Możliwości odbioru ciepła ze współczesnych sprężarkowych urządzeń chłodniczych

We współczesnych systemach klimatyzacji najczęściej wykorzystywanym źródłem chłodu, obok absorpcyjnych agregatów chłodniczych, są sprężarkowe agregaty chłodnicze. Zarówno, jeśli chodzi o systemy z bezpośrednim odbieraniem ciepła od chłodzonego powietrza (agregaty sprężająco-skraplające), jak też systemy z cieczą pośredniczącą (agregaty wody ziębniczej) oprócz zamierzonego efektu chłodniczego „produktem ubocznym” są bardzo duże ilości ciepła, które należy odprowadzić z systemu.

Najczęściej wykorzystywanymi urządzeniami i w zasadzie najprostszymi w doborze są agregaty wody ziębniczej ze skraplaczem chłodzonym powietrzem. W przypadku zastosowania tego typu urządzeń ciepło kondensacji gorących par czynnika ziębniczego jest bezpowrotnie przekazywane do powietrza atmosferycznego. W praktyce jednak wykorzystywane są różne rodzaje sprężarkowych urządzeń chłodniczych, w których ciepło skraplania może być przekazywane do otoczenia lub wykorzystywane użytecznie na wiele innych rozmaitych sposobów. W artykule przedstawiono przegląd obecnie stosowanych sprężarkowych urządzeń chłodniczych oraz metody usuwania ciepła z systemów klimatyzacji, w których „źródłem zimna” są urządzenia pracujące w oparciu o zasadę działania lewobieżnych, parowych obiegów chłodniczych.

Rodzaje sprężarkowych urządzeń chłodniczych

W pełnym procesie uzdatniania powietrza nieodłącznym elementem systemu klimatyzacji są oziębiacze powietrza (chłodnice), które umożliwiają schłodzenie ciepłego powietrza do żądanej, niskiej temperatury. Ciepło od powietrza w zależności od rodzaju chłodnicy jest przekazywane do czynnika ziębniczego (chłodnice freonowe, w których wskutek poboru ciepła czynnik chłodniczy odparowuje) lub zimnej wody (chłodnice wodne, w których na skutek poboru ciepła woda zwiększa swoją temperaturę). Źródłem chłodu dla pierwszego z wymienionych sposobów ochładzania powietrza są agregaty skraplające zwane też potocznie „agregatami sprężająco-skraplającymi”, zaś drugi z wymienionych sposobów stanowią agregaty wody ziębniczej.

Elementami składowymi agregatów skraplających w wielkim skrócie są wentylator, obudowa, skraplacz oraz sprężarka, zaś parowaczem jest chłodnica freonowa w centrali lub jednostka wewnętrzna w systemach rozdzielonych typu split i „multi-split”. Element rozprężny, najczęściej termostatyczny zawór rozprężny, oraz inna armatura jest oferowana dodatkowo przez producentów urządzeń jako wyposażenie opcjonalne do zamontowania przed parowaczem. W zależności od sposobu chłodzenia skraplacza można dokonać następującej klasyfikacji tego typu urządzeń:

• agregaty sprężająco-skraplające ze skraplaczem chłodzonym powietrzem,
• agregaty sprężająco-skraplające ze skraplaczem chłodzonym wodą.

Agregaty sprężająco-skraplające ze skraplaczem chłodzonym powietrzem dostępne są również w wersjach z odwracalnym obiegiem chłodniczym jako tzw. „pompy ciepła”, w których ciepło skraplania jest wykorzystywane użytecznie.

W przypadku agregatów wody ziębniczej można rozróżnić konstrukcje monoblokowe i układy rozdzielone. W urządzeniach typu „monoblok” wszystkie elementy układu chłodniczego (parowacz, skraplacz, sprężarka, element rozprężny) są umieszczone w jednej obudowie najczęściej na zewnątrz budynku, zaś w przypadku układów rozdzielonych skraplacz urządzenia montowany jest jako oddzielny element urządzenia najczęściej na dachu budynku, zaś pozostałe elementy (parowacz, sprężarka, element rozprężny) w kompaktowej obudowie ulokowane są np. w maszynowni budynku. W zależności od sposobu odprowadzenia ciepła można dokonać następującego podziału agregatów wody ziębniczej:

•  agregaty wody ziębniczej ze skraplaczem chłodzonym powietrzem:
• typu „monoblok” z wentylatorami osiowymi o małym sprężu dyspozycyjnym wystarczającym jedynie do pokonania oporów skraplacza i przeznaczone do instalacji na zewnątrz budynku,
• typu „monoblok” z wentylatorami promieniowymi przeznaczone do instalacji wewnątrz budynku oraz o większym sprężu dyspozycyjnym pozwalającym na pokonanie oporów skraplacza oraz instalacji kanałowej służącej do doprowadzenia powietrza atmosferycznego chłodzącego skraplacz z zewnątrz budynku,
• typu rozdzielonego, który stanowi bez-skraplaczowy agregat wody ziębniczej przeznaczony do instalacji wewnątrz pomieszczenia maszynowni oraz zdalny skraplacz montowany najczęściej na dachu klimatyzowanego budynku;
• agregaty wody ziębniczej z skraplaczem chłodzonym wodą typu „monoblok”

Agregaty w wersji ze skraplaczem chłodzonym powietrzem dostępne są również w wersji z odwracalnym obiegiem chłodniczym. Realizacja funkcji grzania w wersjach z skraplaczem chłodzonym wodą możliwa jest poprzez odwrócenie obiegu chłodniczego lub wodnego (woda chłodząca skraplacz staje się dolnym źródłem ciepła zaś woda przepływająca przez parowacz staje się medium odbierającym ciepło skraplania z układu chłodniczego).

Możliwości odprowadzenia ciepła z agregatów chłodniczych

W przypadku monoblokowych agregatów wody ziębniczej lub agregatów sprężająco-skraplających ze skraplaczem chłodzonym powietrzem ciepło skraplania jest bezpowrotnie przekazywane do atmosfery. Agregaty te pracują, zatem z niższą efektywnością energetyczną spowodowaną marnotrawnym przekazywaniem ciepła skraplania do powietrza zewnętrznego oraz stosunkowo wysoką temperaturą skraplania (przyjmowana temperatura powietrza na wlocie do skraplacza wynosi najczęściej ta,in = 30÷35oC). Częściowo sprawność energetyczną można poprawić stosując dochładzacz ciekłego czynnika chłodniczego za skraplaczem zwany również „ekonomizerem” oraz elektroniczne zawory rozprężne. Praktycznie funkcja „ekonomizera” realizowana jest poprzez dodatkowy wymiennik ciepła typu freon-freon, zawór elektromagnetyczny oraz zawór rozprężny obiegu ekonomizera. Po otwarciu zaworu elektromagnetycznego część czynnika chłodniczego przepływa przez zawór rozprężny obiegu ekonomizera, gdzie ulega rozprężeniu oraz obniża swoją temperaturę. Czynnik chłodniczy o niskiej temperaturze wpływa do wymiennika ciepła, gdzie uczestniczy w procesie wymiany ciepła z pozostałą częścią czynnika chłodniczego o wyższej temperaturze i ciśnieniu. Czynnik chłodniczy o niskiej temperaturze odparowuje i w postaci przegrzanej pary trafia bezpośrednio do sprężarki, zaś skroplony czynnik chłodniczy o wyższej temperaturze ulega dochłodzeniu na wymienniku, rozprężeniu izentalpowym.

Na właściwym zaworze rozprężnym, a następnie trafia do parowacza, gdzie odparowuje w stałej temperaturze (w przypadku jednorodnych czynników ziębniczych). Przebieg tego procesu przedstawiono na rys. 1, zaś na rys. 2 przedstawiono korzyści wynikające z zastosowania dodatkowego obiegu ekonomizera.

Innym sposobem na uzyskanie większej efektywności energetycznej jest zastosowanie dodatkowych wymienników ciepła po stronie wysokiego ciśnienia (umieszczonych przed skraplaczem w przypadku szeregowej lokalizacji wymiennika lub równolegle do właściwego skraplacza obiegu chłodniczego) służących do odzysku ciepła skraplania na potrzeby przykładowo ciepłej wody użytkowej.

W przypadku agregatów sprężająco-skraplających oraz agregatów wody ziębniczej ze skraplaczem chłodzonym wodą ciepło utajone kondensacji najczęściej zostaje przekazane do wody a następnie przy użyciu dodatkowych urządzeń (dry-cooler’ów, wież chłodniczych) do atmosfery.

