כיסי אוויר

כיסי אוויר

אוויר צח חיוני מאוד לבריאותנו בבית ובמקום העבודה שלנו. כיצד ניתן להשיג שיפור יעילות אנרגטית של מערכות VRF באמצעות טיפול באוויר צח?

אבי אובליגנהרץ

 

 


על-פי ההערכות כשליש מהבניינים בישראל כולל למגורים ומסחר לוקים ב"תסמונת הבניין החולה". כלומר, כאלה שהמחסור באוויר צח גורם לנמצאים בהם לחוש ברע ולסבול ממחלות ותחלואים שונים ביניהם כאבי ראש, סחרחורות, גירודים בעור ועוד.
האוויר הצח מופקד בפועל על רענון האוויר במבנה וניקויו מחומרים נדיפים וזיהומים ביולוגיים שונים. על- פי החוק כמות האוויר הצח המוזרמת לכל מבנה נקבעת בהתאם לכמות האנשים בו ובנפח החלל. ביוני 2011 פרסם מכון התקנים הישראלי לביקורת ציבורית את טיוטת תקן 6210: "אוורור לשמירת איכות אוויר נאותה בתוך מבנים". התקן הישראלי הוא למעשה אימוץ, בשינויים ותוספות, של התקן האמריקני 62.1 ASHRAE. דרישות האוורור שבתקן זה מתמקדות במזהמים כימיים, פיזיים וביולוגיים העלולים להשפיע על איכות האוויר בתוך המבנה. 


יגאל ויקינסקי. צילום: נדב קרלינסקי

שיפור מצב הרוח 
"תכנון נכון של אוויר צח שווה חסכון באנרגיה", הדגיש יגאל ויקינסקי, מהנדס חברת היטאצ'י ישראל בהרצאה שנשא לאחרונה בועידת הקמ"א של התאחדות מיזוג אוויר וחימום. למרות התפיסה הגורסת שאוויר צח צורך הרבה אנרגיה, הרי שבתכנון נכון של המבנה, האוויר הצח מהווה 20%-30% מסך תפוקת הקירור בבניין ואת השאר (70%-80%) תופס עומס פנימי (ברובו עומס יבש בלבד). תנאי נוחות בקיץ: 24 מעלות צלזיוס/ 50% כך שטמפרטורת הטל צריכה להיות 13 מעלות צלזיוס. כך שלהגיע לתנאים אלו יש לקרר את האוויר אשר ביחידות הפנימיות לפחות לטמפרטורה של 13 מעלות.  
אספקת אוויר צח לבניין במינון נכון, גורמת למשתמשים לתפקד היטב ולהיות במצב רוח טוב היות והשהות במקום נעימה להם במיוחד כשמדובר במבנים מודרניים ואטומים לחלוטין לחדירת אוויר צח.
הטיפול באוויר צח מתבצע באמצעות מערכת DOAS (Dedicated outdoor air system), יחידת טיפול באוויר (יט"א) שתפקידה לספק כמות מדודה, קבועה הנדרשת לבקרת איכות האוויר במבנה. המערכת מספקת בפועל אוויר צח יבש, שהוצאה ממנו הלחות. הוצאת הלחות מאפשרת "להקטין או לבטל את הצורך במיזוג האוויר הפנימי כאשר הטמפרטורה היבשה מושגת וניצבת על 13 מעלות בנקודת הטל". 
השליטה בטמפטרטורה ובלחות לדברי ויקינסקי, מונעת היווצרות עובשים, בקטריות, מזהמים ומזיקים אחרים, ומונעת הקטנת ריכוז CO2. מנגד, אספקת אוויר צח מדללת את הזיהומים באוויר. "איכות האוויר הצח נקבעת על ידי הסביבה ממנה נשאב האוויר ובשום פנים לא חקחת אותו מסביבה מזוהמת. בנוסף, יש לערוך סינון בדרגה גבוהה יחסית. במידה ועושים נכון את כל הנדרש הרי שהשליטה על האוויר הצח והלחות מקטינה את הסיכוי להיווצרות 'תופעת הבניין החולה".


