Racirea adiabatica cu recirculare cu ajutorul aparatului Hoval AdiaVent - Studiu de caz

Racirea adiabatica cu recirculare este eficienta si implica costuri minime in exploatare

Desi racirea adiabatica este o tehnologie suficient de avansata, inca exista dubii si intrebari in legatura cu ea: este racirea practic gratis? Sistemul, in sine, chiar protejeaza mediul? Acest lucru se aplica in special la racirea adiabatica cu recirculare ca tehnologie noua. Masuratori efectuate pe un sistem deja instalat au confirmat acum eficienta si costurile scazute in exploatare.

1. Cladirea
In afara de faptul ca este centru de birouri, Liechtensteinische Post AG ofera servicii complete de logistica. Acestea include depozitare, ambalare, transport si in final - in majoritatea cazurilor - facturarea bunurilor. Sunt necesare spatii mari de depozitare si de lucru, astfel incat etajul superior al unei hale industiale din Schaan (Liechtenstein) este folosit in acest scop.
Dimensiunea halei 55 x 20 x 6 m. Aici exista rafturi inalte cu sistem de inchidere pentru a utiliza la maxim spatiul de 1100 m². Bunurile sunt depozitate in aceste rafturi, cu conditia ca temperatura sa nu depaseasca 27°C. Aceasta valoare limita este solicitata la o temperatura maxima exterioara de 32°C (cu umiditate relativa 40%).

2. Sistemul
Se cere un sistem de racire astfel incat sa nu fie depasita valoarea limita de 27°C pe timpul verii. Cum nu exista alte surse de caldura (utilaje care sa produca prin functionarea lor caldura suplimentara) capacitatea de racire se limiteaza doar la caldura de transfer prin acoperis si prin ferestrele mari din fata si de pe cele 2 laterale ale halei. Orientarea cladirii fiind N-S, radiatia solara are efect maxim dupa-amiaza si seara in partea de vest.
Acesta este motivul pentru care unitatile Hoval AdiaVent® au fost instalate pe acesata parte. Functionarea acestui sistem de racire adiabatica cu recirculare este explicata in fig. 1:

Galerie

Ventilatorul de circulatie extrage aerul (aprox. 6000 m³/h) in afara halei. Acesta este racit in schimbator si apoi reintrodus in hala. Aerul exterior (de proces) (aprox. 4000 m³/h) este utilizat ca agent frigorific. Acesta e trecut print-un filtru si preracit in primul in schimbator de caldura in placi. In consecinta se atinge temperatura limita de racire adiabatica. De sus, aerul de proces este suflat in primul racitor de unde apoi trece din nou prin preracitor in flux incrucisat.
Cele doua shimbatoare de caldura sunt asezate unul deasupra altuia si montate impreuna. Duzele special proiectate, pulverizeaza apa in aerul de proces (in schimbatorul de caldura in placi) de deasupra, racindu-le astfel. Dupa preracitor, aerul racit si umidificat este suflat iar in exterior.
Unitatile sunt instalate in exterior (fig. 2). Extragerea aerului cald are loc la o inaltime de 5.5 m. Datorita temp scazute aerul introdus in camera estre distribuit prin grile speciale. Capacitatea de racire depinde de parametrii aerului proaspat si a aerului recirculat.
Totusi, masuratorile arata, ca o unitate poate furniza, relativ constant, o putere de racire de aproximativ 18 kW. Masuratorile arata deasemenea ca acest lucru este suficient pentru a avea o temperatura de maxim 27°C (masurata la o inaltime de 2 m).

Galerie

3. Racirea adiabatica cu recirculare
Problema si adesea obstacolul in utilizarea racirii adiabate cu recirculare e dat de capacitatea de racire care este dependenta critic de conditiile de umidificare ale aerului. Dar masuratorile acestui sistem arata in mod surprinzator ca in climatul din zona central europeana, exista o interdependenta intre aerul proaspat si aerul extras, ceea ce mentine puterea de racire aproape constanta. (tabel 1)

Legenda:
t = Temperatura
x = Umiditatea absoluta
Rh = Umiditatea relativa
tS = Timpul de saturatie
Pot. = Potential ad.
Δt = Racirea aerului recirculat
Q = Putere

Cateva din conditiile masurate (temperatura si umiditate) ale aerului intr-o zi de vara sunt enumerate in continuare:

