Η ηλεκτρομηχανολογική μελέτη ως απαραίτητη προϋπόθεση για την κατασκευή ενός συστήματος κλιματισμού-εξαερισμού. Τα κύρια συστήματα κλιματισμού-εξαερισμού, η αξιοποίηση της τεχνητής νοημοσύνης στην εφαρμογή τους και η ευθυγράμμιση με τον στόχο της αειφορίας.

Στην καρδιά του Ιουλίου και του καύσωνα, δουλεύουμε ανενόχλητοι στο γραφείο μας, ενώ τον Αύγουστο μαγειρεύουμε, χωρίς να δυσφορούμε από τη ζέστη. Και μπορεί ο Ρωμαίος ποιητής Οράτιος να υπογράμμισε κάποτε πως το σημαντικό είναι να εξουσιάζουμε τη διάθεσή μας, γιατί αν δεν υπακούει, τότε διατάζει, ωστόσο στη σημερινή εποχή, με την κλιματική κρίση να προκαλεί ακραία αύξηση της θερμοκρασίας παγκοσμίως, βαρόμετρο της διάθεσης αλλά και της παραγωγικότητάς μας αποδεικνύεται ο κλιματισμός.
«Έχει διαμορφώσει τον κόσμο μας στο βαθμό που οι άνθρωποι μπορούν να συνεχίσουν μια πολύ φυσιολογική ζωή τους ζεστούς μήνες, κάτι που δεν θα είχε συμβεί πριν», υπογραμμίζει χαρακτηριστικά για αυτή την εκπληκτική εφεύρεση ο Salvatore Basile, συγγραφέας του βιβλίου «Cool: How Air Conditioning Changed Everything».

Η ιστορία του κλιματισμού: Ένα ταξίδι με συναρπαστικές στάσεις
Οι βασικές αρχές του κλιματιστικού εντοπίζονται στην αρχαία Αίγυπτο, όπου οι άνθρωποι κατέβρεχαν με νερό τα καλάμια που κρεμούσαν στα παράθυρα των σπιτιών. Το νερό εξατμιζόταν, ψύχοντας τον αέρα που έμπαινε από τα παράθυρα και, έτσι, το εσωτερικό των κτιρίων δροσιζόταν.

Τη δεκαετία του 1840 ο γιατρός και εφευρέτης Δρ. John Gorrie από τη Φλόριντα, κατάφερε να δημιουργήσει πάγο, χρησιμοποιώντας έναν συμπιεστή που τροφοδοτείτο από άλογο, νερό ή ατμό. Και μπορεί η αρχική του μηχανή τεχνητής ψύξης να μην βγήκε ποτέ στην αγορά, ωστόσο ο ίδιος είχε ήδη καταφέρει να ανοίξει τον δρόμο για τον σύγχρονο κλιματισμό και την ψύξη.

Έτσι, όταν, στις αρχές του 20ου αιώνα, η υγρασία απείλησε την υψηλής ποιότητας έγχρωμη εκτύπωση της Sackett-Wilhelms Lithographic and Publishing Company του Μπρούκλιν, ήταν η σειρά του Willis Carrier, ενός 25χρονου πειραματικού μηχανικού, να αναλάβει δράση.

Με έναν βιομηχανικό ανεμιστήρα φύσηξε αέρα πάνω από πηνία ατμού γεμάτα με κρύο νερό, με αποτέλεσμα η υπερβολική υγρασία να συμπυκνωθεί στα πηνία, παράγοντας ψυχρό αέρα. Το 1945, το περιοδικό Life δημοσίευσε τετρασέλιδο αφιέρωμα σχετικά με τον κλιματισμό, με τίτλο «Air Conditioning/ Μετά τον Πόλεμο θα είναι αρκετά φθηνό, για να τοποθετηθεί σε ιδιωτικά σπίτια». Και, πράγματι, ήταν!

