Energetska efikasnost sistema grejanja i klimatizacije-Sistemi ventilacije i klimatizacije

Energetska efikasnost sistema grejanja i klimatizacije 

145

7  SISTEMI VENTILACIJE I KLIMATIZACIJE 

Kao nosilac toplote (radni fluid) u vazdušnim sistemima javlja se vazduh. Vazduh se 

zagreva u greja

č

u ili hladi, vlaži ili suši, filtrira i, pripremljen na odgovaraju

ć

i na

č

in, ubacuje se 

direktno u prostoriju. U prostoriji se uba

č

en vazduh meša sa sobnim i na taj na

č

in se postiže 

željena temperatura i vlažnost vazduha u prostoriji. Za razliku od vodenih sistema, kod kojih se 
prenos toplote odvija zra

č

enjem i prirodnom konvekcijom, kod vazdušnih sistema je prisutna 

prinudna konvekcija – vazduh se u prostoriju ubacuje odre

đ

enom brzinom, koja je ve

ć

a nego kod 

prirodne konvekcije. Brzina strujanja vazduha u zoni boravka ljudi je ograni

č

ena, kako se ne bi 

stvorili nepogodni uslovi za boravak ljudi (promaja). 

Prednosti vazdušnih sistema u odnosu na vodene su: 
-

mala inertnost sistema – vrlo brzo stupaju u dejstvo; 

-

dobra centralna i lokalna regulacija rada; 

-

mogu

ć

nost obavljanja funkcije provetravanja (ventilacije) prostora; 

-

″

curenje

″

 radnog fluida ne predstavlja problem (kao curenje vode). 

Nedostaci vazdušnog grejanja su: 
-

podizanje prašine u prostoriji (ukoliko su brzine strujanja neprilago

đ

ene); 

-

nedostatak razmene toplote zra

č

enjem; 

-

velike dimenzije kanala u pore

đ

enju sa dimenzijama cevi za toplu vodu (problem 

smeštanja u objektu). 

Vazduh, kao grejni fluid, u termi

č

kom pogledu je lošiji od vode: 

-

mali specifi

č

ni toplotni kapacitet (c

v

 = 1005 J/kgK; c

w

 = 4186 J/kgK) i 

-

mala gustina vazduha (1 m

3

 vode 

→

 1000 kg 

→

 oko 4x10

6

 J/K; 

       1 m

3

 vazd. 

→

   1,2 kg 

→

 oko 10

3

 J/K) 

Kada se uzmu u obzir gore navedeni podaci pore

đ

enja vazduha i vode kao grejnih fluida, 

dolazi se do zaklju

č

ka da je voda bolji radni fluid od vazduha, i to oko 4000 puta! Odnosno, da bi 

se prenela (dovela prostoriji) ista koli

č

ina toplote, za vazdušne sisteme je potreban kanal 

dimenzija 400x500 mm, a za vodene cev pre

č

nika 

φ

25 mm. 

Me

đ

utim, bez obzira na ovu manu, postoje slu

č

ajevi gde su vazdušni sistemi nezamenljivi, 

a pre svega zbog mogu

ć

nosti ventilacije prostora, dobrog uklapanja u enterijer i dobre regulacije. 

Vazdušni sistemi se 

č

esto koriste u postrojenjima za grejanje, a u klimatizaciji su nezamenljivi. 

Klimatizacija je mnogo širi pojam od grejanja, jer se, pre svega, može koristiti cele godine – zimi 
za grejanje, a leti za hla

đ

enje. Osim obezbe

đ

enja željene temperature u klimatizovanom prostoru 

(npr. zimi 20

o

C, a leti 26

o

C) uloga sistema za klimatizaciju je i obezbe

đ

enje: 

-

odgovaraju

ć

e relativne vlažnosti vazduha, 

-

odgovaraju

ć

e koli

č

ine svežeg vazduha za ventilaciju, 

-

potrebnog nivoa 

č

isto

ć

e vazduha (eliminacija mehani

č

kih ne

č

isto

ć

a, neprijatnih mirisa, 

štetnih gasova, itd.) 