A. Temperatura aerului proaspat creste la 33.9°C pe parcursul zilei. Umiditatea creste doar putin (1.2 g/kg). Temperatura de saturatie a aerului proaspat creste de la 17°C la doar 20.67°C. Umiditatea relativa a aerului exterior scade brusc de la aproximativ 47% la 31% .
B. Avand in vedere aceasta "uscare" a aerului proaspat cu cresterea temperaturii, potentialul racirii adiabatice (= diferenta de temperatura a aerului proaspat si temperatura la saturatie) creste de la 7.7°C la 13.1°C. In conditii "normale de vreme" (nu se aplica in cazul furtunilor), nu doar temperatura de saturatie creste ci si putentialul racirii adiabatice o data cu temperatura aerului.
C. In privinta temperaturilor aerului extras apare confuzie la inceput. Dar cunoscand sistemul, la pornire in punctul de masura 1 se poate vedea efectul racirii cu recirculare. La inceput diferenta dintre temperatura aerului din spatiul deservit (temperatura aerului extras) si temperatura aerului exterior este mai mare. Oricum, dupa o perioada de functionare pe racire se constata faptul ca temperatura aerului extras este mai mica cu 4°C decat temperatura aerului exterior.
D. Temperatura aerului introdus ramane relativ constant cu 9°C mai mica decat temperatura aerului extras (diagrama 1). Aceasta este o valoare extrem de buna, cu alte cuvinte corespunzatoare pentru o atmosfera confortabila. (Se constata clar: punctul de inflexiune 3 dintre diferenta de temperatura si putere se datoreaza umiditatii ridicate a aerului exterior).

Galerie

Se vede clar separatia dintre aerul de proces si cel recirculat si asta prin faptul ca umiditatea absoluta a aerului introdus ramane constanta (apar doar diferente cauzate de acuratetea masuratorii). Ca atare umiditatea din aerul de proces nu este transferata aerului introdus, deci nu exista contaminare.
Capacitatea de racire ramane apropape constanta in jurul valorii de 18 kW in toate punctele de masura in aproape toate conditiile.
(Aceste masuratori au fost facute imediat dupa instalarea sistemului, cand spatiul nu era utilizat ca depozit. Astfel acestea nu sunt direct comparabile cu valorile din diagrama 2).

Galerie

4. Temperatura spatiului
Beneficiarul depozitului monitorizeaza continuu (la fiecare ora) temperatura interioara. Au rezultat urmatoarele:

4.1. Variatia temperaturii
Statistica arata ca temperatura in incita climatizata este dependenta de temperatura exterioara (diagrama 2).
Temperatura scade puternic noaptea si apoi creste din nou. Maximul se regaseste in cele mai multe zile intre orele 16 si 20.
Acest lucru se datoreaza pozitionarii spatiului: radiatia solara se face simtita pe ferestrele aflate pe fatada cladirii aflata pe partea vestica iar in dupa-amiezi si seara soarele are o mare influenta (temperatura spatiului monitorizata in data de 28 Iulie 2007 se regaseste in diagrama 2).

5. Costuri
Experienta arata ca comparatiile de valori ale investitiilor si costuri de exploatare sunt dificile; ele sunt, aproape in totaliatate, dependente de regiunea respectiva. Pentru zona economica a Elvetiei, este cert ca costurile de investitie pentru sistemul AdiaVent® sunt aceleasi sau putin mai mari (ex. 10%) decat sistemul mecanic de producere frig la aceeasi putere. Din punct de vedere al costului de exploatare consultantii de specialitate sunt de acord cu o reducere a costurilor de cel putin 20% fata de varianta cu racire mecanica.
Aceasta poate fii desemenea evidentiata prin valoarea caracteristica COP (Coeficientul de Performanta = raportul dintre energia de racire rezultata si puterea electrica consumata). Avand la baza un studiu laborios, Institutul für Luft- und Kältetechnik, Dresden, a obtinut urmatoarele rezultate:

Cand ai in vedere pe de o parte costul energiei si pe de alta parte consumul de energie si emisiile poluante implicate, intrebarile aparute la inceput pot avea raspunsuri clare: racirea adiabatica cu recirculare este mai economica si mai ecologica decat recirea mecanica.