HVAC - co kryje się za tym branżowym skrótem?

Czytając artykuły czy poradniki na temat klimatyzacji w domach mieszkalnych często natrafiamy na tajemniczo brzmiący skrót HVAC. Wyszukując w Internecie możemy znaleźć wyjaśnienie, że to akronim pochodzący z języka angielskiego, oznaczający ogrzewanie, wentylację i klimatyzację. Ale to pewne uproszczenie, dlatego w artykule postaramy się przybliżyć temat.

Angielski HVAC a polski COWiG

Stosowane na Zachodzie, zaś ostatnio coraz częściej w Polsce, określenie HVAC (ang. Heating, Ventilation, Air Conditioning) to branża inżynierii sanitarnej zajmująca się ogrzewaniem, wentylacją oraz klimatyzacją. Natomiast w naszym kraju funkcjonuje jego odpowiednik COWiG, czyli ciepłownictwo, ogrzewnictwo, wentylacja i gazownictwo, oznaczający specjalizację kierunku inżynierii środowiska. Wyjaśnijmy tu, że inżynieria sanitarna to dział inżynierii środowiska, zajmujący się metodami i środkami zapewniającymi zdrowe warunki bytowania ludzi przez budowę m.in.: ujęć wody, wodociągów, kanalizacji oraz oczyszczalni ścieków. Sama inżynieria środowiska zajmuje się ochroną środowiska naturalnego przed zanieczyszczeniami, monitorowaniem jego stanu, działaniami naprawczymi w przypadku jego degradacji oraz opracowywaniem nowoczesnych, ekologicznych konstrukcji czy urządzeń. 

Systemy HVAC w praktyce

Można powiedzieć, że ogrzewanie, wentylacja i klimatyzacja to wykorzystanie różnych technologii do kontrolowania temperatury, wilgotności i czystości powietrza w zamkniętej przestrzeni. Celem jest zapewnienie ludziom komfortu termicznego oraz powietrza o akceptowalnej jakości w pomieszczeniach. Instalacje te stanowią bardzo ważną część zarówno budynków mieszkalnych, jak i obiektów przemysłowych.

Jednak w systemach HVAC te trzy główne funkcje, czyli ogrzewanie i chłodzenie oraz wentylacja, są ze sobą powiązane. Nie tylko ze względu na potrzebę zapewnienia komfortu cieplnego i odpowiedniej jakości powietrza, ale i obniżenie kosztów eksploatacji i konserwacji. Ma to znaczenie szczególnie w dzisiejszych czasach, gdy ceny energii są wysokie i stale rosną. Unia Europejska w trosce o środowisko naturalne oraz zapobiegania zmianom klimatycznym, poprzez zmniejszenie emisji gazów cieplarnianych, narzuca coraz bardziej rygorystyczne dyrektywy. Ich skutkiem w Polsce są np. Warunki Techniczne 2021, zgodnie z którymi każdy nowo wznoszony budynek musi charakteryzować się zapotrzebowaniem na energię dla celów ogrzewania do 70 kWh/m² rocznie. Programy dofinansowania wymiany starych kopcących pieców węglowych na nowoczesne źródła ciepła preferują urządzenia wykorzystujące energię odnawialną oraz narzucają termomodernizację budynków. Ekologiczne rozwiązania HVAC stały się zatem standardem.

Poszczególne elementy systemów HVAC

Jeszcze w latach 90ch standardem w polskich domach jednorodzinnych było centralne ogrzewanie z kotłem węglowym, ciepła woda z bojlera elektrycznego i wentylacja naturalna, zaś klimatyzację widywano tylko na amerykańskich filmach. Regulację temperatury w pomieszczeniach dokonywano za pomocą dorzucania paliwa, wymiany powietrza za pomocą otwierania i zamykania okien, zaś bojler odłączano na noc, wyjmując wtyczkę z gniazdka. Na szczęście to już odległa historia, pojawiły się nowe źródła ciepła, znacząco rozwinęły technologie sterowania, zaś klimatyzacja stała sie standardem. Energooszczędność w HVAC osiąga takie poziomy, o jakich dawniej można było tylko marzyć. Obecnie w skład tych systemów w nowoczesnych domach jednorodzinnych wchodzi:

Ogrzewanie. Obecnie w domach jednorodzinnych do wyboru jest wiele opcji. W miastach budynki wyposaża się w centralne ogrzewanie, podłączone do sieci ciepłowniczej. W innych przypadkach do ogrzewania domów i przygotowania ciepłej wody użytkowej wykorzystuje się kotły gazowe, na paliwa stałe (węgiel, ekogroszek czy pellet), grzejniki elektryczne, na podczerwień oraz pompy ciepła i klimatyzatory z funkcją grzania. Do zasilania systemów ogrzewania elektrycznego oraz pomp ciepła wykorzystywane są panele fotowoltaiczne, które znacząco obniżają koszty eksploatacji domu. Odnawialne źródła energii w ogrzewaniu budynków odgrywają coraz większą rolę, co wpływa pozytywnie nie tylko na środowisko naturalne, ale i kondycję finansową właścicieli.

Wentylacja. System realizujący wymianę powietrza, w celu zapewnienia jego odpowiedniej jakości w pomieszczeniach. Obejmuje uzupełnianie tlenu i usuwanie dwutlenku węgla, nadmiaru wilgoci oraz zapachów, dymu, kurzu czy bakterii. Systemy wentylacji budynków dzielą się na naturalne (grawitacyjne) i mechaniczne (wymuszone). W nowoczesnych domach stosuje się wentylację mechaniczną z rekuperacją, czyli odzyskiem ciepła, znacząco zmniejszające koszty ogrzewania, ponieważ moc urządzeń grzewczych zostaje automatycznie odpowiednio zmniejszona. Filtracja powietrza nawiewanego do wnętrz znacznie podnosi jego jakość, co ma znaczenie zwłaszcza dla alergików.  

