belépés / regisztráció
2020. december 2. szerda
Aktuális lapszám

Evaporatív léghűtőkről III.

Manapság egyre gyakrabban hallani az evaporatív léghűtők alkalmazásáról. Sokan kétkedve és idegenkedve fogadják a prospektusok hízelgő adatait, amelyek gyakran felületesek. Ugyanakkor a különböző problémák megoldása során ennek az eljárásnak a hatékonysága és alkalmazhatósága nem nélkülözhető. Ilyen ellentmondásos esetben érdemes az eljárás műszaki tartalmába mélyebben betekinteni, és tisztába tenni azokat a kérdéseket, melyeket a napi gyakorlat során felületesen vagy egyáltalán nem kezelünk.

 

A párologtató szűrő felületén és belső rostjain igen bonyolult és folyamatosan változó sebességek melletti áramlás valósul meg. A rostok közötti távolság az áramló víz miatt folyamatosan változik. A választott sebességtől nagyobb is és kisebb is előfordul. Ezek a térben és időben változó sebességnövekedések összességében intenzívebbé teszik a párolgást.

Tehát a dinamikus nyomás értéke:

pdin= 19.440 Pa ezen a helyen ( ahol v=180 m/s)
pst =101.325 Pa - 19.440 Pa
pst =81.885 Pa

Ennél a nyomásértéknél le is olvashatjuk a grafikonunkról, vagy ki is számolhatjuk a következő összefüggés felhasználásával a forrás hőmérsékletét:

1/T=(ln(pst/p)/ln(pk/p))*(1/Tk- 1/Tn)+1/Tn
T=359,6 K azaz jó közelítéssel tforr=870C
Ahol pk a víz kritikus nyomása
Tn a víz kritikus hőmérséklete
Tk a víz forrásponti hőmérséklete 373,2 K

Nagyjából ez olvasható le a diagramból is. (ez az első részben lévő 3.sz ábrán látható)

Jól látható, hogy a vízfelület felett felgyorsított levegő a forrás hőmérsékletét milyen mértékben csökkentette le. Ennek mintájára belátható, hogy a nem forrásponti hőmérsékleteken is szükségszerűen bekövetkezik a párolgás intenzitásának növekedése.

Hatékonyságot növelő körülményként mindenféleképpen számításba kell ezt venni, hiszen a párologtatás eredményessége esetünkben kulcskérdés.

A berendezés elvi sémája (1. ábra)

Említettük, hogy a szűrő rostjait víz itatja át. Ez a berendezésekben úgy valósul meg, hogy a hálózatból érkező víz egy néhány literes űrtartalmú tálcába kerül, ahonnan egy szivattyú szállítja a szűrő tetejére a vizet. Innen lecsorog a tálcába, melynek egy része elpárolog. Így biztosítja a rendszer, hogy a szűrő folyamatosan nedves legyen. Megállapíthatjuk, hogy az említett vizet tartalmazó tálcában nem pang a víz, hiszen tartalmának egy része folyamatosan párolog, és folyamatosan visszapótlásra kerül. Alkalmazására azért van szükség, hogy a szűrők egyenletes nedvesítése biztosítva legyen.

Az így kialakított rendszernél a tervezők figyelnek arra, hogy a szűrőfelületről cseppleválás ne történjen, annak érdekében, hogy a rendszerbe az ne kerülhessen be.

Része a rendszernek egy ventilátor is, amely a kezelt tér felé továbbítja a hűtött levegőt.

Természetesen több kiegészítő eleme is van egy jól megalkotott berendezésnek, például a víz leeresztéséről, adagolásáról, a ventilátor fordulatszámáról gondoskodó egységek. Ezt nem érdemes a továbbiakban részletezni, hiszen ez már inkább típusfüggő felszereltség.

A működésről

A kezelt térben feltétlenül melegebb van, mint a befújt levegő hőmérséklete, így kondenzáció nem  alakulhat ki. A bejutott hűtőlevegő keveredés útján és egyéb módokon hőt vesz fel, ami által a relatív nedvességtartalom csökkenni kezd. Helyes méretezéssel kialakítható a kívánt légnedvesség, illetve maximalizálható annak mértéke.

A korábban leírtakból következik, hogy az evaporatív léghűtőket folyamatos légcsere mellett szükséges alkalmazni. A komfortérzetet növelő hatás nem egy mérhető paraméter mentén, hanem több tényező befolyásolásával alakul ki.

A rendszer friss levegőt juttat a kezelt térbe. Ezen kívül szűri is azt, valamint csökkenti annak hőmérsékletét. A kialakuló enyhe légáramlat – a huzatmentes határokon belül – szintén komfortérzetet növelő hatással bír.

