Přímé chlazení průmyslových prostorů s využitím inteligentní adiabatické chladící jednotky COLT CoolStream
Vysoce konkurenční prostředí nutí výrobní firmy hledat další úspory v provozních nákladech a cesty, jak zefektivnit výrobu a vytvořit lepší pracovní podmínky pro své zaměstnance. Nadměrné tepelné zisky v provozních prostorách mají negativní dopad na výkonnost lidí i výrobního zařízení a v konečném důsledku i na finanční výsledky společnosti. Jednou z možností, jak zlepšit pracovní prostředí a uspořit provozní náklady, je použít tzv. adiabatické chlazení.
Adiabatické chlazení využívá přeměny citelného tepla na teplo latentní při vypařování vody, přičemž se zároveň snižuje teplota vzduchu. Dojde ke snížení teploty vzduchu a tato tepelná energie je přeměněna na skupenské teplo potřebné pro vypaření vody a vznik vodní páry.
Tento princip ochlazování vzduchu byl používán již v dávné minulosti. Na freskách z doby 2500 let před n. l. jsou zobrazeny hliněné džbány naplněné vodou, které se používaly k chlazení královských komnat. Systémy primitivního adiabatického chlazení budov byly používány i ve starověkém Egyptě a Řecku. Pravděpodobně první chladič vzduchu založený na adiabatickém chlazení navrhl v šestnáctém století Da Vinci. Chladič využíval kolo, které se částečně brodilo v proudící vodě. Adiabatické chlazení se začalo častěji používat počátkem 19. století zejména v USA (textilní průmysl). Adiabatická komora byla použita při výstavbě pražského Národního divadla. První instalace adiabatického chlazení v hotelu byla v roce 1916 (hotel Adams, Phoenix).
V současnosti je přímé adiabatické chlazení celosvětově populární zejména v oblastech se suchým a horkým klimatem. Nejlepších výsledků dosahuje adiabatické chlazení v pouštních podmínkách, kde se vlhkost vzduchu kriticky blíží k nule. V takových místech však zpravidla nežije mnoho lidí, případně je tam voda vzácným a drahým zbožím.
Ovšem mírné pásmo je velmi hustě zalidněné a vody je tu tradičně dostatek. I ve střední Evropě lze přímé adiabatické chlazení úspěšně používat k chlazení budov, zejména průmyslového charakteru. K účinné funkci adiabatického chlazení je nutný dostatečně teplý a suchý venkovní vzduch, který umožní vysoký stupeň navlhčení. V našich klimatických podmínkách se teploty mokrého teploměru po většinu roku pohybují pod 21 °C. Vyšší teploty mokrého teploměru jsou v referenčním roce pro Prahu pouze cca 0,4 % času (v časovém intervalu květen až září). Statisticky se jedná pouze o pár desítek hodin během roku, kdy je venkovní vzduch natolik teplý a vlhký, že jej nelze smysluplně adiabaticky ochladit. Druhým faktorem omezujícím použitelnost adiabatického chlazení je dosažitelná výstupní teplota vzduchu. Ta se může blížit až tzv. mezní teplotě adiabatického ochlazení, která je shodná s teplotou mokrého teploměru a závisí na vnější teplotě vzduchu a jeho vlhkosti. Teplota vzduchu za adiabatickým chladičem bývá o 1 až 3 °C vyšší, než je teplota mokrého teploměru. Přímé adiabatické chlazení pracuje pouze s vnějším čerstvým vzduchem a v našich podmínkách jej ochladí o 8 až 12 °C.
Stručný přehled vlastností:
Adiabatické chlazení:
- výhodné a účinné chlazení
- vhodné pro velké prostory s velkou potřebou větracího vzduchu
- vysoký chladící výkon i v oblasti mírného podnebného pásma
- chladící výkon vzrůstá se stoupající vnější teplotou
- minimální spotřeba elektrické energie, pouze pro dopravu vzduchu ventilátorem
- malá spotřeba vody, díky výjimečně ohromnému skupenskému teplu vypařování vody
- fyziologicky příjemné podmínky v adiabaticky chlazených prostorech
Použití adiabatického chlazení
Přímé adiabatické chlazení lze s výhodou používat především v průmyslových objektech. Je přiváděno 100 % čerstvého vzduchu, který se odpařením vody adiabaticky ochladí, ale zároveň i zvlhčí. Přiváděný vzduch se samozřejmě ve vnitřním prostoru mísí s okolním vzduchem a ohřeje tepelnými zisky. Ve výsledku se vlhkost v adiabaticky chlazeném prostoru pohybuje zpravidla mezi 50–65 %. Relativní vlhkost 50–65 % je příjemná pro pobyt osob a bezproblémová pro většinu materiálů, elektrických a elektronických komponentů a výrobních zařízení. V průmyslových objektech bez nároků na přesné udržování teploty a relativní vlhkosti je přímé adiabatické chlazení zajímavou alternativou ke klasickému strojnímu chlazení. Může se však stát, že je v hale umístěna technologie, která vlhkost 50-65 % nesnáší. Pro takovéto aplikace není přímé adiabatické chlazení vhodné. Vždy je však důležité promyslet, zda není možné vytvořit takové podmínky, které by negativní vlivy vyšší vlhkosti omezily a maximálně využily potenciál přímého adiabatického chlazení.
Mnoho obav je spojeno s možnou kondenzací na opláštění budovy nebo na výrobní technologii. Musíme si však uvědomit, že adiabatické chlazení se používá pouze v létě a adiabaticky chlazený vzduch je distribuován do prostoru, kde jsou všechny předměty a povrchy teplejší, než je teplota přiváděného vzduchu. V této situaci ke kondenzaci nedochází. Ke kondenzaci by došlo pouze na povrchu, jehož teplota by byla nižší než teplota rosného bodu adiabaticky chlazeného vzduchu.