Wieże chłodnicze

Wieże chłodnicze stanowią jeden ze sposobów schładzania medium, wykorzystywanego do odprowadzenia ciepła z agregatów chłodniczych ze skraplaczem chłodzonym wodą. W oparciu o zasadę działania wieże chłodnicze można sklasyfikować na dwie zasadnicze grupy:

• wieże chłodnicze o „otwartym obiegu schładzania”,
• wieże chłodnicze o „zamkniętym obiegu schładzania”.

W zależności od sposobu przepływu strumienia powietrza można dokonać kolejnego podziału na wieże o przepływie przeciwprądowym, poprzecznym (krzyżowym) i z przepływem mieszanym. Stosowane są wentylatory zasysające lub tłoczące.

Dla obydwu rozwiązań przebieg procesu schładzania wody można przedstawić na wykresie h-x. Przy nieskończenie wielkiej powierzchni kontaktu wody z powietrzem, woda mogłaby się schłodzić do granicznej temperatury schładzania wynikającej z temperatury termometru mokrego powietrza atmosferycznego (idealna chłodnia wieżowa). Jest to parametr charakterystyczny dla tego typu chłodzenia wody, zaś jego wartość jest określona przez temperaturę termometru „suchego” oraz wilgotność względną powietrza atmosferycznego. W rzeczywistości wartość ta nigdy nie jest osiągana. Stopień schłodzenia wody obiegowej określa stosunek n=tw1-tw2/tw1-tm. Osiągana temperatura schłodzonej wody osiąga w warunkach rzeczywistych wartości ok. 5oC powyżej temperatury termometru „mokrego” określonej teoretycznie.

W obydwu rozwiązaniach konieczne jest zastosowanie stacji uzdatniania wody, gdyż zastosowanie wody nieuzdatnionej może być przyczyną korozji i osadzania się kamienia wodnego.

Wieże chłodnicze systemu „otwartego”

Ciepła woda na skutek podgrzania w skraplaczu agregatu chłodniczego zostaje rozdrobniona przy pomocy dysz rozpylających i ściekając po powierzchni wypełnienia kontaktuje się z powietrzem.

Dużą powierzchnię wymiany ciepła i masy stanowi rozwinięta powierzchnia wypełnienia, po której schładzana woda ścieka cienkimi warstwami lub kroplami. Wypełnienie wykonywane jest przeważnie z tworzywa sztucznego. Rozdział wody dopływającej do chłodni na powierzchnię ociekową uzyskuje się za pomocą dysz rozbryzgowych. Często wbudowane są również oddzielacze kropel (odkraplacze), aby zapobiec unoszeniu wody przez powietrze. Przy dużych strumieniach objętościowych przetłaczanego powietrza stosowane są przeważnie wentylatory osiowe, a przy małych wentylatory promieniowe szczególnie wtedy, gdy chłodnie wieżowe są ustawione na zewnątrz budynków.

Duże rozdrobnienie cząstek wody powoduje zintensyfikowanie wymiany ciepła i masy pomiędzy wodą i powietrzem. W pewnym stopniu ochłodzenie zachodzi na skutek wymiany ciepła z chłodzącym powietrzem o niższej temperaturze, jednak w większym stopniu ochłodzenie następuje poprzez odparowanie pewnej ilości wody, którą należy uzupełnić. W przybliżeniu dodatek świeżej wody w odniesieniu do 1 kW wydajności chłodniczej wynosi:

• ze względu na uzupełnienie odparowanej wody: ok. 1,6 kg/h,
• ze względu na straty spowodowane unoszeniem: ok. 0,6 kg/h,
• ze względu na utrzymywanie odpowiedniego stężenia soli: ok. 3 kg/h.

Schłodzona woda po kontakcie na wypełnieniu wpływa do wanny zbiorczej a następnie przepływa przez skraplacz odbierając z niego ciepło, po czym kontynuuje swój obieg od początku.

