Centrale typu rooftop

Zastosowanie central dachowych typu rooftop obejmuje budynki o dużej kubaturze m. in. biurowce, stacje benzynowe, obiekty handlowe, hale sportowe itp. W centralach tego typu stawia się na konstrukcję typu „all-in-one” (wszystko w jednym). Centrala jest pojedynczym modułem zawierającym kompletny układ chłodniczy.

W nowoczesnych centralach rooftop stosuje się wysokowydajne obiegi chłodnicze ze sprężarkami typu scroll. Centrale tego typu pozwalają na klimatyzowanie pomieszczeń wielkokubaturowych oraz ich ogrzewanie i wentylowanie.

Parametry

Na etapie wyboru centrali typu rooftop bierze się pod uwagę wiele parametrów technicznych i szereg czynników, które wpływają na pracę urządzenia. W odniesieniu do chłodzenia ważna jest moc chłodnicza, moc chłodnicza jawna, pobór mocy sprężarki oraz parametr EER. Z kolei w odniesieniu do sprężarki trzeba określić typ i ilość sprężarek oraz stopnie regulacji wydajności i ilość obiegów chłodniczych. Ważne są parametry wentylatora nawiewnego takie jak typ, ilość wentylatorów, przepływ powietrza, zainstalowana moc jednostkowa i maksymalny spręż dyspozycyjny. Te same parametry określają wentylator wywiewny. W odniesieniu do wentylatorów sekcji zewnętrznej trzeba zwrócić uwagę na typ i ilość wentylatorów, a także średnicę, obroty, nominalny przepływ powietrza i zainstalowaną moc jednostkową. Należy sprawdzić dostępność napięcia zasilania.

Budowa

Jak już wiadomo budowa standardowej centrali rooftop bazuje na sprężarce typu scroll. Temperatura sprężarki jest nadzorowana. Oprócz tego przewiduje się czujnik temperatury skraplacza, czujnik niskiego i wysokiego ciśnienia oraz zabezpieczenie prądowe silnika wentylatora parownika. W centralach ważne jest zabezpieczenie parownika przeciw szronieniu i ochrona prądowa sprężarki. Filtr, najczęściej wielokrotnego użytku, zapewnia czystość powietrza.
Ważnym podzespołem parownika jest wentylator skraplacza z konstrukcją odśrodkową z łopatkami zakrzywionymi do przodu, po to aby zwiększyć wydatek powietrza przy zmniejszeniu wibracji i poziomu emitowanego hałasu. Wirnik jest wyważony dynamicznie i statycznie. Wentylator ma osłonę ze stali nierdzewnej, natomiast w wymienniku ciepła zastosowano gwintowane rurki. Parownik i skraplacz testuje się pod ciśnieniem o wartości 3100 kPa.

Specjalna funkcja centrali zapobiega uruchamianiu wentylatora zanim wymiennik ciepła nie osiągnie odpowiedniej temperatury. Napęd jest przenoszony na wentylator przekładnią pasową.
Na konstrukcję centrali składa się także termiczny zawór rozprężny, wlot świeżego powietrza, drzwiczki dostępowe do wszystkich wewnętrznych komponentów centrali oraz grzałka karteru sprężarki. Oprócz tego uwzględnia się aluminiowe lamele wymiennika ciepła pokryte powłoką hydrofilową, a także miedziane rury oraz zewnętrzne porty manometrów.
Kanały powietrzne są podłączane od dołu lub z boku. Niejednokrotnie przy zmianie sposobu podłączenia odwraca się mocowanie wentylatora nawiewnowyciągowego.

Sterowanie centralami

W nowoczesnych centralach typu rooftop ważne jest elastyczne sterowanie uwzględniające ręczny lub automatyczny tryb pracy. Układ sterowania może bazować na mechanicznym lub elektronicznym termostacie kontrolującym pracę poszczególnych urządzeń. Można ustawić tryb pracy: chłodzenie, grzanie, cyrkulacja powietrza, automatyczny z uwzględnieniem nastawy temperatury, programowania pracy w ciągu tygodnia, ochrony przed zbyt częstymi załączeniami. Sterowanie uwzględnia również chwilowe zapotrzebowanie na ciepło lub chłód w budynku. Można opóźnić załączanie kompresora, co zapobiega uruchamianiu sprężarki w krótkich cyklach.
Nowoczesne sterowniki central wentylacyjnych typu rooftop wyposaża się w ekran ułatwiający programowanie ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji. Do wyboru są programy uwzględniające odpowiednią prędkość wentylatora oraz funkcje odczytywania temperatury komfortowej. Ważny jest falownik optymalizujący pracę napędu elektrycznego. Sterowanie centralą może uwzględniać sygnał udostępniany przez termostat elektroniczny. W przypadku takiego sterowania zazwyczaj do dyspozycji są odpowiednie tryby pracy – czuwania, ekonomiczny, normalny. Urządzenie sterujące wyświetla kody błędów na wyświetlaczu, co ułatwia diagnozowanie usterek jakie mogą wystąpić w centrali.