Φρενήρεις οι ρυθμοί της παγκόσμιας αγοράς συστημάτων κλιματισμού
Στη σύγχρονη εποχή, με τη μέση θέρμανση να βρίσκεται ήδη 1,1 C πάνω από τα προβιομηχανικά επίπεδα, ο κλιματισμός συνιστά μια αναγκαιότητα. Αξιοσημείωτο είναι, άλλωστε, πως, όπως μεταδίδει το Bloomberg, περισσότεροι από 60.000 άνθρωποι πέθαναν ως αποτέλεσμα των υψηλών θερμοκρασιών το περασμένο καλοκαίρι στην Ευρώπη. Το μέγεθος της παγκόσμιας αγοράς συστημάτων κλιματισμού έφθασε τα 124,81 δισεκατομμύρια δολάρια το 2022, ενώ προβλέπεται να αγγίξει περίπου τα 234,73 δισεκατομμύρια δολάρια μέχρι το 2032, με CAGR 6,52% κατά την περίοδο 2023-2032. Στην Ευρώπη, το μέγεθος της αγοράς κλιματιστικών εκτιμάται πως θα πλησιάσει τα 30,94 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ έως το 2030, από 19,64 δισεκατομμύρια δολάρια το 2022, με 5,85% CAGR κατά την περίοδο 2022-2030.

Ο σωστός κλιματισμός-εξαερισμός συνδέεται και με την κερδοφορία των επιχειρήσεων, αφού τα καλά αεριζόμενα γραφεία παρουσιάζουν αύξηση της παραγωγικότητας των εργαζομένων κατά 9-20%, σύμφωνα με τα στοιχεία μελέτης του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Berkeley.

Επιπλέον, μελέτη που διεξήχθη από το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ πιστοποιεί ενίσχυση της γνωστικής λειτουργίας κατά 101% όταν οι ρυθμοί αερισμού βελτιώνονται από χαμηλά σε μέτρια επίπεδα, ενώ, όπως επισημαίνεται από το Παγκόσμιο Συμβούλιο Πράσινων Κτιρίων, οι εργαζόμενοι που διαθέτουν τον έλεγχο του περιβάλλοντος του γραφείου τους, συμπεριλαμβανομένου του εξαερισμού, αναφέρουν 30% λιγότερες ημέρες ασθενείας.

Προ των πυλών η κλίση κλιματισμού
Τα συστήματα θέρμανσης και ψύξης αντιπροσωπεύουν περίπου το 20% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται στα κτίρια παγκοσμίως και ευθύνονται, επίσης, για το 10% της συνολικής παγκόσμιας κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας.

Αναμένεται, όμως, δραστική αύξηση των ποσοστών τα επόμενα χρόνια, αφού σύμφωνα με τη Διεθνή Ένωση Ενέργειας (IEA), ο κόσμος πρόκειται να βιώσει μια κρίση κλιματισμού, που θα οδηγήσει στον τριπλασιασμό της συνολικής ζήτησης για συστήματα κλιματισμού έως το 2050.

Όπως υπογραμμίζεται από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, τα αναποτελεσματικά συστήματα θέρμανσης, ψύξης και εξαερισμού μπορούν να συμβάλουν σε αύξηση της κατανάλωσης ενέργειας κατά 40%. Αξίζει, εντούτοις, να σημειωθεί ότι τα νέα κλιματιστικά σήμερα χρησιμοποιούν περίπου 50% λιγότερη ενέργεια από ό,τι το 1990.

Τα συστήματα κλιματισμού γενικώς, επιδρούν στη θερμοκρασία, την υγρασία, την καθαρότητα και την ταχύτητα του αέρα ενός κλειστού χώρου, ενώ η χρήση τους καθίσταται ολοένα και πιο αναγκαία και διαρκής, δεδομένων των όλο και πιο συχνά ακραίων κλιματικών δεδομένων που παρατηρούνται, δηλώνει στο Construction o Στέφανος Ν. Παπαδόπουλος, Ηλεκτρολόγος Μηχανικός & Μηχανικός Η/Υ – Owner της «ΣΥΜΒΟΛΗ Σύμβουλοι Μηχανικοί ΙΚΕ».

