Topení a chlazení: Co potřebujete vědět

Rozmanitá technologie, kterou dnes máme k mechanickému vytápění a chlazení vnitřních prostor, je opravdu úžasná: pece, které jsou téměř 100% efektivní při získávání tepla z paliva a tepelných čerpadel, která využívají Zemi jako zdroj tepla nebo chladič, např příklad. Existuje však několik konstant, které platí pro všechny topné a chladicí systémy, a je dobré na ně při vyhodnocování možností pamatovat.

První konstantou je termostat. Pokud nespoléháte na kamna na dřevo jako hlavní zdroj tepla, termostat vám umožní udržovat konzistentní vnitřní teploty. Jakmile nastavíte cílovou teplotu, váš topný nebo chladicí systém se zapne, když vestavěný teploměr termostatu indikuje odchylku jen o jeden nebo dva stupně. Jakmile je dosaženo požadované teploty, termostat sdělí topnému (nebo chladicímu) systému, aby se vypnul.

Izolace je druhá konstanta. Všechny domy potřebují izolaci, aby v zimě zpomalily tepelné ztráty a v horkých letních dnech zpomalily tepelný zisk. Izolace může zlepšit vnitřní komfort tím, že v zimě eliminuje studený průvan a v létě horké místnosti. Kromě toho, že je dobře izolovaný dům pohodlnější, je energeticky účinnější, a tudíž levnější na vytápění a chlazení.

Účinnost je konečná konstanta v jakémkoli hodnocení požadavků na vytápění a chlazení. Zhruba polovina celkového rozpočtu na energii typické domácnosti je vynaložena na vytápění a chlazení. Optimalizovat účinnost má smysl, protože šetří peníze a zároveň minimalizuje dopad emisí fosilních paliv na životní prostředí. Účinnost vašich topných a chladicích systémů závisí na řadě faktorů, které jsou vysvětleny právě dopředu.

Účinnost systému vytápění a chlazení

Věk a historie údržby. Systémy vytápění a chlazení fungují efektivněji s pravidelnou údržbou. Údržba vlastními silami zahrnuje výměnu vzduchového filtru v systému s nuceným přívodem vzduchu (zkontrolujte filtr jednou za měsíc a vyměňte jej, pokud je špinavý) a udržujte venkovní AC jednotku bez listí a jiných nečistot, které mohou bránit vzduchu oběh. Je také důležité, aby alespoň jednou ročně prováděl servis topných a chladicích zařízení profesionální dodavatel HVAC.

I při řádné údržbě a profesionálním servisu je životnost topných a chladicích zařízení omezená. Některé pece a kotle mohou nadále dobře fungovat 15 nebo 20 let, ale pokud je jejich špičková účinnost nízká (65%, například) má často smysl vyměnit jednotku a užívat si mnohem vyšší účinnost (viz „Hodnocení účinnosti“, níže).

Zónové systémy. Ve větších domech vám zónové systémy umožňují šetřit energii a šetřit peníze pouze vytápěním nebo chlazením oblastí, které se používají v určitou denní dobu. Například umístěním ložnic ve druhém patře na samostatnou topnou zónu by tato část domu nemusela být vytápěna během dne, když je nahoře neobydlené. Každá zóna je řízena vyhrazeným termostatem.

Programovatelné termostaty. Vybavit svůj dům programovatelným termostatem je cenově dostupný a spolehlivý způsob, jak ušetřit energii a peníze za vytápění a chlazení. Základní modely vám umožňují automaticky upravit nastavení teploty, abyste se vyhnuli vytápění nebo chlazení obytného prostoru, který není používán. Pokročilejší modely nabízejí nastavení víkendu/dne v týdnu.

Hodnocení účinnosti. Dnes prodávané topné a chladicí zařízení má hodnocení účinnosti podle EPA. Pece a kotle mají hodnocení AFUE - roční účinnost využití paliva. Nejúčinnějšími jednotkami jsou modely „kondenzující“ nebo „s přímým odvětráváním“ s 90% AFUE nebo vyšším. Tepelná čerpadla a centrální klimatizační zařízení mají označení SEER - hodnocení sezónní energetické účinnosti. Nejúčinnější jednotky budou v rozsahu 20.

Topné systémy a jak fungují

Ohřívače místností. Tato velká kategorie zahrnuje přenosná i vestavěná topná zařízení, která fungují nezávisle na systému ústředního vytápění. Přenosné elektrické ohřívače jsou nejméně nákladné a snadno se ovládají. Vestavěné ohřívače místností mají formu základní desky nebo nástěnných jednotek. K dispozici jsou také ohřívače místností, které spalují propan nebo zemní plyn. Tyto ohřívače by měly odvzdušňovat ven, aby se zabránilo hromadění škodlivých spalovacích plynů uvnitř.

