Jak za pomocą urządzeń recyrkulacyjnych skutecznie chłodzić hale?

Ponieważ wymagania dotyczące komfortu ciągle rosną, rośnie również udział systemów wentylacji z chłodzeniem: dziś ponad połowa wszystkich urządzeń jest wyposażona w chłodnice. Wentylacja komfortowa stosowana jest również w dużych halach (m.in. halach targowych, halach wielofunkcyjnych, arenach sportowych, halach produkcyjnych i magazynowych). Nowy innowacyjny sposób wykorzystuje urządzenia recyrkulacyjne do chłodzenia różnego typu hal. W jaki sposób i na jakich warunkach?

3 powody zastosowania chłodzenia w dużych halach

Produkcja

Czasami proces produkcyjny wymaga, aby temperatura na hali utrzymywała się na stałym poziomie. W takim przypadku, właściciel musi zapewnić możliwość regulacji chłodzenia. Oznacza to, że jeśli proces technologiczny wymaga utrzymania stałej temperatury 15°C na hali, a ta wzrosłaby chociaż o 1°C niezbędne jest ochłodzenie hali do wymaganych warunków temperaturowych.

Wydajność pracy

W wysokich temperaturach spada wydajność pracy personelu (rys.1), powodując zwiększenie częstotliwości  wypadków (m.in. omdlenia). Często pada pytanie pod względem ekonomicznym – czy chłodzenie przestrzeni ma sens? Wniosek: Im niższe koszty, tym większe prawdopodobieństwo zastosowania.

Rys. 1: Spadek wydajności pracy wraz ze wzrostem temperatury.

Komfort

Każdy na co dzień korzysta z systemów klimatyzacji np. w samochodach. W związku z tym zrozumiała jest chęć pracy w warunkach komfortowych, w tym także na hali przemysłowej.  Z drugiej strony, inwestycje są konieczne. Kompromis pomiędzy tym, co jest pożądane, a poniesionymi kosztami ma sens jeśli zastosujemy urządzenia recyrkulacyjne do chłodzenia różnego rodzaju hal.

 

 

Urządzenia recyrkulacyjne do chłodzenia hal

Każdy system grzewczy może być również wykorzystywany do chłodzenia, jeśli zamiast czynnika grzewczego dostarcza czynnik chłodzący (na przykład wodę lodową). By to było możliwe następujące elementy muszą być spełnione i / lub wzięte pod uwagę:

Free cooling

Sekcja mieszania pod zespołem grzewczym,  daje możliwość  wtłoczenia świeżego chłodnego powietrza do hali, a tym samym zapewnienia chłodzenia (jeśli temperatura powietrza zewnętrznego jest niższa niż temperatura powietrza wewnątrz hali). Wydajność chłodzenia zależy od temperatury świeżego powietrza, co oznacza, że może występować jako dodatek do zmniejszenia kosztów operacyjnych (rys. 2).

Rys. 2: Free cooling – wykorzystanie powietrza zewnętrznego do ochłodzenia powietrza wewnątrz hali.

 

System 2- lub  4-rurowy

Zaletą systemu 4- rurowego (oddzielnie nagrzewnica, oddzielnie chłodnica),  są  zoptymalizowane wymiary każdej z nagrzewnicy i chłodnicy, niestety przekłada się to na wyższe koszty. Dlatego też bardziej popularny w halach przemysłowych jest system 2-rurowy. 

Kiedy powietrze jest schładzane, granica nasycenia pary wodnej może być osiągnięta i następuje wykraplanie się pary wodnej. Skropliny muszą być zgromadzone i odprowadzone; jeśli wystąpi przeciek  może dojść do znacznego uszkodzenia maszyn lub do przestojów produkcyjnych. Zbieranie skroplin na urządzeniach z poziomym przepływem powietrza jest stosunkowo łatwe przy użyciu separatorów skroplin. Równolegle z wykropleniem się pary wodnej, która powstaje, gdy strumień powietrza zostaje schłodzony po przejściu przez chłodnicę istnieje dodatkowa możliwość, zbierania się skroplin na zewnątrz chłodnej części urządzenia. W pewnych okolicznościach, w zależności od warunków powietrza w pomieszczeniu, urządzenie musi być odpowiednio izolowane.  Należy również unikać mostków cieplnych.

Rys. 3: Oddzielenie skroplin z pionowym przepływem powietrza jest trudne, ale możliwe.

Dystrybucja powietrza

Jak już wspomniano, urządzenia recyrkulacyjne zastosowane w wysokich halach są zwykle rozmieszczone w taki sposób, że strumień powietrza przechodzi pionowo w dół (rys. 4). Rozwiązanie to powoduje wiele zalet:

• Brak przeszkód przy zasobach produkcyjnych, np. przy suwnicach
• Brak dodatkowych destryfikatorów
• Nie trzeba posiadać dodatkowej przestrzeni dla urządzeń
• Nie występują przeciągi powietrza
• Niska temperatura stratyfikacji
• Niskie koszty eksploatacji

 

 

Nagrzewnice powietrza

Rys. 4: Urządzenia recyrkulacyjne  z wylotem powietrza w dół są mogą być rozmieszczone w sposób zdecentralizowany, jak i w grupach.

 

 

Możliwe rozwiązanie lub przynajmniej zminimalizowanie zaistniałych problemów za pomocą:

Regulowany rozdzielacz powietrza (w miarę możliwości automatycznie), przepływ powietrza może być ustawiony jako wolny od przeciągów w zależności od temperatury powietrza nawiewanego; Wymaga to dużej indukcji. Dla efektywnego chłodzenia, moduły powinny być instalowane tak nisko jak to możliwe, by powierzchnia chłodzona była zredukowana. Zgodnie z ogólną zasadą, różne temperatury powietrza nawiewanego (ogrzewanie i chłodzenie) wymagają kompromisu w odniesieniu do kierunku przepływu powietrza.

 

Jak je regulować?

Dobrze przemyślana regulacja może poprawić wygodę i zwiększyć efektywność ekonomiczną:

• Niezależnie od zastosowania 2-punktowej lub płynnej regulacji  chodzi o kwestie komfortu i kosztów eksploatacyjnych; tolerancja wartości docelowej jest również ważna.
• Ważne jest, że docelowa wartość może się zmieniać w zależności od czasu działania.
• Sens ekonomiczny to pogrupowanie kilku jednostek w strefy regulacyjne, aby lepiej wykorzystać energię uwalnianą w pomieszczeniu, np. maszyn.

 

 

Podsumowanie

 

Chłodzenie dużych powierzchni, takich jak hale przemysłowe, powinno odbywać się niskim kosztem; stosowanie zdecentralizowanych urządzeń - które są niezbędne - do chłodzenia jest więc dobrym pomysłem. W porównaniu do systemówi wentylacji z jednostkami centralnymi, nie są wymagane żadne kanały (nawet zaizolowane w przypadku chłodzenia). System zdecentralizowany jest zdecydowanie najbardziej efektywnym rozwiązaniem oraz oferuje najwyższą elastyczność. Odnosi się to zarówno do opcji rozbudowy w dowolnym czasie  oraz do regulacji i rodzaju jednostek (mocy wyjściowej).