Αποτελούν μία απαραίτητη εγκατάσταση η οποία καταναλώνει σημαντικά ποσά ενέργειας, συμπληρώνει, τονίζοντας πως η εφαρμογή ενός αξιόπιστου, αποδοτικού, τεχνικοοικονομικά κατάλληλου και οικονομικού στη λειτουργία συστήματος είναι εξαιρετικά σημαντική.

Σημεία-κλειδί στην εκπόνηση μιας ολοκληρωμένης μελέτης
Για τη σωστή εφαρμογή ενός αξιόπιστου συστήματος κλιματισμού- εξαερισμού, με γνώμονα την εύρυθμη λειτουργία του κάθε κτιρίου, λαμβάνουμε υπόψιν μας παράγοντες όπως την έρευνα των τοπικών καιρικών συνθηκών της περιοχής, την ενεργειακή κλάση του κτιρίου, τον γεωγραφικό προσανατολισμό και τις απαιτήσεις του τελικού χρήστη, μας λέει ο Σπύρος Καρυώτης, Μηχανολόγος Μηχανικός, Business Development Director στη QPROJECT.

Με αυτόν τον τρόπο διασφαλίζουμε τη σωστή εφαρμογή και βιωσιμότητα ενός αξιόπιστου συστήματος κλιματισμού – εξαερισμού, υπογραμμίζει.

Η ανάλυση των αναγκών για ψύξη, θέρμανση και εξαερισμό, η επιλογή συστημάτων υψηλής ενεργειακής απόδοσης, η σωστή σχεδίαση και η πρόβλεψη της εγκατάστασης με τρόπο ώστε να διευκολύνεται η συντήρηση της, συνιστούν απαραίτητα βήματα στην εκπόνηση μιας μελέτης, περιγράφει ο Στέφανος Παπαδόπουλος.

Το σύστημα σχεδιάζεται για να καλύπτει τις συγκεκριμένες ανάγκες του χώρου, λαμβάνοντας υπόψη παράγοντες όπως το μέγεθος αυτού, την πληρότητα και τις περιβαλλοντικές συνθήκες, μας λέει ο Δημήτρης Κονταρούδας, Μηχανικός Παραγωγής & Διοίκησης της Α. Ι. ΚΟΝΤΑΡΟΥΔΑΣ Ε.Ε.

Χρειάζεται ακριβής υπολογισμός των ψυκτικών φορτίων για την ορθή διαστασιολόγηση του εξοπλισμού και την επιλογή ενεργειακά αποδοτικού εξοπλισμού, σημειώνει, αναφέροντας ως παράμετρο μιας ολοκληρωμένης μελέτης την εξέταση του ενδεχομένου χρήσης συστημάτων με χαρακτηριστικά εξοικονόμησης ενέργειας, όπως ανεμιστήρες μεταβλητής ταχύτητας και έξυπνα συστήματα ελέγχου.

Για τη διατήρηση της ποιότητας του εσωτερικού αέρα και της άνεσης των ενοίκων, απαιτείται συμμόρφωση με τα πρότυπα και τις κατευθυντήριες γραμμές εξαερισμού και για την ελαχιστοποίηση των διαρροών αέρα, τη μείωση των πτώσεων πίεσης και την εξασφάλιση της ομοιόμορφης κατανομής του κλιματιζόμενου αέρα κρίνεται ως αναγκαίος ο σωστός σχεδιασμός και η εγκατάσταση αεραγωγών, μας πληροφορεί.

Όπως επισημαίνει, καθοριστικό στοιχείο της μελέτης συνιστά και η εξέταση του μακροπρόθεσμου κόστους λειτουργίας, συντήρησης και πιθανών αναβαθμίσεων κατά την αξιολόγηση των επιλογών του συστήματος.

