מומלץ בחום

מומלץ בחום

שיקולים בתכנון מיזוג אוויר חסכוני באנרגיה

אלון גני
110 שנה אחרי שהומצאו על ידי ד"ר וויליס קרייר, כדי לשפר את תהליך הייצור של בית דפוס בברוקלין ושימשו בהמשך מפעלים, בתי מלאכה ולהבדיל בתי חולים, הפכו המזגנים לחלק בלתי נפרד ממרבית משקי הבית ברחבי תבל.
השינויים האקלימיים הקיצוניים והירידה בעלויות הייצור, בד בבד עם העלייה ברמת החיים, הביאו לגידול מסחרר במכירות מערכות המיזוג וקירור בשוק הביתי והשוק המסחרי כאחד.
קניית והתקנת מערכת מיזוג אוויר מחייבת מחשבה רבה וניתוח מעמיק של צרכי הלקוח, אופי הפעילות ונתוני האקלים של החלל בו תותקן המערכת. תהליך התכנון מורכב משיטות וטכניקות רבות שנועדו להגדיל את האופטימיזציה והביצועים של יחידת המיזוג, תוך מתן דגש על חיסכון באנרגיה והקטנת הוצאות האחזקה והתפעול של הלקוח. 
היישומים המרכזיים של מזגנים הינם: נוחות- הקניית תחושה נעימה ונוחה בקרב המשתמשים באמצעות מתן אוורור ואספקת אוויר צח בחללים פנימיים וסגורים, ותהליך-  יצירת סביבה בעלת טמפרטורה אחידה בבתי חולים, מעבדות, חדרים נקיים וכדומה. להלן, סקירה ממצה של תהליך התכנון וההתקנה, שיטות מיזוג האוויר המובילות והחיסכון באנרגיה שהן טומנות בחובן.

משתנים שיש לקחת בחשבון 

בתחילת שנות ה-30 של המאה הקודמת החלו מספר חברות בארה"ב בייצור של מערכות מיזוג אוויר מרכזיות למגזר הביתי. אולם העלויות הגבוהות מנעו את התפשטות הטכנולוגיה והמיזוג המרכזי תפס תאוצה רק בשנות ה-60, התקופה שבה הגיע לראשונה לארץ והותקן בעיקר במבני ציבור ובנייני משרדים חדשים. רק בעשור שלאחר מכן הצליחו מערכות המיזוג המרכזי לחדור לוילות ולדירות יוקרה. לפני שניגשים לתכנון מערכת מיזוג אוויר מרכזי, חייבים לקחת בחשבון את הפרמטרים הבאים: המיקום הגיאוגרפי של המבנה ותנאי הלחות שבהם תצטרך מערכת מיזוג האוויר לתפקד, תפוקת קירור רצויה, עוצמת רעש, מידת החיסכון באנרגיה, זמני הפעלת המערכת, ייעודו של המבנה (תעשייתי/ משרדי/ מסחרי וכדומה). רצוי להתייחס באופן פרטני לדרישות שיש לנו ממערכת המיזוג ולמצוא את המענה ההולם תוך הקפדה על הכלים הנכונים לכל אפיון ביצוע. לאור הדומיננטיות של הלחות למשל, יש לתת את הדעת עליה בפרט כשמדובר בקווי ייצור, חדרים נקיים ומקומות רגישים נוספים.
בעקבות הגדרת הפרמטרים, ניתן להתקדם לתכנון מעשי של המערכת ולבצע את חישוב התפוקה. החישוב הנו לרוב פועל ישיר של סוג ואופי המבנה אותו רוצים למזג: קירות, סוג החלונות ורמת הצללתם, בידוד, רמת הקרינה, דלתות (סוג וכמות), תקרה, רצפה וכדומה. בנוסף, יש לקחת בחשבון את אפיוני הביצוע של החלל שרוצים למזג כולל: כמות המשתמשים בפועל, תדירות פתיחתן של הדלתות, סוג העבודה המתבצעת במקום, סוגי הריחות שנפלטים ממנו, סוג התאורה המותקנת בו, הציוד שמכיל החלל ואשר פולט חום. 
המתכנן חייב לתת את הדעת במהלך התכנון למשתנים הבאים: אופי הפעילות במבנה, אופן פיזור האוויר, סוג התעלות דרכן יוזרם האוויר, עוצמת הרעש, נוחות ההפעלה של המערכת וזמני ההפעלה של המתקן. חשוב ללמוד את צורכי השימוש ולתת להם מענה ראוי. אי לכך, חובה להתקין למשל בחדרי ישיבות, מערכת מיזוג שתהיה נפרדת מהמערכת המרכזית לטובת פעילות המתבצעת מחוץ לשעות המקובלות.
 

