Ar apsimoka kondicionuoti patalpų orą?

Karštomis vasaros dienomis ypač aktuali patalpų mikroklimato problema. Šiandien jau nieko nebestebina pastatai, kuriuose nuolatos darniai veikia daugybė šiuolaikiškų inžinerijos įrenginių. Dalis jų skirti tinkamam aplinkos mikroklimatui palaikyti. Nuo jų priklauso žmonių savijauta, sveikata, darbingumas. Visose išsivysčiusiose ES šalyse pastato patalpų mikroklimatui ir oro kokybei skiriamas ypatingas dėmesys.

Patalpų vėdinimo ir kondicionavimo sistemos įrengiamos ne tik visuomeninės paskirties pastatuose, bet ir gyvenamuosiuose namuose ‒ tiek individualiuose, tiek daugiabučiuose. Tačiau vis dar ginčijamasi, kokią geriausiai pasirinkti vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemą, ar iš viso apsimoka kondicionuoti patalpų orą?

Oro vėsinimo (kondicionavimo) sistemų įdiegimas gyvenamuosiuose ar kitos paskirties pastatuose siejamas ne tik su aukšta pastato mikroklimato parametrų palaikymo kaina − dėl oro vėsinimo išaugusiomis energijos sąnaudomis, bet ir su abejonėmis, ar bus užtikrinta patalpų šiluminės aplinkos kokybė, nuo kurios priklauso sveikata. Norėdami gauti teisingą atsakymą į klausimus ir išsklaidyti abejones, ne vienos šalies mokslininkai atlieka patalpų mikroklimato tyrimus. Jų rezultatai svarbūs visiems – gyventojams, projektuotojams, NT plėtotojams.

Anot specialistų, šiandien vienas svarbiausių šiuolaikinės statybos tikslų – patalpų oro kokybę ir parametrus palaikančių bei reguliuojančių šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemų įdiegimas, kuris normaliomis lauko oro sąlygomis ir racionaliai vartojant energiją galėtų užtikrinti norminius aplinkos mikroklimato parametrus.
Daugelyje per pastarąjį dešimtmetį pastatytų naujų gyvenamųjų (daugiau individualių) ir negyvenamųjų pastatų įrengtos įvairios oro vėsinimo, t. y. kondicionavimo, sistemos užtikrina pasirinktą šiluminio komforto lygį ir palaiko švaresnį orą.

Remiantis energijos sąnaudų pasiskirstymo pastatuose duomenimis (1 pav.), matyti, kad energijos poreikis patalpoms vėdinti ir orui vėsinti sudaro nemažą visų bendrųjų pastato energijos sąnaudų dalį − apie 10 proc.

Pagal statistiką daugelis žmonių patalpose praleidžia apie 80 proc. paros laiko. Vidutiniškai per minutę žmogus įkvepia 16–20 kartų. Į aplinką jis iškvėpia CO2 ir vandens garus, be to, prakaituoja. Patalpose tinkamų mikroklimato parametrų nepalaiko ir maisto gaminimo procesai, skalbimas, įvairių buitinės chemijos produktų naudojimas, rūkymo įpročiai, iš namų apyvokos plastikinių elementų ar dažytų paviršių išsiskiriančios cheminės medžiagos. Kai patalpos prastai vėdinamos, dažniau susergama kvėpavimo takų, širdies ir kitomis lėtinėmis ligomis, įvairiomis alergijomis, pradeda kamuoti nuolatinis nuovargis.

Kartais manoma, kad pats žmogus geriausiai jaučia, ar komfortiškas mikroklimatas. Taip linkę manyti natūralaus vėdinimo šalininkai. Tačiau, specialistų teigimu, žmogui neužtenka jautrių receptorių, galinčių įvertinti oro kokybę, santykinę jo drėgmę ir CO2 koncentraciją. Žmogaus receptoriai jautriai tegali vertinti kvapus. Deja, papratai prie jų priprantama gana greitai. Jau po pusvalandžio receptoriai tampa nebe tokie jautrūs patalpos orui ir, tik iš jos išėjus ir vėl sugrįžus, galima suvokti, kad viduje blogas oras.

Dėl to kartais sunku suvokti, kas iš tikrųjų sukelia galvos skausmus, įvairius negalavimus, blogą savijautą.
Tarptautinio pastatų mikroklimato ir energijos centro (angl. International Centre for Indoor Environment & Energy) Danijoje atlikti tyrimai parodė, kad dėl netinkamos oro kokybės parametrų labai sumažėja ir žmonių darbingumas. Tačiau įrodyta, kad pašalinus teršalų šaltinį ir tiekiant iš lauko į patalpą gryno oro kiekį, didesnį už vertę, reglamentuojamą normatyviniuose dokumentuose (10 l/s vienam žmogui), žmogaus savijauta pagerėja ir darbo našumas didėja 1,8 proc., kiekvieną kartą dvigubai padidėjus tiekiamajam oro kiekiui.

