Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2018

Energia gruntu w klimatyzacji obiektów hotelowych

Ground energy in air conditioning for hotels
Klimatyzacja hotelu, wykorzystująca energię gruntu - czy jest wydajna?
Klimatyzacja hotelu, wykorzystująca energię gruntu - czy jest wydajna?
Fot. www.sxc.hu

Dzięki zastosowaniu odpowiedniego układu ze zmiennym strumieniem powietrza oraz z gruntowym wymiennikiem ciepła można znacząco zredukować koszty pracy instalacji klimatyzacji w obiektach hotelowych o wysokich wymaganiach dotyczących parametrów powietrza wewnętrznego. Przed wyborem rozwiązania warto przeanalizować różne warianty instalacji i ich wpływ na koszty eksploatacyjne.

Obiekty hotelowe wymagają spełnienia wytycznych zawartych w rozporządzeniu w sprawie obiektów hotelarskich [1]. Szczególnie wysokie wymagania muszą spełniać obiekty cztero- i pięciogwiazdkowe, w których systemy wentylacji i klimatyzacji w strefach pobytowych mają latem utrzymywać temperaturę powietrza poniżej 24°C, zimą powyżej 20°C, a wilgotność względną w przedziale 45–60%.

Koszty pracy systemów klimatyzacyjnych w hotelach

Z powodu wysokich wymagań dotyczących wilgotności względnej powietrza koszty utrzymania warunków komfortu cieplnego w pokojach hotelowych stanowią niemały wydatek i znajdują się na wysokiej pozycji w strukturze potrzeb energetycznych całego budynku. Przykładową analizę kosztów uzdatniania i transportu powietrza pierwotnego w popularnym systemie z wentylokonwektorami pracującymi ze stałym oraz zmiennym strumieniem powietrza przedstawiono w poprzednim numerze RI [2].

Warto przeczytać: Gruntowe powietrzne wymienniki ciepła. Przegląd stosowanych rozwiązań >>

Wykazano, że ze względu na niskie średnioroczne obłożenie pokoi hotelowych w Polsce, wynoszące ok. 43%, zastosowanie systemu VAV przynosi znaczne oszczędności. W analizowanym przypadku dzięki redukcji o połowę strumienia powietrza wentylującego Vmax koszty eksploatacyjne zmniejszyły się o ponad 60%.

Największy udział w kosztach eksploatacji klimatyzacji, zarówno w systemie CAV, jak i VAV, stanowi energia potrzebna do nawilżania i transportu powietrza. Udział kosztów pracy wentylatorów można znacząco zredukować, stosując system VAV, ale czy istnieje rozwiązanie, które pozwala na dodatkowe zmniejszenie kosztów najbardziej energochłonnego procesu – nawilżania powietrza?

Przemiany powietrza w gruncie

Świadomość tego, że powszechnie wykorzystywane w Polsce kopalne źródła energii wyczerpują się, skłania do poszukiwania rozwiązań, które ograniczają jej zużycie lub pozwalają na wykorzystanie źródeł niekonwencjonalnych – odnawialnych lub nieodnawialnych. Jednym z odnawialnych źródeł energii, które w Polsce dopiero zyskuje na popularności w technice grzewczej i wentylacyjnej, jest grunt.

W naszych warunkach klimatycznych już na głębokości 4–5 m temperatura gruntu jest prawie stała i równa w przybliżeniu średniej rocznej temperaturze powietrza zewnętrznego, wynoszącej 10°C (±1,5°C) [5]. Przepływ powietrza przez wymiennik umieszczony w gruncie powoduje jego wstępne ochłodzenie latem, a ogrzanie i nawilżenie (w zależności od rodzaju wymiennika) zimą, dzięki czemu możliwe jest oszczędne gospodarowanie energią.

Przeczytaj także: Ilościowy opis równomierności rozdziału powietrza w wielorurowych gruntowych wymiennikach ciepła >>

Opisy konstrukcji i działania najczęściej wykorzystywanych wymienników typu grunt/powietrze można znaleźć w wielu publikacjach (np. RI 4/2014 [11]), jednak w większości skupiają się one na wspomaganiu procesów ogrzewania i chłodzenia powietrza. Tymczasem można je ocenić również pod kątem przydatności w systemach klimatyzacji, w których niezbędne są procesy nawilżania i osuszania powietrza.

Wymiennik żwirowy

Według przeprowadzonych badań [9] długość złoża w wymienniku żwirowym powinna wynosić ok. 5 m, co pozwala na optymalne wykorzystanie dziennej amplitudy temperatury powietrza. Należy przez to rozumieć, że wymiennik taki ma zdolność do pewnej autoregeneracji – dzięki akumulacji ciepła w gruncie następuje przeniesienie najniższych i najwyższych temperatur powietrza na okres największego ochłodzenia/ogrzania złoża wymiennika.

