Reklama
Reklama
 
 
 
Free-cooling pośredni czy bezpośredni? - dylemat projektanta i inwestora
Ocena użytkowników: / 5
SłabyŚwietny 
Data dodania: 28.08.2010
Współczesny inżynier technolog systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych w celu dokonania właściwego wyboru systemu klimatyzacyjnego powinien weryfikować oferty różnych producentów. Z uwagi, iż oferta producentów jest bardzo duża, wybór często jest trudny, tym bardziej, że działania marketingowe i promowanie określonego produktu uwypukla same tylko jego zalety. O jego wadach, inwestorowi lub także samemu projektantowi przychodzi dowiedzieć się podczas codziennej eksploatacji systemu. Do takich przykładowych dylematów można zaliczyć wybór rozwiązania free-cooling wykorzystywanego przez większość producentów agregatów wody ziębniczej. W niniejszym artykule autor dokona porównania dwóch najbardziej popularnych metod wykorzystania funkcji freecooling w sprężarkowych agregatach wody ziębniczej, a także zwróci uwagę, czym się kierować przy wyborze najwłaściwszego rozwiązania.

Free-cooling pośredni a free-cooling bezpośredni

„Free-cooling” to proces wykorzystania darmowych pokładów chłodu zawartych w powietrzu zewnętrznym o niskiej temperaturze do schłodzenia powietrza wewnątrz budynku. W praktyce wykorzystanie naturalnego chłodzenia powietrza może odbywać się w sposób pośredni i bezpośredni. Tutaj warto dokonać wyjaśnienia stosowanego nazewnictwa.

Jeżeli rozpatrujemy proces free-coolingu w centrali klimatyzacyjnej, który polega na zwiększeniu udziału świeżego powietrza zewnętrznego do chłodzenia pomieszczenia w okresie występowania niskich temperatur powietrza atmosferycznego, to taki proces możemy nazwać free-coolingiem bezpośrednim. Jeżeli proces schładzania powietrza odbywa się z wykorzystaniem wody ziębniczej schłodzonej w agregacie wody ziębniczej, za pośrednictwem funkcji free-cooling agregatu, to taki proces, patrząc pod kątem centrali, realizowany jest w sposób pośredni. Woda ziębnicza jest cieczą pośredniczącą pomiędzy powietrzem zewnętrznym a schładzanym powietrzem wewnętrznym. Obydwa powyższe przypadki dotyczą wykorzystania funkcji free- -cooling, w której odbiornikiem chłodu jest powietrze wewnętrzne.

Z kolei przy wykorzystaniu funkcji free-cooling w sprężarkowych agregatach chłodniczych do chłodzenia wody ziębniczej istnieje podobna nomenklatura z tym, że odbiornikiem chłodu zawartego w powietrzu zewnętrznym jest woda ziębnicza. Jeżeli woda ziębnicza bezpośrednio odbiera chłód od powietrza zewnętrznego to mamy w takim przypadku do czynienia z free-coolingiem bezpośrednim (tzw. Direct Free-Cooling – FCD). Do typowych rozwiązań realizujących ten proces free-coolingu należą tradycyjne rozwiązania w agregatach chłodniczych, wykorzystujące dodatkowy wymiennik wodny montowany przed skraplaczem oraz trójdrogowy zawór regulacyjny (rys. 1).

Rys. 1. Przykład tradycyjnego rozwiązania free-coolingu bezpośredniego. Free- -cooling w sprężarkowym agregacie chłodniczym wyposażonym w trójdrogowy zawór regulacyjny oraz dodatkowy wymiennik free- -coolingu. Woda ziębnicza bezpośrednio odbiera chłód od powietrza zewnętrznego. 1 – powrót medium z instalacji; 2 – wylot schłodzonej wody na instalację; 3 – wymiennik „free-cooling” (tylko dla wersji z funkcją „free-cooling”); 4 – skraplacz; 5 – sprężarki; 6 – parowacz; 7 – pompy cyrkulacyjne; 8 – zawór trójdrogowy (tylko dla wersji z funkcją „free-cooling”); 9 – wentylatory; 10 – armatura obiegu chłodniczego; 11 – powietrze zewnętrzne


Jeżeli woda ziębnicza jest schładzana z wykorzystaniem dodatkowych cieczy pośredniczących, w takim wypadku mówimy o free-coolingu pośrednim. Do takich rozwiązań możemy zaliczyć tzw. systemy „non glycol free- cooling” (rys. 2) lub podobne oferowane przez firmę Carrier (rys. 3).