כיצד בוחרים את מערכת המיזוג המיטבית?

בחירת מערכת מיזוג האוויר היא מהלך מורכב ואסור להיחפז במהלכו לאור ריבוי האופציות הקיימות והצורך להתאימן ליישום במבנה, מתוך התייחסות לעלויות ולצורך לתת תשובות לפתרונות אדריכליים. לא אחת נקלעים האדריכל ויועץ המיזוג למחלוקות וחיכוכים הנובעים מהשקפות עולם שונות ואינטרסים שונים. האדריכל, הרואה לנגד עיניו את הצד האסתטי-עיצובי, לא בהכרח לוקח בחשבון שיקולים של חיסכון בחשמל ולהיפך. חילוקי הדעות הללו מחייבים את הלקוחות לעשות היטב את שעורי הבית שלהם ולבדוק היטב מה יותר נכון ומשתלם עבורם ולא עבור אנשי המקצוע שבחרו.
כך למשל, במבני ציבור, כמו בתי חולים ואוניברסיטאות, נהוג להתקין מערכות מיזוג המבוססות על מרכזי אנרגיה שבהם מיוצר קור או חום, המסוחררים באמצעות מערכת מים סגורה ליחידות הקצה. את המתקן אפשר למקם באופן חשוף על גג המבנה או בחדר מכונות סגור במבנה עצמו או מחוצה לו, בהתאם לאופי המתקן ולגודלו. 
המטרה שצריכה לעמוד לנגד עיני המתכנן, היא לספק למשתמש אפשרות שליטה מרבית בכל אזור, חדר או חלל שבו הוא נמצא. הכוונה היא לתת למשתמש ככל הניתן, את היכולת לקבוע את הטמפרטורה הרצויה מבחינתו, בלי להיות תלוי בחדר סמוך או במשתמשים אחרים מחוץ לחדרו. שליטה אישית זו ניתנת להשגה אם תותקן בכל משרד יחידת מפוח נחשון, המחוברת למתקן מיזוג אוויר המקבל אנרגיה מהמתקן המרכזי. כל יחידה ניתנת להפעלה, להפסקה ולכיוון כללי של הטמפרטורה גם על ידי הנהלת המבנה. 

מרכז האנרגיה וחסכון באנרגיה

מערכות מיזוג מרכזיות מתוכננות כך שניתן יהיה להפעילן גם על פי חלוקה לקומות, לאזורים ועד לרמה של משרדים ספורים, לטובת עובדים הנותרים בבניין מעבר לשעות העבודה המקובלות. זאת, בהתאם להגדרות מובנות מראש. 
התקנה של מרכז אנרגיה היא אחת השיטות המקובלות כיום למיזוג מגדלי משרדים גבוהים, המתנשאים לגובה של 20 קומות בממוצע. מרכז האנרגיה מותקן לרוב על גג המבנה, וממנו מוזרמים מים קרים בקיץ וגם בחורף. החימום מתבצע באמצעות גופי חימום חשמליים או מערכת מים חמים המקבילה למערכת המים הקרים (שניים או ארבעה צינורות, בהתאם ליישום). בדרך זו, ניתן להפעיל את המערכת על בסיס אישי בקירור או בחימום במשך השנה כולה. 
מערכת מיזוג המיועדת לבניין משרדים, אמורה להכיל כסטנדרט מגוון פונקציות קבועות, כגון: אספקת אוויר צח לרענון האוויר פנימי ולהחלפתו; אוורור שירותים, פליטת עשן לשם בטיחות המשתמשים בעת שריפה; מניעה של מעבר עשן ושל חדירתו; יצירת על-לחץ (לחץ חיובי גבוה) בחדרי מילוט; אוורור חניונים תת-קרקעיים שערוכים גם הם לפינוי עשן.
בשל המגמה המתמשכת של הקמת מבני משרדים גבוהים, כמות יחידות מפוח נחשון המותקנים בבניינים אלה הולכת וגדלה, עד כדי אלפי יחידות במבנה. נתון זה כשלעצמו מצביע על צורך באחזקה אינטנסיבית, ולשם כך יש צורך בהיערכות בלתי מתפשרת לנושא ובמעבר לשיטות מיזוג אוויר חסכניות יותר המפורטות להלן ואשר מתאימות גם לסקטור הביתי.  
בין השיטות המקובלות בנושא:
  