Klimatyzacja. Do chłodzenia wnętrz domów latem wykorzystywane są różnego rodzaju klimatyzatory. Najbardziej rozpowszechnione w Polsce są urządzenia typu split, czyli składające się z jednostki wewnętrznej odbierającej ciepło z pomieszczeń oraz, montowanej głównie na ścianach, jednostki zewnętrznej, oddającej to ciepło do otoczenia. Jednak podobną funkcję mogą pełnić także pompy ciepła (tzw. rewersyjne) po odwróceniu obiegu. Tak samo działają współczesne klimatyzatory, jednak z mniejsza mocą – mogą być wykorzystane do dogrzewania domów w chłodniejszych okresach poza sezonem grzewczym. W domach jednorodzinnych stosuje się także systemy klimatyzacyjne, takie jak multi-split czy mini VRF.

Systemy HVACR oraz systemy HVACRI

W omawianej przez nas branży pojawiają się coraz częściej także takie akronimy, jak:

HVACR (HVAC&R). Dodatkowa litera R oznacza tu chłodzenie (ang. refrigeration) lub rekuperację (recuperation). Chłodzenie doskonale uzupełnia system HVAC o urządzenia, dzięki którym w obiektach budowlanych możliwe jest obniżanie energii termicznej. Jednak HVACR dotyczy obiektów przemysłowych oraz handlowych (np. hipermarkety). Zasadniczo obecnie przyjmuje się, że w skład branży HVAC wchodzi również rekuperacja, mimo że litera R nie zawsze jest dodawana. 

HVACRI (HVAC-R&I). Uzupełnienie o literę I (insulation) mówi nam, że branża zajmuje się także izolacją cieplną budynków. Ochrona przegród zewnętrznych przed ucieczką ciepła jest obecnie niezwykle istotna, tak samo, jak zastosowanie wysokoefektywnych źródeł ciepła. Stary nieocieplony dom posiada zapotrzebowanie na energię dla celów ogrzewania nawet 160 kWh/m² rocznie, ocieplony około 120, natomiast pasywny zaledwie 15. Dzięki odpowiedniej izolacji termicznej budynku można znacznie zaoszczędzić na kosztach ogrzewania zimą lub klimatyzacji latem. 

Integracja systemów HVAC w budynku

W nowoczesnych budynkach wszystkie systemy ogrzewania i klimatyzacji oraz wentylacji są sterowane elektronicznie. Postęp w dziedzinie informatyki oraz rozwój Internetu spowodował, że nadzór nad pracą tych systemów może być realizowany przez mikroprocesory, zaś monitorowanie oraz ustawianie parametrów (np. temperatury) z dowolnego miejsca, np. za pomocą aplikacji na smartfonie. Dzięki temu uzyskujemy bardziej optymalne działanie poszczególnych systemów w porównaniu do sytuacji, gdyby każdy z nich funkcjonował niezależnie od siebie.  Ponieważ do wyboru mamy obecnie wiele różnych metod ogrzewania i klimatyzacji domu jednorodzinnego powoduje, przy jego projektowaniu można dobrać optymalny system HVAC. Taki, który zapewnie nie tylko wymagany poziom temperatury i wilgotności powietrza oraz jego czystość, ale i jak najniższe zużycie cennej energii, co przełoży się na niższe koszty eksploatacji. Jednocześnie jednak musimy pamiętać, że instalacje HVAC (HVACR) powinny być wykonywane przez fachowców, dysponujących odpowiednimi uprawnieniami. To także warunek zachowania gwarancji na sprzęt. Ponadto musimy pamiętać o utrzymywaniu poszczególnych elementów domowych systemów ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji w odpowiednim stanie technicznym. Dlatego bardzo ważny jest regularny serwis i konserwacja urządzeń HVAC. Niektóre z tych prac, takie jak przy pompach ciepła czy piecach gazowych muszą wykonać specjaliści z uprawnieniami, niektóre zaś samemu (np. wymiana filtrów powietrza w centrali rekuperacji).

Instalacje HVAC wykonywane są dziś głównie w nowoczesnych budynkach energooszczędnych. Jednak systemy tez możemy także z powodzeniem zainstalować w istniejących budynkach, pamiętając jednak o wymaganej kompleksowej termomodernizacji, jeśli zapotrzebowanie obiektu na energię jest zbyt wysokie. Najlepiej w tym celu przeprowadzić audyt energetyczny obiektu, który wykona specjalista dysponujący profesjonalnym sprzętem.  Sterowanie instalacjami HVAC w budynku może zostać zintegrowane z pozostałymi systemami. Coraz częściej systemy ogrzewania, wentylacji oraz klimatyzacji zostają włączane do centralnego systemu zarządzania budynkiem (BMS). Dla domów jednorodzinnych oferowane są systemy zarządzania energią (HEMS). Niektóre firmy oferują rozwiązania przeznaczone do zarządzania systemami ogrzewania, chłodzenia i wentylacji, zintegrowane z instalacją fotowoltaiczną oraz innymi urządzeniami w domu. Wykorzystywane są takie technologie, jak np. Internetu Rzeczy (IoT). Dzięki nowoczesnym systemom można uzyskać znaczące oszczędności energii w domu jednorodzinnym.

Pogłębiaj swoją wiedzę, czytaj poradniki

Opracowanie redakcja : (T.H.)

Materiał objęty prawem autorskim. Publikacja w części lub w całości wyłącznie za zgodą redakcji portalu www.klimatyzacja.pl