טכנולוגיית "מיחזור" אנרגיה נפלטת 
ויקינסקי קובע שעל ידי הפרדת הטיפול באוויר הצח, היעילות האנרגטית הכוללת של מערכת מיזוג האוויר מתייעלת לאין ערוך. 
הסיבה לכך היא ש"השליטה בלחות מאפשרת להקטין או לבטל את השימוש ביחידות מיזוג האוויר הפנימיות כאשר הטמפרטורה הייבשה מושגת. אחת הבעיות המרכזיות שלנו עם מערכות ה-VRF ודומיהן, היא שהשליטה על הטמפרטורה בחדר נעשית באמצעות שינוי טמפרטורת האוויר ולכן ככל שהטמפרטורה המסופקת יותר גבוהה, הלחות באוויר עולה בהתאם, אינה מיובשת ומעלה את צריכת האנרגיה של המבנה".
אי לכך ניתן להשתמש בטכנולוגיית "מיחזור" אנרגיה נפלטת (HR=Heat Recovery) שמסייעת להקטין את תפוקת הקירור והחימום הנדרשים לאוויר הצח. באמצעות טכנולוגיה מתקדמת זו ניתן לדברי ויקינסקי לחסוך עד 70% מהאנרגיה המשמשת לטיפול באוויר הצח של הבניין.
בקרת טמפרטורה של מערכת VRF, צ'ילרים או כל מערכת מיזוג וקירור באזור הממוזג, מלמדת שהבקרה היא פרופורציונלית בתפוקת קירור חלקית: טמפרטורת אספקת האוויר משתנה מ-12 מלות צלזיוס בעומס מלא ועד 24 מעלות כשאין עומס. בתפוקה החלקית לעומת זאת, טמפרטורת אספקת האוויר גבוהה ואין מספיק ייבוש היות וכאמור הלחות עולה והנוחות נפגעת. ללא בקרת לחות לשיפור הנוחות, נאלצים האחראים על מיזוג המבנה לקבוע טמפרטורת נקודת טל נמוכת יותר וכתוצאה מכך צריכת האנרגיה עולה באופן ניכר. כך שמקור הלחות העיקרי במבנה הממוזג הינו האוויר הצח.
מכאן שטיפול נפרד באוויר צח  מייבש את הלחות, משפר את תנאי הנוחות ומאפשר לספק אוויר ביחידות החדר בטמפרטורה של 12-24 מעלות צלזיוס ללא פגיעה בנוחות המשתמשים, ולעלות את הטמפרטורה בחדר ל-24-25 מעלות צלזיוס.


שילוב אוויר צח במערכת VRF
מערכות VRF הושקו ביפן לפני למעלה מ-30 שנה ודומות מבחינה תרמודינמית למערכות יחידתיות (מזגנים מפוצלים) הפועלות על-פי העיקרון של התפשטות ישירה DX: אחד האתגרים המרכזיים בתחום היישום של מערכות VRF הנו הכנסת אוויר צח למבנה. היעילות האנרגטית של מערכת מסוג זה מושפעת באופן ישיר מטמפרטורת האיוד והעיבוי של המדחס בניגוד למשל לצ'ילר שעובד בתנאים די קבועים והאיוד שלו משתנה באופן מועט. מאחר ואין צורך לספק אוויר צח בטמפרטורה נמוכה אלא רק בטמפרטורה גבוהה כי אין בעיית לחות, ניתן להגדיר טמפרטורות איוד גבוהות יותר ולכן מערכת VRF  יעילה יותר מהמקבילות שלה. אי לכך צריכת האנרגיה הכללית של הבניין הממוזג על ידי מערכות VRF תקטן בכ-10% ומעלה.


אספקת האוויר צח בטמפרטורה 12-13 מעלות צלזיוס מאפשרת לדברי ויקינסקי: הפעלת יחידות פנימיות בטמפרטורת איוד גבוהה 10 מעלות צלזיוס ומעלה. טמפרטורת איוד גבוהה מאפשרת את הניצול האנרגטי המלא של מערכת ה-VRF. ראוי לציין כי במערכות ה-VRF מבית היטאצ'י ניתן לקבוע את טמפרטורת האיוד הנדרשת בתפוקות חלקיות. ההגדרה מתבצעת בפועל באמצעות מערך הבקרה של ה-VRF. בעוד שללא טיפול נפרד באוויר צח, ניתן להגדיר את טמפרטורת האיוד המקסימלית בתפוקה חלקית ל-7 מעלות צלזיוס, הרי שעם טיפול נפרד באוויר צח טמפרטורת האיוד המקסימלית בתפוקה חלקית ניתנת להגדרה ב-10-12 מעלות צלזיוס.
"מערכת מיזוג אוויר ביעילות אנרגטית גבוהה ללא תכנון מתאים ובקרה הינה סיסמא בלבד. לא מספיק שיש לנו יחידות בעלות נצילות אנרגטית טובה! צריך לתכנן את כל מערכת המיזוג ובאופן יחסי קל לעשות זאת במערכת VRF  שבה הנתונים הם בילט-אין".










פי.סי.חץ