Dry-coolery - nowe rozwiązania, nowe możliwości...
Ocena użytkowników: / 9
SłabyŚwietny 
Data dodania: 07.01.2011
Dry-coolery to elementy systemów klimatyzacyjnych, które odpowiadają za rozproszenie ciepła powstałego podczas pracy sprężarkowych układów chłodniczych. W klimatyzacji komfortu współpracują z tymi urządzeniami, w których skraplacz jest chłodzony cieczą. Do takich urządzeń należą agregaty wody ziębniczej, szafy klimatyzacyjne z chłodnicą bezpośredniego odparowania itp. Dry-coolery znajdują również zastosowanie w zakładach przemysłowych, gdzie odprowadzają ciepło z różnych procesów technologicznych.

Budowa

Dry-coolery zwane też są suchymi chłodnicami cieczy lub suchymi schładzaczami cieczy (ang. dry – suchy, pozbawiony wody), gdyż przekazywaniu ciepła nie towarzyszy wymiana wilgoci. Proces odbywa się na zasadzie wymiany ciepła tylko jawnego.

Konstrukcja schładzaczy cieczy zbudowana jest w oparciu o:

„„ - wymiennik woda-powietrze,
„„ - wentylatory (najczęściej osiowe, choć istnieją również wykonania specjalne z wentylatorami promieniowymi),
„„ - układ automatycznej regulacji (której zadaniem jest utrzymanie zadanej temperatury wody na wylocie),
„„ - obudowę z nóżkami.

Ciągłe dążenie producentów do uzyskania jak największej wydajności i jak najmniejszych wymiarów poskutkowało modyfikacją tradycyjnych rozwiązań o układy zraszania, których zadaniem jest zwiększenie intensywności wymiany ciepła poprzez odparowanie wody. Mamy zatem obecnie do czynienia z gotowymi produktami dostępnymi na rynku, zwanymi drycoolerami z funkcją „zraszania wodnego”. Na układ zraszania wodnego składają się:

„„ - dysze rozpylające,
„„ - zawory elektromagnetyczne sterujące pracą dysz (dwa zawory umożliwiają dwustopniową regulację ilości natryskiwanej wody),
„„ - przewody rozprowadzające wraz z manometrem na głównym kolektorze zasilającym,
„„ - ręczny zawór opróżniający lub automatyczny układ opróżniający, uruchamiany, gdy system ma zostać wyłączony,
„„ - presostat niskiego ciśnienia sygnalizujący zbyt niskie ciśnienie dopływającej wody.

Suche dry-coolery


Działanie standardowych urządzeń (suche dry-coolery) polega na wymianie ciepła pomiędzy wodą a powietrzem atmosferycznym. Wymiennik ciepła ukształtowany w formie ożebrowanej wężownicy przekazuje ciepło jawne do powietrza zewnętrznego. (...)

Rys. 1. Dry-cooler w układzie „V” z funkcją zraszania wodnego


Schładzacze cieczy z systemem zraszania wodnego

Większość systemów, jak również same urządzenia, są projektowane na maksymalne obciążenia cieplne. Takie warunki w przypadku większości systemów klimatyzacji komfortu występują jedynie przez krótki okres czasu pracy w ciągu roku, podczas gdy przez pozostały okres urządzenia pracują ze zmniejszoną wydajnością.

Urządzenia zatem przez dłuższy okres czasu pracują jako przewymiarowane. Z tego powodu producenci dopasowują swoje produkty do pracy ze zmniejszonym obciążeniem cieplnym, ale z uwzględnieniem występowania przez krótki przedział czasowy obciążeń maksymalnych.

W przypadku agregatów chłodniczych próby dopasowania się do takich warunków pracy polegają na zastosowaniu układów chłodniczych wielobiegowych i wielosprężarkowych lub ze sprężarkami o płynnej regulacji wydajności. Przez dłuższy czas urządzenia pracują z wyższą efektywnością, podczas gdy przy pracy z pełnym obciążeniem uzyskują gorsze wskaźniki efektywności energetycznej. W ujęciu całego sezonu efektywność energetyczna jest bardzo wysoka z uwagi na pomijalny czas pracy ze zmniejszoną efektywnością (przy pełnym obciążeniu cieplnym).

Z tego samego powodu producenci dry-coolerów do standardowych urządzeń montują systemy zraszania wodnego (water spray system) (rys. 1). Można tutaj rozróżnić dwie różne idee przyświecające ich zastosowaniu:

- „adiabatyczne” schłodzenie powietrza: rozwiązanie to polega na zastosowaniu układu zraszania, w którym dysze są ukierunkowane przeciwnie do kierunku przepływu powietrza. W ten sposób uzyskuje się schłodzenie powietrza wlotowego na wymiennik i tym samym wzrost wydajności wymiennika dry-coolera. W zasadzie idea jest zbliżona do komór zraszania, w których uzyskuje się nawilżenie powietrza. W przypadku komór zraszania celem jest nawilżenie powietrza, a efektem ubocznym jest jego schłodzenie, w tym wypadku celem jest samo schłodzenie powietrza.

To, czy proces będzie adiabatyczny, będzie zależeć od temperatury wody natryskiwanej - jeżeli proces ma być adiabatyczny woda zraszająca powinna posiadać temperaturę równą temperaturze termometru mokrego powietrza wlotowego. Zwykle w takim wypadku mówi się o procesie adiabatycznym, ale przebieg procesu na wykresie Molliera jest zgodny z linią stałej temperatury termometru mokrego, a nie stałej entalpii powietrza. Jednak z uwagi, iż przebieg ten jest praktycznie bardzo zbliżony do przebiegu wzdłuż stałej entalpii powietrza przyjęto nazywać ten proces adiabatycznym.Należy jednak pamiętać, iż w rzeczywistości przebiega on po linii stałej temperatury termometru mokrego i nie jest on całkowicie adiabatyczny.

