Újezdský zpravodaj 9/2012 elekronická verze - více informací
Jak na přirozenou klimatizaci budov? S vodou!
Co vede k přehřívání měst? A proč je v nich v létě k nesnesení? Ve městech se v poslední době rozvíjejí tepelné ostrovy. To je stav, kdy je ve městě o několik stupňů tepleji, než mimo město. Typicky o jeden až tři stupně celsia. Tepelný ostrov přitom vytváří každé větší město a je pozorovatelný ve všech ročních obdobích. Způsobuje ho jednak spotřeba energie, a jednak citelné teplo ze slunečního záření, které by se ve volné krajině spotřebovalo na odpar vody z rostlin a vodních ploch. Energie spotřebovaná ve městech se prakticky všechna dostane do venkovního prostředí v podobě tepla - horké výfukové plyny automobilů, teplo z komínů, z budov, atd.
V extrémních mrazech můžeme tepelný ostrov trochu krátkozrace chápat jako pozitivní, protože nemusíme tolik topit v budovách. V extrémních letních vedrech ale tepelný ostrov způsobuje podstatně zvýšené náklady na chlazení klimatizovaných budov, a to i těch, které by se ve zdravém prostředí obešly bez klimatizace. Nemluvě o tom, že teploty nad 30°C už většinou chápeme jako nepříjemné. Tepelný ostrov je výrazný v zimě, podporován vytápěním budov, a v létě, podporován teplem z klimatizací a sluncem. O něco méně výrazný je v přechodném období, ale pozorovatelný je vždy.
Pokud chladíme například byt klasickou malou strojní klimatizací s chladicím výkonem 3 kW a chladicím faktorem EER=3, pak vně budovy musíme produkovat celkem 4 kW tepla. Je to teplo, které odebereme z našeho pokoje (3 kW) a pohon pro motor chladiče (1 kW). Náš byt se v tu chvíli chová doslova jako lednička, která uvnitř má chladno ale její zadní strana topí. Klimatizací tak prohlubujeme problém, který nás nutí klimatizaci vůbec spouštět.
Existují však i jiné způsoby, jak si zajistit příjemnou teplotu v interiéru a přitom netopit venku, ani nespotřebovávat energii. Jedním z nich je takzvané adiabatické chlazení odparem vody. Výhoda tohoto systému je, že spotřebovává vodu namísto elektřiny a chladí nejenom budovu, ale často i její okolí. Chlazení se zde dosahuje rozprašováním vody do vzduchu. K tomu, aby se mohla voda do vzduchu odpařovat, potřebuje přijmout skupenské teplo výparu vody. Toto teplo je poměrně velké - asi 2 500 kJ/kg. Během odpařování se toto teplo odebere z okolního vzduchu, což se projeví poklesem teploty. Rozprašováním vody tedy vzduch zvlhčujeme, a chladíme. Chladit můžeme pochopitelně jen tak dlouho, dokud vzduch nebude vodou nasycen. V interiérech budov dokonce přestáváme již tehdy, když relativní vlhkost vzduchu stoupne na 60 až 70%. Protože 2 500 kJ je přibližně 0,7 kWh, při ideálním uspořádání můžeme tímto způsobem z jednoho kubického metru vody (v ceně 75 Kč) získat až 700 kWh chladu.
Pro přímé adiabatické chlazení existuje velké množství výrobků na trhu. Výrobci se předhánějí v účinnosti rozprašovacího systému, aby se skutečně všechna voda odpařila a lidé v místnosti nepřišli do kontaktu s kapalnou vodou. Používá se rozprašování vysokotlakými tryskami, ultrazvukové rozbíjení vodních kapek, odstředivé rozprašovače, a různé další způsoby.
Adiabatické chlazení je možné provozovat i tak, aby vůbec nedocházelo ke zvlhčování vzduchu v chlazeném prostoru. Klíč je v tom, že vodu nemusíme rozprašovat jen přímo do vzduchu v místnosti, ale lze ji rozprašovat i do jiného vzduchu, kterému jsme schopni získaný chlad odebrat. Můžeme tak adiabaticky chladit například vzduch, který odvádíme z objektu vzduchotechnikou. Protože tento vzduch bude odveden z objektu ven, můžeme jej zvlhčit i na 100% relativní vlhkosti, tím ho velmi ochladit, a ve vzduchotechnické jednotce ho pak snadno použít ke chlazení přiváděného vzduchu do budovy. V letních vedrech tak můžeme venkovní přiváděný vzduch do budovy ochladit i o 10°C, bez toho abychom do něj přidávali jakoukoli vodu nebo páru. Přitom i odváděnému vzduchu z objektu nemůžeme odebrat veškerý chlad, a výdech vzduchotechniky do venkovního prostředí bude vyfukovat vzduch o několik stupňů chladnější, než je venkovní teplota. Adiabatické chlazení tak může chladit budovu „zevnitř i zvenku“ a přitom nespotřebovávat žádnou energii navíc.
Je dobré vědět, že v našich zeměpisných šířkách a klimatických podmínkách je možné stavět většinu budov bez strojní klimatizace a bez újmy na komfortu. Klíčem je pouze správný návrh, ale i správné provozování budov. Často i relativně jednoduché úpravy mohou snížit tepelnou zátěž natolik, že se jakékoli chlazení ukáže zbytečným.
Autor článku: Bc. Ondřej Nehasil
Autor fotografie: SCHMIDT Marco. *Rainwater Harvesting and Evaporation*[přednáška]. Berlín, Německo, 20.dubna 2011
