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.
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.
Zobacz także
Mastervent Tomasz Miliński Skuteczność odpylania jako istotny aspekt bezpieczeństwa pracy
Emisja pyłów powstających w procesach technologicznych jest jednym z poważniejszych problemów stwarzających zagrożenie dla osób przebywających w ich otoczeniu. Głównymi źródłami pyłów są procesy cięcia...
Emisja pyłów powstających w procesach technologicznych jest jednym z poważniejszych problemów stwarzających zagrożenie dla osób przebywających w ich otoczeniu. Głównymi źródłami pyłów są procesy cięcia materiałów, transportowania, szlifowania i polerowania. Pyły są nie tylko zagrożeniem zdrowotnym, ale również mogą być przyczyną wybuchu.
Mastervent Tomasz Miliński Urządzenia do pochłaniania zanieczyszczeń i obliczanie ilości powietrza odciąganego
Skuteczny odciąg zanieczyszczonego powietrza to problem wielu zakładów produkcyjnych. Źle wykonana wentylacja miejscowa w miejscu obróbki materiałów może powodować gromadzenie się pyłu na stanowisku pracy...
Skuteczny odciąg zanieczyszczonego powietrza to problem wielu zakładów produkcyjnych. Źle wykonana wentylacja miejscowa w miejscu obróbki materiałów może powodować gromadzenie się pyłu na stanowisku pracy oraz w jego okolicach, co w konsekwencji może doprowadzić do powstania tzw. obłoku pyłowego, a niewielkie zaiskrzenie mechaniczne lub otwarty ogień mogą spowodować wybuch.
Panasonic Marketing Europe GmbH Sp. z o.o. Energooszczędne rozwiązania grzewcze i chłodnicze dla hoteli
Podczas projektowania obiektów hotelarskich coraz ważniejsze dla architektów oraz projektantów branżowych stają się kwestie związane z racjonalnym zużyciem energii. Efekt ten jest osiągany poprzez zastosowanie...
Podczas projektowania obiektów hotelarskich coraz ważniejsze dla architektów oraz projektantów branżowych stają się kwestie związane z racjonalnym zużyciem energii. Efekt ten jest osiągany poprzez zastosowanie rozwiązań architektoniczno-budowlanych, które zmniejszają potrzeby cieplne budynku oraz likwidują mostki termiczne. Stosuje się też systemy instalacyjne, które zapewniają odpowiedni komfort cieplny, zmniejszają koszty eksploatacyjne budynku oraz podnoszą prestiż ekologiczny obiektu. Jakie rozwiązania...
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)
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. 1. Schemat uzdatniania w centralach klimatyzacyjnych hali produkcyjnej w wariancie A; 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)
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).
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)
Charakterystyka porównywanych systemów
Wariant B (po modernizacji)
W wyniku modernizacji systemu klimatyzacji hali produkcyjnej przewiduje się zastąpienie w nim nawilżania parowego przez układ nawilżania adiabatycznego, czyli bezpośredniego rozpylania wody za pomocą dysz o specjalnej konstrukcji w przestrzeni hali.
Woda rozdrobniona do mikrocząstek odparowuje w początkowej fazie swojego opadania kosztem ciepła jawnego pobranego z powietrza w hali. Uzyskuje się dzięki temu podwójny (pozytywny) efekt: oprócz koniecznego nawilżania powietrza w hali do wymaganej przez technologię wilgotności uzyskuje się efekt chłodzenia powietrza, co jest szczególnie korzystne w przypadku występowania zysków ciepła w pomieszczeniach.
Ten sposób nawilżania wymaga jednak zastosowania następujących elementów i urządzeń:
- w przestrzeni każdej hali na odpowiedniej wysokości zainstalowane zostaną zestawy dyszowe;
- do każdego zestawu dostarczana będzie woda uzdatniona (zdemineralizowana) pod wysokim ciśnieniem (ok. 4–5 barów), co przy odpowiedniej konstrukcji dysz zapewni wypływ wody w postaci aerozolu, którego cząstki prawie natychmiast odparują. Dzięki temu całkowita ilość wody dostarczonej do dysz zamieni się w 100% w parę wodną przekazaną do powietrza w pomieszczeniu;
- proces odwróconej osmozy służący do uzdatniania wody wymagać będzie dostarczenia zwiększonej ilości wody (o ok. 15%) ponad strumień wymagany do dostarczenia do dysz nawilżających, co zostało uwzględnione w obliczeniach kosztów wody wymaganej przez proponowane rozwiązanie;
- dostarczenie uzdatnionej wody do dysz pod wysokim ciśnieniem zapewni stacja uzdatniania (odwrócona osmoza) wraz z zestawem pompowym wysokiego ciśnienia;
- energia zużywana przez zestaw pompowy stanowić będzie energię pomocniczą procesu nawilżania i jako taka została uwzględniona w obliczeniach.
