Image


Image

Autor: 
Patrick Winnen, dział sprzedaży

Condair GmbH








Campus Kronberg








Campus Kronberg








Campus Kronberg










Wzrost wydajności dzięki wykorzystaniu spalin
Kompleks biurowy Kronberg odzyskuje ciepło
spalin z nawilżaczy parowych Condair



Budynki należące do kompleksu biurowego Kronberg są w pełni klimatyzowane (wymiana powietrza następuje 1,5 raza na dobę), wyposażone w sufity ze zintegrowanymi układami chłodzenia, otwierane okna, zewnętrzne systemy zabezpieczeń przeciwsłonecznych i automatykę pokojową. Cechuje je wysoki poziom elastyczności, jeśli chodzi o wykorzystanie przestrzeni i możliwość dostosowania jej do procesów organizacyjnych i funkcjonalnych.

Nawilżanie parowe zamiast zapchanych filtrów o strukturze plastra miodu
W pracy systemów wentylacji i klimatyzacji przy niskich temperaturach zewnętrznych szczególne znaczenie ma kontrolowane nawilżanie powietrza zasysanego z zewnątrz do systemu klimatyzacji.

Tylko wystarczający poziom wilgotności powietrza nawiewanego pozwala uniknąć suchości powietrza w pomieszczeniach i trwale zapewnić zdrowe, przyjemne warunki (ponad 30–40% wilgotności względnej). Instalacja klimatyzacyjna w należącym do kampusu Kronberg budynku Gamma, mającym powierzchnię 12 000 m2, musi dostarczać 54 000 m3 powietrza na godzinę (64 800 kg/h). Przepływ spalin jest dzielony na dwa strumienie.

Zarząd kampusu wybrał dwa zasilane gazem nawilżacze parowe z serii GS, dostarczone przez firmę Condair GmbH z Garching. Każdy jest w stanie wyprodukować 200 litrów pary na godzinę. Oprócz nich wykorzystano układ odsalania wody AX, wykorzystujący zasadę odwróconej osmozy i zapewniający wydajność 500 l/h, oraz system dystrybucji pary Jumbo Esco, który rozprowadza parę równomiernie w całym przekroju klimatyzatora (ilustracje 3–5). Montaż nowego systemu przeprowadziła firma Bilfinger HSG Facility Management Rhein-Main GmbH z Hanau.

Jak działa technologia nawilżania parowego?
Opatentowany, wykonany ze stali nierdzewnej system nawilżania parowego Condair GS ma zasadniczą, unikatową przewagę nad tradycyjnymi instalacjami nawilżającymi powietrze. Polega ona na możliwości odzysku ciepła spalin (gazów wylotowych) uwalnianych podczas generowania pary w części wylotowej klimatyzatora. Technologia zabezpieczeń i bezpieczeństwo higieniczne tej procedury zostały potwierdzone przez Niemieckie Stowarzyszenie Branży Gazowej i Wodnej (DVGW, Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches). Dzięki tej innowacji nawilżanie parowe w centralnych systemach klimatyzacji jest wydajniejsze i bardziej ekonomiczne.

W nawilżaczach parowych woda z kranu, uzdatniona w stacji zmiękczającej wykorzystującej zasadę odwróconej osmozy, jest odsalana i demineralizowana w temperaturze około 100°C. W urządzeniach serii Condair GS energia niezbędna w tym procesie pochodzi ze spalania gazu. Wcześniej generowane w ten sposób spaliny musiały być wyprowadzane na zewnątrz przez specjalny kanał i osobny komin na dachu, co wiązało się ze znacznymi kosztami. Zdaniem DVGW spaliny powstające podczas generowania pary mogą być odprowadzane do powietrza wywiewanego z budynku i wyprowadzane na zewnątrz przez system klimatyzacji. Procedura ta ma trzy zalety:

- W porównaniu z poprzednio stosowanym rozwiązaniem (nawilżanie powietrza wodą za pomocą nawilżaczy o strukturze plastra miodu) system nawilżania parowego, eksploatowany zwłaszcza w zimnych i suchych porach roku, zwiększa wydajność baterii grzewczej w klimatyzatorze i sprawność ogrzewania.

- Ponieważ do odprowadzania spalin nie trzeba wykorzystywać osobnego komina, montaż systemu jest znacznie prostszy i wymaga mniejszych nakładów inwestycyjnych.

- Doprowadzenie gorących spalin powstających podczas nawilżania parowego zwiększa temperaturę gazów wylotowych. Dzięki temu ciepło powietrza wywiewanego wzrasta i może zostać wykorzystane do wstępnego ogrzania powietrza otaczającego system odzysku ciepła (rekuperacji) w klimatyzatorze.