A belső hőmérséklet alakulása – ahogy az eddig leírtakból kisejlik – tág határok között adható meg. Elsősorban azért, mert a befújt levegő hőmérséklete függ a környezeti hőmérséklettől. Másodszor azért, mert a belső hőterhelés az alkalmazott technológiáktól, a bent tartózkodó személyek számától is nagymértékben függ.

Ha figyelmesen megvizsgáljuk a Moliere-féle h-x diagramot, láthatjuk, hogy abban a külső hőmérsékleti tartományban, ahol hűtenünk kell, figyelembe véve a reális légnedvességi adatokat, a befújt hűtött levegő a környezetihez képest 8-12 °C-kal lesz hidegebb (2. ábra).

Kijelenthető az is, hogy a hőmérséklet növekedésével számunkra egyre kedvezőbb hűtési hatékonyság tapasztalható. Ez a hűtött levegő igen olcsón állítható elő, az ilyen berendezéseket ezért nagy légcsere számra méretezzük, és a hatást arra alapozzuk, hogy a hűvös, enyhén áramló friss levegő a tartózkodási zónán áthaladva kellemes hőérzetet, hűtőhatást biztosít, majd távozik, mert helyére folyamatosan tápláljuk az utánpótlást.

Ezek a készülékek tehát hűtő és szellőztető berendezések. Megfelelő légcsere szám nélkül nem biztosítják a kívánt hatást.

Ilyen feltételek között működik optimálisan az evaporatív léghűtő.

Típusát meg nem nevezve, az általunk leggyakrabban használt készülék idevonatkozó adatait szeretném ismertetni:

Külső hőmérséklet 33 °C és 30% relatív légnedvesség mellett a berendezésből 10000 m3/h, 20-22 °C-os levegő kerül ki (90% feletti relatív légnedvesség mellett).

Ez a berendezés beleértve az öszszes fogyasztóját 230 V, 1,2 kW energia felhasználás mellett produkálja ezt.

Ki-ki megítélheti, hogy ilyen hőmérsékletkülönbséget egy hűtőköri körfolyamaton alapuló berendezés milyen energiabefektetéssel tud biztosítani. (kb.10 kW).

Természetesen igaza van mindenkinek, aki a két eljárás közötti különbségre hívná fel most a figyelmet. Hiszen az evaporatív rendszer a légnedvességet növelte, míg a másik a légnedvességet csökkenti.

Az evaporatív rendszer csak friss levegőztetés mellett értelmezhető, míg a másik inkább a recirkuláltatott levegővel hatékony. A különbségekre azért hívom fel a figyelmet, mert vannak olyan terek, ahol a friss levegőztetés elkerülhetetlen, a terem jellegéből adódóan, pl. sportcsarnokok, konferenciatermek esetén, vagy mert a technológia, illetve az üzemszerű használat előidézi ezt, pl. üzemcsarnokok nagy méretű nyílászárói folyamatosan nyitva vannak, vagy a technológiáról jelentős menynyiségű elszívás folyamatosan működik stb. (3. ábra).

Az ilyen légterekben a zárt, recirkuláltatott rendszer nem alkalmazható.

A jelentős mennyiségű frisslevegő igény és annak hűtési energia igénye azt eredményezik, hogy az ipari jellegű üzemcsarnokokban az üzemeltetők hűtést nem alkalmaznak, legfeljebb ventilációt.

Sajnos az energiaárak elszabadulása miatt az is általános jelenség, hogy a korábban kiépített hűtőrendszereket pl. sportcsarnokok esetében, kikapcsolták és csak szellőztető üzemmódban működnek a légkezelők. Ezekben az esetekben az evaporatív léghűtők alkalmazása igen előnyös, mivel a beruházási és üzemeltetési költségek kedvezőek. Sok helyen alkalmazzák az evaporatív léghűtőket a régi légkezelők beszívott levegőjének hűtésére, annak régi hűtőrendszerének kikapcsolása mellett.

Igaz ugyan, hogy pontos hőmérséklet beállításra nincs mód, de a folyamatos hűtött, friss levegős légcsere kellő mértékben javítja a komfortérzetet. Nem véletlen, hogy az idevonatkozó szabvány is a légsebességgel korrigált effektív hőmérsékletet veszi figyelembe, hiszen több paraméter együttes értékelése ad helyes képet a légállapotokról.

A telepítések során gyakran merülnek fel kérdések, amelyek jó megérzésen, esetleg tévhiteken alapulnak. Néhány jellemző gondolat ebből a körből.

Először nézzünk egy általánosnak mondható esetet, amely a Moliereféle diagrammal szemléltethető jól.