Ponadto ustalono z użytkownikiem, że wariant B systemu po modernizacji będzie się charakteryzował następującymi cechami:
- liczba central, ich struktura oraz strumienie powietrza nawiewanego i świeżego (zewnętrznego) nie ulegną zmianie,
- z central zostaną usunięte dystrybutory pary technologicznej,
- system sterowania zasadniczo nie ulegnie zmianie (poza tym, że sygnał wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu nie będzie decydował o strumieniu pary technologicznej dostarczanej do central, ale będzie regulował ilość wody dostarczanej do dysz systemu nawilżania adiabatycznego),
- temperatura powietrza w pomieszczeniu będzie regulowana pracą chłodnic i nagrzewnic w centralach (w niezmienionym w stosunku do dotychczasowego trybie pracy).
Rys. 5. Uzdatnianie powietrza w wariancie B systemu klimatyzacji dla okresu zimowego; rys.: archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)
Rys. 6. Uzdatnianie powietrza w wariancie B systemu klimatyzacji dla okresu letniego; rys.: archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)
W wyniku powyższego uzdatnianie powietrza (na wykresie Molliera) w nowej wersji systemu będzie realizowane w sposób taki, jaki przedstawiają rys. 5 i rys. 6. Uwaga: na rys. 5 i rys. 6 zobrazowano dwie możliwe technicznie wersje wariantu B w postaci:
a) nawilżania wodą rozpylaną dyszami rozstawionymi równomiernie w przestrzeni hali (powietrze wypływa z centrali o odpowiednio niskiej temperaturze oraz zbyt niskiej zawartości wilgoci i zostaje podgrzane kosztem zysków ciepła pochodzących od urządzeń, a następnie nawilżone do wymaganych parametrów powietrza w przestrzeni hali),
b) nawilżania wodą rozpylaną za pomocą dysz bezpośrednio w centrali klimatyzacyjnej (powietrze wypływa z centrali o nieco niższej niż w przypadku a) temperaturze i zawartości wilgoci takiej, jakiej wymagają parametry powietrza w pomieszczeniu).
Algorytm obliczeń zużycia nośników energii w obydwu wariantach systemu klimatyzacji w skali roku
Wariant A (przed modernizacją)
W tab. 1 i poniżej zestawiono podstawowe założenia oraz opis algorytmu obliczeń zużycia nośników energii przez wariant A systemu klimatyzacji hali. Ilustrację graficzną sposobu obliczeń stanowią przemiany na wykresie h-x Molliera przedstawione na rys. 2 i rys. 3 (na których zdefiniowano również oznaczenia poszczególnych charakterystycznych punktów przemian termodynamicznych).
Tabela 1. Podstawowe dane wejściowe w procesie uzdatniania powietrza w systemie klimatyzacji hali (zarówno dla wariantu A, jak i wariantu B)
Stałe parametry wody zasilającej chłodnicę (6/14°C) generują (w przybliżeniu) stałą temperaturę ścianki chłodnicy (Ts = 12°C).
Parametry powietrza za chłodnicą leżą na prostej wyznaczonej przez punkt o parametrach powietrza wlotowego na chłodnicę (po komorze mieszania) oraz powietrza o temperaturze ścianki i wilgotności 100%.
Chłodnica, jeżeli pracuje, obniża temperaturę powietrza nawiewanego do założonej temperatury powietrza nawiewanego TN.
Proces nawilżania parowego przebiega w przybliżeniu bez zmiany temperatury powietrza nawilżanego (czyli w temperaturze TN).
Jeżeli zawartość wilgoci w powietrzu po komorze mieszania XM jest większa od zawartości wilgoci w powietrzu w pomieszczeniu XP, następuje osuszanie powietrza w chłodnicy (do wymaganej zawartości wilgoci oraz temperatury powietrza nawiewanego).
Jeżeli temperatura powietrza po komorze mieszania jest większa od temperatury powietrza nawiewanego TN, następuje konieczne ochładzanie powietrza w chłodnicy (do temperatury powietrza nawiewanego).