Κριτήρια-οδηγός στην επιλογή του κατάλληλου συστήματος HVAC
Η επιλογή του συστήματος κλιματισμού-αερισμού θα πρέπει να περιλαμβάνει ενδελεχή ανάλυση ορισμένων κριτηρίων, ώστε να διασφαλιστεί ότι ανταποκρίνεται στις συγκεκριμένες ανάγκες και παρέχει το επιθυμητό επίπεδο άνεσης, αποδοτικότητας και βιωσιμότητας για τον χώρο, σημειώνει ο Δημήτρης Κονταρούδας. Κριτήρια επιλογής του κατάλληλου συστήματος είναι η ένταξη του κτιρίου σε ενεργειακή κλάση συστημάτων πιστοποίησης (LEED, BREEAM, ΚΕνΑΚ), ο προϋπολογισμός του έργου, το κλίμα και η γεωμορφολογία της περιοχής, αλλά και η αξιοπιστία της εγκατάστασης, περιγράφει ο Στέφανος Παπαδόπουλος.

Το μέγεθος και η διάταξη του κτιρίου επηρεάζουν την επιλογή του συστήματος, καθώς και την κατανομή των αγωγών ή του εξοπλισμού, σημειώνει ο Δημήτρης Κονταρούδας, υπογραμμίζοντας ως πρόσθετα σημαντικά κριτήρια τη συμμόρφωση με τους τοπικούς οικοδομικούς κανονισμούς, τα πρότυπα εκπομπών και τους κανονισμούς ενεργειακής απόδοσης, την ευκολία συντήρησης και τη διαθεσιμότητα εξειδικευμένων τεχνικών για τη συντήρηση του συστήματος.

Η προβλεπόμενη χρήση του κτιρίου (κατοικία, εμπορική ή βιομηχανική) θεωρείται, επίσης, σημαντική παράμετρος, ενώ ο προγραμματισμός για μελλοντική ανάπτυξη και επέκταση απαιτεί εξέταση του τρόπου με τον οποίο το σύστημα δύναται να προσαρμοστεί στις μεταβαλλόμενες ανάγκες, αναφέρει.

Χρειάζεται να δοθεί προτεραιότητα και στην άνεση των χρηστών, που πιθανόν να μεταβάλλει την παραγωγικότητα, την υγεία και τη συνολική ικανοποίηση, όπως και να υπολογιστεί η αναμενόμενη απόδοση επένδυσης, με βάση την εξοικονόμηση ενέργειας και τη μακροζωία του συστήματος, αναφέρει ο Δημήτρης Κονταρούδας.

Καινοτόμα συστήματα HVAC
Σύμφωνα με τον Στέφανο Παπαδόπουλο, στα καινοτόμα συστήματα κλιματισμού-εξαερισμού συμπεριλαμβάνονται οι γεωθερμικές και υδρόψυκτες αντλίες θερμότητας, τα συστήματα ηλιοθερμίας με συλλέκτες κενού συνδυαστικά με ψύκτες απορρόφησης, που μπορούν να παράξουν ψύξη από τον ήλιο, τα συστήματα ανάκτησης θερμότητας, τα οποία όταν παρέχουν ψύξη στον χώρο δύνανται ταυτόχρονα και χωρίς πρόσθετη κατανάλωση ενέργειας να συμβάλουν στην παραγωγή Ζεστού Νερού Χρήσης, και τα συστήματα αυτοματισμών BMS τα οποία διαχειρίζονται, ελέγχουν και προσαρμόζουν αυτόματα και απομακρυσμένα τις εγκαταστάσεις, μειώνοντας δραστικά την ενεργειακή τους κατανάλωση.

Τα συστήματα VRF είναι ιδιαίτερα αποδοτικά και παρέχουν ζωνική θέρμανση και ψύξη, επιτρέποντας τον ατομικό έλεγχο διαφορετικών χώρων, μας λέει ο Δημήτρης Κονταρούδας. Τα συστήματα DOAS επικεντρώνονται στην παροχή φρέσκου εξωτερικού αέρα, ξεχωριστά από την ψύξη ή τη θέρμανση, βελτιώνοντας την ποιότητα του αέρα στους εσωτερικούς χώρους, ενώ τα συστήματα ψυχόμενων δοκών αξιοποιούν τη συναγωγή και την ακτινοβολία για την αποτελεσματική και αθόρυβη ψύξη των χώρων, περιγράφει.