Prema svojoj strukturi (na

č

inu izvo

đ

enja) osnovna podela vazdušnih sistema je na: 

-

lokalne sisteme i 

-

centralne vazdušne sisteme klimatizacije. 

Energetska efikasnost sistema grejanja i klimatizacije 

146

U lokalne sisteme vazdušnog grejanja spadaju svi oni ure

đ

aji koji su locirani u samim 

prostorijama koje se greju. Tu spadaju: kaloriferi, vazdušne zavese i  

″

split

″

 sistemi (u izvedbi kao 

toplotna pumpa vazduh-vazduh). 

7.1 VENTILACIONI SISTEMI 

Ventilacioni sistem podrazumeva zamenu vazduha u prostoriji spoljnim vazduhom. 

Uobi

č

ajen je naziv 

svež vazduh

 za spoljni vazduh koji se u prostoriju uvodi centralnim sistemom. 

Ventilacioni sistemi se mogu podeliti na: 
-

sisteme sa prirodnom ventilacijom i 

-

sisteme mehani

č

ke (prinudne) ventilacije. 

Prirodno provetravanje mogu

ć

e je ostvariti kroz procepe (fuge) spoljnih prozora i vrata, 

otvaranjem prozora ili kroz posebne ventilacione otvore. Provetravanje prirodnim putem je 
mogu

ć

e usled dejstva vetra ili uzgonske sile, što nekada nije dovoljno u odnosu na zahteve koji se 

postavljaju za odre

đ

ene prostore, bilo da je u pitanju boravak ve

ć

eg broja ljudi ili neki proces koji 

se obavlja u posmatranoj prostoriji.  

Kada se primenjuje prirodna ventilacija svakako treba uzeti u obzir brzinu i smer vetra, 

kao i izbor odgovaraju

ć

eg mesta na fasadi zgrade gde 

ć

e biti postavljeni otvori za ventilaciju. Na 

taj na

č

in se može uticati na koli

č

inu spoljašnjeg vazduha koji 

ć

e prirodnim putem prodirati u 

zgradu i ventilirati prostoriju. Protok vazduha  je slu

č

ajno promenljiva veli

č

ina koja zavisi od 

temperaturske razlike, brzine i smera vetra, kao i razlike pritisaka unutrašnje i spoljašnje sredine. 
Broj izmena vazduha na 

č

as jako varira, i može se kretati od 0,3 (ve

ć

 samom infiltracijom 

spoljašnjeg vazduha kroz procepe prozora i vrata) do 

č

ak 20 (kada su prozori širom otvoreni). 

Prilikom koriš

ć

enja prirodne ventilacije neophodno je uzeti u razmatranje više uticajnih faktora – 

od geometrije zgrade, rasporeda protorija, orijentacije zgrade u odnosu na dominantne vetrove, 
kao i na

č

ine uvo

đ

enja spoljnog vazduha. Prirodna ventilacija naj

č

eš

ć

e se ostvaruje otvaranjem 

otvora na fasadi i može se posti

ć

i: 

-

ventilacija cirkulacijom vazduha u prostoriji (

single-sided ventilation

) ili 

-

ventilacija prostrujavanjem vazduha (

cross-ventilation

) 

a

b

c 

Slika 7.1 Koli

č

ine vazduha za prirodnu ventilaciju za razli

č

ite slu

č

ajeve uticaja vetra: a) zgrada 

je zaklonjena od vetra, b) pravac vetra je upravan na otvore za ventilaciju, c) pravac vetra je 

paralelan sa površinom otvora za ventilaciju 

Kontrolom otvorenosti prozora na opisan na

č

in postiže se prose

č

an broj izmena vazduha 

od oko 8 izmena na 

č

as, što je prikazano na slici 7.1. 