W obydwu powyższych przypadkach nawilżacz parowy dowilża powietrze przed wylotem z centrali do wymaganej zawartości wilgoci w pomieszczeniu – XP.
Obliczenia funkcji i parametrów powietrza wilgotnego prowadzono zgodnie z zasadami termodynamiki [3 i 5].
Obliczenia są prowadzone dla każdej godziny o parametrach powietrza zewnętrznego dla „roku referencyjnego” stacji meteo w Krakowie-Balicach.
Zdolność produkcyjna zakładu jest utrzymywana na stałym poziomie przez ok. 8000 godzin w ciągu roku, a okres letni trwa od 1 kwietnia do 31 października.
W każdej godzinie pracy systemu klimatyzacji hali wyliczano ilość pary niezbędnej do dostarczenia do powietrza nawiewanego (wzór 1).
gdzie:
GP,i – ilość wilgoci (pary lub wody) dostarczonej w ciągu godziny „i”;
VN – strumień powietrza nawiewanego, m3/h;
ρa – gęstość powietrza, kg/m3;
XN – zawartość wilgoci w powietrzu nawiewanym, g/kg;
XC,i – zawartość wilgoci w powietrzu przed nawilżaczem w „i-ej” godzinie pracy systemu w ciągu roku, g/kg.
W każdej godzinie pracy systemu klimatyzacji hali wyliczana była ilość energii chłodzenia niezbędna do dostarczenia do powietrza nawiewanego w celu uzyskania pożądanych parametrów powietrza przed procesem nawilżania (wzór 2).
gdzie:
QC,i – energia chłodnicza dostarczona przez chłodnicę do powietrza nawiewanego w ciągu godziny „i” pracy systemu klimatyzacji (uwaga: we wzorze 2 pominięto zapis jednej godziny, przez którą należy pomnożyć otrzymany z tej zależności wynik, aby uzyskać poprawny sens fizyczny wyrażenia);
hM – entalpia właściwa powietrza przed chłodnicą (po wyjściu z komory mieszania), g/kg;
hC,i – entalpia właściwa powietrza za chłodnicą w „i-ej” godzinie w ciągu roku pracy systemu, g/kg.
Obliczenia rocznego zużycia energii końcowej i pierwotnej oraz wielkości redukcji emisji CO2 polegały na zsumowaniu wartości wyliczonych dla każdej godziny w ciągu roku przy uwzględnieniu:
- zapotrzebowania na ilość pary na potrzeby nawilżania powietrza w hali,
- zapotrzebowania na ciepło do przygotowania pary do procesu nawilżania powietrza po uwzględnieniu sprawności całorocznej kotłowni parowej (ηK = 87,8% – wg rzeczywistych danych zarejestrowanych przez użytkownika),
- zużycia energii elektrycznej przez napędy pomocnicze (pompy wody uzupełniającej w systemie wytwarzania pary),
- zapotrzebowania na energię chłodniczą przez chłodnice w centralach klimatyzacyjnych,
- zużycia energii elektrycznej przez agregaty ziębnicze, niezbędnej do wytworzenia ww. ilości energii chłodniczej (z uwzględnieniem średniorocznego, rzeczywistego wskaźnika efektywności SEER maszynowni chłodniczej w zakładzie produkcyjnym).
Wariant B (po modernizacji)
Porównywane systemy klimatyzacji różnią się sposobem nawilżania, który nie tylko zostaje przesunięty z central klimatyzacyjnych bezpośrednio do pomieszczenia, ale na dodatek zmienia swój charakter z parowego na adiabatyczny. Pociąga to za sobą następujące konsekwencje w obliczeniach przemian powietrza wilgotnego:
- powietrze w hali w trakcie nawilżania adiabatycznego obniża swoją temperaturę, nie zmieniając entalpii właściwej, więc entalpia właściwa powietrza przed procesem nawilżania (powietrze nawiewane) musi być równa entalpii właściwej powietrza wymaganej w pomieszczeniu hali,
- temperatura powietrza nawiewanego musi być niższa od temperatury powietrza przed procesem nawilżania o wartość ΔTN wynikającą z zysków ciepła jawnego, które muszą być zbilansowane przez powietrze nawiewane do hali przez centrale,
- z uwagi na fakt, że ww. zyski ciepła będą takie same zarówno przed, jak i po modernizacji, różnica temperatur ΔTN’ = TP’ – TN’ (po modernizacji) będzie równa różnicy ΔTN = TP – TN(przed modernizacją),
- parametry powietrza zewnętrznego oraz powietrza wewnątrz hali są identyczne jak w wariancie A (patrz tab. 1).