מערכות Variable Air Volume) VAV)

שיטה זו, המבוססת גם היא על מרכז אנרגיה להפעלת המערכת, מבוססת על שינוי בספיקות האוויר על בסיס טמפרטורות נדרשות ולחצי אוויר בתעלות. המערכת גמישה יותר ביחס לתנאי חוץ ופנים. באמצעותה מגיע מיחידת פיזור אוויר אחת (יט"א) אוויר מטופל למספר רב של חדרים, כאשר בכל חדר מותקן יישום פיקוד ובקרה המקנה שליטה על הטמפרטורה, ובהתאם לדרישה גם על רמת הלחות בחלל החדר. בשיטה זו אפשר לייצר אנרגיה בשעות שבהן תעריף החשמל מוזל, ובכך להפחית את כמות החשמל הנצרכת על ידי המתקנים, ולהוזיל בכך את עלות השימוש השוטף. הדבר ניתן לביצוע באמצעות מים קרים או קרח, ובתנאי שאופי המבנה והפעילות שבו ובסביבתו מאפשר זאת.
 

מערכות Variable Refrigerant Volume) VRV)

טכנולוגיית מיזוג אוויר הפועלת על עיקרון שינוי נפח זרימת הקירור במערכת. השינוי זה מתאפשר בעזרת מדחס אינוורטר, המשנה את תפוקתו באופן רציף בהתאם לדרישת המאיידים בעזרת שינויי תדר מנוע. המערכת הינה מודולארית, ומאפשרת להשתמש בו זמנית במספר רב של יחידות איוד, המחוברות ליחידת עיבוי אחת. לאור גמישותה הרבה של המערכת וצריכת האנרגיה הנמוכה להפליא שלה, סביר להניח כי שיטה זו תתפוס בעתיד מקום נכבד בקרב מתכננים ואדריכלים.

מערכות Variable Refrigerant Flow) VRF)

טכנולוגיה המתאימה את עצמה בו-זמנית לצרכים השונים של מיזוג-האוויר בחדרים השונים של המבנה, ופועלת על פי עקרון ההתפשטות הישירה. המערכת מאפשרת תזמון מדויק של התנעת המדחסים, שליטה על נפח הקרר הזורם בצנרת (עד 100 מטר אורך באישור היצרן), וניטור כמות השמן במערכת. כל זאת, באמצעות מערכת פיקוד חכמה המשולבת גם ביחידות הקצה. המערכת נהנית מנצילות גבוהה וחל בה מיצוי אנרגטי מרבי של מעגל הקירור.
המערכת מורכבת מיחידת עיבוי אחת, המיועדת לספק קרר לאשכולות של עד שמונה יחידות פנים (מתצורה עילית, קסטה, מיני מרכזי ואו רצפתי) לענף. היא מיועדת לתפקד בתנאי חוץ קיצוניים במצב קירור בלבד ואו כמשאבת חום לחימום ולקירור בו זמנית (Heat Recovery) ועוד.










פי.סי.חץ