Εισαγωγή
Υπάρχουν διάφοροι διεθνείς κανονισμοί για συστήματα HVAC σε κατοικημένες και μη κατοικημένες περιοχές. Για τα κτίρια, οι πιο σημαντικοί είναι τα πρότυπα EN 16798. Ο κύριος στόχος τους είναι πάντα η ποιότητα του αέρα στα δωμάτια και η υγιεινή του αέρα. Εντωμεταξύ, η ενεργειακά αποδοτική λειτουργία έχει επίσης γίνει ολοένα και πιο σημαντική. Οι απαιτήσεις κανονισμών, προτύπων ή οδηγιών αφορούν στις διαδικασίες δοκιμών και μετρήσεων κατά την παράδοση, την εκτέλεση και λειτουργία, την υγιεινή, τις επιθεωρήσεις υγιεινής ή τη συντήρηση και επιδιόρθωση των συστημάτων. Αλλά ποια είναι η πραγματική σημασία της υγρασίας των εσωτερικών χώρων στα διεθνή πρότυπα και τη νομοθεσία και ποια είναι η τρέχουσα κατάσταση; Ας δούμε ένα παράδειγμα: Από την 1η Ιανουαρίου 2018, νέες ελάχιστες τιμές ανάκτησης θερμότητας έχουν εφαρμοστεί στην Ευρώπη για συστήματα εξαερισμού μη οικιακής χρήσης. Αυτές για συστήματα κλειστού κύκλου είναι 68%, για περιστροφικούς και πλακοειδείς εναλλάκτες θερμότητας 73%. Αυτό ορίζεται από την οδηγία Ecodesign ή, πιο συγκεκριμένα, την εφαρμογή της από τον κανονισμό της ΕΕ 1253/2014 Απαιτήσεις οικολογικού σχεδιασμού για μονάδες εξαερισμού. Οι ενώσεις της ευρωπαϊκής βιομηχανίας Eurovent και EVIA εργάζονται επί του παρόντος για την ενσωμάτωση της ανάκτησης υγρασίας στον κανονισμό της ΕΕ μαζί με μέτρα βελτίωσης της αποδοτικότητας για συστήματα οικιακού εξαερισμού για ανάκτηση θερμότητας και υγρασίας. Αυτό σημαίνει τη σχετική ενέργεια για την αφύγρανση (ψύξη), καθώς και όλη την απαιτούμενη προστασία από την γρασία και τον παγετό. Φαίνεται λοιπόν σημαντικό.
Εικ. 1: Οδηγία ΕΕ 2018/844 – επίσημος τίτλος “Οδηγία για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων” (EPBD)
Το κτίριο
Όταν εξετάζουμε τους ευρωπαϊκούς κανονισμούς, εφιστάται η προσοχή στην οδηγία για την ενεργειακή απόδοση των κτιρίων 2018/844 (EPBD). Τροποποιήθηκε και δημοσιεύθηκε από το Ευρωπαϊκό Κοινοβούλιο τον Μάιο του 2018. Στο πλαίσιο της εν εξελίξει διαδικασίας, η EPBD συνεχίζει να αντιμετωπίζει νέες απαιτήσεις για την περαιτέρω βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων, για να συμβάλει στη μείωση των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου έως το 2050 και στην απαλλαγή από τον άνθρακα στα εναπομείναντα κτίρια, τα οποία, σύμφωνα με την Επιτροπή, αντιπροσώπευαν περίπου το 36% όλων των εκπομπών CO₂ στην Ένωση το 2018. Ταυτόχρονα, ωστόσο, είναι απαραίτητο να διασφαλιστούν τα επίπεδα άνεσης και η ποιότητα του αέρα. Με πιο προσεκτική επιθεώρηση, καθίσταται προφανές ότι αυτό που σημαίνει “εσωτερικό κλίμα” καθορίζεται από όλες τις πιθανές παραμέτρους - αλλά χωρίς δηλώσεις σχετικά με την υγρασία του εσωτερικού αέρα. Εδώ είναι τρία παραδείγματα:
- Το σημείο 13, αναφέρεται στις οδηγίες του Παγκόσμιου Οργανισμού Υγείας του 2009. Συγκεκριμένα αναφέρει: «Όσον αφορά στην ποιότητα του αέρα εσωτερικού χώρου, τα κτίρια με καλύτερη απόδοση παρέχουν υψηλότερα επίπεδα άνεσης και ευεξίας για τους κατοίκους τους και βελτιώνουν την υγεία. Οι θερμικές γέφυρες, η ανεπαρκής μόνωση και οι μη προγραμματισμένες δίοδοι αέρα μπορούν να οδηγήσουν σε θερμοκρασίες επιφάνειας κάτω από το σημείο δρόσου του αέρα και σε υγρασία. Είναι επομένως απαραίτητο να διασφαλιστεί μια πλήρης και ομοιογενής μόνωση του κτιρίου, συμπεριλαμβανομένων των μπαλκονιών, των κουφωμάτων, των στεγών, των τοίχων, των θυρών και των δαπέδων. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στην αποφυγή της πτώσης της θερμοκρασίας σε οποιαδήποτε εσωτερική επιφάνεια του κτιρίου κάτω από τη θερμοκρασία σημείου δρόσου.”