Wieże chłodnicze systemu „zamkniętego”

W tym systemie zamiast elementów wypełnienia, stosowanych w otwartych urządzeniach do schładzania wody, występują wymienniki ciepła wykonane z żebrowanych lub gładkich rur zabezpieczonych przed korozją. Rozwiązanie to jest zbliżone do skraplaczy natryskowo-wyparnych, w których następuje skraplanie czynnika chłodniczego, z tą różnicą, że w zraszanych rurach schładzacza znajduje się woda schładzana, a nie czynnik chłodniczy. Rozmieszczenie wentylatorów jest różne, podobnie jak w urządzeniach otwartych.

Woda lub inne medium przepływa przez wymiennik ciepła i nie ma bezpośredniego kontaktu z przepływającym powietrzem. W okresie letnim w ciągu niewielu bardzo ciepłych dni wymiennik jest spryskiwany wodą z dodatkowego obiegu wodnego w celu polepszenia warunków wymiany ciepła.

Woda ta, po zroszeniu wymiennika, odparowuje pobierając ciepło od schładzanej wody technologicznej i powoduje jej ochłodzenie. Przepływające przez wnętrze wieży powietrze chłodzące porywa część odparowanej wody, co wymaga jej ciągłego uzupełniania. Przy niskiej temperaturze zewnętrznej natrysk wodny zostaje wyłączony i na wymienniku zachodzi wymiana ciepła tylko jawnego. Również przy tego typu systemach parametrem charakterystycznym jest temperatura termometru „mokrego”. Zaletą tego typu urządzeń jest fakt, że istnieje możliwość wyłączenia obiegu zraszania przy częściowym obciążeniu i niższej temperaturze zewnętrznej, ponieważ wystarczająca jest wymiana ciepła tylko jawnego („suche” schładzanie). Ponadto woda schładzana krąży w zamkniętym obiegu nie wchodząc w kontakt z powietrzem. Nie jest, więc zanieczyszczona i nie staje się agresywna wskutek nasycenia tlenem lub chlorkami z powietrza. Wadą jest to, że przy takim samym stopniu schłodzenia wody koszty inwestycyjne są znacznie wyższe niż urządzeń otwartych (w przybliżeniu ok. 3 krotnie).

Wymagana wielkość wieży chłodniczej zarówno dla systemów „otwartych” jak i „zamkniętych” jest określana głównie przez wymagany stopień ochładzania, a dokładniej przez różnicę temperatury wody odpływającej i temperatury termometru mokrego; im są one mniejsze, tym większe wymiary musi posiadać chłodnia wieżowa. W urządzeniach do schładzania wody zwykle stosowane są następujące wartości obliczeniowe: schłodzenie wody o około 5oC oraz różnica pomiędzy temperaturą wody i graniczną temperaturą chłodzenia ok. 5 do 6 K. Temperatura termometru mokrego najczęściej przyjmowana do obliczeń wynosi 21oC i odpowiada ona parametrom obliczeniowym powietrza zewnętrznego (tzewn.= 30oC, wilgotność względna 45%). Z uwagi, iż takie temperatury występują zaledwie przez niewiele dni w ciągu roku oraz aby zmniejszyć zużycie energii, celowe jest zastosowanie regulacji prędkości obrotowej wentylatorów w zależności od temperatury termometru mokrego (bezstopniowo poprzez zastosowanie przemienników częstotliwości lub stopniowo poprzez przełączanie biegunów silnika).

Suche schładzacze cieczy – „dry-coolery”

Na wymienniku zachodzi wymiana tylko ciepła jawnego i nie ma tutaj bezpośredniego kontaktu pomiędzy chłodzoną cieczą a powietrzem. Parametrem charakterystycznym jest temperatura termometru suchego powietrza atmosferycznego. Przy systemach z „dry-coolerami” efektywność energetyczna agregatów chłodniczych jest niższa w stosunku do systemów z wieżami chłodniczymi, gdyż w przypadku suchych schładzaczy cieczy wymagana jest wyższa temperatura wody chłodzącej skraplacz. Przy wyższej temperaturze wody (w stosunku do rozwiązań z wieżą chłodniczą) możliwe jest przekazywanie ciepła na „dry-coolerze” do powietrza atmosferycznego o temperaturze mierzonej termometrem & dquo;suchym” ok. 30÷35oC. Najczęściej przyjmowane wartości temperatury schładzanej wody wynoszą 45/40oC (przy powietrzu o t=30oC). Oczywiście przy doborze parametrów wody należy zwrócić uwagę na fakt, iż przyjęte wyższe temperatury wody chłodzącej skraplacz wpłyną, co prawda na zmniejszenie efektywności energetycznej agregatów chłodniczych, lecz z drugiej strony spowoduje to zwiększenie logarytmicznej różnicy temperatur pomiędzy wodą a powietrzem na dry-coolerze. Rezultatem dobierzemy schładzacz cieczy o mniejszej powierzchni wymiany ciepła a co za tym idzie o mniejszych wymiarach konstrukcyjnych. Ma to niebagatelne znaczenie, gdy dysponujemy małą powierzchnią na dachu budynku.

