Załóż konto na portalu i bezpłatnie pobierz wydanie Rynku Instalacyjnego 7-8/2019 

Nawilżanie adiabatyczne – alternatywny sposób chłodzenia powietrza

Wyparne chłodzenie mieszane
Są różne sposoby chłodzenia wyparnego ze szczególnym uwzględnieniem procesów uzdatniania powietrza wentylującego, jednak nie wszystkie można zastosować w praktyce.
Są różne sposoby chłodzenia wyparnego ze szczególnym uwzględnieniem procesów uzdatniania powietrza wentylującego, jednak nie wszystkie można zastosować w praktyce.
Rys. redakcja RI
Ciąg dalszy artykułu...

Wyparne chłodzenie mieszane

Mieszane systemy chłodzenia wyparnego (pośrednio-bezpośrednie) charakteryzują się bardziej skomplikowaną budową. Do najbardziej znanych rozwiązań można zaliczyć:

  • system z dwoma nawilżaczami adiabatycznymi (w kanale powietrza nawiewanego i wywiewanego) oraz wymiennikiem do odzysku energii (najczęściej wymiennikiem obrotowym lub wysokosprawnym wymiennikiem płytowym),
  • system DEC (od ang. dessicative-evaporative-cooling), który w porównaniu z poprzednim rozwiązaniem jest wyposażony dodatkowo w osuszacz sorpcyjny, współpracujący najczęściej z baterią kolektorów słonecznych lub z innym źródłem ciepła, dzięki czemu można uzyskać powietrze nawiewane charakteryzujące się nawet mniejszą zawartością wilgoci aniżeli powietrze zewnętrzne.
Rys. 10. Przykład rozwiązania mieszanego chłodzenia wyparnego z przemianami stanu powietrza na wykresie h-x Moliera; rys. arch. autorów (P. Kowalski, D. Kwiecień)
Rys. 10. Przykład rozwiązania mieszanego chłodzenia wyparnego z przemianami stanu powietrza na wykresie h-x Moliera; rys. arch. autorów (P. Kowalski, D. Kwiecień)

Przedstawiony na rys. 10 przykład rozwiązania systemu mieszanego chłodzenia wyparnego jest połączeniem bezpośredniego i pośredniego chłodzenia wyparnego. Dzięki temu istnieje możliwość normowania założonych parametrów powietrza w pomieszczeniu w szerszym zakresie niż w do tej pory omawianych rozwiązaniach. W zależności od warunków panujących w okresie ciepłym wykorzystuje się działanie nawilżania adiabatycznego w kanale powietrza nawiewanego, co wraz z odzyskiem energii z powietrza wywiewanego może umożliwić uzyskanie stosunkowo niskiej temperatury powietrza w pomieszczeniu przy akceptowalnej zawartości wilgoci (punkt 6oc na rys. 10). Również w okresie zimnym założony stan powietrza w pomieszczeniu może zostać osiągnięty.

System ten jest droższy od poprzednio omawianych z uwagi na wyższe koszty zakupu całego urządzenia, a także nieco większe koszty uzdatniania i transportu powietrza oraz dodatkowe koszty serwisowe.

Współczesne trendy wykorzystania chłodzenia wyparnego

Obecnie istnieją już nie tylko projekty koncepcyjne, ale także gotowe urządzenia, w których procesy nawilżania adiabatycznego pozwalają w bardziej efektywny i zarazem higieniczny sposób obniżać temperaturę powietrza wentylującego.

Rys. 11. A – możliwość ochładzania powietrza o temp. 28°C w wymienniku wyparnym Klimanaut [wg 18], B – porównanie możliwości obniżenia temperatury powietrza w różnych systemach adiabatycznych [12]; rys. arch. autorów (P. Kowalski, D. Kwiecień)
Rys. 11. A – możliwość ochładzania powietrza o temp. 28°C w wymienniku wyparnym Klimanaut [wg 18], B – porównanie możliwości obniżenia temperatury powietrza w różnych systemach adiabatycznych [12]; rys. arch. autorów (P. Kowalski, D. Kwiecień)

Interesującymi rozwiązaniami są chłodnice wyparne, które umożliwiają ochłodzenie powietrza nawet poniżej temperatury termometru mokrego (rys. 11). Przykładami takich wymienników są tzw. ultracoolery [12], które wykorzystywane są w systemach semi pośrednio-bezpośrednich i w systemach wykorzystujących tzw. obieg Maisotsenki.

W adiabatycznym systemie semi pośrednio-bezpośrednim część strumienia roboczego (ochładzanego w sposób pośredni) jest kierowana do kanału „mokrego”, gdzie już jako powietrze procesowe odbiera ciepło parowania wody i następnie usuwane jest na zewnątrz. Pozostała część schłodzonego powietrza roboczego kierowana jest do pomieszczenia. Dzięki wykorzystaniu w procesie nawilżania powietrza już wcześniej schłodzonego istnieje możliwość uzyskania niższej niż w konwencjonalnych systemach pośrednich i bezpośrednich temperatury powietrza nawiewanego.