Energetska efikasnost sistema grejanja i klimatizacije 

148

Kod centralnih sistema priprema vazduha se obavlja centalno – na jednom mestu, a zatim 

se pripremljen vazduh razvodi do pojedinih prostorija. 

Centralna priprema vazduha se obavlja u KOMORI za pripremu vazduha (naj

č

eš

ć

e se 

koriste pojmovi 

ventilaciona komora

 i 

klima komora

). Šematski prikaz jedne ventilacione komore 

koja radi samo sa svežim vazduhom tokom zimskog perioda dat je na slici 7.4. Vazduh se u 
komori filtrira, zagreva do sobne temperature i zatim distribuira do ventilisanih prostorija. Greja

č

i 

u komorama mogu biti: 

-

toplovodni, 

-

parni ili 

-

elektri

č

ni. 

Filter koji se nalazi u komori služi za izdvajanje 

č

estica ne

č

isto

ć

a iz vazduha (obi

č

no je to 

filter srednje klase izdvajanja EU2-EU3). Konstrukcije filterskih sekcija u komorama mogu biti 
razli

č

ite: ravanski, kasetni, vre

ć

asti, itd. 

Svež vazduh

Pripremljen
vazduh

filter        greja

č

              ventilator

Slika 7.4 Ventilaciona komora za rad sa svežim vazduhom

 
7.2 ODRE

Đ

IVANJE KOLI

Č

INE VAZDUHA ZA KLIMATIZACIJU 

U vazdušnim sistemima klimatizacije, u kojima je vazduh jedini radni fluid, koli

č

ina 

vazduha koja se koristi za klimatizaciju prostorija odre

đ

uje se na osnovu tri kriterijuma: 

- 

gubitaka toplote u zimskom periodu; 

- 

toplotnog optere

ć

enja u letnjem periodu; 

- 

potrebne koli

č

ine vazduha za provetravanje (ventilaciju). 

Provetravanje (ventilacija) obavlja se svežim (spoljnim) vazduhom. Potrebna koli

č

ina 

svežeg vazduha diktirana je uslovima obezbe

đ

ivanja kvaliteta vazduha u zatvorenim prostorijama. 

U komfornoj klimatizaciji zadatak klimatizacionog postrojenja je da ostvari povoljne uslove za 
disanje i eliminiše stvorene mirise i ne

č

isto

ć

e. Koli

č

ina svežeg vazduha može se odrediti jednim 

od slede

ć

ih na

č

ina: 

- 

preko “obroka” po 

č

oveku; 

- 

preko dozvoljene koncentracije zaga

đ

iva

č

a; 

- 

preko broja izmena vazduha na sat. 

7.2.1  Obrok svežeg vazduha po 

č

oveku 

 
Ovaj metod primenjuje se u komfornoj klimatizaciji gde su ljudi osnovni, a 

č

esto i jedini 

zaga

đ

iva

č

i. Zadatak ventilacije je da se obezbede odgovaraju

ć

i uslovi za disanje, odnosno, u širem 

smislu, povoljni uslovi za ugodan boravak ljudi u zatvorenom prostoru. Preporu

č

ene vrednosti 

svežeg vazduha po 

č

oveku iznose: 

Energetska efikasnost sistema grejanja i klimatizacije 

149

- 

20 do 30 m

3

/h ako se u prostoriji ne puši; 

- 

30 do 40 m

3

/h ako je u prostoriji dozvoljeno pušenje ili ima drugih zaga

đ

iva

č

a. 