Rys. 2. Przykład zastosowania pośredniego systemu free-cooling w tzw. systemie „no glycol free-cooling”. Woda ziębnicza jest schładzana przez powietrze zewnętrzne za pośrednictwem cieczy pośredniczącej. a) Free-cooling w sprężarkowym agregacie chłodniczym wyposażony w pompę glikolową, dodatkowy wymiennik frez coolingu oraz wymiennik pośredniczący. Praca w okresie letnim; b) Free-cooling w sprężarkowym agregacie chłodniczym wyposażony w pompę glikolową, dodatkowy wymiennik frez coolingu oraz wymiennik pośredniczący. Praca w okresie przejściowym; c) Free-cooling w sprężarkowym agregacie chłodniczym wyposażony w pompę glikolową, dodatkowy wymiennik frez coolingu oraz wymiennik pośredniczący. Praca w okresie zimowym
Rys. 3. Rozwiązanie free-cooling oferowane przez firmę Carrier jest typowym rozwiązaniem tzw. free-coolingu pośredniego. Woda ziębnicza jest schładzana z wykorzystaniem czynnika ziębniczego, który stanowi medium pośredniczące pomiędzy powietrzem zewnętrznym a schładzaną wodą. Wymiana ciepła usprawniona jest poprzez zastosowaniem pomp czynnika chłodniczego zamontowanych na układzie chłodniczym agregat


Aby dokonać racjonalnego porównania najbardziej popularnych rozwiązań warto przypomnieć krótko zasadę ich działania. W dalszej części autor dokona analizy porównawczej rozwiązań tak, by było możliwe ich bezpośrednie skonfrontowanie dla identycznych warunków pracy.

Zasada działania dostępnych rozwiązań free-cooling

Rozwiązanie „tradycyjne”
W tradycyjnym rozwiązaniu dodatkowy wymiennik free-cooling jest montowany przed skraplaczem, zaś trójdrogowy zawór regulacyjny umieszczony przed parowaczem sprężarkowego układu chłodniczego. Dodatkowy wymiennik free-cooling powoduje zwiększone opory na drodze przepływu powietrza i cieczy oziębianej, podobnie zwiększone opory pojawią się na drodze przepływu cieczy przez dodatkowy zawór trójdrogowy. Z uwagi na możliwość zamarznięcia wody konieczne jest zastosowanie domieszek glikolu w celu obniżenia temperatury krzepnięcia cieczy oziębianej.

W tego typu układzie rozróżnić należy trzy zasadnicze okresy pracy: letni, przejściowy oraz zimowy. Za okres letni rozumie się okres, w którym temperatura powietrza zewnętrznego jest wyższa lub równa w stosunku do temperatury wody na powrocie z instalacji (na wlocie do agregatu). W tym okresie funkcja free-cooling pozostaje wyłączona. (...)

Rozwiązanie CARRIER z wykorzystaniem czynnika chłodniczego jako substancji pośredniczącej (...)


Wady poszczególnych rozwiązań (...)

Porównanie i analiza pracy dla takich samych warunków (...)

Wnioski


- zastosowanie cieczy pośredniczących w różnych rozwiązaniach free-cooling powoduje obniżenie się temperatury powietrza zewnętrznego, przy której rozpoczyna się proces free-cooling. Powoduje to olbrzymie straty w oszczędnościach wynikających z zastosowania free-coolingu pośredniego. Dotyczy to zarówno rozwiązania firmy Carrier, jak również rozwiązań typu „non glycol free-cooling”;

- zastosowanie tradycyjnego rozwiązania free-cooling z trójdrogowym zaworem regulacyjnym oraz dodatkowym wymiennikiem free-cooling jest rozwiązaniem najprostszym, sprawdzonym w polskich warunkach klimatycznych oraz najbardziej korzystnym, patrząc z punktu widzenia oszczędności energii chłodniczej;