A külső hőmérséklet 33 °C és a relatív nedvesség tartalom 30%. A kezelendő térben 35 °C van és 33% körüli a nedvességtartalom. A kék vonal szemlélteti a hűtést, amelynek végén 20-21 °C levegő áll rendelkezésre.

Ez a beltérben hőt vesz fel a bent lévő hőforrásokból és keveredik. A méretezés függvényében a feljelölt 24-29 °C tartományban alakítja ki a belső hőmérsékletet. Értelemszerűen a légcsereszám emelésével lehet az alsó értékhez közelíteni.

Jól látható az is, hogy a relatív nedvességtartalom itt az 52% és 73% közötti tartományban mozog. Frisslevegő jelenlétében ezek az értékek nem okoznak problémát.

Példánk csak egy elképzelt állapotot mutat ugyan, de látható, hogy a kialakuló belső légállapot paraméterei a természetes levegő állapotának paramétereihez hasonlítanak. Ugyanis ilyen külső hőmérséklet esetén, amely a déli óráktól tapasztalható, a reggeli időszak légállapotát szimulálja a berendezés. Akkor – pl. reggel nyolc órakor – éppen olyan hőmérsékletű és relatív nedvességtartalmú volt a levegőnk, mint amilyet a gépünk délután előállít (4. ábra).

Gyakori felvetés, hogy okoz-e nagyobb korróziós veszélyt az emelt légnedvességű levegő betáplálása.

A gépből valóban igen magas relatív nedvességtartalmú levegő lép ki. Azonban ez a levegő mire bármely felülethez érkezik, keveredik, illetve hőt vesz fel. Helyes méretezés esetén a légnedvesség biztosan 65-75% alatt marad. Ilyen relatív légnedvesség nem extrém és bármikor előfordul, akár hosszabb időre is természetes körülmények között. Nyilvánvalóan egy üzemben homogén légtér nehezen képzelhető el, azaz a fenti érték a tartózkodási zónára általában jellemző, a melegebb gépek közelében ennél kisebb.

Általában kijelenthető, hogy amennyiben a technológiai folyamatok során nem szükséges a légnedvesség folyamatos figyelése és annak kezelése, akkor az evaporatív léghűtők alkalmazásával nem merülhet fel probléma, mivel teljesen természetazonos levegőt produkál a berendezés.

A kondenzáció kérdése is gyakran felmerül.

Mivel a hűtendő munkatérben melegebb van, mint az általunk befújt levegő, kondenzáció nem alakulhat ki. Igaz ugyan, hogy a befújt levegő igen magas nedvességtartalmú, de a beltéri levegő melegebb, és minden tárgy, felület nagyobb hőmérsékletű, így kondenzáció nem lehetséges.

Létezik azonban olyan eset, amikor az üzemben, a technológiáról kipárolgás valósul meg. Ez esetben nem a befújt levegőben lévő pára kondenzációja fordulhat elő, hanem a teremben lévő magas páratartalmú levegő, érintkezve az evaporatív léghűtőből kijövő légcsatornával, kondenzáción esik át. Ez előforduló jelenség, mely ellen szigeteléssel lehet védekezni.

Gyakran téves ismeretek birtokában úgy gondolják, hogy létezik olyan állapot, amikor a környezetünkben 30 °C feletti hőmérséklet és 60% feletti relatív légnedvesség tapasztalható. Ilyen esetben nagyon rossz hatásfokkal működne az evaporatív léghűtő.

Ez az állapot azonban csak a trópusokon fordul elő. Nem tartom kizártnak, hogy hazánkban néhány évente extrém körülmények között néhány órára beáll egy ilyen állapot, de ezzel semmiféleképpen nem kell számolnunk.

Az a szubjektív érzés, ami vihar előtt nyomasztóan hat ránk, sok paraméterrel van összefüggésben, és konkrét mérések hiányában a fülledt levegő szóval illetünk, illetve a páratartalomra fogunk, valójában sokkal inkább a légnyomás esést és sok más állapot változását érzékeljük.

Kostyák Ferenc

Eseménynaptár

Hirdetés
Kiadja a Média az épületgépészetért Kft.
Szerkesztőség és kiadóhivatal:
H-1112 Budapest, Oltvány u. 43. I/2.
Telefon: +36 (1) 614 5688
E-mail: kiado@magyarinstallateur.hu

 
Előfizetésben terjeszti a Magyar Posta Zrt. Hírlap Igazg.
Előfizetés és reklamáció: +36 (1) 767-8262
E-mail: hirlapelofizetes@posta.hu
 
 
elfelejtettem a jelszavam