δωμάτιο και γιατί;

Απάντηση:

• §9.1, §9.4, §9.5 (παράμετροι άνεσης, ρουχισμός/θερμική αντίσταση, ρόλος αερισμού/φιλτραρίσματος στην ποιότητα αέρα).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Αφού δεν μπορείς να ρυθμίσεις τη θερμοκρασία αέρα (18 °C είναι χαμηλή για τις συνθήκες άνεσης καλοκαιριού, βλ. Πίνακα 9.2: 24-26 °C για κατοικίες/γραφεία το καλοκαίρι), η στρατηγική πρέπει να στοχεύσει στις παραμέτρους που ΕΣΥ μπορείς να ελέγξεις: α) Αύξησε τη θερμική αντίσταση του ρουχισμού σου — φόρεσε κάτι πρόσθετο (ζακέτα, πουλόβερ) αν έχεις διαθέσιμο, αφού είσαι ελαφρά ντυμένος και η ενδυμασία επηρεάζει άμεσα την αίσθηση άνεσης (§9.1, §9.4). β) Απομακρύνσου όσο γίνεται από τους καπνιστές και προτίμησε θέση κοντά σε στόμιο απαγωγής αέρα ή σε σημείο με καλύτερη κυκλοφορία/αερισμό, ώστε να μειωθεί η έκθεσή σου σε ρύπους (§9.5 — ο μηχανικός αερισμός/φιλτράρισμα βελτιώνει την ποιότητα αέρα, ανεξάρτητα από τη θερμοκρασία). γ) Απόφυγε καθιστική ακινησία σε ρεύμα αέρα — αν νιώθεις κρύο λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας, μια ελαφριά κίνηση/δραστηριότητα αυξάνει τον εσωτερικό ρυθμό μεταβολισμού (Πίνακας 9.3), προσφέροντας περισσότερη εσωτερική θερμότητα που αντισταθμίζει τη χαμηλή θερμοκρασία του χώρου.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Αύξηση ρουχισμού/θερμικής αντίστασης· απομάκρυνση από καπνιστές προς σημείο καλύτερου αερισμού· ελαφριά δραστηριότητα για αύξηση εσωτερικής θερμοπαραγωγής — απάντηση ανοιχτού τύπου, χωρίς μοναδική «σωστή» λύση

Εκτίμηση ταχύτητας αέρα για καθιστική εργασία σε 25°C το καλοκαίρι

Ερώτηση: Να εκτιμήσεις την ταχύτητα του ρεύματος αέρα για να νιώθεις άνετα σε ένα κλειστό χώρο με θερμοκρασία 25 °C, όταν είσαι ελαφρά ντυμένος και δουλεύεις καθιστός στο εργαστήριό σου (δραστηριότητα που ισοδυναμεί με ρυθμό μεταβολισμού Μ περίπου ίσο με 75 kcal/hm² = 87,2 W/m² επιφάνειας σώματος).

Απάντηση:

• §9.1, Διάγραμμα 9.3. Οι γραμμές άνεσης του Διαγράμματος 9.3 συσχετίζουν, για άτομο με ελαφρύ ρουχισμό, τη θερμοκρασία του αέρα (με μέση θερμοκρασία εσωτερικών επιφανειών ίση με τη θερμοκρασία αέρα) με την ταχύτητα του αέρα, για διάφορα επίπεδα δραστηριότητας \(M/A_D\) (50, 75, 100, 125, 150 kcal/h·m²). Για καθιστική εργασία με Μ ≈ 75 kcal/h·m² διαβάζουμε την καμπύλη «75» στη θερμοκρασία των 25 °C.

Σύνοψη: Χρησιμοποιούμε το Διάγραμμα 9.3 (γραμμές άνεσης ατόμου με ελαφρύ ρουχισμό). Ο ρυθμός μεταβολισμού Μ ≈ 75 kcal/h·m² αντιστοιχεί στην καμπύλη «75». Από το σημείο 25 °C του οριζόντιου άξονα ανεβαίνουμε κατακόρυφα μέχρι να συναντήσουμε την καμπύλη 75 και διαβάζουμε στον κατακόρυφο άξονα την ταχύτητα του αέρα: περίπου 0,5-0,6 m/s (περίπου 100-110 ft/min). Δηλαδή, για να νιώθουμε άνετα στους 25 °C με ελαφρύ ρουχισμό και καθιστική εργασία, χρειάζεται αισθητή κίνηση του αέρα γύρω μας, που υποβοηθά την αποβολή θερμότητας από το σώμα με μεταφορά και εξάτμιση. Σημειώνεται ότι η τιμή αυτή είναι μεγαλύτερη από το όριο των 0,25 m/s που συνιστά η §9.3 για τη μέση ταχύτητα αέρα σε συνήθεις κατοικημένους χώρους το καλοκαίρι, ώστε να αποφεύγεται η τοπική δυσφορία από ρεύματα αέρα· γι' αυτό στην πράξη προτιμάται να μειωθεί λίγο η θερμοκρασία του αέρα αντί να αυξηθεί τόσο η ταχύτητά του.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Διάγραμμα 9.3, καμπύλη Μ = 75 kcal/h·m², στους 25 °C: ταχύτητα αέρα ≈ 0,5-0,6 m/s· προσοχή, πάνω από το όριο 0,25 m/s της §9.3 για συνήθεις χώρους

Κατάταξη γνωστού συστήματος κλιματισμού σε βασική κατηγορία

Ερώτηση: Προσπάθησε να κατατάξεις ένα μηχάνημα ή σύστημα κλιματισμού που έχεις δει ότι εξυπηρετεί ένα χώρο ή ένα κτίριο που γνωρίζεις σε μια από τις βασικές κατηγορίες συστημάτων κλιματισμού. Μπορείς να περιγράψεις τη λειτουργία των βασικών στοιχείων του;