Fyzikální a technický princip odpařovacího adiabatického chladiče
Na vhodném odpařovacím (desorpčním) médiu, které je smáčené vodou, je vytvořen relativně velký povrch hladiny pro odpařování vody. Skrz médium proudí poměrně malou rychlostí venkovní teplý vzduch s nízkou relativní vlhkostí, který absorbuje vodní páru odpařovanou z velkého povrchu navlhčeného média. K odpařování dochází přímo z povrchu média, tento proces je regulován přirozeně a vždy dojde pouze k odpaření takového množství vody, kterou je proudící vzduch schopen přirozeně absorbovat. Zároveň dochází pouze k odpaření samotných molekul vodní páry, přičemž minerály obsažené ve vodě nepřecházejí do chlazeného vzduchu a zůstávají v zásobní vaně pod odpařovacím médiem. Při pravidelné výměně vody dojde k jejich odstranění. Adiabatický chladící systém CoolStream nevyžaduje žádná další přídavná technická zařízení na úpravu procesní vody a pracuje s běžnou neupravenou pitnou vodovodní vodou.
Regulace chlazení je v tomto případě prováděna změnou průtoku vzduchu, protože samotné zastavení skrápění desorpčního média má vliv na průběh chlazení až v době, kdy desorpční médium začne vysychat. Tedy za několik desítek minut.
Systém adiabatického chlazení CoolStream:
- kvalitní konstrukce
- celokovová hliníková skříň
- nízká hmotnost – snadná doprava, manipulace a montáž
- konstrukční prvky převzaté z pokročilých vzduchotechnických systémů
- automatický systém udržování hygieny provozu
- pravidelné čištění a výměna vody
- významné omezení ukládání vodního kamene
- minimalizovaná předepsaná údržba
- splňuje podmínky hygienické normy VDI6022
- rozsáhlá detailní technická a projekční dokumentace
Adiabatické chladící jednotky COLT CoolStream
Adiabatické chladící jednotky COLT CoolStream představují z hlediska funkce a provedení světovou špičku. Při návrhu jednotek CoolStream byly využity dlouholeté zkušenosti společnosti s technologií přímého adiabatického chlazení.
Jednotky CoolStream jsou vyrobeny z hliníkového plechu, což zaručuje dlouhou životnost a dobrou odolnost proti povětrnostním vlivům a korozi. Konstrukce jednotky je stabilní, nedochází k nežádoucím deformacím skříně při ohřevu jednotky slunečním zářením nebo při zatížení větrem a sněhem.
Lehká hliníková konstrukce umožňuje ruční manipulaci a přenášení jednotek, což výražně usnadňuje instalaci.
V současné době je na trhu třetí generace adiabatických chladících jednotek CoolStream, jejichž konstrukce využívá dlouholeté zkušenosti a všechny průběžné nápady a vylepšení technologie přímého adiabatického chlazení s důrazem na následující důležité aspekty chladícího procesu:
- ochrana proti kontaminaci vody
- ochrana proti kontaminaci vzduchu
- ochrana proti ukládání vodního kamene
- snadná a levná údržba
Hygienický provoz a snadná a levná údržba
Výsledkem výše uvedených opatření je automatické udržování hygieny provozu, které umožnuje maximálně snížit nároky na údržbu. Jednotky CoolStream jsou navrženy pro účinný a hygienický provoz. Řídící systém COLT Cortiva přebírá do automatického režimu značnou část dříve povinné pravidelné údržby tradičně prováděné personálem provozovatele. Automatika průběžně udržuje hygienickou čistotu procesní vody i zásobní vany a vhodné konstrukční řešení vodního hospodářství zajišťuje optimální rozložení průtoku a dostatek vody na desorpčních panelech.
Adiabatický chladič CoolStream S3
Díky promyšlené konstrukci lze jednotky CoolStream snadno rozebrat a vyčistit. Jednotky jsou navrženy s hladkým vnitřním povrchem, který účinně omezuje usazování nečistot a minerálních látek. Vodní distribuční systém je navržen jako rozebíratelný bez použití nářadí. Během chladícího období není vyžadována provozní údržba uživatelem. Snadná a levná údržba je klíčová pro každého uživatele jakéhokoliv zařízení. Servisní oddělení společnosti Colt nabízí a zajišťuje pravidelnou odbornou údržbu a podílí se i na jejím plánování.
Souhrn konstrukčních vlastností spolu s pokročilým automatickým řízením dělá ze systému adiabatického chlazení CoolStream výhodný způsob dosažení příjemných podmínek uvnitř velkých a vysoce tepelně zatížených prostorů výrobních hal, kde je schopen při malých energetických nákladech eliminovat velké tepelné zátěže. Je to velmi účinný a ekonomický způsob, jak dosáhnout uvnitř výrobní haly teploty nižší než je teplota venkovní.
Vhodné umístění jednotek CoolStream, krátká přívodní potrubí a účinná, ohleduplná a komfortní distribuce je nedílnou a významnou součástí adiabatického chlazení.
Snadné vyjímání bočních panelů vytváří optimální servisní přístup do jednotek CoolStream.
Adiabatické chlazení, odvod kouře a tepla, klimatizace, přirozené a nucené větrání, solární zastínění a průmyslová ventilace. Návrhy inovativních řešení klimatu uvnitř budov, služby a servis v oblasti technologií klimatizace, chlazení, odvětrání, solárního ...
