Το μάθημα συμπεριλαμβάνει όλη την απαιτούμενη θεωρητική και πρακτική γνώση για το θερινό κλιματισμό κτηρίων. Η ύλη του μαθήματος ενσωματώνει σύγχρονες υπολογιστικές μεθόδους υπολογισμού ψυκτικών φορτίων, διαστασιολόγησης και σχεδίασης συστημάτων διανομής ψύξης.
Με την ολοκλήρωση των παραδόσεων οι φοιτητές θα πρέπει να:
- έχουν κατανοήσει βασικούς ψυχρομετρικούς ορισμούς και θεμελιώδεις έννοιες
- είναι σε θέση να γνωρίζουν τις διαδικασίες και τις μεθόδους υπολογισμού ψυκτικών φορτίων σε κτήρια
- είναι σε θέση να επιλέξουν τον κατάλληλο εξοπλισμό ψύξης
- να είναι σε θέση να υπολογίσουν τις ενεργειακές καταναλώσεις για τον ετήσιο θερινό κλιματισμό ενός κτηρίου
- είναι σε θέση να διαστασιολογήσουν και να χωροθετήσουν συστήματα διανομής ψύξης με αεραγωγούς ή σωληνώσεις διανομής ψύχους
- γνωρίζουν να εκτελέσουν βασικούς υπολογισμούς ψυκτικού κύκλου ψυκτικών μέσων, καταλήγοντας στον υπολογισμό της ψυκτικής ισχύος και του συντελεστή συμπεριφοράς του κύκλου.
Το μάθημα παρουσιάζει τέσσερα βασικά θέματα σχετικά με την παραγωγή ψύξης και το θερινό κλιματισμό εσωτερικών χώρων:
- ψυχρομετρία
- υπολογισμός ψυκτικών φορτίων εσωτερικών χώρων
- μελέτη, διαστασιολόγηση και χωροθέτηση συστημάτων διανομής ψύξης με αεραγωγούς και σωληνώσεις διανομής ψύξης
- κύκλος και συσκευές ψύξης.
Στην ενότητα Ψυχρομετρίας παρουσιάζονται οι βασικοί υπολογισμοί συστημάτων κλιματισμού που επιτελούνται με τη βοήθεια του ψυχρομετρικού χάρτη. Για το σκοπό αυτό εισάγονται και επεξηγούνται βασικές έννοιες της Ψυχρομετρίας, όπως:
- υγρός και ξηρός ατμοσφαιρικός αέρας
- καταστατικά μεγέθη ατμοσφαιρικού αέρα
- θερμοκρασία ξηρού και υγρού βολβού
- ειδική και σχετική υγρασία
- ειδικός όγκος
- ειδική ενθαλπία
- σημείο δρόσου αέρα
- αισθητή και λανθάνουσα θερμότητα
- συντελεστής αισθητής θερμότητας
- σημείο δρόσου και συντελεστής παράκαμψης κλιματιστικής συσκευής.
Στη συνέχεια παρουσιάζεται ο ψυχρομετρικός χάρτης και επεξηγείται η απεικόνιση των καταστατικών μεγεθών σε αυτόν και η χρήση του. Παρουσιάζονται έπειτα μία προς μία οι βασικές καταστατικές μεταβολές του αέρα στον ψυχρομετρικό χάρτη, δίνονται οι βασικές σχέσεις ισολογισμού ισχύος και μάζας που τις διέπουν και επιλύονται βασικά παραδείγματα. Τέλος περιγράφεται η επίλυση πραγματικών περιπτώσεων κλιματισμού χώρων, σε θέρμανση και ψύξη.
Στην ενότητα Ψυκτικών Φορτίων παρουσιάζονται οι αρχές, τα δεδομένα και οι μεθοδολογίες για τον υπολογισμό ψυκτικών φορτίων σε κτήρια. Αναλυτικά θα παρουσιαστούν τα ακόλουθα θέματα:
Στην ενότητα Ψυκτικών Φορτίων παρουσιάζονται οι αρχές, τα δεδομένα και οι μεθοδολογίες για τον υπολογισμό ψυκτικών φορτίων σε κτήρια. Αναλυτικά θα παρουσιαστούν τα ακόλουθα θέματα:
1. Γενικές αρχές υπολογισμού φορτίων:
- συνθήκες θερμικής άνεσης, συνθήκες σχεδιασμού
- εναλλαγές αέρα με βάση τη χρήση του κτηρίου και υπολογισμός φορτίου εναλλαγών
- απώλειες αερισμού, υπολογισμός φορτίου απωλειών με βάση το μοντέλο LBL
- θερμικά κέρδη από ηλιακή ακτινοβολία, έμβια όντα και συσκευές
- η έννοια της θερμικής ζώνης.