Nucené vytápění. Tento systém, navržený k distribuci ohřátého vzduchu po celé budově, se obvykle skládá z centrálně umístěné pece a sítě vzduchových kanálů. Pec může jako zdroj tepla využívat elektřinu, topný olej, zemní plyn, propan nebo (ve vzácných případech) palivové dřevo. Když vnitřní teplota klesne pod nastavení teploty na vašem termostatu, pec se automaticky zapne. Dmychadlo tlačí ohřátý vzduch přes přívodní kanály, které končí v tepelných registrech umístěných v celém obytném prostoru. Současně dmychadlo nasává odpovídající objem chladnějšího vzduchu zpětným potrubím, které má být v peci znovu ohříváno.

V horkém počasí lze použít stejné potrubí, které do obytného prostoru dodává teplý vzduch, k distribuci chladného vzduchu z centrálního klimatizačního systému. To je jeden z hlavních důvodů, proč stavitelé a majitelé domů volí nucené vytápění. Ohřev nuceným vzduchem nabízí další pozoruhodnou výhodu: Je rychlejší než ohřívání pomocí hydrauliky při zvyšování teploty v místnosti.

Hydronický ohřev. Tento oblíbený systém ústředního vytápění funguje tak, že cirkuluje ohřátou vodu k nástěnným radiátorům nebo dlouhým běhům plastových trubek umístěných pod hotovou podlahou. Tento druhý systém je označován jako sálavé podlahové vytápění. Místo ohřevu vzduchu ohřívají hydronické systémy předměty, jako je nábytek, podlahy a povrchy stěn. Hydronické systémy používají k ohřevu vody kotel nebo ohřívač vody bez nádrže, který je následně čerpán do potrubí nebo radiátorů.

Hybridní nebo kombinované systémy. Tyto systémy kombinují funkce, které šetří peníze za instalaci a provozní náklady. Jeden společný hybridní systém používá k ohřevu vody ke koupání a ohřevu jediný bojler nebo beztlakový ohřívač vody. Dalším příkladem je pec, která obsahuje topnou spirálu pro vodu, což umožňuje jedné jednotce dodávat horkou vodu spolu s ohřátým vzduchem.

Tepelná čerpadla. V závislosti na velikosti a konstrukci tepelného čerpadla může dodávat topení, chlazení nebo obojí. Tepelná čerpadla se zdrojem vzduchu jsou nejběžnější a fungují nejlépe, když je venkovní teplota nad bodem mrazu. V chladnějším počasí je vhodný záložní zdroj tepla. Tepelná čerpadla typu země-voda (aka geotermální) a voda-voda mohou účinně a efektivně fungovat ve všech ročních obdobích, ale jejich instalace je mnohem dražší.

Kamna na dřevo. V oblastech, kde je palivové dřevo snadno dostupné, mohou být kamna na dřevo s certifikátem EPA dobrým zdrojem doplňkového tepla. Může to být také primární zdroj tepla pro malý dům nebo jednu místnost. Certifikace EPA znamená, že kamna mohou pracovat bezpečně a zároveň udržovat škodlivé emise na minimu.

Solární ohřev. Priority domácího designu dnes často zahrnují funkce zelené budovy, jako je energetická účinnost a udržitelnost. Solární vytápění je hlavním prvkem zelené budovy. Obvykle obsahuje následující vlastnosti: izolovaná okna orientovaná pro maximální vystavení přímému slunečnímu světlu, vysoká úroveň izolace a vzduchotěsná konstrukce pro minimalizaci tepelných ztrát během chladné počasí, tepelná hmota, která dokáže efektivně ukládat sluneční teplo a sálat toto teplo po západu slunce, plus funkce stínění a větrání, které zabraňují přehřívání během teplého počasí.

Chladicí systémy a jak fungují

Centrální klimatizace. Stejný systém potrubí, který cirkuluje ohřátý vzduch v celém domě, lze použít k distribuci chlazeného v centrálním klimatizačním systému. Síť přívodního potrubí dodává upravený vzduch do různých místností v domě, zatímco zpětné potrubí přivádí vzduch zpět do dmychadla systému (alias vzduchového manipulátoru), které má být upraveno.