Τα Smart HVAC Systems χρησιμοποιούν προηγμένους ελέγχους, αισθητήρες και αυτοματισμούς, για τη βελτιστοποίηση της χρήσης ενέργειας και την παροχή ακριβούς άνεσης, αναφέρει.

Επιπλέον, όπως σημειώνει, τα συστήματα HRV ανακτούν θερμότητα από τον καυσαέριο αέρα για την προθέρμανση του εισερχόμενου φρέσκου αέρα, βελτιώνοντας την ενεργειακή απόδοση. Μια βιώσιμη προσέγγιση συνιστά η ενσωμάτωση ηλιακών συλλεκτών για την τροφοδοσία των συστημάτων κλιματισμού, μας λέει.

Με την εξέλιξη των συστημάτων κλιματισμού και εξαερισμού μπορούν πλέον να εφαρμοστούν συστήματα παθητικά προς το περιβάλλον από το κτίριο, τονίζει ο Σπύρος Καρυώτης. Καινοτόμα συστήματα τέτοιου τύπου είναι η ανανέωση του αέρα των εσωτερικών χώρων με ανάκτηση, μας ενημερώνει. Η υψηλή ενεργειακή απόδοση αυτού του συστήματος συμβάλει στη μείωση του κόστους συντήρησης και διασφαλίζει το κατάλληλο σύστημα αέρα στο κτίριο, μας εξηγεί.

Οι ενεργειακές λύσεις που εγγυώνται την αειφορία
Προηγμένες ενεργειακές λύσεις, που εναρμονίζονται με την επίτευξη του στόχου της μείωσης των εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου στο 95% έως το 2050 ανοίγοντας τον δρόμο για την παγκόσμια αειφορία, είναι ο προκλιματισμένος αέρας, που κρατάει χαμηλά την ενεργειακή κατανάλωση, τα νέα ψυκτικά μέσα( R32, R290 ), οι αντλίες θερμότητας με γεωθερμία και οι αντλίες θερμότητας αέρα – αέρα ή αέρος-νερού, σύμφωνα με τις τοπικές συνθήκες της κάθε περιοχής, περιγράφει ο Σπύρος Καρυωτάκης.

Ως ενεργειακές λύσεις ο Στέφανος Παπαδόπουλος προτείνει χαμηλής ενεργειακής κατανάλωσης μηχανήματα στη βέλτιστη απόδοση -τα οποία μειώνουν τις εκπομπές CO2-, τη χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργεια, τους αυτοματισμούς και τον έλεγχο για τη βελτιστοποίηση της λειτουργίας, τα υψηλής απόδοσης θερμομονωτικά υλικά και τα εκσυγχρονισμένα ψυκτικά αέρια.

Οι κινητήρες μεταβλητών ταχυτήτων, ο αερισμός με ανάκτηση θερμότητας (HRV) και ο ελεγχόμενος εξαερισμός με διαχωριστικό σύστημα (DCV, που διασφαλίζει τη διατήρηση της ποιότητας του αέρα ελαχιστοποιώντας παράλληλα τη χρήση ενέργειας σε περιόδους χαμηλής πληρότητας, περιλαμβάνονται στις βασικές ενεργειακές λύσεις, επισημαίνει ο Δημήτρης Κονταρούδας.

Η ενσωμάτωση ηλιακών συλλεκτών για την τροφοδοσία των συστημάτων κλιματισμού και εξαερισμού μειώνει την εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα αλλά και το λειτουργικό κόστος, ενώ συστήματα ανάκτησης ενέργειας όπως οι εναλλάκτες θερμότητας, μπορούν να μεταφέρουν θερμότητα ή ψύξη μεταξύ των ρευμάτων αέρα, βελτιώνοντας την ενεργειακή απόδοση, συμπληρώνει.