W konsekwencji powyższego:
- chłodnica, jeżeli pracuje, obniża entalpię powietrza nawiewanego do założonej entalpii powietrza nawiewanego hN,
- jeżeli zawartość wilgoci w powietrzu po komorze mieszania XM jest większa od zawartości wilgoci w powietrzu w pomieszczeniu XP, następuje konieczne osuszanie powietrza w chłodnicy (do entalpii powietrza nawiewanego – hN oraz zawartości wilgoci: Xc’= XN’),
- jeżeli entalpia powietrza po komorze mieszania jest większa od entalpii powietrza nawiewanego, następuje konieczne ochładzanie powietrza w chłodnicy (do osiągnięcia wartości entalpii powietrza nawiewanego hN),
- pozostałe założenia oraz procedury obliczeń – analogiczne jak w wariancie A.
Czytaj też: Zdecentralizowana wentylacja budynków i mieszkań >>>
Podsumowanie analizy energetyczno-ekonomicznej rozwiązania modernizacyjnego
Obliczenia efektów energetyczno-ekologiczno-ekonomicznych przedsięwzięcia wykonywano w środowisku obliczeniowym Excel, analizując zgodnie z opisanym powyżej algorytmem parametry statystycznego roku obliczeniowego dla Krakowa i zakładając, zgodnie z deklaracją użytkownika, że produkcja zakładu odbywa się w sposób ciągły ze stałą wydajnością (w praktyce występują kilkudniowe przerwy w produkcji w okresach świąt Bożego Narodzenia i Wielkanocnych oraz przeglądowo-konserwacyjne).
W tab. 2 zestawiono i porównano wyniki obliczeń podstawowych składników rocznego bilansu nośników energii uzyskane dla badanego przypadku modernizacyjnego.
Tabela 2. Zestawienie porównawcze wyników obliczeń audytu energetycznego dla wariantów przed modernizacją (A) i po modernizacji systemu nawilżania (B)
Rys. 7. Wyniki audytu energetycznego w formie graficznej; rys: archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)
Podstawowe wyniki obliczeń audytu opisywanego przedsięwzięcia modernizacyjnego przedstawiono w formie graficznej na rys. 7.
Obliczenia efektów ekologicznych i kosztów prowadzono przy aktualnie obowiązujących wskaźnikach przeliczeniowych współczynników nakładu energii pierwotnej oraz emisyjności CO2 dla poszczególnych nośników energii, przy ich rzeczywistych kosztach jednostkowych (netto bez VAT) uzgodnionych z użytkownikiem (tab. 3 i tab.4).
Proponowana zmiana technologii nawilżania powietrza likwiduje zapotrzebowanie na parę wykorzystywaną w procesie i eliminuje zużycie gazu jako nośnika energii niezbędnego do jej wytworzenia. Wykorzystanie dodatkowego efektu chłodzenia wyparnego przy nawilżaniu adiabatycznym pozwala na ograniczenie zapotrzebowania na energię chłodniczą, a w konsekwencji ograniczenie zużycia energii elektrycznej przez analizowany zakład produkcyjny.
Rys. 8. Zestawienie korzyści z uzyskanych z zastosowania proponowanego przedsięwzięcia modernizacyjnego10; rys. archiwa autorów (B. Maludziński, K. Wojtas)
Z racji dużej skali produkcji oraz wymagań technologicznych dla systemu klimatyzacji hali produkcyjnej dzięki proponowanej modernizacji systemu uzyskano znaczące oszczędności zarówno nośników energii, kosztów, jak i emisji CO2 (patrz rys. 8). Średnioroczna oszczędność energii końcowej wyniesie 570,774 toe/rok, a energii pierwotnej 699,215 toe/rok.
Pomimo że w tego typu analizach autorzy nie są zwolennikami pełnej analizy ekonomicznej (z racji trudnego do ustalenia kosztu inwestycyjnego), w tym przypadku dokonano oszacowania kosztów inwestycji (ok. 1 400 000 zł – na podstawie danych producentów).
Przy porównaniu tej kwoty z rocznymi oszczędnościami kosztów eksploatacyjnych przedsięwzięcia uzyskano „szokującą” wartość wskaźnika SPBT na poziomie poniżej jednego roku.