Aišku, asmeninė žmogaus patirtis – tai geriausias būdas įtikinti daugelį, kad sunku išlikti veikliam, kai patalpoje yra per šalta ar per karšta. Danų mokslininkas dr. D. Wyon ištyrė, kad patalpos mikroklimato pokytis nuo 18 °C iki 28 °C oro temperatūros gali padidinti nepatenkintųjų šilumine aplinka žmonių nuo 10 proc. iki 90 proc. Dar daugiau − žmonių susirgimų skaičių labiausiai lemia patalpų vėdinimo kokybė.

Tyrimai rodo, kad, tinkamai vėdinant patalpas, susirgimų skaičių galima sumažinti kelis kartus. Deja, oro kokybės kaip ir sveikatos svarbą net išsilavinę žmonės pradeda vertinti tik tada, kai tyro oro ima trūkti.
Dar neretai pasitaiko atvejų, kai pasistatę svajonių namus jų šeimininkai atidėlioja sprendimą įsirengti juose modernią patalpų vėdinimo sistemą. Dažniausiai tai padaryti trukdo ne viena priežastis. Visų pirma juos glumina labai išaugusi rinkos pasiūla ir baimė apsirikti iš begalės pasirenkant ne pačią tinkamiausią sistemą, užtikrinančią komfortišką mikroklimatą patalpose.

Apsispręsti trukdo ir žinių stoka, ir abejonės, ar iš tikrųjų sveika kvėpuoti ne natūraliu, bet vėsinamu ir kondicionierių apdorotu oru. Aišku, ne mažiau trikdo ir lūkesčiai, susiję su kainomis ‒ gal kiek vėliau atpigs patys moderniausi prietaisai?

Kad dėl pirmosios priežasties būtų išsklaidytos abejonės, reikėtų pasidomėti ne per seniausiai VGTU mokslininkų atlikto eksperimentinio tyrimo rezultatais. Jie ne tik atsakė į klausimą ar apsimoka kondicionuoti patalpų orą, bet ir parodė, kokią mikroklimato palaikymo sistemą mūsų sąlygomis geriausia ir naudingiausia įsirengti.

Mokslininkams buvo svarbu įvertinti ekonominį optimalaus patalpų mikroklimato efektą. VGTU Pastatų energetikos katedros mokslininkų teigimu, net mažas neigiamas poveikis žmogaus savijautai ir darbingumui gali viršyti bet kokias pinigines santaupas, gautas sumažinus energijos išlaidas ir sudarius patalpose blogesnes nei rekomenduojamas šiluminio komforto sąlygas.
Tiesa, nors moksliniai eksperimentiniai tyrimai buvo atliekami biuro patalpose, tačiau tai nesumenkina jų rezultatų svarbos ir būstų savininkams, nes šiuo atveju pasirinktos patalpos buvo analogiškos gyvenamosios paskirties patalpoms.

Tyrimo objektu buvo pasirinkta 94,5 m2 ploto patalpa, esanti pastato, laikomo Lietuvos ankstyvojo klasicizmo architektūros paminklu, palėpėje. Šiandien labai panašiose patalpose gyvena ar dirba nemaža dalis ne tik sostinės, bet ir kitų šalies miestų gyventojų. Konkrečiai tyrimui pasirinktoje patalpoje dirbo dešimt sėdimą protinį darbą dirbančių žmonių.

Siekiant įvertinti ekonominį optimalaus patalpų mikroklimato efektą, pagrindiniu vertinimo kriterijumi buvo pasirinktos minimalios sąnaudos, kurias sudaro:

investicijos oro kondicionavimo sistemai įrengti;
išlaidos eksploatacijai ir elektros energijai;
dėl sumažėjusio darbingumo prarasta pinigų dalis per trijų mėnesių vėsinimo laikotarpį.

Eksperimentinio tyrimo metu buvo matuoti pagrindiniai šiluminės aplinkos parametrai: tiriamosios patalpos oro temperatūra, santykinė drėgmė, taip pat esamos vėsinimo sistemos tiekiamo oro temperatūra bei išorės oro temperatūros pavėsyje ir saulėtoje vietoje.

