Ochrona przed kondensacją w systemach aktywnych belek chłodzących
Systemy klimatyzacyjne z zastosowaniem belek chłodzących
Szczególnie w pomieszczeniach biurowych zastosowanie belek chłodzących staje się w Polsce coraz bardziej popularnym rozwiązaniem. Nowoczesne biurowce budowane są w wariancie open space. Takie rozwiązanie ma bardzo dużą elastyczność zagospodarowania powierzchni przez najemców z równoczesnym zachowaniem zasady pełnej indywidualnej regulacji temperatury w poszczególnych pomieszczeniach. Właśnie do takich warunków rozwiązania klimatyzacji nadają się najbardziej belki chłodzące.
System klimatyzacji z zastosowaniem belek sufitowych ma bardzo wiele zalet, a w tym m.in.:
- pełna i dowolna indywidualna regulacja temperatury,
- bardzo cicha praca urządzeń,
- bardzo niskie koszty serwisowania.
Planując i projektując taki system trzeba jednak pamiętać o jednym z ważnych aspektów jakim jest ochrona systemu nawiewu powietrza przed kondensacją. Istnieje wiele opinii, a w wielu wypadkach nieuzasadnionych obaw, dotyczących ewentualnego problemu kondensacji w systemach klimatyzacji z zastosowaniem belek sufitowych.
W systemach takich istnieje oczywiście ryzyko wystąpienia kondensacji na powierzchni wymienników i elementów instalacji wody lodowej. Temperatura punktu rosy powietrza wewnętrznego w okresie letnim dla warunków optymalnych to ok. 13 - 15oC. Systemy belek chłodzących projektowane są na temperaturę zasilania z instalacji wody lodowej ok. 15 - 16oC. Kondensacja pary wodnej zawartej w powietrzu występuje w momencie, kiedy temperatura powierzchni elementów systemu spadnie poniżej temperatury punktu rosy powietrza w pomieszczeniu. Sytuacja taka może być spowodowana zarówno przez zbyt niską temperaturę zasilania systemu, nadmierne zyski pary wodnej w pomieszczeniu (np. od ludzi), jak i z powodu wzrostu zawartości pary wodnej w powietrzu wentylacyjnym doprowadzanym do pomieszczenia. Powietrze wentylacyjne dostarczane do pomieszczenia ma za zadanie utrzymanie odpowiedniej czystości powietrza wewnętrznego jak i usuwanie zysków wilgoci z pomieszczenia (głównie od ludzi). Przed dostaniem się do pomieszczenia powietrze przepływa przez chłodnicę w centrali klimatyzacyjnej, gdzie podlega ochłodzeniu do wymaganej temperatury nawiewu i osuszaniu. Temperatura nawiewu powietrza najczęściej regulowana jest w funkcji temperatury powietrza wywiewanego, tak by nie dopuścić do przechłodzenia powietrza w pomieszczeniach. Osuszanie w centrali przebiega samoistnie w sposób ciągły (niska temperatura powierzchni chłodnicy). W niektórych przypadkach jest ono jednak niewystarczające i wymaga stosowania dodatkowych zabiegów pozwalających na kontrolę wilgotności powietrza w sposób pozwalający na zabezpieczenie systemu przed kondensacją. Funkcja osuszania powietrza na chłodnicy centrali klimatyzacyjnej powinna być zawsze uwzględniona w systemach z zastosowaniem belek chłodzących.
Do podstawowych metod zabezpieczania systemów aktywnych belek chłodzących przed kondensacją (oprócz osuszania na chłodnicy centrali) należą m.in. :
- montaż czujników punktu rosy w pomieszczeniach,
- montaż czujników punktu rosy bezpośrednio w belkach sufitowych,
- zmiana temperatury zasilania wody lodowej w funkcji wilgotności powietrza wywiewanego lub entalpii powietrza zewnętrznego.
Dla kompensacji podniesienia temperatury wody zasilającej o 3oC wymagane jest zwiększenie strumienia nawiewanego powietrza z 14 l/s do 20 l/s, jest to więc zmiana dość znaczna – ok. 40%. Sytuacja ta powoduje pewne rozregulowanie aerodynamiczne instalacji, jednak ze względu na stosunkowo duże opory hydrauliczne belek w stosunku do oporów instalacji i krótkie okresy występowania w roku praktycznie nie przysparza dużych problemów użytkowych. W powyższym przypadku opory hydrauliczne belki po stronie nawiewanego powietrza wzrosły z 70 Pa do 140 Pa. Warunkiem poprawnego działania systemu jest w miarę symetryczne prowadzenie kanałów powietrznych, odpowiednio rozbudowany system sterowania i regulacji oraz zwymiarowanie elementów centrali klimatyzacyjnej i systemu powietrznego na zwiększony strumień powietrza. Przykładowy uproszczony schemat pokazujący podstawowe elementy takiego systemu pokazano na rysunku poniżej.
Algorytm działania systemu może wyglądać następująco. Powietrze nawiewane jest z centrali klimatyzacyjnej ze stałą, ustaloną temperaturą. Jeżeli jest taka potrzeba, może ono być dodatkowo osuszane. Temperatura zasilania wody lodowej jest utrzymywana na stałym poziomie ok. 15 - 16oC. Jeżeli rośnie wilgotność powietrza w pomieszczeniu, rośnie temperatura punktu rosy powietrza wywiewanego, a układ automatyki i sterowania utrzymuje temperaturę zasilania wody lodowej ok. 2oC powyżej temperatury punktu rosy. Aby skompensować spadek wydajności belki strumień powietrza nawiewanego z centrali klimatyzacyjnej również adekwatnie rośnie, tak by utrzymać wymaganą wydajność chłodniczą belki i utrzymywać wymaganą temperaturę w pomieszczeniu.
