W artykule prezentowane są wymagania stawiane centralom klimatyzacyjnym i wentylacyjnym w wykonaniu higienicznym oraz zagadnienia związane z projektowaniem, montażem i eksploatacją systemów wentylacyjnych. Ponadto wskazane są też najczęstsze błędy mające istotny wpływ na pracę tych systemów.

Od projektantów instalacji wentylacyjnych i klimatyzacyjnych w obiektach służby zdrowia i farmacji wymaga się zarówno dobrej znajomości odpowiednich przepisów i norm, jak i zagadnień projektowych. Od producentów urządzeń – zastosowania odpowiednich materiałów i właściwej technologii, a od wykonawców – rzetelności, która zapewni bezproblemową eksploatację systemu. I choć sprawy te wydają się oczywiste, praktyka pokazuje, że w wielu działających już systemach aż roi się od błędów popełnianych na różnych etapach realizacji. Nie bez winy są też oczywiście sami użytkownicy zaniedbujący podstawowe wymogi eksploatacji.

Projektowanie

Warunkami prawidłowego zaprojektowania instalacji klimatyzacyjnej jest zastosowanie się do zapisów opracowanych przez technologa obiektu oraz wykonanie pełnego procesu obliczeniowego związanego z określeniem zapotrzebowania energii – ciepła i chłodu – oraz ilości powietrza nawiewanego i wywiewanego. Dobra współpraca projektanta instalacji i technologa z pewnością jest więc bardzo pożądana. Funkcje, jakie realizuje centrala klimatyzacyjna, są wynikiem wyboru przez projektanta odpowiednich procesów uzdatniających powietrze, a także spełnienia wymagań podyktowanych przepisami. W centralach musi być realizowany odzysk ciepła i służą temu odpowiednie urządzenia.

Założenia

Początek procesu projektowania polega na przyjęciu odpowiednich założeń dotyczących:

• przeznaczenia pomieszczeń;
• wymaganej temperatury i wilgotności powietrza (lub zakresu możliwej zmiany tych parametrów);
• warunków i czasu utrzymania wymaganych wartości temperatury i wilgotności powietrza;
• prędkości powietrza w określonych strefach;
• liczby osób przebywających w pomieszczeniach;
• rozmieszczenia sprzętu, mebli i innych ewentualnych przeszkód; a także:
• określenia rodzajów mediów i sposobu ich wytwarzania oraz źródła energii;
• istnienia pomieszczenia maszynowni wentylacyjnej lub innego miejsca lokalizacji urządzeń;
• miejsca dla kanałów instalacji powietrznej, czerpni i wyrzutni powietrza;
• rodzaju i zakresu sterowania oraz automatyki.

Przy projektowaniu należy stosować pełen zakres obliczeń zysków i strat ciepła oraz zysków wilgoci, a wymaganie tzw. krotności wymian powietrza w pomieszczeniu traktować uzupełniająco.

Uwzględnianie zysków ciepła

Zyski ciepła są dzielone na:

• zewnętrzne – przez okna i ściany zewnętrzne, sąsiadujące pomieszczenia o innej temperaturze powietrza;
• wewnętrzne – pochodzące od ludzi, urządzeń emitujących ciepło i od oświetlenia.

Zyski ciepła zewnętrzne są związane z parametrami powietrza zewnętrznego, zmiennymi w ciągu roku. Należy je obliczać korzystając z normatywnych tabel meteorologicznych, pamiętając o tym, że nie wszystkie wartości maksymalne parametrów występują w tym samym czasie, np. jeżeli mamy do czynienia z pomieszczeniem o różnych kierunkach geograficznych przegród budowlanych. Najbardziej znaczącą wartością dla zysków ciepła zewnętrznego są zyski przez okna i inne powierzchnie szklane wynikające bezpośrednio z promieniowania słonecznego. W celu ich niwelowania stosuje się specjalne konstrukcje okien wieloszybowych lub przesłony zacieniające.

W zyskach wewnętrznych rozróżniane są dwa rodzaje strumieni cieplnych:

• ciepło jawne oddawane przez konwekcję i promieniowanie, związane z różnicą temperatury między źródłem ciepła i otoczeniem;
• ciepło utajone pochodzące z odparowywania wilgoci, czyli z zysków wilgoci w pomieszczeniu.