Ασφαλώς, στις ενεργειακές λύσεις συναντάμε και τον πράσινο σχεδιασμό κτιρίων: συμπεριλαμβανομένων της κατάλληλης μόνωσης, των αποδοτικών παραθύρων και των βιώσιμων δομικών υλικών, μας πληροφορεί.

Η ψύξη και θέρμανση με τηλεχειρισμό, σε αστικές περιοχές, παρέχει αποδοτική και κεντρική θέρμανση και ψύξη σε πολλά κτίρια, μειώνοντας το ενεργειακό αποτύπωμα, υπογραμμίζει.

Με την πολύτιμη συμβολή της τεχνολογίας BIM
Το τρισδιάστατο παραμετρικό μοντέλο BIM, με τις πληροφορίες που ενσωματώνει, αποτελεί παράλληλα και το ενεργειακό μοντέλο μιας μελέτης, δηλώνει ο Σπύρος Καρυώτης. Από το πρωταρχικό στάδιο, υπολογίζουμε τις ενεργειακές απαιτήσεις του κτιρίου, λαμβάνοντας, ασφαλώς, υπόψιν τα κατασκευαστικά υλικά και τα δομικά στοιχεία, μας εξηγεί.
Μέσω του BIM διασφαλίζεται ο καλύτερος σχεδιασμός, πραγματοποιούνται αναλύσεις και προσομοιώσεις για την αξιολόγηση της απόδοσης του συστήματος, ενώ επιτυγχάνεται αποτελεσματικότερη διαχείριση συγκρούσεων, καθώς προλαμβάνονται κατασκευαστικές δυσκολίες, σημειώνει ο Στέφανος Παπαδόπουλος.

Διευκολύνεται ο συντονισμός ειδικοτήτων στο διάστημα που διεξάγονται η μελέτη, η κατασκευή και η συντήρηση, περιγράφει, συμπληρώνοντας πως η καλύτερη παρακολούθηση κατά τη διάρκεια λειτουργίας επιτρέπει τη λήψη μέτρων για λιγότερη κατανάλωσης ενέργειας.

Με τη μείωση των λαθών σχεδιασμού, των επανεργασιών και των εντολών αλλαγής, οδηγούμαστε σε σημαντική εξοικονόμηση κόστους κατά την κατασκευή και, παράλληλα, υπάρχει ακριβής απογραφή και εκτίμηση ποσοτήτων, αναφέρει ο Δημήτρης Κονταρούδας.

Όπως μας ενημερώνει, τα μοντέλα BIM, διευκολύνοντας τον εντοπισμό και την πρόσβαση στα εξαρτήματα των συστημάτων HVAC, βοηθούν στη συντήρηση, τις επισκευές και την αντικατάσταση του εξοπλισμού, ενώ αποδεικνύονται ιδανικά για μελλοντικές ανακαινίσεις ή αναβαθμίσεις, αφού μπορούν να χρησιμεύσουν ως τεκμηρίωση as-built, διασφαλίζοντας ότι τα εγκατεστημένα συστήματα HVAC αντιστοιχούν στο σχεδιασμό.

Τα εργαλεία BIM αξιολογούν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις των συστημάτων HVAC και προτείνουν αλλαγές στο σχεδιασμό, που ευθυγραμμίζονται με τους στόχους βιωσιμότητας, περιγράφει, προσθέτοντας πως, επιπλέον, επιτρέπουν την αποδοτικότερη κατασκευή και την ταχύτερη εγκατάσταση στο χώρο, καθώς υποστηρίζουν την προκατασκευή εξαρτημάτων HVAC.

Τα μοντέλα BIM μπορούν να βοηθήσουν στη διασφάλιση της συμμόρφωσης των συστημάτων HVAC με τους κώδικες και τα πρότυπα του κτιρίου, μειώνοντας τον κίνδυνο προβλημάτων μη συμμόρφωσης, καταλήγει.