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

Nawilżanie adiabatyczne w klimatyzacji hal przemysłowych – studium przypadku

Adiabatic humidification application in tobacco industry – case study
Nawilżanie adiabatyczne w pewnych przypadkach technologii przemysłowych może przynieść wymierne efekty energetyczne i ekologiczne oraz jest uzasadnione ekonomicznie.
Nawilżanie adiabatyczne w pewnych przypadkach technologii przemysłowych może przynieść wymierne efekty energetyczne i ekologiczne oraz jest uzasadnione ekonomicznie.
Fot. arch. redakcji/hoecker-polytechnik.pl

Niektóre procesy prowadzone w halach przemysłowych wymagają precyzyjnej stabilizacji parametrów powietrza wewnętrznego, w tym jego oczyszczania i uzdatniania. Pochłania to znaczne ilości energii, zwłaszcza na chłodzenie i nawilżanie powietrza.
Od wielu lat głównym sposobem nawilżania wykorzystywanym w klimatyzacji (nie tylko przemysłowej) jest nawilżanie parą.
Dostępne są też nowe rozwiązania, jak np. nawilżacze adiabatyczne z dyszami wysokociśnieniowymi, które pozwalają nie tylko na nawilżanie, ale i schłodzenie powietrza w hali, w której generowane są duże ilości ciepła.

***

W artykule:

• Charakterystyka porównywanych systemów
   - wariant A - przed modernizacją
   - wariant B - po modernizacji)

• Algorytm obliczeń zużycia nośników energii w obydwu wariantach systemu klimatyzacji w skali roku
   - wariant A - przed modernizacją
   - wariant B - po modernizacji)

• Podsumowanie analizy energetyczno-ekonomicznej rozwiązania modernizacyjnego
• Wnioski końcowe

Rozwój niektórych gałęzi przemysłu jest uzależniony od wprowadzania nowych technologii produkcji, które coraz częściej wymagają precyzyjnej stabilizacji parametrów powietrza wewnątrz hali. Szczególnie dotyczy to takich branż, jak przemysł farmaceutyczny, elektroniczny, spożywczy lub tytoniowy.

W niektórych przypadkach wymagania generują potrzebę dokładnego oczyszczania powietrza, w innych większy nacisk kładziony jest na jego uzdatnianie. Każdy z tych procesów wymaga znacznych nakładów energii, szczególnie gdy zachodzi konieczność chłodzenia lub nawilżania powietrza.

O zaletach nawilżania adiabatycznego w tym względzie trudno dyskutować, gdyż są one oczywiste. Problemy eksploatacyjne związane z korozją, jakością wody itp. spowodowały, że od wielu lat głównym sposobem nawilżania wykorzystywanym w klimatyzacji (nie tylko przemysłowej) jest nawilżanie parą.

W ostatnich latach zaczęły się jednak pojawiać nowe rozwiązania nawilżaczy adiabatycznych z dyszami wysokociśnieniowymi, które pozwalają na sterylne i bezpieczne nawilżanie przestrzeni hali przemysłowej lub pomieszczenia z wykorzystaniem wysoko zdemineralizowanej wody. Dodatkowym efektem powyższego rozwiązania jest możliwość równoczesnego chłodzenia powietrza w hali, w której często generowane są duże ilości ciepła.

Wykonany przez autorów audyt efektywności energetycznej miał na celu wykazanie dodatnich efektów energetycznych i środowiskowych zamiany układu nawilżania powietrza parowego na adiabatyczne w systemie klimatyzacji hali produkcyjnej. Modernizacja systemu polegała na zastąpieniu nawilżania parowego przez nawilżanie adiabatyczne połączone z chłodzeniem wyparnym, przez co użytkownik obiektu spodziewa się uzyskać znaczne oszczędności energetyczne.

Charakterystyka porównywanych systemów

Wariant A (przed modernizacją)

Rys. 1. Schemat uzdatniania w centralach klimatyzacyjnych hali produkcyjnej w wariancie A; rys. archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)
Rys. 1. Schemat uzdatniania w centralach klimatyzacyjnych hali produkcyjnej w wariancie A; rys.: archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)

W dotychczasowej wersji systemu klimatyzacji hali produkcyjnej o dużej intensywności zysków ciepła i potrzebie utrzymywania wysokiej wilgotności względnej w okresie całego roku (nazwanej wariantem A) para wykorzystywana do nawilżania powietrza nawiewanego wytwarzana jest centralnie w kotłach parowych zasilanych gazem i dostarczana do central klimatyzacyjnych, gdzie za pomocą odpowiednich dystrybutorów przekazywana jest do powietrza przed opuszczeniem centrali.

Istniejący system klimatyzacji hali składa się z dziewięciu central o strukturze przedstawionej na rys. 1, które nawiewają w sumie VN = 635 860 m3/h o temperaturze 16–17oC. Technologia produkcji nie generuje zysków wilgoci, w związku z czym zawartość wilgoci w powietrzu nawiewanym musi być doprowadzona do wartości wymaganej wewnątrz hali poprzez zewnętrzny układ nawilżania powietrza.