Szczególnym przypadkiem „dry-cooler’ów” są suche schładzacze cieczy z funkcją natrysku wodnego. Jak wiadomo „dry-coolery”, podobnie jak agregaty chłodnicze, są dobierane na podstawie maksymalnego obciążenia cieplnego przy maksymalnej temperaturze powietrza atmosferycznego. Takie warunki panują jedynie przez bardzo krótki okres w roku, podczas gdy w pozostałe dni urządzenie jest przewymiarowane i pracuje przy obciążeniu mniejszym niż projektowe. Z tego powodu urządzenie z systemem natrysku wodnego jest dobierane na niższe parametry projektowe (dla przykładu przy temperaturze otoczenia równej 27ºC zamiast 32ºC, w ten sposób uzyskując zmniejszenie kosztów i wymiarów gabarytowych urządzenia). W warunkach maksymalnego obciążenia cieplnego i w okresie wysokich temperatur powietrza zewnętrznego zostaje załączony system natrysku wodnego zamontowany w standardowym schładzaczu cieczy, na którym woda w postaci drobnych kropel jest rozpylana w kierunku przeciwnym do wlotu powietrza. W ten sposób możliwe jest schłodzenie powietrza wlotowego do urządzenia i tym samym wzrost wydajności schładzaczy cieczy.

System natrysku wodnego składa się z: dwóch zaworów elektromagnetycznych, jednego ręcznego zaworu spustowego, jednego manometru do pomiaru ciśnienia wody, dwóch przewodów rurowych z dyszami do rozpylenia wody. Dzięki parze zaworów elektromagnetycznych możliwa jest dwustopniowa regulacja systemu. Jeśli ciśnienie wody okaże się niewystarczające, przełącznik ciśnienia odetnie dopływ wody i przekaże sygnał alarmu. W okresie zimowym, gdy temperatura otoczenia jest niższa od 0ºC, niezbędne jest opróżnienie wody z „systemu natrysku wodnego”, aby nie dopuścić do uszkodzenia instalacji.

Częściowy lub całkowity odzysk ciepła skraplania

Należy zwrócić uwagę, iż stosowanie odzysku ciepła skraplania pozwala na uzyskania większej efektywności energetycznej agregatu chłodniczego, ponieważ kosztem poboru mocy elektrycznej przez sprężarkę jednocześnie wykorzystujemy wydajność chłodniczą jak i grzewczą agregatu. Ta dodatkowa funkcja jest oferowana jako opcjonalna przez producentów agregatów chłodniczych. Niezależnie od sposobu chłodzenia skraplaczy możliwy jest odzysk ciepła skraplania przykładowo na potrzeby ciepłej wody użytkowej. Realizacja tego procesu jest możliwa po zastosowaniu dodatkowego wymiennika ciepła skraplania oraz specjalnego algorytmu sterowania w sterowniku mikroprocesorowym agregatu. Dodatkowy wymiennik jest montowany przed skraplaczem w przypadku szeregowego umieszczenia wymiennika odzysku ciepła skraplania lub równolegle w odniesieniu do właściwego skraplacza. Jeśli 100% ciepła skraplania jest wykorzystywane użytecznie to w przypadku skraplaczy chłodzonych powietrzem wentylatory pozostają nieruchome zaś w agregatach ze skraplaczem chłodzonym wodą obieg skraplacza pozostaje wyłączony. Wymienni-ki odzysku ciepła skraplania są zawsze traktowane priorytetowo, co oznacza, że w pierwszej kolejności system będzie dążył do wykorzystania ciepła skraplania użytecznie. Jeśli nie będzie potrzeby odbioru ciepła w dodatkowym wymienniku system przełączy się na podstawowy system chłodzenia skraplacza.