Απάντηση:

• §9.5. Βασικές κατηγορίες: Α) μόνο με αέρα (all-air, μονού/διπλού αγωγού), Β) μόνο με νερό (all-water, ΤΜΑΣ/Fan Coil 2-3-4 σωλήνων), Γ) αέρα-νερού· επίσης κεντρικά/ημικεντρικά/τοπικά και συστήματα απευθείας εκτόνωσης (packaged/split).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ερώτηση ζητά προσωπική παρατήρηση, οπότε η απάντηση είναι ενδεικτική — ενδεικτικό παράδειγμα: ένα οικιακό «σπλιτάκι» κλιματιστικό κατατάσσεται στα συστήματα απευθείας εκτόνωσης (direct expansion), τύπου διμερούς/split μονάδας, τοπικού χαρακτήρα (§9.5). Τα βασικά στοιχεία του είναι: η εσωτερική μονάδα (ανεμιστήρας + ψυκτικό στοιχείο απευθείας εκτόνωσης, δηλαδή εξατμιστής, με φίλτρο αέρα) που ψύχει τον αέρα του χώρου με άμεση εξάτμιση του ψυκτικού μέσου, και η εξωτερική αερόψυκτη μονάδα συμπύκνωσης (συμπιεστής, συμπυκνωτής, βαλβίδα εκτόνωσης) που αποβάλλει τη θερμότητα στο εξωτερικό περιβάλλον. Αν το παράδειγμα ήταν μεγαλύτερο κτίριο γραφείων με κεντρική κλιματιστική μονάδα και δίκτυο αεραγωγών, θα κατατασσόταν στα συστήματα μόνο με αέρα (all-air), κεντρικού τύπου (§9.5, §9.6), με στοιχεία φίλτρων, ψυκτικού/θερμαντικού στοιχείου, υγραντήρα, ανεμιστήρων και δικτύου αεραγωγών όπως περιγράφονται στο §9.6.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Απάντηση προσωπική/ανοιχτή — τυπικό παράδειγμα: split μονάδα = απευθείας εκτόνωση, τοπικό σύστημα· ή κεντρική μονάδα γραφείων = all-air, κεντρικό σύστημα

Λειτουργία κεντρικής και τοπικής κλιματιστικής μονάδας

Ερώτηση: Ποια είναι η λειτουργία της κεντρικής κλιματιστικής μονάδας και ποια της τοπικής κλιματιστικής μονάδας;

Απάντηση:

• §9.5, §9.6. «Η βασική εγκατάσταση του συστήματος είναι η κεντρική κλιματιστική μονάδα, στην οποία με τις κατάλληλες συσκευές γίνεται η προπαρασκευή του αέρα. Στην κεντρική κλιματιστική μονάδα συναντώνται ο αέρας ανακυκλοφορίας με το φρέσκο (νωπό) αέρα...». Για τις τοπικές μονάδες: οι τερματικές μονάδες των συστημάτων μόνο με νερό «ονομάζονται Τοπικές Μονάδες Ανεμιστήρα-Στοιχείου (ΤΜΑΣ) ή Fan Coil Units» και περιλαμβάνουν ψυκτικό/θερμαντικό στοιχείο εξαναγκασμένης κυκλοφορίας αέρα, φίλτρα και πιθανόν είσοδο νωπού αέρα· οι τοπικές split μονάδες «αποτελούνται από μια εσωτερική μονάδα ανεμιστήρα-ψυκτικού στοιχείου απευθείας εκτόνωσης και μια εξωτερική αερόψυκτη μονάδα συμπύκνωσης».

Σύνοψη: Η κεντρική κλιματιστική μονάδα βρίσκεται εκτός των κλιματιζόμενων χώρων και εξυπηρετεί πολλούς χώρους ταυτόχρονα: σε αυτήν συναντώνται ο αέρας ανακυκλοφορίας και ο νωπός αέρας και γίνεται η προπαρασκευή του αέρα (φιλτράρισμα, προθέρμανση, ψύξη-αφύγρανση, μεταθέρμανση, ύγρανση), με θερμότητα που παράγεται στο λέβητα και στον ψύκτη και μεταφέρεται με νερό στα στοιχεία της μονάδας. Στη συνέχεια οι ανεμιστήρες προωθούν τον επεξεργασμένο αέρα μέσω δικτύου αεραγωγών στους χώρους του κτιρίου. Η τοπική κλιματιστική μονάδα είναι εγκατεστημένη μέσα στον ίδιο το χώρο που εξυπηρετεί και κλιματίζει τον αέρα αυτού μόνο του χώρου, ανακυκλοφορώντας τον μέσω του ανεμιστήρα της πάνω από ένα ψυκτικό/θερμαντικό στοιχείο και φίλτρα. Στα συστήματα με νερό είναι οι Τοπικές Μονάδες Ανεμιστήρα-Στοιχείου (ΤΜΑΣ - fan coil units), στις οποίες κυκλοφορεί ψυχρό ή θερμό νερό από κεντρικό ψύκτη ή λέβητα· στα συστήματα απευθείας εκτόνωσης είναι η εσωτερική μονάδα ενός τοπικού split κλιματιστικού, όπου ο αέρας ψύχεται απευθείας από το ψυκτικό μέσο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κεντρική: προπαρασκευάζει τον αέρα (νωπό + ανακυκλοφορίας) εκτός χώρου και τον διανέμει με αεραγωγούς σε πολλούς χώρους· Τοπική (ΤΜΑΣ ή εσωτερική μονάδα split): μέσα στο χώρο, κλιματίζει με ανεμιστήρα-στοιχείο τον αέρα ενός μόνο χώρου