2. Μέθοδοι υπολογισμού ψυκτικών φορτίων (CLTD/SCL/CLF).
Θα παραδοθεί εργαστηριακή άσκηση υπολογισμού ψυκτικών φορτίων από τους φοιτητές για ένα τυπικό κτήριο. Η άσκηση θα υλοποιηθεί με τη βοήθεια εμπορικού λογισμικού και με την ανάπτυξή της, σε απλοποιημένη μορφή, σε περιβάλλον excel από τους φοιτητές.
Στην ενότητα Ψύξης θα παρουσιαστεί ο βασικός κύκλος ψύξης και οι παραλλαγές του (υπερθέρμανση και υπόψυξη) και θα απεικονισθεί σε διάγραμμα πίεσης – ενθαλπίας ψυκτικού μέσου. Θα δοθεί η διαδικασία επίλυσης βασικών προβλημάτων ψύξης με χρήση του εν λόγω διαγράμματος.
Θα παρουσιαστούν τα βασικότερα ψυκτικά μέσα, οι ιδιότητές τους και ο τρόπος ονοματολογίας τους. Θα δοθούν τα αντίστοιχα διαγράμματα πίεσης – ενθαλπίας των ψυκτικών μέσων. Θα γίνει παρουσίαση βασικού εξοπλισμού παραγωγής ψύξης (π.χ. chillers) με αναλυτική περιγραφή των τμημάτων που τα απαρτίζουν και της λειτουργίας τους.
Θα παρουσιαστούν, τέλος, τα δίκτυα αεραγωγών και σωληνώσεων για τη διανομή ψύξης σε κτήρια. Θα γίνει αναλυτική παρουσίαση των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται, τα ανεξάρτητα τμήματα που τα απαρτίζουν (προσαγωγή και ανακυκλοφορία), και οι βασικές αρχές εγκατάστασης. Θα δοθούν χαρακτηριστικά σχεδιαστικά παραδείγματα.
Τέλος θα δοθεί η αναλυτική διαδικασία διαστασιολόγησης των δικτύων και υπολογισμού της συνολικής πτώσης πίεσης σε αυτά. Στην ενότητα αυτή θα δοθεί επίσης εργαστηριακή άσκηση για τη διαστασιολόγηση και σχεδίαση δικτύου αεραγωγών για τη διανομή ψύξης σε κτήριο.
Απαιτούμενες γνώσεις: Μετάδοση Θερμότητας, Θερμοδυναμική, Θέρμανση Ψύξη Κλιματισμός Ι, Μηχανική Ρευστών Ι και ΙΙ.
Στην ενότητα Ψύξης θα παρουσιαστεί ο βασικός κύκλος ψύξης και οι παραλλαγές του (υπερθέρμανση και υπόψυξη) και θα απεικονισθεί σε διάγραμμα πίεσης – ενθαλπίας ψυκτικού μέσου. Θα δοθεί η διαδικασία επίλυσης βασικών προβλημάτων ψύξης με χρήση του εν λόγω διαγράμματος.
Θα παρουσιαστούν τα βασικότερα ψυκτικά μέσα, οι ιδιότητές τους και ο τρόπος ονοματολογίας τους. Θα δοθούν τα αντίστοιχα διαγράμματα πίεσης – ενθαλπίας των ψυκτικών μέσων. Θα γίνει παρουσίαση βασικού εξοπλισμού παραγωγής ψύξης (π.χ. chillers) με αναλυτική περιγραφή των τμημάτων που τα απαρτίζουν και της λειτουργίας τους.
Θα παρουσιαστούν, τέλος, τα δίκτυα αεραγωγών και σωληνώσεων για τη διανομή ψύξης σε κτήρια. Θα γίνει αναλυτική παρουσίαση των εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται, τα ανεξάρτητα τμήματα που τα απαρτίζουν (προσαγωγή και ανακυκλοφορία), και οι βασικές αρχές εγκατάστασης. Θα δοθούν χαρακτηριστικά σχεδιαστικά παραδείγματα.
Τέλος θα δοθεί η αναλυτική διαδικασία διαστασιολόγησης των δικτύων και υπολογισμού της συνολικής πτώσης πίεσης σε αυτά. Στην ενότητα αυτή θα δοθεί επίσης εργαστηριακή άσκηση για τη διαστασιολόγηση και σχεδίαση δικτύου αεραγωγών για τη διανομή ψύξης σε κτήριο.
Απαιτούμενες γνώσεις: Μετάδοση Θερμότητας, Θερμοδυναμική, Θέρμανση Ψύξη Κλιματισμός Ι, Μηχανική Ρευστών Ι και ΙΙ.