Możliwości wykorzystania ciepła skraplania na potrzeby c.w.u. powinny zostać ograniczone z uwagi na maksymalną temperaturę tłoczenia gorącej pary czynnika chłodniczego na wlocie do wymiennika odzysku ciepła skraplania. Temperatura sprężonego czynnika chłodniczego osiąga wartość ok. 95-100 st. C W przypadku braku okresowego rozbioru c.w.u. temperatura wody w zbiorniku magazynującym ciepłą wodę będzie asymptotycznie zmierzała do temperatury gorącej pary czynnika chłodniczego na wlocie do wymiennika odzysku. Z tego powodu należy zabezpieczyć instalację przez zbyt wysokimi temperaturami, jakie mogą zostać osiągnięte w zbiorniku akumulacyjnym ciepłej wody użytkowej. W praktyce najczęściej przyjmowane wartości obliczeniowe temperatury ciepłej wody na wylocie z wymiennika odzysku ciepła skraplania wynoszą 45-50oC…”. Jeśli woda na dodatkowym wymienniku ma być wykorzystana do zasilania nagrzewnic wodnych w centralach klimatyzacyjnych lub innych wymienników wymagających wyższych temperatur może okazać się niezbędne dodatkowe podgrzanie wody z wymiennikowni MPEC lub obiegu standardowego kotła grzewczego. Przy przyjęciu projektowej temperatury wody na wylocie z wymiennika odzysku ciepła skraplania rzędu 70oC wydajność grzewcza wymiennika maleje z uwagi na małą logarytmiczną różnicę temperatury pomiędzy wodą użytkową a temperaturą skraplania freonu. W przypadku central klimatyzacyjnych z nagrzewnicami o dużej mocy grzewczej i wymagających wysokiej temperatury wody, wartość mocy grzewczej uzyskana z wymiennika odzysku ciepła skraplania może okazać się niewystarczająca do uzyskania określonej wydajności grzania. Szczególnie korzystne jest zastosowanie ciepłej wody uzyskanej z dodatkowego wymiennika do zasilania nagrzewnic wodnych klimakonwektorów wentylatorowych, których wydajności grzania dla standardowych parametrów wody grzewczej (przykładowo 80/60oC) są przewymiarowane (w odniesieniu do obliczeniowego zapotrzebowania na ciepło pomieszczenia)”. Oczywiście należy mieć na względzie fakt, iż stosowanie odzysku ciepła skraplania należy traktować jako dodatkowe - alternatywne, lecz nie podstawowe źródło grzania, gdyż odzysk ciepła będzie tak długo możliwy dopóki będzie występowało zapotrzebowanie na moc chłodniczą systemu.

Inne sposoby odprowadzenia ciepła z agregatów

Każdy system klimatyzacji należy rozpatrywać indywidualnie. Każdy też pozwala na różne rozwiązania, jeśli chodzi o odprowadzenie ciepła skraplania, w tym również polegające na przekazywaniu ciepła do innych systemów (wentylacji, systemu zasilania fontann tryskaczowych itp.). Dla zobrazowania możliwości autor pragnie posłużyć się następującym przykładem: System klimatyzacji w obiekcie rangi zabytkowej oparto na agregatach wody ziębniczej z skraplaczem chłodzonym wodą, umieszczonych w maszynowni budynku wraz z centralami klimatyzacyjnymi. Obiekt z uwagi na swoje przeznaczenie wymagał niskiej emisji hałasu oraz niewielkiej wysokości urządzeń umieszczonych na dachu budynku. Jedynym możliwym rozwiązaniem był system odprowadzenia ciepła przy pomocy „dry-cooler’ów”. Jednak, aby była możliwość uzyskania dla danych parametrów czynników (wody i powietrza) niskiej emisji hałasu, należałoby obniżyć prędkość obrotową wentylatorów, niestety kosztem zwiększenia powierzchni wymiany ciepła suchego schładza-cza cieczy. Zmianie prędkości obrotowej, a tym samym wydajności wentylatora, towarzyszy zmiana poziomu emitowanej mocy akustycznej (główne źródło hałasu w urządzeniu) zgodnie z poniższym wzorem Allena:

Lw = Lws + 10 lg V + 20 lg Δp

gdzie:

Lws - poziom mocy akustycznej właściwej [1±4 gdy V = m3/h lub 37±4 dB gdy V = m3/s],

V - strumień objętościowy powietrza przetłaczanego przez wentylator [m3/h, m3/s],

Δp - spiętrzenie wentylatora [Pa].