Uzyskiwane w ten sposób schłodzenie powietrza przed wlotem do drycoolera powoduje wzrost wydajności wymiennika. Drycoolery mogą być wymiarowane dla niższej temperatury powietrza zewnętrznego (o około 5-6°C poniżej temperatury obliczeniowej temperatury powietrza z e w n ę t r z n e g o ) , uzyskując redukcję wymiarów przy takim samym poziomie hałasu lub niższy poziom hałasu przy takich samych wymiarach w odniesieniu do obliczeniowych warunków pracy.

Dla przykładu przy obliczeniowej temperaturze powietrza atmosferycznego 32°C przyjmuje się temperaturę do doboru urządzeń rzędu 27°C.

Oczywiście woda wykorzystywana do schłodzenia powietrza powinna posiadać parametry zgodne z wymogami Dyrektywy 98/83/EC. Ujemny logarytm ze stężenia jonów wodorowych pH powinien mieścić się pomiędzy 6,0÷8,0, zaś twardość wody pomiędzy 2 i 4°F. Maksymalne dopuszczalne stężenie chloru wynosi 200 ppm. Przy zastosowaniu wody natryskiwanej na wymiennik przez okres do 200 godzin w ciągu roku nie tworzy się kamień wapniowy na powierzchni wymiennika. Z tego powodu producenci sugerują zastosowanie licznika czasu godzin pracy układu zraszania, by przestrzegać tego warunku. Dysze powinny być czyszczone i kontrolowane co najmniej raz w roku.

Podobnie jak w przypadku standardowych dry-coolerów, istnieje konieczność opróżnienia wody z instalacji oraz wymiennika, gdy temperatura zewnętrzna jest niższa od 0°C lub zastosowanie domieszek monoetyloglikolu jako cieczy zapobiegającej zamrożeniu. W przypadku układów ze zraszaniem wodnym dodatkowo należy całkowicie opróżnić instalację zraszania, gdy temperatura zewnętrzna jest niższa od 5°C.

- odparowanie wody z powierzchni wymiennika: urządzenia tego typu pracują jako suche chłodnice do momentu, w którym temperatura powietrza zewnętrznego pozwala na uzyskanie odpowiedniej wydajności ziębienia i temperatury wody na wylocie z urządzenia. (...)

Rys. 2. Wykres obrazujący częstość występowania powietrza zewnętrznego o danej temperaturze dla centralnego regionu Europy (wg LU-VE). Polem niebieskim zakreślono ten udział w ciągu sezonu pracy, przy którym urządzenie pracuje „na mokro” (930 godzin). Kolorem żółtym oznaczono okres pracy „na sucho”, który występuje przez znacznie dłuższy czas pracy w ciągu sezonu. Podobny wykres można stworzyć dla polskich warunków klimatycznych w oparciu o dane uzyskane z Instytutu Meteorologii
Rys. 4. Elementy i podzespoły zraszania wodnego działającego w oparciu o metodę natrysku mgły wodnej na wymiennik


Nowe rozwiązania, nowe możliwości...

Autor chciałby zwrócić uwagę na fakt, że w dużej mierze możliwości, jakie daje powietrze zewnętrzne o niskiej temperaturze, nie są w systemach klimatyzacyjnych wykorzystywane. Podobnie jak w przypadku sprężarkowych agregatów wody ziębniczej, również dla dry-coolerów powinna zostać przewidziana funkcja kompensacji wartości zadanej od temperatury powietrza zewnętrznego. O ile w przypadku agregatów wody ziębniczej taka funkcja jest coraz bardziej popularna to większość producentów dry-coolerów takiej możliwości nie oferuje.

Zadaniem takiego układu regulacyjnego byłaby możliwość dynamicznej zmiany nastawy wartości zadanej z jaką ma pracować dry-cooler na inne parametry.

Rys. 9. Porównanie dwóch algorytmów regulacji tradycyjnego typu proporcjonalnego P oraz proporcjonalno-całkująco-różniczkującego PID w połączeniu z kompensacją wartości zadanej dry-coolera. Przy obniżającej się temperaturze powietrza zewnętrznego można obniżyć wartość nastawy jaka ma zostać dotrzymana na wyjściu z dry-coolera.


Podsumowanie

Zawarte w artykule informacje przedstawiają nowości z zakresu oferty producentów dry-coolerów ze szczególnym uwzględnieniem urządzeń z funkcją zraszania wodnego. Nowe rozwiązania pozwalają na nowe możliwości poszukiwania oszczędności energetycznych i poprawę efektywności energetycznej budynków w zakresie systemów klimatyzacyjnych.

Autor pragnie podziękować p. Sławomirowi Kalbarczykowi z firmy LU-VE za otrzymane materiały dotyczące nowych urządzeń.

LITERATURA

[1] Materiały firmy LU-VE oraz innych producentów
 

POLECAMY WYDANIA SPECJALNE

  • Pompy ciepła 2023-2024

  • Pompy ciepła 2021-2022

  • Pompy ciepła 2022-2023

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2022

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2023

  • Pompy ciepła 2020-2021

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2020

  • Pompy ciepła 2019-2020

  • Katalog klimatyzatorów typu SPLIT. Edycja 2019

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.