- Στη συνέχεια, το σημείο 21 ασχολείται με την παρακολούθηση του εσωτερικού κλίματος με τις εξής λέξεις: “Η εγκατάσταση αυτορυθμιζόμενων συσκευών σε υπάρχοντα κτίρια για τη χωριστή ρύθμιση της θερμοκρασίας σε κάθε δωμάτιο ή, όπου δικαιολογείται, σε καθορισμένη θερμαινόμενη ζώνη της μονάδας κτιρίου θα πρέπει να εξεταστεί όπου είναι οικονομικά εφικτό, για παράδειγμα όταν το κόστος είναι μικρότερο από 10 % του συνολικού κόστους των αντικατασταθέντων γεννητριών.”
- Επιπλέον, η EPBD παραμένει ασαφής όσον αφορά την υποχρέωση παρακολούθησης στο σημείο 36 σχετικά με την υγρασία του αέρα στα δωμάτια: «Κατά τη διενέργεια επιθεωρήσεων και προκειμένου να επιτευχθούν οι επιδιωκόμενες βελτιώσεις ενεργειακής απόδοσης κτιρίων στην πράξη, ο στόχος πρέπει να είναι η βελτίωση της πραγματικής ενεργειακής απόδοσης των συστημάτων θέρμανσης, των συστημάτων κλιματισμού και του εξαερισμού υπό πραγματικές συνθήκες χρήσης. Η πραγματική απόδοση τέτοιων συστημάτων διέπεται από την ενέργεια που χρησιμοποιείται υπό δυναμικά ποικίλες τυπικές ή μέσες συνθήκες λειτουργίας… »
Εικ. 2: Η σειρά προτύπων EN 16798 ασχολείται με τη συνολική ενεργειακή απόδοση των κτιρίων σε εννέα μέρη συν εννέα τεχνικές εκθέσεις. Με τη
δημοσίευση των White Paper, πολλά προηγούμενα πρότυπα ακυρώθηκαν.
Οι λεπτομέρειες παρέχονται από το νέο EN 16798
Η Οδηγία για την Ενεργειακή Απόδοση των Κτιρίων καθορίζει επομένως τις κατευθυντήριες γραμμές, αλλά δεν περιλαμβάνει τις λεπτομέρειες της μηχανικής συστημάτων. Για αυτό, ο ειδικός σχεδιαστής χρειάζεται έναν άλλο ευρωπαϊκό κανονισμό: EN 16798 «Ενεργειακή απόδοση κτιρίων». Αυτό θεωρείται ως πρότυπο εφαρμογής της EPBD και έχει γίνει το κεντρικό έργο για την τεχνολογία εξαερισμού και κλιματισμού στην Ευρώπη.
Αυτή η σειρά προτύπων, που σχεδιάστηκε σε 18 μέρη, κυκλοφόρησε τον Ιούλιο του 2015 με το Μέρος 1 «Εσωτερικές περιβαλλοντικές παράμετροι εισαγωγής για το σχεδιασμό και την αξιολόγηση της ενεργειακής απόδοσης των κτιρίων που αφορούν στην ποιότητα του εσωτερικού αέρα, το θερμικό περιβάλλον, το φωτισμό και την ακουστική». Στην πραγματικότητα, το Μέρος 1 εμφανίστηκε μόνο μετά τη δεύτερη διαδικασία έγκρισης των κρατών μελών τον Μάιο του 2019. Είναι μια αναδιαρθρωμένη συνέχεια του EN 15251 «Εσωτερικές περιβαλλοντικές παράμετροι εισαγωγής», το οποίο, ταυτόχρονα, κατέστη άκυρο. Αυτή διαφοροποίησε την άνεση δωματίου με την ενεργή ύγρανση και αφύγρανση σε τρεις κατηγορίες με ελάχιστες και μέγιστες θερμοκρασίες για το χειμώνα και το καλοκαίρι. Με το νέο Μέρος 1, η Κατηγορία IV έχει ενσωματωθεί στο EN 16798. Επιπλέον, η σχετική υγρασία του εσωτερικού αέρα εμφανίζεται επίσης και για τις τέσσερις κατηγορίες. Οι ελάχιστες και μέγιστες τιμές μεταξύ 20 και 70% ορίζονται για κάθε κατηγορία, ανάλογα με τον καιρό, τη θερμοκρασία δωματίου και τον τύπο χρήσης. Επιπλέον, το EN 16798 Μέρος 1 συνιστά απόλυτη υγρασία αέρα εσωτερικού χώρου μικρότερη από 12 g / kg ανά πάσα στιγμή.