Pociągnęło to za sobą większe wymiary gabarytowe urządzeń do schładzania. W rezultacie po rozpatrzeniu wymagań akustycznych obiektu oraz przestrzeni przeznaczonej na lokalizację urządzenia okazało się, iż wydajność schładzaczy cieczy nie jest w stanie pokryć maksymalnego obciążenia cieplnego wynikającego z skraplania się czynnika ziębniczego w agregatach sprężarkowych. Zdecydowano się na wykorzystanie dodatkowych wymienników na wyrzucie z central klimatyzacyjnych, w których część ciepła skraplania zostałaby przekazywana do powietrza usuwanego z central klimatyzacyjnych. Kosztem dodatkowych nakładów inwestycyjnych uzyskano mniejsze wymagania co do wydajności chłodniczych wymienników schładzaczy cieczy zlokalizowanych na dachu budynku, przy spełnieniu rygorystycznych wymagań akustycznych. Przedstawione rozwiązanie być może nie jest efektywne eksploatacyjnie, niemniej jednak uzyskano satysfakcjonujące zakładane parametry pracy systemu.

Najbardziej oszczędne eksploatacyjnie są systemy, w których ciepło skraplania czynnika ziębniczego jest wykorzystywane użytecznie. Do takich można zaliczyć systemy podgrzewania wody basenowej, cieplej wody użytkowej, centralnego ogrzewania (jak wspomniano wcześniej). Należy jednak zwrócić uwagę, aby parametry wody oraz strumień objętościowy medium chłodzącego skraplacz były w przybliżeniu stałe niezależnie od zastosowanego rozwiązania. Zbyt wysoka temperatura wody na wlocie do skraplacza lub zbyt mały przepływ wody chłodzącej skraplacz spowoduje wytrącenie układu chłodniczego ze stanu równowagi i w rezultacie wyłączenie awaryjne agregatu (zadziałanie presostatów wysokiego ciśnienia).

Podsumowanie

W artykule przedstawiono podstawowe metody odprowadzenia ciepła oraz urządzenia umożliwiające jego odprowadzenie z systemu. Wybór konkretnego rozwiązania stanowi kompromis pomiędzy wymaganiami akustycznymi, wymiarami, efektywnością energetyczną, ceną oraz estetyką zewnętrzną obiektu. Szczególnie ważnym aspektem podczas projektowania jest współpraca projektanta z przedstawicielami producentów urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych, bezustannie dokonujących wdrożeń w zakresie oszczędności energetycznych. Porównanie funkcji oferowanych przez współczesne sprężarkowe urządzenia chłodnicze i klimatyzacyjne z potrzebami systemu uzdatniana powietrza pozwoli na wybór najbardziej optymalnego rozwiązania pod kątem oszczędności eksploatacyjnych. Systemy klimatyzacyjne jak wiadomo są najbardziej energochłonnymi systemami w budynku, jednak mnogość oferowanych przez producentów rozwiązań daje duże możliwości dopasowania się do jego indywidualnych potrzeb.

LITERATURA

[1] H. RECKNAGEL, E. SPRENGER, W. HON-MANN, E. R. SCHRAMEK: Poradnik Ogrzewanie + Klimatyzacja. Wydanie 1 Gdańsk 1994.

[2] W.P. JONES: Klimatyzacja. Wydawnictwo ARKADY 2001.

[3] B. ADAMSKI: Nowoczesne rozwiązania w zakresie sprężarkowych agregatów chłodniczych. Rynek Instalacyjny 10/2006, październik 2006.

[4] B. MIZIELIŃSKI: Aktualne tendencje w rozwiązaniach technicznych klimatyzacji. Chłodnictwo & klimatyzacja 04/2004, kwiecień 2004.

[5]  Materiały szkoleniowe KLIWEKO Boh.

*) mgr inż. Bartłomiej ADAMSKI – członek krakowskiego oddziału PZITS

Źródło: chlodnictwoiklimatyzacja.pl