- w tradycyjnych rozwiązaniach freecooling (dodatkowy zawór trójdrogowy, dodatkowy wymiennik free-coolera) możliwe jest wyeliminowanie glikolu z instalacji poprzez zastosowanie wymiennika pośredniego na instalacji wody ziębniczej (pomiędzy agregatem a instalacją) i rozwiązanie to, patrząc tylko z punktu widzenia pracy free- -cooling, w dalszym ciągu będzie bardziej korzystne w stosunku do rozwiązań pośredniego free-coolingu (CARRIER, „non glycol free-cooling”).
 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

  • Pompy ciepła 2018

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2017

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2018

  • Pompy ciepła 2015

  • Pompy ciepła 2016

Katalog firm chłodnictwo, klimatyzacja, wentylacja

CHŁODNICTWO: Agregaty (chillery) chłodzone powietrzem, Agregaty (chillery) chłodzone wodą, Agregaty absorpcyjne, Agregaty skraplające, Aparatura kontrolno-pomiarowa, Chłodnice, Chłodnictwo w transporcie, Chłodziwa i nośniki ciepła, Czynniki chłodnicze, Dry-coolery, Drzwi chłodnicze (okucia, akcesoria), Elementy rozprężające, Filtry - osuszacze czynnika chłodniczego, Komory chłodnicze i zamrażalnicze, Kontenery chłodnicze, Maszyny do produkcji lodu (płatkarki, kostkarki), Materiały termoizolacyjne, Meble chłodnicze i zamrażalnicze, Monobloki chłodnicze, Odolejacze, separtory, Oleje sprężarkowe, Płyty warstwowe, Pompy cyrkulacyjne, Silniki, Siłowniki, Sprężarki chłodnicze, Tunele mroźnicze (kriogeniczne), Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Urządzenia rozmrażające, Wieże chłodnicze, Wyłączniki i przekaźniki czasowe, Wymienniki ciepła (parowacze, skraplacze), Wymienniki płytowe, Zasobniki chłodu, Zawory, Zespoły spręzarkowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

KLIMATYZACJA i WENTYLACJA: Aparatura kontrolno-pomiarowa, Aparaty grzewczo-wentylacyjne, Centrale klimatyzacyjne monoblokowe, Centrale klimatyzacyjne rooftop, Centrale klimatyzacyjne sekcyjne, Chłodnice/nagrzewnice kanałowe, Czerpnie i wyrzutnie, Filtry powietrza, Kanały wentylacyjne, Klapy ppoż. (oddymiające, odcinające), Klimakonwektory, Klimatyzacja samochodowa, Klimatyzatory kompaktowe (przenośne, okienne), Klimatyzatory split, Klimatytory multi splity, Kolektory słoneczne, Kratki, nawiewniki, dysze, Kurtyny powietrzne, Materiały termoizolacyjne, Nasady kominowe, wywietrzniki, Nawilżacze (parowe, zraszające, ultradźwiękowe, komory zraszania), Oczyszczacze powietrza, Odciągi miejscowe, Okapy kuchenne, Osuszacze powietrza, Pompy ciepła, Pompy cyrkulacyjne, Przepustnice, Rekuperatory i regeneratory do odzysku ciepła, Siłowniki, Stropy, belki chłodząco-grzejące, Systemy Super Multi, Szafy klimatyzacji precyzyjnej, Tłumiki hałasu, Układy i aparatura regulacyjna, zabezpieczająca i nadzorująca, Wentylatory dachowe, Wentylatory oddymiające, przeciwwybuchowe, chemoodporne, Wentylatory osiowe, Wentylatory promieniowe, Wentylatory strumieniowe (oddymiające), Wymienniki gruntowe, Pozostałe akcesoria, Projektowanie, badania, doradztwo techniczne, certyfikacja.

MATERIAŁY, NARZĘDZIA, PRZYRZĄDY, AKCESORIA: Izolacje akustyczne, termiczne, Materiały i przyrządy lutownicze i spawalnicze, Materiały uszczelniające, Narzędzia, Rury, kształtki, akcesoria, Urzadzenia i środki czyszczące, Urządzenia do inspekcji i czyszczenia systemów wentylacyjno-klimatyzacyjnych, Urządzenia do usuwania i napełniania instalacji chłodniczych; recyklingu czynników chłodniczych, Wibroizolacje, Zamocowania i tłumiki drgań.

INNE: Zrzeszenia i organizacje, Oprogramowanie komputerowe, Portale internetowe, Targi, wystawy, szkolenia.