Όσον αφορά τον προγραμματισμό, το σχεδιασμό και την ενεργειακά αποδοτική λειτουργία κτιρίων, εφαρμόζεται το Μέρος 3 του ΕΝ 16798. Καλύπτει το σχεδιασμό συστημάτων εξαερισμού και κλιματισμού, καθώς και συστημάτων ψύξης δωματίου σε μη κατοικημένα κτίρια που προορίζονται για την διαμονή ανθρώπων - ωστόσο, χωρίς εφαρμογές για τη βιομηχανία και τη μηχανική διεργασιών. Το Μέρος 3 υιοθετεί μεγάλο μέρος του περιεχομένου του αναθεωρημένου EN 13779 «Εξαερισμός για μη κατοικημένα κτίρια - Απαιτήσεις απόδοσης για συστήματα εξαερισμού και κλιματισμού». Ωστόσο, περιέχει επίσης νέες απαιτήσεις για τον εξοπλισμό και την τεχνολογία συστήματος για φίλτρα αέρα, την ανάκτηση θερμότητας και την ποιότητα αέρα εισαγωγής. Στη συνέχεια, το υπόλοιπο περιεχόμενο αναφέρει συγκεκριμένα ότι τα συστήματα HVAC, κλιματισμού και ψύξης δωματίων μπορούν να επηρεάσουν το θερμικό κλίμα εσωτερικού χώρου, την ποιότητα του εσωτερικού αέρα, την υγρασία του εσωτερικού αέρα και την ακουστική του δωματίου και ότι ο έλεγχος υγρασίας από την πλευρά της τροφοδοσίας αέρα είναι υποχρεωτικός ώστε να αποκλείσει την πιθανότητα σχηματισμού συμπύκνωσης. Αυτό καθιερώνει μια σύνδεση με το Μέρος 1 σχετικά με τον τρόπο διασφάλισης της προτεινόμενης υγρασίας του αέρα εσωτερικού χώρου ή της ποιότητας του αέρα. Τα ακόλουθα Μέρη 5 έως 15 του EN 16798 αναφέρονται σε διάφορες μεθόδους υπολογισμού που σχετίζονται με μηχανικά συστήματα εξαερισμού, συμπεριλαμβανομένης της θέρμανσης, της ψύξης και της διανομής. Λαμβάνεται υπόψη η περιεκτικότητα σε υγρασία του αέρα τροφοδοσίας που συνιστάται στο Μέρος 1 για τη διασφάλιση της υγρασίας του εσωτερικού αέρα και η βοηθητική ενέργεια που απαιτείται για την ύγρανση και την αφύγρανση. Αντικαθιστά τα προηγούμενα πρότυπα της ΕΕ 15241, 15242 και 15253, τα οποία καθορίζουν επίσης όλες τις μεθόδους υπολογισμού.
Τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό είναι το Μέρος 17 του ΕΝ 16798 σχετικά με την «Επιθεώρηση συστημάτων εξαερισμού και κλιματισμού». Αντικαθιστά το προηγούμενο EN 15239 «Οδηγίες για επιθεώρηση συστημάτων εξαερισμού» και EN 15240 «Οδηγίες για επιθεώρηση συστημάτων κλιματισμού». Όσον αφορά την υγρασία, ασχολείται πρωτίστως με την πρόληψη συμπυκνώσεων και τη διασφάλιση υγιεινής. Για το σκοπό αυτό, όχι μόνο η υγρασία, αλλά και άλλες διάφορες παράμετροι και ιδιότητες του κινούμενου αέρα και του συστήματος εξαερισμού πρέπει να καταγράφονται, να δοκιμάζονται και να αξιολογούνται κατά τη διάρκεια των επιθεωρήσεων. Για τη διαδικασία, γίνεται αναφορά στο EN 12599 «Διαδικασίες δοκιμής και μέθοδοι μέτρησης για την παράδοση συστημάτων κλιματισμού και εξαερισμού». Αυτό καθορίζει τις δοκιμές, τις διαδικασίες δοκιμών και τα όργανα μέτρησης, όπως το νέο testo 400, για τον προσδιορισμό της λειτουργικότητας των εγκατεστημένων συστημάτων κατά την παράδοση. Αυτά τα μέτρα εκτελούνται πριν, κατά τη διάρκεια και μετά την παράδοση. Το μεγάλο πλεονέκτημα χρήστη που προσφέρει το καθολικό όργανο μέτρησης της Testo έγκειται στη διαδικασία μέτρησης που είναι συμβατή με τα πρότυπα και στην πλήρη τεκμηρίωση, συμπεριλαμβανομένων φωτογραφιών και σχολίων. Ως κύριο σκοπό μιας επιθεώρησης, το μέρος 17 του ΕΝ 16798 περιγράφει πώς ενημερώνονται οι χειριστές και οι ιδιοκτήτες κτιρίων από την έκθεση επιθεώρησης σχετικά με τον τρόπο μείωσης της κατανάλωσης ενέργειας των συστημάτων διατηρώντας παράλληλα αποδεκτές κλιματικές συνθήκες εσωτερικού χώρου.
Εικ. 3: Απόσπασμα από το έγγραφο θέσης που υποβλήθηκε στην Επιτροπή της ΕΕ σχετικά με την αναθεώρηση του κανονισμού της ΕΕ 1253/2014 σχετικά με τις «απαιτήσεις οικολογικού σχεδιασμού για μονάδες αερισμού» και την εξέταση μιας παραμέτρου συστήματος για την ανάκτηση της υγρασίας.
Από “μπορεί” σε “πρέπει”
Η ευρωπαϊκή σειρά προτύπων EN 16798 παρέχει έτσι μια σειρά προδιαγραφών για την υγρασία του αέρα σε δωμάτια, σε συστήματα εξαερισμού και σε κτίρια. Ωστόσο, κανένα από αυτά δεν είναι υποχρεωτικό ή κατανοητό ως νομική απαίτηση. Αντίθετα, προορίζονται ως συστάσεις για τη διατήρηση της σχετικής υγρασίας στον εσωτερικό αέρα σε σχέση με τη θερμοκρασία στο δωμάτιο και την εποχή. Επιπλέον, μόνο όταν μια μονάδα κλιματισμού ή εξαερισμού με τεχνική συσκευή υγραίνει ή αφυδατώνει τον αέρα εισαγωγής και εξαγωγής, τα παραπάνω μέρη 1 έως 17 εφαρμόζονται όσον αφορά την υγρασία. Αυτό συμβαίνει συχνά όταν ευαίσθητα στην υγρασία αγαθά και εγκαταστάσεις αποθήκευσης, διαδικασίες παραγωγής ή εγκαταστάσεις υγειονομικής περίθαλψης ορίζουν προδιαγραφές υγρασίας για άλλους λόγους ή όταν υπάρχει κίνδυνος παγώματος στα εμπορικά συστήματα ψύξης λόγω υπερβολικής υγρασίας σε θερμοκρασίες κάτω από το μηδέν. Στη συνέχεια, πρέπει να διασφαλιστεί ότι η βοηθητική ενέργεια που απαιτείται για τη ρύθμιση της υγρασίας στο δωμάτιο χρησιμοποιείται όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά και ότι το συμπύκνωμα δεν προκαλεί προβλήματα υγιεινής στη μονάδα εξαερισμού, στις γραμμές τροφοδοσίας ή στη μονάδα επαναψύξης. Κατά συνέπεια, οι τακτικές επιθεωρήσεις αποτελούν μέρος της λειτουργίας συστημάτων κλιματισμού και εξαερισμού.
Οι ευρωπαϊκές βιομηχανικές ενώσεις Eurovent και EVIA ακολουθούν επί του παρόντος μια διαφορετική προσέγγιση. Με το έγγραφο θέσης τους σχετικά με τον κανονισμό της ΕΕ 1253/2014 σχετικά με τις «απαιτήσεις οικολογικού σχεδιασμού για μονάδες εξαερισμού», η επικείμενη διαδικασία αναθεώρησης το 2020 αποσκοπεί στην εισαγωγή της παραμέτρου συστήματος «c» που λαμβάνει υπόψη την τεχνική ανάκτηση της υγρασίας του αέρα μέσω ενός ρότορα προσρόφησης, μιας αφαιρούμενης δεξαμενή αποθήκευσης ή ενός εναλλάκτη θερμότητας τύπου μεμβράνης. Αναφορικά με τις τέσσερις κατηγορίες του Μέρους 1 του ΕΝ 16798 που αναφέρονται παραπάνω και τους τύπους οικοδομικής χρήσης που καθορίζονται στο παράρτημά του, πραγματοποιήθηκαν υπολογισμοί προσομοίωσης για τις πόλεις του Μιλάνου, της Βαλένθια, του Όσλο και του Μονάχου - με πολλά υποσχόμενα αποτελέσματα. Με βάση αυτό, ακόμη και κάτω από τις πιο δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες, ο συντελεστής c = 0,08 θα μπορούσε να προστεθεί στον υπολογισμό του συντελεστή ανάκτησης θερμότητας που απαιτείται ήδη από τον νόμο σήμερα.