Wnioski końcowe
Zastosowanie nawilżania adiabatycznego nie jest z pewnością żadnym nowatorskim rozwiązaniem technicznym w dziedzinie uzdatniania powietrza w klimatyzacji, jednak w ostatnich latach projektanci unikali jego stosowania z racji szeregu niedogodności eksploatacyjnych, wykorzystując do tego celu tzw. nawilżanie parowe.
Celem przeprowadzonych prac było nie tyle wykazanie, że zastosowanie tego rozwiązania w warunkach klimatu polskiego jest na obecnym poziomie rozwoju techniki klimatyzacyjnej możliwe, ale że w pewnych szczególnych przypadkach technologii przemysłowych może ono przynieść wymierne efekty energetyczne i ekologiczne oraz jest uzasadnione ekonomicznie.
Ponadto, jak wskazuje duża liczba prac poświęconych temu zagadnieniu (np. [7,8]), wykorzystanie efektu chłodzenia adiabatycznego związanego z tym sposobem nawilżania powinno być coraz powszechniejsze nie tylko w specyficznych procesach technologicznych (jak w referowanym przypadku), ale również w systemach klimatyzacji komfortu, w których negatywny wpływ wzrostu zawartości wilgoci w powietrzu może być neutralizowany przez osuszanie adsorpcyjne przy wykorzystaniu ciepła odpadowego lub energii słonecznej („desiccant cooling” lub „solar cooling”). Jeden z przypadków tego typu został poddany analizie w publikacji [8] jednego z autorów.
streszczenieAutorzy artykułu prezentują wyniki analizy przeprowadzonej w ramach audytu energetycznego hali produkcyjnej zakładu przemysłowego, w którym wykorzystano rzeczywiste dane o przepływach energii pochodzące z monitoringu. Dane te zostały zaadaptowane do autorskiego modelu obliczeniowego umożliwiającego symulację procesów uzdatniania powietrza w systemie klimatyzacji hali. Obliczenia zużycia nośników energii w okresie „referencyjnego roku obliczeniowego” (stacja Kraków-Balice [10]) zostały wykonane w godzinowych interwalach czasowych dla dwóch rozwiązań nawilżania powietrza w postaci nawilżania parowego (rozwiązanie A – przed modernizacją) oraz nawilżania adiabatycznego (rozwiązanie B – po modernizacji), a wyniki porównania obydwu rozwiązań systemowych zostały uzupełnione o prostą analizę kosztów. abstractThe paper presents the authors’ analysis’ results conducted as a major part of an energetic audit provided for tobacco industry. The calculations were made based on real, „historical” data monitored and stored by the customer’s BMS system. These data have been adapted to an author’s own computational model that simulates air treatment processes in the analyzed hall air conditioning system. Calculations of energy consumption during the „reference year” (Krakow-Balice station [10]) were performed in hourly intervals for two solutions of humidifying air, in the form of steam humidification (solution A – before modernization) and adiabatic humidification (solution B – after modernization). The results of comparison of both system solutions were supplemented by simple cost analysis. |
Literatura
- Ustawa z dnia 20 maja 2016 r. o efektywności energetycznej (DzU 2016, poz. 831).
- Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 10 sierpnia 2012 r. w sprawie szczegółowego zakresu i sposobu sporządzania audytu efektywności energetycznej, wzoru karty audytu efektywności energetycznej oraz metod obliczania oszczędności energii, (DzU 2012, poz. 962).
- Pełech A., Wentylacja i klimatyzacja – podstawy, Oficyna Wydawnicza PWr, Wrocław 2008.
- Baumgarth S., Hoener B., Reeker J., Poradnik klimatyzacji. Tom 1. Podstawy, Systherm Technik, Poznań 2010.
- Jones W.P., Klimatyzacja, Arkady, Warszawa 2001.
- Recknagel H., Sprenger E., Hönmann W., Schramek E.R., Ogrzewanie i klimatyzacja, EWFE, Wydanie 1, Gdańsk 2005.
- Kowalski P., Kwiecień D., Nawilżanie adiabatyczne – alternatywny sposób chłodzenia powietrza, „Rynek Instalacyjny” nr 4/2017.
- Wojtas K., Możliwości wykorzystania miejskiego ciepła systemowego w chłodzeniu wyparnym obiektów wielkokubaturowych, „Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja” nr 11/2016.
- Koncepcja modernizacji instalacji nawilżania adiabatycznego hali produkcyjnej.10. http://mib.gov.pl.
Czytaj też: Nowoczesne chłodzenie serwerowni i data center >>>
Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!