Przykładem rozwiązania, które bazuje na takiej zasadzie działania jest wymiennik ciepła Oxycell wykorzystywany w urządzeniu wentylacyjnym Klimanaut [12, 18] oraz modułowy wymiennik przeciwprądowy Ka2O [13].

System pośredniego chłodzenia wyparnego oparty na obiegu Maisotsenki (M-obieg) jest wykorzystywany np. w urządzeniach Coolerado [19]. Głównym powodem zainteresowania tym rozwiązaniem w ostatnich latach jest wysoka efektywność ochładzania powietrza.

Podobnie jak w poprzednim rozwiązaniu strumień powietrza roboczego jest dzielony na dwie części:

  • pierwszy strumień przepływa przez kanał „suchy”, w którym jest ochładzany i dostarczany następnie do pomieszczenia wentylowanego.
  • druga część powietrza roboczego, przepływając przez pomocniczy kanał „suchy”, przedostaje się do kanału „mokrego” przez pory w ściance oddzielającej kanał „suchy” i „mokry”. Ścianki te są wykonane w taki sposób, żeby woda zwilżająca kanał „mokry” nie przedostawała się do kanału „suchego”.
    W kanale „mokrym” powietrze procesowe odbiera ciepło na drodze odparowania wody. Dla zwiększenia efektu chłodzenia strumień procesowy w kanale „mokrym” przepływa prostopadle do strumienia roboczego w kanale „suchym”.

Obydwa wymienione powyżej rozwiązania charakteryzują się możliwością uzyskania stosunkowo niskiej temperatury powietrza, wysokimi efektywnościami procesu ochładzania i zminimalizowaniem ryzyka rozwoju drobnoustrojów w powietrzu nawiewanym. Do ich pracy konieczne jest jednak dostarczenie strumienia powietrza roboczego. Nie mają również możliwości asymilacji wilgoci w pomieszczeniach, w których występuje emisja pary wodnej.

Jednym z rozwiązań, które umożliwia również osuszanie powietrza dostarczanego do pomieszczeń, jest system DEC, który może ponadto wykorzystywać odnawialną energię promieniowania słonecznego do uzdatniania powietrza. System ten, możliwy do zastosowania w różnych konfiguracjach, został szczegółowo omówiony m.in. w publikacjach [6, 7, 9].

Wnioski

Nawilżanie adiabatyczne wykorzystywane do ochładzania powietrza wentylującego lub bezpośrednio powietrza wewnętrznego może być atrakcyjną alternatywą lub uzupełnieniem uzdatniania powietrza w pomieszczeniach przemysłowych, w których do zapewnienia odpowiednich warunków technologicznych wymagane jest utrzymanie stosunkowo wysokiej zawartości wilgoci w powietrzu (x > 12 g/kg p.s.) lub wilgotności względnej (φ ≥ 70%). Do takich obiektów można zaliczyć m.in. niektóre pomieszczenia w zakładach lniarskich, bawełniarskich i jedwabniczych, zgrzeblarnie włókna sztucznego czy pomieszczenia przemysłu tytoniowego [1, 4].

W klimatyzacji komfortu chłodzenie wyparne może być wykorzystywane tylko częściowo, gdyż w okresie ciepłym nie gwarantuje utrzymania zadanych parametrów powietrza wewnętrznego. Interesującą propozycją zastosowania systemów nawilżania wyparnego w klimatyzacji komfortu wydaje się przygotowanie powietrza pierwotnego w systemach z rozdzielonym uzdatnianiem powietrza.

Systemy pośredniego chłodzenia wyparnego mają przewagę nad systemami bezpośrednimi pod względem zagwarantowania odpowiednich warunków higienicznych w pomieszczeniach, szczególnie wówczas, gdy do uzdatniania powietrza stosowane są konwencjonalne obiegowe komory zraszania. W rozwiązaniach tych bowiem powietrze nawiewane do pomieszczeń nie ma bezpośredniego kontaktu z wodą.

Nowoczesne systemy mieszanego chłodzenia wyparnego pozwalają w sposób bardziej pełny kształtować mikroklimat wnętrz, szczególnie te, które wyposażone są ponadto w urządzenia do osuszania powietrza [6, 7, 9].

O możliwości zastosowania systemu chło­dzenia wyparnego w danym obiekcie powinny decydować: wysokość kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych z jednej strony, z drugiej zaś możliwość utrzymania zadanych parametrów powietrza w każdych warunkach pogodowych oraz bezpieczeństwo mikrobiologiczne.