Ilość dodatkowego ciepła odzyskanego przez mieszanie spalin zależy od trybu pracy nawilżacza parowego (z pełnym lub częściowym obciążeniem). Ilość pary niezbędna do nawilżenia powietrza w zależności od warunków eksploatacji (temperatury i wilgotności powietrza otoczenia oraz docelowego poziomu wilgotności powietrza nawiewanego) jest precyzyjnie regulowania i dodawana do powietrza otoczenia w klimatyzatorze przez specjalny system dystrybucji.

Dodatkowe wykorzystanie ciepła spalin
Nawilżacze parowe używane na terenie kompleksu Kronberg generują maksymalnie 400 kg pary na godzinę. Podczas opalania nawilżacza powstaje około 540 kg spalin na godzinę. Powietrze wylotowe (36 000 kg/h) jest — przez dodanie tych spalin — ogrzewane o około 45 kW (4,5 K). Z 45 kW dodawanego ciepła od 29 do 34 kW jest przekazywane do chłodnego powietrza otoczenia. Skuteczność odzysku ciepła (HRE) wynosi więc od 65 do 75%. Wielkość tego współczynnika zależy od jakości rekuperacji w klimatyzatorze i sposobu jego eksploatacji (z kondensacją po stronie wylotu powietrza lub bez niej). Wartości te uwzględniają też ciepło kondensacji. W zastosowanym systemie cyrkulacji łączonej (HRE = 40%) ilość ciepła przekazywanego przy maksymalnej wydajności nawilżania parowego i kondensacji wynosi około 18 kW. Pozwala to zmniejszyć obciążenie grzejnika powietrza zainstalowanego za rekuperatorem w klimatyzatorze.

Brak szkodliwego wpływu na jakość powietrza nawiewanego
Ponieważ w instalacji klimatyzacyjnej stosowanej na terenie kampusu Kronberg wykorzystuje się system odzysku ciepła z cyrkulacją łączoną, przepływ powietrza nawiewanego jest całkowicie oddzielony od przepływu spalin. Spaliny powstające podczas nawilżania parowego nie dostają się więc do powietrza nawiewanego. Warto jednak sprawdzić, jak zmieniłaby się sytuacja po wykorzystaniu w układzie rekuperacji klimatyzatora obrotowego lub płytowego wymiennika ciepła.

Wytyczne określone w europejskiej normie DIN EN 13779 („Wentylacja budynków niemieszkalnych”) oraz niemieckiej normie VDI 6022 („Wymagania higieniczne dotyczące instalacji i urządzeń klimatyzacyjnych”) stanowią, że jakość powietrza zasysanego z zewnątrz do urządzenia klimatyzacyjnego nie może ulegać pogorszeniu w systemie odzysku ciepła. Pojawia się tu więc pytanie o to, czy domieszka spalin powstających podczas pracy gazowego nawilżacza parowego może pogorszyć jakość powietrza wywiewanego i jakość powietrza nawiewanego (i w jakim zakresie). W najbardziej pesymistycznym scenariuszu należy założyć, że ilość generowanej pary i ilość wytwarzanych spalin przyjmują wartości maksymalne.

Bardzo mała zawartość spalin
W systemie klimatyzacji używanym na terenie kompleksu Kronberg maksymalny przepływ spalin wynosi 540 kg/h. Zawartość spalin w całkowitym przepływie powietrza wywiewanego (36 000 kg/h) wynosi więc 1,5%. W rezultacie mieszania spaliny są tak bardzo rozcieńczone, że powietrze wywiewane nie jest klasyfikowane jako spaliny i może być bez problemów odprowadzane na zewnątrz przez system klimatyzacji. Przy założeniu, że strumień przecieku odzysku ciepła określony zgodnie z arkuszem 5 wytycznych VDI nr 3803 („Technologia wentylacji i klimatyzacji — odzysk ciepła”) wynosi w najgorszym wypadku maksymalnie 10%, nawet przy maksymalnej ilości powierza wywiewanego i maksymalnej ilości wytwarzanej pary (czyli w najbardziej pesymistycznym scenariuszu) ilość spalin nie przekroczy 54 kg/h. Jeśli taka ilość spalin dostanie się do powietrza nawiewanego do klimatyzatora i zostanie zmieszana z przepływem powietrza otoczenia (64 800 m3/h), zawartość spalin w całkowitym przepływie powietrza będzie bardzo niewielka: 0,083%. Stosowane obecnie systemy rekuperacji cechują się jednak strumieniem przecieku znacznie niższym niż 10%, a powyższy przykład dotyczy najgorszej możliwej sytuacji (maksymalnej ilości spalin). W rzeczywistości zawartość spalin trafiających do powietrza nawiewanego będzie znacznie niższa od obliczonej wartości 0,083% i w żadnym przypadku nie wpłynie na jego jakość.


Artykuł specjalistyczny opublikowany w nr. 11 CCI 2014:  Kompleks biurowy Kronberg odzyskuje ciepło spalin z nawilżaczy parowych Condair, Patrick Winnen, dział sprzedaży firmy Condair GmbH.


Więcej informacji o nawilżaczach parowych Condair GS