Rys. 2. Uzdatnianie powietrza w wariancie A systemu klimatyzacji dla okresu zimowego; rys. archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)
Rys. 2. Uzdatnianie powietrza w wariancie A systemu klimatyzacji dla okresu zimowego; rys.: archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)
Rys. 3. Uzdatnianie powietrza w wariancie A systemu klimatyzacji dla okresu letniego; rys.: archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)
Rys. 3. Uzdatnianie powietrza w wariancie A systemu klimatyzacji dla okresu letniego; rys.: archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)
Rys. 4. Zużycie nośników energii przez system klimatyzacji hali produkcyjnej oraz temperatura zewnętrzna zarejestrowane przez system BMS w roku 2016; rys: archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)
Rys. 4. Zużycie nośników energii przez system klimatyzacji hali produkcyjnej oraz temperatura zewnętrzna zarejestrowane przez system BMS w roku 2016; rys: archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)

Urządzenia pracujące wewnątrz hali zużywają określony strumień powietrza, które jest wyrzucane na zewnątrz hali. Powoduje to konieczność dostarczania stałego strumienia powietrza zewnętrznego (świeżego), które jest mieszane w centralach z powietrzem recyrkulacyjnym.

W okresach występowania niskich temperatur powietrze jest podgrzewane w nagrzewnicy wstępnej, co ma zapobiec kondensacji wilgoci w komorze mieszania.

Po komorze mieszania powietrze jest schładzane w chłodnicy zasilanej wodą oziębianą w maszynowni chłodniczej lub (w szczególnych przypadkach) podgrzewane w nagrzewnicy wtórnej.

Przed wylotem z centrali powietrze jest nawilżane parą. Nawilżanie realizowane jest za pomocą pary technologicznej wytwarzanej w kotłowni zakładowej przy ciśnieniu 7,5 bara.

Po uwzględnieniu powyższych danych uzdatnianie powietrza w istniejącym systemie klimatyzacji hali można zobrazować na wykresie Molliera (rys. 2 i rys. 3).

 

W analizie zużycia nośników energii przez system klimatyzacji ważną rolę odgrywa charakterystyka cieplna obiektu, czyli wielkość strumieni zysków ciepła i wilgoci generowanych w pomieszczeniu w czasie jego eksploatacji.

W przypadku hali, w której zachodzą skomplikowane procesy technologiczne, wyliczenie tych wartości jest niemożliwe.

W celu oszacowania powyższych wielkości wykonano analizę parametrów powietrza nawiewanego w rzeczywistych warunkach pracy hali, uśredniając odczyty czujników powietrza nawiewanego TN z danych historycznych zarejestrowanych przez system BMS i udostępnionych przez użytkownika.

Zaobserwowano, że nawet przy bardzo różniących się temperaturach powietrza zewnętrznego (powyżej 20 deg) i niezmiennej temperaturze powietrza wewnętrznego ok. 23°C temperatura powietrza nawiewanego ulega niewielkim zmianom oscylującym wokół wartości 17°C. Świadczy to jednoznacznie o tym, że w hali występują znaczne zyski ciepła od urządzeń technologicznych, a system klimatyzacji wymaga dostarczenia dużych ilości energii chłodniczej przez cały rok.

Potwierdzenie tego faktu można znaleźć na wykresie, na którym przedstawiono wyniki rejestracji zużycia nośników energii przez system klimatyzacji analizowanej hali w roku 2016 (rys. 4).

Czytaj też: Koszty instalacji wentylacyjnej z materiałów kompozytowych w porównaniu do rozwiązań tradycyjnych >>>

 

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!
   18.07.2017
dr inż.  Bogusław Maludziński
dr inż.  Bogusław Maludziński
Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Cieplnej i Ochrony Powietrza więcej »
dr inż.  Kazimierz Wojtas
dr inż.  Kazimierz Wojtas
Politechnika Krakowska, Wydział Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii Cieplnej i Ochrony Powietrza, Zakład Wentylacji, Klimatyzacji i Chłodnictwa - adiunkt. Nauczyciel akademicki oraz inżynie... więcej »

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Zdradzamy sposób na projektowanie instalacji najwyższej jakości »

projektowanie

 



Z jakiego powodu tworzywa sztuczne zdominowały rynek wod-kan » Jak bez problemowo przeprowadzić iniekcję mikropali, kotew i gwoździ gruntowych »
bezpieczeństwo instalatora pomoc w projektowaniu
czytam więcej » poznaj go dziś »

 


Czy można dobrze odseparować wodę kanalizacyjną od gruntowej »

innowacyjne projektowanie

 



Poznaj bezpieczne systemy do dezynfekcji wody pitnej i basenowej » Jak zabezpieczyć wentylatory dachowe »
czysta woda wentylator dachowy
wiem więcej » spróbuj już dziś »

 


Przedłuż certyfikat HVAC bez wychodzenia z firmy »

szkolenia hvac

 



Czy łatwo zainstalować podwieszaną toaletę » Z jakego powodu ta pompa wyprzedza przyszłość »
podwieszana toaleta pompy ciepła
wiem więcej » wiem więcej »

 


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
9/2019

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 9/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Dofinansowanie ogrzewania i fotowoltaiki
  • - Eksploatacja gruntowych pomp ciepła
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