Wysokość wymiennika nie powinna przekraczać 2,5 m, ale równie istotne są proporcje wszystkich jego wymiarów. Przenoszenie ciepła z gruntu do złoża żwirowego następuje na powierzchni jego ścian bocznych i podstawy. Najbardziej stabilna temperatura gruntu występuje w najgłębszym miejscu, a więc pod wymiennikiem.

Lepsze efekty przyniesie zatem wykonanie płytszego wymiennika o dużej powierzchni podstawy niż zbliżonego w przekroju do kwadratu. Prędkość powietrza w przekroju poprzecznym wymiennika powinna się mieścić w zakresie 0,05–0,2 m/s, co podyktowane jest koniecznością utrzymania oporów przepływu powietrza na akceptowalnym poziomie oraz zapewnienia optymalnych warunków wymiany ciepła i masy pomiędzy przepływającym powietrzem a wypełnieniem. Zależność między prędkością powietrza w wymienniku a oporami przepływu uzyskaną w badaniach na Politechnice Wrocławskiej zobrazowano na rys. 1.

Dzięki działaniu bezprzeponowemu żwirowy wymiennik ciepła umożliwia wymianę ciepła jawnego oraz wilgoci. W okresie zimowym powietrze przepływające przez wymiennik ulega ogrzaniu oraz nawilżeniu. Zgodnie z badaniami [12] w przeważającej części roku wilgotność względna powietrza za wymiennikiem przekracza 70%.

Kontakt powietrza ze złożem pozwala na zwiększenie zawartości wilgoci nawet o 3 g/kg s.p. przy najniższych temperaturach zewnętrznych – odpowiada to wydajności nawilżacza parowego 3,6 kg/h na 1000 m3/h powietrza.

W okresie letnim powietrze przepływające przez wymiennik może ulegać, w zależności od jego parametrów początkowych, ochłodzeniu lub ochłodzeniu i osuszeniu. Przykładowe przemiany powietrza w wymienniku żwirowym odnotowane w trakcie badań na Politechnice Wrocławskiej przedstawiono na rys. 2.

Wymiennik rurowy

Wymiennik rurowy jest wymiennikiem przeponowym i składa się z kanałów powietrznych umieszczonych pod powierzchnią gruntu. Może stanowić jeden długi rurociąg lub układ kilku rur w odpowiednich odstępach (min. 1 m) połączonych w układzie Tichelmanna. Ze względu na brak bezpośredniego kontaktu powietrza z gruntem w okresie zimowym przemiany powietrza zachodzą ze stałą zawartością wilgoci (rys. 3).

Nie jest możliwe naturalne nawilżanie powietrza doprowadzanego do budynku, a więc z punktu widzenia zastosowania w systemach klimatyzacyjnych jest to rozwiązanie mniej korzystne niż wymiennik żwirowy.

W lecie w wymienniku rurowym uzyskać można okresowe osuszanie powietrza, dlatego ważnym jego elementem jest układ odprowadzania skroplin. Ze względu na efektywną wymianę ciepła prędkość przepływu powietrza powinna wynosić od 1 do 3 m/s [6].

Wymiennik płytowy

Głównym elementem tego wymiennika są prefabrykowane płyty z tworzywa sztucznego ułożone w rzędach na podsypce żwirowo­‑piaskowej, która z kolei wykonywana jest na powierzchni gruntu rodzimego. Podobnie jak wymiennik żwirowy jest to rozwiązanie bezprzeponowe, a więc umożliwia wymianę ciepła oraz wilgoci pomiędzy powietrzem a gruntem stanowiącym masę akumulacyjną.

Wymiennik płytowy w porównaniu ze żwirowym charakteryzuje się większą wymaganą powierzchnią kontaktową z gruntem, co wiąże się ze znacznym zwiększeniem zajmowanego przez niego miejsca. W rozwiązaniu tym nie ma konieczności odprowadzania skroplin, jak w przypadku wymiennika rurowego.

Nadmiar wilgoci pochłaniany jest przez grunt, podobnie jak w wymienniku żwirowym. Z punktu widzenia instalacji klimatyzacyjnych jest to rozwiązanie korzystne ze względu na możliwość nawilżania powietrza.

Czytaj dalej: Analiza pracy poszczególnych wymienników >>

   08.10.2014

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Czym mogą Cię zaskoczyć nowoczesne pompy do wody »

pompy do wody

 



Zadbaj o bezpieczeństwo swoje i swoich pracowników » Szukasz partnera w projektowaniu inżynieryjnym i specjalistycznym? »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go już dziś »

 


Jak projektować instalacje najwyższej jakości »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jakich zabezpieczeń wentylatorów dachowych potrzebujesz »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Czy klimatyzacja jest zdrowa »

wentylacja

 



Kompendium wiedzy o procesach wymiany ciepła » Czy ogrzewanie może wpływać na nasze zdrowie »
pompy woda powietrze pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


Jak dobrze odseparować wodę kanalizacyjna od gruntowej »

studzienka kanalizacyjna

 


Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
7-8/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - WT 2021 dla budynków wielorodzinnych
  • - Klimakonwektory, belki i sufity chłodzące
Zobacz szczegóły
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl