Każdy budynek, w tym również tzw. obiekt kubaturowy, posiada powierzchnie różniące się od pozostałej części obiektu przynajmniej jednym z poniższych parametrów:
• szczególnymi wymaganiami temperaturowymi ze względów technologicznych lub zróżnicowanego odczuwania komfortu cieplnego przez ludzi;
• odmiennymi co do czasu występowania i/lub wartości zyskami lub stratami ciepła na drodze konwekcji lub promieniowania;
• są wydzielone za pomocą przegród budowlanych.
Ze względu na uwarunkowania architektoniczne należy rozróżnić dwa podstawowe rodzaje stref klimatycznych.
Pierwszą grupę stanowią tzw. strefy wewnętrzne. Można je zdefiniować jako pomieszczenia lub ich części nie podlegające wpływom warunków zewnętrznych.
Druga grupa, to tzw. strefy zewnętrzne, na które w bezpośredni sposób oddziałuje otoczenie zewnętrzne. W praktyce za tego rodzaju pomieszczenia uważa się pomieszczenia ze ścianami zewnętrznymi w odległości stanowiącej 3-4 krotność wysokości pomieszczenia, a w przypadku budynków wielokondygnacyjnych również pomieszczenia na ostatnim piętrze.
Jeśli systemy okienne mają współczynnik przepuszczalności promieniowania słonecznego b ≤ 0,15, to zanika różnica pomiędzy strefą zewnętrzna (ze ścianami zewnętrznymi) i wewnętrzną budynku (gdzie: współczynnik przepuszczalności promieni słonecznych b, stanowi stosunek energii QS, którą zostaje napromieniowane okno, z osłoną przeciwsłoneczną lub bez niej, od energii przenikającej przez pojedynczą nasłonecznioną szybę szklaną QI).
Konfiguracja systemu klimatyzacyjnego
System klimatyzacyjny powinien zapewniać komfort cieplny przez cały okres użytkowania obiektu. Problematyczne jest zawsze skonfigurowanie systemu klimatyzacji w ten sposób, by zapewniał on oczekiwane parametry w ciągu całego roku - niezależnie od stanu warunków pogodowych.
Wybór systemu klimatyzacyjnego stref zewnętrznych jest najważniejszym elementem pracy projektanta i wymaga dużego doświadczenia nie tylko teoretyczno-obliczeniowego, ale również praktycznego w zakresie realizacji inwestycji i eksploatacji. To właśnie jakość komfortu cieplnego w strefach zewnętrznych będzie decydować o satysfakcji użytkowników i inwestora. Problematyka klimatyzacji stref wewnętrznych jest zagadnieniem drugorzędnym i w praktyce nie nastręcza większych trudności. Typ systemu klimatyzacyjnego będzie zdeterminowany przez wybór klimatyzacji Warszawa strefy zewnętrznej.
Na podstawie wieloletnich obserwacji pracy systemów klimatyzacyjnych, praktycy ustanowili łatwy w zastosowaniu wskaźnik kryterialny, pozwalający na bezpieczny wybór konfiguracji. Jako wartość kryterialną przyjęto stosunek wartości strat ciepła przez przegrody budowlane do długości ścian zewnętrznych danej strefy komfortu, co w większości przypadków daje pewność właściwego wyboru systemu klimatyzacji.

W zakresie wartości wspomnianego wskaźnika od 240 do 430 W/mb zaleca się stosowanie systemów klimatyzacyjnych z nagrzewnicą strefową za regulatorem VAV i nawiewem liniowym zlokalizowanym przy ścianie zewnętrznej. To rozwiązanie pozwala na zapewnienie całorocznego komfortu. W okresie zimowym ilość powietrza nawiewanego jest zwiększana proporcjonalnie do strat ciepła, powietrze jest dogrzewane w nagrzewnicy wtórnej. Po przełączeniu na tryb letni charakterystyka regulatora zostaje odwrócona i ilość powietrza wzrasta wraz z zyskami ciepła klimatyzacji(rys. 2).
Przy stratach ciepła mniejszych niż 240 W/mb możliwe jest zastosowanie kilku rozwiązań (rys. 3):
1) za regulatorem VAV montuje się nagrzewnicę wtórną, a nawiewniki zlokalizowane są w połowie szerokości pomieszczenia,
2) j.w. lecz stosuje się równoległy blok wentylatora i nagrzewnicy (dla pomieszczeń, których straty i/lub zyski ciepła znacznie odbiegają od pozostałych stref),
3) system dwukanałowy (oddzielny kanał zimnego i ciepłego powierza).

Klimatyzacja stref wewnętrznych z reguły nie wymaga dogrzewania - stosuje się tu tylko regulatory VAV z funkcją chłodzenia.
W powyższych rozwiązaniach centrala klimatyzacyjna wyposażona jest w wentylatory o zmiennej wydajności, a ich praca jest sterowana w funkcji utrzymania stałego ciśnienia statycznego w kanale. W najbardziej rozbudowanej wersji wywiew powietrza regulowany jest również przez regulatory VAV, sterowane równolegle lub nadążnie w stosunku do regulatorów na kanałach nawiewnych. Optymalizacja takich układów rozpoczyna się od redukcji ilości regulatorów na wywiewie i odprowadzaniu powietrza nadciśnieniowo do wspólnych przestrzeni - np. komunikacji lub wspólnej przestrzeni międzystropowej przy lekkiej zabudowie wnętrz (rys. 4).


Dobór regulatorów i wymiarowanie instalacji
Przy doborze regulatorów VAV, podobnie jak dla innych systemów klimatyzacyjnych, należy wyznaczyć maksymalny wydatek powietrza, przyjmując jako dane wyjściowe:
Q - zyski ciepła
Dh - przyrost entalpii
ρ - gęstość przy uśrednionej temperaturze,
ze wzoru: V = Q/(ρ · Δh).
Różnica w wymiarowaniu instalacji VAV w stosunku do układów o stałej wydajności odnosi się do przewodów rozdzielczych - pomiędzy centralą wentylacyjną, a poszczególnymi regulatorami. Prawidłowe zwymiarowanie układu kanałów klimatyzacji warunkuje stabilną hydraulicznie pracę całego systemu. Dla uniknięcia problemów przy eksploatacji należy przestrzegać poniższych warunków:
• strata ciśnienia całkowitego na odcinku pomiędzy nawiewnikiem i króćcem wlotowym regulatora VAV nie powinna przekraczać 120 Pa i powinna być podobna dla wszystkich stref;
• należy określić i nastawić na regulatorze VAV minimalne i maksymalne wydatki powietrza;
• suma wszystkich minimalnych wydatków nie powinna być mniejsza niż 25% nominalnej wydajności centrali klimatyzacyjnej, co powinno odpowiadać minimalnej ilości świeżego powietrza jakie pobiera system;
• zaleca się by regulator VAV posiadał liniową charakterystykę;
• należy stosować nawiewniki o wysokiej indukcji w szerokim zakresie wydatków (nawiewniki liniowe wykorzystujące efekt Coanda lub nawiewniki wirowe);
• w centralach z modulowaną wydajnością czujnik ciśnienia statycznego powinien być zainstalowany w odległości 2/3 długości instalacji, licząc od wentylatora;
• wykonywać rzetelne obliczenia akustyczne i stosować tłumiki szumów lub elastyczne przewody tłumiące;
• stosować kanały o przekrojach okrągłych lub owalnych;
• należy stosować zintegrowane systemy automatyki dedykowane do systemów VAV, obejmujące również sterowanie nagrzewnicami i/lub niezależnymi grzejnikami.
Zalety i wady systemów VAV
Do niewątpliwych zalet systemów VAV należy umiarkowany nakład inwestycyjny i niskie koszty eksploatacji.
• Podstawową cechą instalacji VAV jest czynne reagowanie na zmiany obciążeń cieplnych.
• Instalacja tego typu pozwala najpełniej wykorzystać zróżnicowane obciążenie cieplne spowodowane zmiennym i nierównomiernym promieniowaniem słonecznym, jakim poddawany jest budynek.
• Możliwa jest optymalizacja zużycia energii przy wykorzystaniu czujników CO2, czujników ruchu, kontroli dostępu…
• Tego rodzaju instalacje w możliwie najefektywniejszy sposób wykorzystują możliwości tzw. freecooling’u - tzn. wykorzystywania dla potrzeb chłodzenia/ogrzewania pomieszczeń różnicy entalpii powietrza zewnętrznego i wywiewanego, bez załączania urządzeń chłodniczych/grzewczych. Układy automatyki, dedykowane do systemów VAV, umożliwiają wykorzystywanie powietrza zewnętrznego bez jego podgrzewania czy chłodzenia do klimatyzowania pomieszczeń.
• Ma tu zastosowanie również tzw. economizer, pozwalający na zmienny udział powietrza zewnętrznego w funkcji optymalizacji różnicy entalpii powietrza zewnętrznego i wentylacyjnego.
• Możliwe jest nocne przewietrzanie budynku oraz wprowadzanie periodycznych programów temperatury (godzinowe, tygodniowe).
• Centrale klimatyzacyjne w systemach VAV szczególnie dobrze współpracują z powietrznymi pompami ciepła.