Matavimų duomenys buvo kaupiami tris vasaros savaites 5 minučių intervalu. Skaičiavimo metodikai numatytas oro judėjimo greitis patalpoje buvo 0,2 m/s, o šiluminio spinduliavimo vidutinei temperatūrai nustatyti buvo daroma prielaida, kad ji lygi patalpos oro temperatūrai. Atsižvelgus į tiriamojoje patalpoje dirbančių žmonių fizinį aktyvumą, žmonių medžiagų apykaita buvo prilyginta 70 W/m2, o aprangos šiluminė varža − 0,110 m2•K/W. Remiantis matavimų duomenimis, buvo skaičiuojamas numatomas vidutinis patalpų šiluminio komforto įvertis ir nepatenkintųjų nuošimtis. Tyrimo metu buvo atsižvelgta į tai, kad darbuotojų skaičius tiriamojoje patalpoje kiekvieną savaitę kito nuo 7 iki 4.

Remiantis pelno įvertinimo metodika, buvo nustatyti du pagrindiniai jo vertinimo kriterijai, t. y. darbuotojo sukuriama vertė ir įmonės veiklos sąnaudos per vėsinimo laikotarpį. Tyrimo metu įvertinus visus veiksnius, buvo nustatytos darbdavio sąnaudų ir gauto pelno vertės per vėsinimo laikotarpį, kai patalpos mikroklimato parametrus palaikė skirtingų tipų sistemos.

Atsižvelgus į patalpos paskirtį, palyginimui buvo pasirinktos šio tipo sistemos:

a) oro kondicionavimo sistema, kurią sudaro oro tiekimo ir oro šalinimo vėdinimo įrenginys su šilumos (vėsos) rekuperatoriumi ir integruota oro vėsinimo sekcija;
b) esama tiesioginio plėtimosi dvinarė recirkuliuojamo oro vėsinimo sistema („split“ tipo kondicionieriai);
c) oro tiekimo įrenginys be oro vėsinimo;
d) natūralaus vėdinimo sistema (įrengti stoglangiai).

Nustatyta, kad didžiausių įrengimo ir eksploatacijos išlaidų reikia oro kondicionavimo sistemai su tiekiamu ir šalinamu atvėsintu lauko oru (a).
Antruoju atveju buvo gauti blogesni rezultatai. Patalpose veikiant įrengtai recirkuliuojamo oro vėsinimo sistemai (b), gali būti palaikomi tik tokie mikroklimato parametrai, kurie skatintų darbingumo sumažėjimą 28,6 proc. Taigi aišku, kad netinkamas ir neefektyvus sistemos parinkimas pablogina žmonių savijautą ir gerokai sumažina jų darbingumą. Tačiau tyrimai parodė, kad jeigu patalpose būtų įrengtos mechaninio (c) ar natūralaus vėdinimo sistemos (d) be jokio oro vėsinimo, rezultatai būtų dar blogesni.

Apskaičiavus pasirinktų minėtų alternatyvių oro kondicionavimo sistemų atsipirkimo laiką, buvo nustatytas ir santykinis atitinkamų investicijų patrauklumas. Mokslininkai nustatė, kad investicijoms į oro kondicionavimo sistemos įrengimą atsipirkti reikia dvejų metų periodo, t. y. dviejų vasarų šešių mėnesių, kad tokia investicija būtų nenuostolinga.

Atsižvelgus į gautus ekonominės analizės rezultatus ir apskaičiuotą kiekvienos čia minėtos alternatyvios sistemos atsipirkimo laiką, optimali oro vėsinimo sistema investicijų atžvilgiu yra oro vėsinimo sistema su tiekiamu ir šalinamu atvėsintu lauko oru (1). Ji visiškai užtikrina patalpose ne tik šiluminį komfortą, bet ir norminį oro kokybės lygį.

Gauti minėto tyrimo rezultatai dar kartą įrodė lyg ir jau žinomą, tačiau vis dar retai skaičiais grindžiamą tiesą – verta investuoti ir sukurti patalpose geras mikroklimato sąlygas ne tik dėl sveikatos, bet ir dėl finansinės naudos. Šiuo atveju galima tik pasidžiaugti, kad tikslingai Vilniaus Gedimino technikos universiteto (VGTU) Pastatų energetikos katedroje rengiami specialistai šiais energijos taupymo laikais dirba konkretų, itin naudingą darbą. Beje, čia gaunamos profesinės žinios leidžia jiems spręsti ne tik energijos vartojimo pastato inžinerinėse sistemose taupymo klausimus, bet ir tinkamo pastatų aprūpinimo energijos iš atsinaujinančiųjų šaltinių problemas. Bet apie tai ‒ kitą kartą.

Tie gyvenamųjų būstų savininkai, kurie iki šiol dar abejoja, ar iš tikrųjų sveika kvėpuoti vėsinamu oru, turėtų atkreipti dėmesį į tai, kad šiuolaikinės oro gerinimo sistemos veikia kompleksiškai. Jose įdiegti naujoviški filtrai, kurie pašalina iš oro ne tik dulkes, bet ir žiedadulkes, namų erkutes, sporas, net naminių gyvūnų plaukelius.