Zaawansowane sterowniki umożliwiają tworzenie sieci systemów sterowania. Niektórzy producenci udostępniają specjalne oprogramowanie zapewniające dostęp do urządzeń, kasowanie blokad oraz zmianę parametru termostatu. Nie jest przy tym konieczne posiadanie wiedzy na temat protokołów transmisji danych. Takie rozwiązania szczególnie sprawdzają się w aplikacjach obejmujących monitoring pracy systemów grzewczo-wentylacyjnych. Sterowniki pozwalają na regulowanie stopni chłodzenia i grzania przy zapewnieniu stabilności temperatury w pomieszczeniach. Zastosowanie znajduje przy tym rezerwa stopni chłodzenia i grzania wraz z sukcesywnym załączaniem sprężarek, umożliwiając optymalizowanie taryfy elektrycznej. Stopnie załączają się sekwencyjnie, przez co redukowana jest moc znamionowa. Dzięki samokontroli łańcucha zabezpieczeń urządzenia są blokowane w przypadku trzech nieudanych prób startu. Po zaniku pracy sprężarek następuje automatyczny restart po czym wyrównuje się czas pracy.

Centrale gazowe

Niejednokrotnie zastosowanie znajdują centrale typu rooftop z wysokosprawnym modułem kondensacyjnym zapewniającym bezpośrednią wymianę ciepła. Powietrze ogrzewa się poprzez gorącą powierzchnię płytową wymiennika. Ciepło jest rozprowadzane do pomieszczeń za pomocą kanałów.
Dla zoptymalizowania zużycia energii, przy zapewnieniu najwyższej efektywności energetycznej, ogrzewanie z wykorzystaniem pompy ciepła odbywa się do temperatury, która nie przekracza 5°C, a w przypadku niższych temperatur uruchamiany jest gazowy moduł kondensacyjny z palnikiem atmosferycznym, którego moc cieplna zapewnia efektywną pracę w trybie kondensacji gazów spalinowych. Ciepło wytworzone podczas spalania jest przekazywane bezpośrednio do powietrza, co zmniejsza straty ciepła. Podczas chłodzenia nie ma medium pośredniczącego w efekcie bezpośredniego odparowania gazu chłodniczego. W sekcji chłodzącej zazwyczaj przewiduje się dwa niezależne obiegi chłodnicze z pompą ciepła.
Trwałość urządzenia w warunkach kondensacji zapewniono dzięki zastosowaniu stali nierdzewnej jako materiału wykonania komory spalania i wymiennika ciepła.

Centrale z odzyskiem ciepła

W centralach typu rooftop niejednokrotnie uwzględnia się rekuperator z wymiennikiem krzyżowym odzyskującym ciepło z powietrza, które jest oddawane. Urządzenia tego typu mają automatykę, która zapewnia zmniejszenie zapotrzebowania na energię np. poprzez funkcje chłodzenia w efekcie bezpośredniej wymiany powietrza. Nie mniej ważny jest falownik pracujący w sekcji nawiewnej i układ przepustnic bazujący na napędzie proporcjonalnym, regulującym strumień powietrza nawiewanego i wywiewanego zapewniając odpowiednie nadciśnienie w klimatyzowanych pomieszczeniach. Realizowanie wszystkich funkcji nadzoruje regulator elektroniczny współpracujący również z panelem zdalnej obsługi oraz innymi urządzeniami sterowania.
Odzysk ciepła z powietrza wywiewanego może również bazować na dwóch układach chłodniczych, hermetycznych sprężarkach spiralnych z czynnikiem R410A, wentylatorach osiowych oraz sekcji zewnętrznej z użebrowanymi wymiennikami z odzyskiem ciepła z powietrza wywiewanego.

Z kolei w sekcji odpowiedzialnej za uzdatnianie powietrza z wentylatorami zastosowanie znajdują żebrowane wymienniki i przepustnice z siłownikiem dla zewnętrznego powietrza mieszanego. Warto zwrócić uwagę na entalpiczny wymiennik odzyskujący z powietrza ciepło jawne i utajone zarówno w trybie letnim jak i zimowym. Odzysk ciepła utajonego zapewnia poprawę zdolności osuszania jednostki porą letnią oraz nawilżanie zimą przy zapewnieniu wysokiego współczynnika sprawności.
Można skorzystać z funkcji zmiennego przepływu powietrza z uwzględnieniem bieżącego obciążenia cieplnego. W efekcie wentylatory pracujące w sekcji uzdatniania powietrza potrzebują mniej energii. Dostęp do urządzeń regulacyjnych jest łatwy. Są one oddzielone od sekcji uzdatniania powietrza a więc zmniejszono ryzyko przypadkowego zanieczyszczenia i zapewniono możliwość regulowania zaworów w czasie pracy urządzenia. Czerpnie powietrza i króćce nawiewne mogą być kierunkowane w pionie i w poziomie.

Podsumowanie

Dzięki centralom dachowym typu rooftop zyskuje się wentylowanie, chłodzenie i ogrzewanie pomieszczeń wielkokubaturowych takich jak poziomy budynków wielokondygnacyjnych, magazyny, stacje benzynowe czy restauracje.
Recyrkulacja powietrza wewnętrznego zapewnia odzysk ciepła i chłodu, przez co zmniejsza się zapotrzebowanie na energię. Nowoczesne centrale bazują na samonośnej konstrukcji obudowy, co zapobiega powstawaniu mostków cieplnych i przecieków hydraulicznych oraz zapewnia niski poziom hałasu.

Damian Żabicki