Εικ. 4: Υπολογισμοί προσομοίωσης για την παράμετρο συστήματος “c” για ανάκτηση υγρασίας στις ευρωπαϊκές πόλεις. Τα υπολογισμένα με κόκκινο χρώμα αντιπροσωπεύουν τη θήκη λειτουργίας «5 ημέρες την εβδομάδα από τις 7 π.μ. έως τις 6 μ.μ. όλο το χρόνο”.
Αυτό συμβαίνει επειδή η υγρασία του εσωτερικού αέρα, η οποία ανακτάται, δε χρειάζεται να παράγεται καθόλου χρησιμοποιώντας βοηθητική ενέργεια. Ως εκ τούτου, η αφύγρανση έχει μεγάλο όφελος το καλοκαίρι, καθώς ο αέρας εξαγωγής είναι πιο ξηρός από τον εξωτερικό αέρα. Ως εκ τούτου, η αφύγρανση γίνεται το πιο σημαντικό συστατικό της ψύξης, πράγμα που σημαίνει ότι, ανάλογα με την τοποθεσία στην Ευρώπη, ένα μηχανικό σύστημα ψύξης μπορεί να είναι σημαντικά μικρότερο. Επιπλέον, η ξήρανση του αέρα εξαγωγής το χειμώνα εμποδίζει το πάγωμα του εναλλάκτη θερμότητας, γι’ αυτό δεν απαιτούνται περαιτέρω βοηθητικά μέτρα ενέργειας για την αποτροπή σχηματισμού πάγου.
Ο τελευταίος πίνακας (Εικ. 4) από την Eurovent δείχνει τα υπολογιζόμενα στοιχεία σε κόκκινο για τη λειτουργική υπόθεση «5 ημέρες την εβδομάδα από τις 7 π.μ. έως τις 6 μ.μ. όλο το χρόνο”. Αυτό αντιστοιχεί, για παράδειγμα, στα πρότυπα χρήσης αμέτρητων γραφείων ή διοικητικών κτιρίων.
Εάν η Eurovent και η EVIA επιτύχουν με τις καταχωρήσεις τους, σύντομα τα συστήματα εξαερισμού σε μη κατοικημένα κτίρια θα μπορούν να περιλαμβάνουν όχι μόνο ανάκτηση θερμότητας, αλλά και ανάκτηση υγρασίας στον εσωτερικό αέρα, στην αξιολόγηση του κτιρίου - η οποία, παρεμπιπτόντως, απαιτείται πραγματικά από την Οδηγία για την Ενεργειακή Απόδοση των Κτιρίων που αναφέρεται στην αρχή αυτού του άρθρου. Εξάλλου, όπως αναφέρεται στο σημείο 7:
“Η Συμφωνία του Παρισιού για την αλλαγή του κλίματος του 2015, μετά την 21η Διάσκεψη των Μερών της Σύμβασης-πλαισίου των Ηνωμένων Εθνών για την Κλιματική Αλλαγή (COP 21), υποστηρίζει τις προσπάθειες της Ένωσης για την απαλλαγή από τον άνθρακα στα εναπομείναντα κτίρια. Λαμβάνοντας υπόψη ότι σχεδόν το 50% της τελικής κατανάλωσης ενέργειας της Ένωσης χρησιμοποιείται για θέρμανση και ψύξη, εκ των οποίων το 80% χρησιμοποιείται σε κτίρια, η επίτευξη των ενεργειακών και κλιματικών στόχων της Ένωσης συνδέεται με τις προσπάθειές της να ανακαινίσει τά κτίριά της δίνοντας προτεραιότητα στην ενεργειακή απόδοση, αξιοποιώντας την αρχή της «ενεργειακής απόδοσης πρώτα», καθώς και εξετάζοντας την ανάπτυξη ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. »