Be to, kartais nevėdinamose patalpose, kuriose neveikia kondicionieriai, oras tampa kur kas kenksmingesnis už atmosferinį: jį jonizuoja kompiuteriai, monitoriai, kiti buities prietaisai.

Kondicionuoto oro priešininkai neretai kaip kondicionavimo minusą įvardija peršalimo tikimybę. Peršalimas gresia, jei sudaromas per didelis kontrastas tarp lauko ir vidaus temperatūrų. Pavyzdžiui, atitinkamai 32 °C ir 18 °C. Tačiau, kondicionavimo parametrus galima reguliuoti. Patartina palaikyti ne didesnį nei, pavyzdžiui, 5–7 °C skirtumą tarp lauko ir vidaus oro temperatūrų ir šios problemos neliks.

Žinoma, nereikia pamiršti, kad, norint neperšalti, negalima būti per arti kondicionieriaus, tiesiai ties pučiama oro srove. Tačiau ir to nereikėtų sureikšminti. Pavyzdžiui, įsigijus įtaisomą lubose kondicionierių, pučiantį orą į visas keturias puses ir apsaugantį nuo didelių temperatūros pokyčių skirtingose patalpos zonose, bus galima bet kuriuo metų laiku pamiršti apie peršalimo pavojų.

Vartotojams, kuriems pagrindiniu argumentu – įsirengti namuose patalpų vėsinimo ir vėdinimo sistemas ar ne – yra investicijų dydžio klausimas, derėtų žinoti, kad šiandien įrenginiai gali būti įvairiausių modifikacijų ir kainuoti „pagal kišenę“. Pavyzdžiui, jie gali veikti ištisus metus arba tik šiltuoju metų periodu. Tinkamai parinkus reikalingų charakteristikų įrenginius, pritaikytus veikti ekonomiškiausiu režimu konkrečiomis sąlygomis ir reguliuojamus išmaniosiomis technologijomis, galima neabejoti, kad bus išsaugota ne tik sveikata, bet ir nemažai sutaupyta šildymo bei kitų lėšų, skirtų patalpų eksploatacijai.

Taip pat nereikėtų laukti, kol rinkoje atpigs moderniausia pastatų vėdinimo ir šildymo įranga. Argumentas paprastas – per tą laiką kol ji atpigs, dėl prasto oro gali gerokai pablogėti sveikata. Beje, turint galvoje pasaulinius klimato pokyčius, verta prisiminti, kad daugelyje karštesnio klimato šalių, gyvenamuosiuose būstuose įrengtos patalpų kondicionavimo ir vėdinimo sistemos jau seniai laikomos ne prabanga, o tiesiog būtinybe, jau nekalbant apie komforto poreikio tenkinimą.

Renkantis sistemą reikia apsispręsti, ar ji bus naudojama tik patalpoms vėsinti, ar ir šildyti. Be to, reikia atsižvelgti į patalpos tūrį, stogo paviršiaus plotą, patalpoje būnančių žmonių skaičių, langų plotą ir skaičių, patalpoje išskiriančios šilumą įrangos galingumą. Tik žinant šiuos esminius duomenis galima pradėti galvoti apie tolesnius žingsnius.

Šiandien siekiama, kad šiuolaikiškame gyvenamajame būste oras atitiktų du pagrindinius kriterijus: pirma, žmogus turi dirbti ir ilsėtis švariame ir pakankamai šiltame ore, antra, tinkamam orui tiekti ir jam paruošti turi pakakti minimalaus energijos kiekio. Todėl nusprendusiam gyventi komfortiškame mikroklimate ir ekonomijos siekiančiam būsto savininkui patartina nepasitikėti savo paties žiniomis ar draugų patarimais, o kreiptis į profesionalų oro vėdinimo sistemų specialistą. Dar geriau ‒ į įmonę, kuriai suteikta teisė atlikti atitinkamus projektavimo darbus ar kurioje galima gauti nešališką konsultaciją.

Svarbiausios kondicionierių techninės charakteristikos:

Galingumas (kW)
Išorinio ir vidinio blokų triukšmo lygis (dB)
Temperatūros palaikymo diapazonas (°C)
Kompresoriaus valdymo tipas („inverter“ ar „on/off“ funkcija)
Montavimo prie konstrukcijų būdas (prie sienų, lubų, grindų, languose ir pan.)

Pagrindiniai oro kondicionierių tipai:

Sieniniai
Lubiniai (konsoliniai)
Kasetiniai
Pastatomieji (radiatoriniai)
Kanaliniai (ortakiniai)
„Multi-Split“ sistemos