Wartość ciepła utajonego nie powinna być pomijana w procesie obliczeniowym, ponieważ osuszanie pomieszczenia ma wpływ na ilość powietrza wentylacyjnego oraz na wielkość mocy chłodniczej wymienników i agregatu. W pomieszczeniach nietechnologicznych największym „dawcą” ciepła i wilgoci jest człowiek, a ilość wydzielanej energii jest związana z jego bieżącą aktywnością i temperaturą otoczenia. Zatem znajomość liczby osób przebywających w pomieszczeniu jest niezmiernie ważna. Istotnymi źródłami ciepła wewnętrznego są także urządzenia elektryczne i oświetlenie. Każde urządzenie zasilane energią elektryczną wydziela ciepło. Technolog obiektu musi podać ich liczbę i wartość energetyczną oraz przewidywaną równoczesność pracy. Z kolei zyski od oświetlenia są związane z wielkością (mocą) oświetlenia, ze sposobem zabudowy lamp i udziałem ciepła akumulowanego przez przegrody budowlane. Ta część procesu projektowania zakończona jest w momencie ustalenia wszystkich zysków oraz strat ciepła i wilgoci, a także obliczenia ilości powietrza, które może skompensować te zyski. Oczywiście obliczenia ilości powietrza przeprowadzane są osobno dla sumarycznych zysków ciepła, łącznego zapotrzebowania ciepła i całkowitych zysków wilgoci. Do dalszej analizy projektowej wybiera się wariant najmniej korzystny i sprawdza się obliczoną ilość powietrza przypadającą ze względów sanitarnych na liczbę osób i na krotność wymian powietrza w pomieszczeniu.
W salach operacyjnych krotność zalecanych wymian powietrza, w powiązaniu z wielkością stołu operacyjnego i wielkością stropu laminarnego, często jest wartością nadrzędną i stanowi podstawę do ustalenia ilości powietrza.

Instalacja dla bloku operacyjnego

Projektując klimatyzację dla całego bloku operacyjnego, należy brać pod uwagę podział pomieszczeń na septyczne i aseptyczne – w celu ustalenia kierunku przepływów strumieni powietrza między pomieszczeniami wynikających z różnicy ciśnień. Należy również ustalić liczbę odrębnych instalacji nawiewno-wywiewnych, mając na uwadze przeznaczenie pomieszczeń i jednorodną jakość powietrza. Instalacja powietrzna powinna być projektowana z zachowaniem prawidłowej, względnie stałej prędkości powietrza w kanale głównym (w zakresie 4-6 m/s) i małych prędkości w podejściach do nawiewników (do 2 m/s). Liczba i rodzaj elementów nawiewnych powinna być dostosowana do funkcji pomieszczenia. Obecnie dostępność różnego rodzaju nawiewników z plafonierami, tzw. wirowymi, jest duża, a dodatkowo producenci oferują programy komputerowe do aranżacji tych urządzeń na suficie w powiązaniu z oświetleniem i inną armaturą.
Dopuszcza się łączenie w jedną instalację powietrzną nawet do czterech sal operacyjnych, ale należy mieć świadomość, że komplikuje się przez to układ automatyki i konieczne staje się montowanie w instalacji systemów do zapewnienia stałego wydatku powietrza do każdego pomieszczenia.
Bilans powietrzny całego bloku operacyjnego powinien być wyrównany. Do wyznaczenia parametrów powietrza nawiewanego oblicza się tzw. krzywą przemiany, czyli wartość zysków ciepła (przyrostu entalpii) do zysków wilgoci (przyrostu wilgoci) i korzystając z wykresu i-x, ustala się kompletne procesy do obróbki powietrza.

Autor: Dariusz Stefanowski
Fot.: Klimor

O błędach projektowych, właściwym doborze central klimatyzacyjnych i wentylacyjnych w wykonaniu higienicznym, a także o automatyce centrali i systemu oraz o właściwej eksploatacji i konserwacji można przeczytać w daleszej części artykułu w trzecim numerze Polskiego Instalatora PI 3/2015.