Navedene vrednosti obroka svežeg vazduha po 

č

oveku su minimalne. Ako se ima u vidu 

da je osnovni zadatak klimatizacije da stvori povoljne klimatske uslove u kojima 

ć

e se ljudi 

ugodno ose

ć

ati, razumljivo je da su prethodno navedene koli

č

ine svežeg vazduha 

č

esto bile 

uve

ć

avane. Treba imati na umu da koli

č

ina svežeg vazduha direktno uti

č

e i na investicione i na 

eksploatacione troškove. Posle energetskih kriza 70-tih godina prošlog veka, kao jedna od 
efikasnih mera za smanjenje potrošnje energije u klimatizacionim postrojenjima bila je smanjenje 
koli

č

ine svežeg vazduha. U traganju za minimalno potrebnom koli

č

inom svežeg vazduha, 

ponekad se išlo u drugu krajnost, pa je u praksi bilo klimatizovanih objekata sa vrlo lošim 
kvalitetom vazduha. Nedovoljan kvalitet vazduha izazivao je niz zdravstvenih problema 
(glavobolja, mu

č

nina, alergija, ose

ć

aj suvo

ć

e u disajnim putevima, crvenilo o

č

iju i dr.). 

Č

ak je 

uveden i poseban termin za stanje ovih zgrada - “sindrom bolesnih zgrada” (

Sick Building 

Syndrom

). Ura

đ

en je i veliki broj istraživa

č

kih projekata na temu kvaliteta unutrašnjeg vazduha 

(

Indoor Air Quality

) tako da se može konstatovati da je ovaj problem rešen. 

 
U izvesnim slu

č

ajevima može dosta da se odstupa od prethodno navedenih preporu

č

enih 

vrednosti za obrok svežeg vazduha po 

č

oveku: 

- 

u skloništima se ra

č

una sa koli

č

inom svežeg vazduha 6 m

3

/h po 

č

oveku u normalnom 

rešimu koriš

ć

enja, a 2,5 m

3

/h po 

č

oveku u zaštitnom režimu rada; 

- 

kancelarije modernih poslovnih zgrada obi

č

no se rade sa 50 m

3

/h svežeg vazduha po 

č

oveku; 

- 

u hotelima visoke kategorije radi se sa 100 i više m

3

/h svežeg vazduha po 

č

oveku. 

 
7.2.2  Maksimalna dozvoljena koncetracija zaga

đ

iva

č

a – MDK  

Ovaj kriterijum za odre

đ

ivanje koli

č

ine svežeg vazduha za ventilaciju obi

č

no se 

primenjuje u industrijskim objektima u kojima su definisani izvori zaga

đ

enja (po vrsti zaga

đ

iva

č

a 

i intenzitetu zaga

đ

ivanja). Ventilacijom treba obezbediti onu koncentraciju štetnih materija u 

vazduhu koja ne

ć

e štetno delovati na 

č

oveka, tj. ne

ć

e izazvati trovanje, eksploziju ili požar. 

Otpadnim vazduhom izvla

č

e se zaga

đ

iva

č

i iz prostora, a ubacivanjem svežeg vazduha 

koncentracija zaga

đ

iva

č

a u vazduhu se smanjuje dok ne bude manja od maksimalno dozvoljene – 

MDK. 

Potrebna koli

č

ina vazduha za ventilaciju odre

đ

uje se iz bilansa zaga

đ

iva

č

a: 

max

k

V

K

k

V

s

⋅

=

+

⋅

(7.1) 

gde je: 
V [m

3

/h]  

– potrebna koli

č

ina svežeg vazduha za ventilaciju 

k

s

 [m

3

/m

3

]  

– koncentracija odre

đ

enog zaga

đ

iva

č

a (zbog koga se vrši ventilacija) u svežem 

vazduhu 

k

max

 [m

3

/m

3

]  – maksimalna dozvoljena koncentracija (MDK) odre

đ

enog zaga

đ

iva

č

a u 

ventilisanoj (klimatizovanoj) prostoriji 

K [m

3

/h]  

– 

č

asovno zaga

đ

enje od izvora u prostoriji 

Minimalan 

č

asovni protok svežeg vazduha za ventilaciju iznosi: 

s

k

k

K

V

−

=

max

(7.2) 