W kolejnym artykule przedstawione zostaną wyniki symulacji pracy różnych systemów nawilżania adiabatycznego w wybranych obiektach.

streszczenie

Nawilżanie adiabatyczne jest procesem stosunkowo często stosowanym w technice wentylacyjnej i klimatyzacyjnej. Jego popularność bierze się z niedużych kosztów związanych z procesem uzdatniania powietrza, który umożliwia obniżenie jego temperatury, wykorzystując zjawisko odparowania wody. W artykule omówiono różne sposoby chłodzenia wyparnego ze szczególnym uwzględnieniem procesów uzdatniania powietrza wentylującego. Przedstawiono również bariery, istotne z punktu widzenia stosowalności tych systemów w praktyce.



abstract

The evaporative cooling (EC) is a thermodynamic conception which is often use in Heating, Ventilation and Air-Conditioning systems. It is popular and cost-effective cooling method which  allows to lower the air temperature by using the phenomenon of water evaporation. In the paper various kinds of evaporative cooling systems and their psychrometric representation are discussed. Moreover some of the drawbacks of EC systems which are important for the usage of these systems in practice are presented.

 

Literatura

1. Bednarski J., Pośrednie chłodzenie wyparne w klimatyzacji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1999.
2. Recknagel H., Sprenger E., Hönmann W., Schramek E.R., Poradnik. Ogrzewanie + Klimatyzacja, EWFE 1994.
3. Ferencowicz J., Wentylacja i klimatyzacja, Arkady 1962.
4. Ferencowicz J., Przydróżny S., Klimatyzacja, PWr, Wrocław 1988.
5. Pełech A., Wentylacja i Klimatyzacja. Podstawy, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2011.
6. Besler M., Kowalski P., Kwiecień D., Schwitalla A., Warianty solarnych systemów klimatyzacyjnych, „Chłodnictwo i Klimatyzacja” nr 6/2008.
7. Kowalski P., Kwiecień D., Wykorzystanie kolektorów słonecznych w instalacjach klimatyzacyjnych, „Rynek Instalacyjny” nr 10/2008.
8. Sikończyk I., Chłodzenie adiabatyczne w układach klimatyzacji komfortu, „Rynek Instalacyjny” nr 3/2013.
9. Kwiecień D., Wpływ klimatu polskiego na pracę i projektowanie słonecznego systemu klimatyzacyjnego SDEC, „Rynek Instalacyjny” nr 9/2013.
10. Górka A., Górzeński R., Bezpośrednie chłodzenie wyparne budynków, „Rynek Instalacyjny” nr 7/2014.
11. Pomianowski M., Andersen Ch.H., Heiselberg P., Technical potential of evaporative cooling in Danish and European condition, „Energy Procedia” 78 (2015).
12. Danielak M., Alternatywne systemy chłodzenia i klimatyzacji, Grupa Medium, Warszawa 2014.
13. Danielak M., Analiza ekonomiczna chłodzenia wyparnego, „Chłodnictwo & Klimatyzacja” nr 12/2015.
14. www.condair.pl.
15. www.klingenburg.pl.
16. www.sternal.com.pl.
17. www.coltinfo.pl.
18. www.kampmann.pl.
19. www.coolerado.com.

Czytaj też: Chłodzenie obiektów przemysłowych >>>

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   24.05.2017

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Poznaj nowinki z branży HVAC »

klimatyzatory

 



4 sposoby zastosowania wymienników ciepła »

Na czym polega automatyzacja instalacji  w technice budowlnej »
wymienniki ciepła systemy kanalizacyjne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Grzejnik czy podłogówka - czym ogrzewać? »

ogrzewanie hybrydowe

 



Jak prawidłowo odizolować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

Zdradzamy 3 funkcje ultra nowoczesnych klimatyzatorów »
produkcja studni wodomierzowych film o pompowni ppoz
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Czy znasz 5 funkcji, które ułatwią pomiary? »

systemy wentylacyjne

 



Poznaj sposób na optymalizację strat energii »

Jakie są korzyści płynące ze stosowania pomp wodnych »
pompy cyrkulacyjne pompy wodne
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zaprojektować niezawodne instalacje w budynku »

innowacyjne projektowanie instalacji

 



5 sposobów na szybką i dokładną pracę w miernictwie »

Dobierz wielogazowy detektor podtynkowy »
rozwiązania pomiarowe detektor gazów
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Elektryka nie jest Ci obca? Dołącz do klubu »

klub instalatora

 



Dobierz urządzenie tłoczące do pomieszczenia » Jaki rekuperator nadaje się do budynków jednorodzinnych »
kanalizacja centrale rekuperacyjne
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Ekspert Budowlany - zlecenia

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
7-8/2020

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 7-8/2020
W miesięczniku m.in.:
  • - Nowoczesne kotły na gaz i paliwa stałe
  • - Dezynfekcja powietrza wentylacyjnego
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