Jak fungují střešní jednotky neboli RTU. Jak už název napovídá, střešní jednotky, zkráceně RTU, jsou umístěny na střeše obchodů a malých komerčních budov a zajišťují klimatizaci vymezených prostor.
Přejděte na spodní část a podívejte se na výukové video na YouTube
🏆 Zjistěte více o RTU, Vytvořte si bezplatný profil Danfoss Learning kliknutím zde
Přihlaste se do Danfoss Learning a získejte přístup ke stovkám online kurzů na nejrůznější technická témata. Registrace je zdarma a přihlásit se můžete kdykoli, což znamená, že se můžete učit svým vlastním tempem. Začněte se učit hned teď.
Vytvořte si bezplatný profil Danfoss Learning – http://bit.ly/LearningRooftopUnits
Jedná se o paketové klimatizační jednotky a jsou oblíbené, protože se jedná o jednoduché, kompaktní, samostatné jednotky HVAC typu vše v jednom.
Účelem střešní jednotky je distribuovat klimatizovaný vzduch v rámci definovaných oblastí budovy. Střešní jednotky jsou připojeny k potrubí, které zajišťuje definovanou trasu, po níž se klimatizovaný vzduch pohybuje.
V minulém výukovém kurzu jsme se zabývali vzduchotechnickými jednotkami neboli AHU. Doporučuji vám, abyste se na něj podívali a shlédli výukové video, které si můžete prohlédnout kliknutím sem. Pokud jste se na něj dívali, všimnete si, že jednotky jsou si velmi podobné. Střešní jednotky jsou typem vzduchotechnických jednotek, hlavní rozdíl je v tom, že jsou obvykle kompaktnější a jsou vždy instalovány na střeše, takže musí být robustnější a odolnější vůči povětrnostním vlivům, aby se vypořádaly se sluncem, deštěm, sněhem, větrem atd. Kromě toho jsou AHU často připojeny k centrálnímu zařízení, jako jsou chladicí jednotky a kotle, které zajišťují vytápění a chlazení, ale RTU jsou samostatné a mají vše potřebné v jedné jednotce. Proto se jim říká paketové klimatizační jednotky a my se brzy podíváme dovnitř některých modelových jednotek, abychom pochopili proč.
Střešních jednotek je mnoho typů a my se podíváme na čtyři různé typické verze, počínaje tou nejzákladnější. V této první jednotce je pouze čerstvý vzduch, nedochází k žádné recirkulaci. Nasává 100 % čerstvého vzduchu a upravuje ho. Zpětný vzduch je obvykle odváděn externím odtahovým ventilátorem, aby se vyrovnal tlak vzduchu.
Nejprve máme kryt, ten musí chránit veškeré mechanické a elektrické vybavení uvnitř jednotky před sluncem, větrem, deštěm, sněhem, mrazem atd. Budou v něm zabudovány přístupové panely, které umožní technikům přístup ke komponentům uvnitř a provádění údržby.
Na jednom konci se obvykle nachází kryt vzduchu. Zde bude do stroje nasáván venkovní okolní vzduch. Kryt je takto tvarován proto, aby se do přístroje nedostala voda, sníh a nečistoty. Přes vstupní otvor vzduchového krytu bude obvykle umístěna síťka, která zabrání vniknutí volně žijících živočichů a předmětů, protože ty by způsobily ucpání a poškození ventilátoru.
Dalším, co můžeme najít, jsou klapky. Ne každá jednotka je má, ale novější modely je obvykle mají. Jedná se v podstatě o plechy, které se společně otáčejí. Plně se otevírají, aby umožnily vstup vzduchu do jednotky, nebo se zavírají, aby jednotku utěsnily a zabránily vstupu nebo výstupu vzduchu. Některé mohou měnit svou otevřenou polohu někde mezi plně otevřenou a plně zavřenou, což se používá k regulaci množství vzduchu proudícího do jednotky zvenčí, zejména pokud se používá recirkulace, na kterou se podíváme později ve videu po tomto základním modelu.
Po klapkách najdeme filtry. Ty se obvykle vysouvají z jednotky ze servisních dvířek. Jejich účelem je čistit vzduch zachycováním nečistot a prachu, které jsou obsaženy v přiváděném venkovním čerstvém vzduchu. Pokud nemáme nainstalované filtry, pak se ventilátor, tepelné výměníky, mechanické součásti a potrubí pomalu zanášejí prachem a ten snižuje účinnost a efektivitu zařízení, a pokud se ho nahromadí příliš mnoho, způsobí po nějaké době poruchu zařízení.
Po filtrech nás čekají cívky. Tyto cívky budou sloužit k ochlazování nebo ohřívání vzduchu přidáváním nebo odebíráním tepelné energie. V závislosti na místě, kde se jednotka RTU nachází, a na okolních podmínkách, kterým čelí, budou některé jednotky pouze chladit, velmi výjimečně budou pouze vytápět a některé budou vytápět i chladit.
Pokud jednotka pouze chladí, pak bude mít obvykle jednu cívku připojenou k chladicí jednotce.
Pokud jednotka pouze vytápí, pak bude buď připojena k tepelnému čerpadlu, plynovému hořáku nebo elektrickému topnému tělesu.
Pokud jednotka vytápí i chladí, pak bude mít buď dva výměníky tepla, kde jeden bude cívka, která je připojena k chladicí jednotce pro zajištění chlazení, a druhý bude pravděpodobně trubkový výměník tepla připojený k plynovému hořáku nebo elektrickému topnému tělesu pro zajištění vytápění.
Případně může jednotka zajišťovat vytápění i chlazení pomocí jedné cívky, která je připojena k tepelnému čerpadlu. Tepelným čerpadlům jsme se věnovali v předchozím videu, které naleznete zde.
Většina jednotek používá k zajištění chlazení chladicí systém. Kompresor, kondenzátor, ventilátor a ovládací prvky jsou obvykle umístěny v zadní části jednotky nebo na boku, aby bylo teplo odváděno pryč od nasávaného a klimatizovaného vzduchu uvnitř jednotky.
Pokud se chcete dozvědět více o různých typech používaných výměníků tepla a jejich fungování, podívejte se na naše další video o výměnících tepla pro HVAC, kliknutím sem.
Po výměnících pak najdeme ventilátor. Obvykle se jedná o ventilátor odstředivého typu poháněný řemenem, ale může se jednat i o ventilátor typu EC, které jsou energeticky účinnější. Ventilátor nasává vzduch zvenčí, pak projde klapkami, filtry a cívkami a následně jej bude tlačit do potrubí, aby byl rozveden po budově.
To je náš nejzákladnější typ střešní jednotky. S čím dalším se tedy můžeme setkat?
Některé jednotky mohou recirkulovat vnitřní vzduch prostřednictvím systému zpětného potrubí. To se používá k úspoře energie zejména v zimě, kdy je venkovní vzduch velmi studený a zpětný vzduch je teplý. Toho můžeme využít ke snížení zátěže vytápění smícháním části teplého zpětného vzduchu se studeným čerstvým nasávaným vzduchem.
V tomto provedení najdeme v jednotce klapku zpětného vzduchu. Ta bude pracovat synchronizovaně s klapkou přívodu a obě budou měnit svou polohu, aby se měnila směs toho, kolik čerstvého a kolik vratného vzduchu jednotkou prochází. U tohoto typu bude vždy vstupovat určité množství čerstvého vzduchu, protože jinak se budova jednoduše zaplní oxidem uhličitým a vytvoří nezdravou atmosféru. Při otevření klapky bude sání ventilátoru nasávat vzduch z potrubí. Když se klapka zavře, nebude nasáván žádný vzduch.
Další verze, se kterou se setkáme, a tento typ je velmi častý. V tomto provedení máme opět klapku zpětného vzduchu, ale tentokrát může být část nebo celý vzduch odváděn do atmosféry. Teplota venkovního a vratného vzduchu a někdy i hladina CO2 ve vratném vzduchu určují, kolik vzduchu bude odmítnuto a kolik bude smícháno a recirkulováno. V tomto typu jednotky, kdy je teplota venkovního vzduchu nižší nebo blízká požadované vnitřní teplotě, může být do budovy vháněno 100 % čerstvého vzduchu a žádný z něj nebude recirkulován, všechen bude odmítnut, jakmile bude splněna potřeba chlazení, což se označuje jako cyklus volného chlazení nebo cyklus vzduchového ekonomizéru.
Konečná verze, kterou se budeme zabývat, má tepelné kolo zabudované v jednotce. Jeho obliba roste s rostoucí potřebou energetické účinnosti v budovách, aby se snížily emise CO2, ale také náklady na energii a služby.
Tato jednotka nejprve nasává vzduch přes digestoř, množství vstupujícího vzduchu se řídí klapkou. Vzduch poté prochází filtrem, který zachycuje prach a nečistoty a chrání povrch tepelného kola, poté prochází tepelným kolem. Tepelné kolo je rotující tepelný výměník, který odebírá odpadní teplo nebo chlad ze zpětně odváděného vzduchu a předává je přiváděnému čerstvému vzduchu, aniž by se obě vzduchové páry smísily. Tato tepelná kola nejsou zcela vzduchotěsná, takže dochází k malému míchání vzduchu.
Tepelné kolo se používá k vyrovnávání potřeby tepla a někdy i chladu, když jsou vhodné podmínky, což šetří energii a náklady na služby. Za tepelným kolem vzduch proudí přes další filtr. Těsně před filtrem máme na zpětném proudu vzduchu klapku. To nám umožňuje recirkulovat část vratného vzduchu do čerstvého vzduchu a toto množství se mění pomocí klapek. Ne všechna tepelná kola rtu mají tuto funkci, některá používají pouze 100% přívod a odvod čerstvého vzduchu. Pokud nemá možnost recirkulace, pak jednotka pravděpodobně nebude mít tuto druhou filtrační banku.
Poté bude vzduch proudit přes výměníky tepla, které vzduch ohřejí nebo ochladí na požadovanou teplotu.
Ventilátor pak bude rozvádět vzduch po budově pomocí potrubí na určená místa.
Zpětný vzduch je pak zpětně nasáván do RTU přes zpětné potrubí. Po opětovném vstupu do jednotky RTU má možnost buď část vzduchu recirkulovat zpět do přívodu čerstvého vzduchu, nebo všechen projde filtrem a následně tepelným kolem k zachycení odpadního tepla.
Za tepelným kolem můžeme najít odtahový ventilátor, jinak lze v některých provedeních využít tlak způsobený hlavním přívodním ventilátorem k vytlačení vzduchu ven.
Vzduch pak prochází přes odtahovou klapku, která slouží ke změně objemu směšování vratného vzduchu a také tlaku uvnitř budovy, poté prochází přes mřížku, která pouze zabraňuje vniknutí předmětů a divoké zvěře do jednotky, kde bude následně vyvržena ze systému do atmosféry.