Centrální systém střídavého proudu funguje na stejných principech, jaké vaše chladnička používá k udržování potravin v chladu. Venkovní část tohoto rozděleného systému obsahuje kompresor, kondenzátor a ventilátor pro cirkulaci vzduchu přes cívky kondenzátoru. Společně tyto komponenty způsobují „fázovou změnu“, která mění plyn z chladiva na kapalinu. Toto kapalné chladivo je poté čerpáno uvnitř, kde vstupuje do spirály výparníku v plénu vzduchotechniky. Jak teplý vnitřní vzduch proudí přes cívky, kapalné chladivo se odpařuje a odvádí ze vzduchu teplo - stejný chladivý účinek, jaký zažijete, když se pot odpaří z vaší pokožky. Protože vzduch při ochlazování ztrácí schopnost zadržovat vlhkost, váš AC systém také odvlhčuje váš vzduch. K dokončení cyklu se plyn chladiva přesune zpět do venkovní jednotky, aby se proměnil zpět na kapalinu.

Okenní a přenosné AC jednotky. Okenní klimatizace jsou dostupné (ceny začínají kolem 200 USD), snadno se instalují a jsou účinné v chladicích místnostech všech velikostí. Dnešní modely jsou dodávány s programovatelnými ovládacími prvky navrženými pro zvýšení pohodlí a pohodlí při ovládání. Chladicí kapacita těchto jednotek je vyjádřena v Btu (britských tepelných jednotkách); rozsah začíná kolem 5 000 a jde až do 12 000. Základní pravidlo pro dimenzování okenní klimatizace je 20 Btu za každou čtvereční stopu prostoru místnosti. Je však chytré přidat chladicí kapacitu, pokud jsou vysoké stropy, nízké úrovně izolace nebo velká okna, která propouštějí spoustu přímého slunečního světla. Protože okenní klimatizace může narušovat vnější vzhled domu, mnoho majitelů domů se rozhodlo nainstalovat je na méně viditelnou stranu domu. Pamatujte, že jednotka bude fungovat nejlépe, když míří ochlazený vzduch do středu místnosti.

Přenosné klimatizace mohou také zajistit chlazení v domech bez centrální klimatizace. Tyto jednotky se obvykle dodávají s kolečky a jsou navrženy tak, aby seděly na podlaze vedle okna. Flexibilní potrubí prochází úzkým potrubím, které se montuje do okenního otvoru a odvádí teplý vzduch. Ačkoli tyto jednotky mohou být funkčním řešením, když stavební kódy nedovolují střídavý proud namontovaný na okně, jsou velké, těžké (stěží přenosné) a obecně nejsou tak účinné jako okenní jednotky.

Pasivní chlazení. Strategie chlazení bez mechanické pomoci jsou dlouhodobě zavedené a často stojí za implementaci. Stínidlo je skvělá zbraň proti přehřátému interiéru a mohou ho poskytnout stromy, střechy verandy, markýzy a okenní závěsy. Další strategií je otevírání oken, aby bylo možné využít přirozeného větru a křížového větrání. Lidé, kteří vyrostli bez klimatizace, si také mohou vzpomenout na účinnost otevírání oken, když se večer teploty ochladily, a poté je zavírat ráno, když se začalo hromadit teplo.

Běžné problémy

Chyby návrhu systému. K návrhu systémů vytápění a chlazení je zapotřebí zkušeného dodavatele HVAC. Při výběru zařízení a rozmístění potrubí nebo sálavého vytápění figuruje mnoho faktorů zóny: velikost domu, izolace a podmínky vzduchotěsnosti, plocha okna, preference paliva, rozpočet a více. Instalace topných a chladicích zařízení s nadbytečným výkonem (běžná chyba) může ve skutečnosti způsobit problémy s pohodlím a účinností v důsledku nadměrného cyklování.

Špatná údržba. Výměna filtrů v systému s nuceným oběhem vzduchu je snadná a levná; to je základní údržba, kterou může provést každý majitel domu. Filtr kontrolujte jednou za měsíc a v případě znečištění jej vyměňte. Požádejte technika HVAC, aby provedl servis vašeho topného systému před topnou sezónou, a proveďte totéž pro váš chladicí systém. Tyto základní úkony údržby udrží vaše zařízení ve špičkovém stavu.

Staré a/nebo zastaralé vybavení. 20letá pec, která byla dobře udržována, aby pracovala se špičkovou účinností, může stále fungovat pouze na 75% AFUE (roční účinnost využití paliva). Naproti tomu nová, vysoce účinná pec s přímým větráním poskytne účinnost nad 90%.

Problémy s budováním obálky (úniky vzduchu, špatná izolace). Staré domy mohou klást vysoké nároky na systémy vytápění a chlazení. K tomu dochází, když je příliš málo izolace a příliš mnoho úniků vzduchu, které umožňují únik „upraveného“ vnitřního vzduchu, a zároveň připouští venkovní vzduch, který je často příliš horký nebo příliš chladný pro pohodlí. Dobrou zprávou je, že tyto problémy s plášti budovy lze často napravit vzduchotěsnými mezerami, výměnou zastaralých oken a zvýšením izolace domů.