Jedinice za merenje i izražavanje koncentracije zaga

đ

iva

č

a su mg/m

3

 ili ppm (parts per 

million = cm

3

/m

3

). Maksimalne dozvoljene koncentracije zaga

đ

iva

č

a (MDK) usvajaju se prema 

Energetska efikasnost sistema grejanja i klimatizacije 

151

Treba napomenuti da se broj izmena vazduha na sat 

č

esto navodi ne prema koli

č

ini svežeg 

vazduha, nego prema ukupnoj koli

č

ini vazduha koja se izvla

č

i ili ubacuje u prostoriju (svež + 

recirkulacioni). Broj izmena vazduha u prostoriji definisan na ovaj na

č

in ukazuje na kvalitet 

ispiranja prostorije pripremljenim vazduhom. Broj izmena vazduha na sat odre

đ

en prema ukupnoj 

koli

č

ini vazduha koji se dovodi klimatizovanoj prostoriji može biti višestruko ve

ć

i od broja 

izmena svežeg vazduha. Na primer, u prostorijama sa laminarnom ventilacijom, ukupan broj 
izmena vazduha može biti i do 600 1/h. 

7.2.4  Odre

đ

ivanje koli

č

ine vazduha prema zimskom režimu  

Potrebna koli

č

ina vazduha za zimske projektne uslove: 

z

p

g

un

ub

p

g

z

C

Q

C

Q

V

θ

ρ

θ

θ

ρ

∆

⋅

⋅

⋅

=

−

⋅

⋅

⋅

=

3600

)

(

3600

(7.4) 

gde je: 

V

z

 [m

3

/h]  

– koli

č

ina vazduha za klimatizaciju (zapreminski protok) 

Q

g

 [W]  

– toplotni gubici prostorije 

C

p

 [J/kgK]   – specifi

č

ni toplotni kapacitet vazduha 

ρ

 [kg/m

3

]   – gustina vazduha  

θ

ub

[

o

C]  

– temperatura vazduha koji se ubacuje u klimatizovani prostor 

θ

un

 [

o

C]  

– temperatura u prostoriji 

∆

θ

z

[

o

C]  

– razlika temperature ubacnog i vazduha u prostoriji 

Temperatura vazduha, koji se u zimskom periodu ubacuje u klimatizovani prostor, zavisi 

od: 

- 

namene prostorije; 

- 

visine prostorije; 

- 

predvi

đ

enog sistema klimatizacije. 

U komfornoj klimatizaciji obi

č

no se usvaja temperatura vazduha 30 do 40

o

C, dok u 

industrijskoj može da bude i viša (do 50

o

C). 

7.2.5  Odre

đ

ivanje koli

č

ine vazduha prema letnjem režimu  

Potrebna koli

č

ina vazduha za letnje projektne uslove: 

L

p

opt

t

ub

un

p

opt

t

L

C

Q

C

Q

V

θ

ρ

θ

θ

ρ

∆

⋅

⋅

⋅

=

−

⋅

⋅

⋅

=

.

.

.

3600

)

(

3600

(7.5) 

gde je: 

V

L

[m

3

/h]   – koli

č

ina vazduha za klimatizaciju 

Q

t.opt

 [W]   – toplotno optere

ć

enje prostorije 

C

p

 [J/kgK]  – specifi

č

ni toplotni kapacitet vazduha 

ρ

[kg/m

3

]   – gustina vazduha  

θ

ub

[

o

C]  

– temperatura vazduha koji se ubacuje u klimatizovani prostor 

θ

un

 [

o

C]  

– temperatura u prostoriji 

∆

θ

L

 [

o

C]   – razlika temperature vazduha u prostoriji i ubacnog vazduha 

Temperatura klimatizovanih prostorija leti obi

č

no se usvaja 22 do 28

o

C, pri 

č

emu u našim 

klimatskim uslovima naj

č

eš

ć

e se projektuje na 26

o

C. Radi postizanja odgovaraju

ć

ih uslova 

ugodnosti, uobi

č

ajeno se usvaja da je 

∆

θ

L

 = 4 do 12

o

C. Na izbor projektne temperature ubacnog 

vazduha leti najviše uti

č

e izabrani sistem klimatizacije. Što je manja temperaturska razlika izme

đ

u