Návrh a instalace adiabatického chlazení: projektové zásady, které rozhodují o úspěchu

Zkušenosti z realizací ukazují, že úspěšná instalace, vychází z kvalitního návrhu. Poddimenzovaný průtok vzduchu, nedostatečný odvod vzduchu z objektu nebo nesprávné rozmístění jednotek mohou snížit účinnost systému o desítky procent. Moderní adiabatické chlazení proto nelze navrhovat pouze podle plochy haly nebo instalovaného chladicího výkonu. Projekt musí vždy vycházet z objemu budovy, tepelných zisků, venkovních klimatických podmínek a požadované kvality vnitřního prostředí.

Adiabatické chlazení se navrhuje jinak než klimatizace

První zásadní rozdíl spočívá v samotném principu technologie. Klasická klimatizace je navrhována primárně podle potřebného chladicího výkonu v kW. Projektant stanovuje tepelnou zátěž objektu a následně vybírá zdroj chladu, který je schopen tento výkon pokrýt.

Adiabatické chlazení naopak pracuje s objemovým průtokem vzduchu.

Chladicí efekt vzniká přívodem velkého množství čerstvého vzduchu ochlazeného odparem vody. Návrh proto vychází z intenzity větrání a schopnosti odvést z budovy přebytečné teplo.

Zjednodušeně lze říci, že:

• klimatizace pracuje s chladem,
• adiabatika pracuje se vzduchem.

Právě pochopení tohoto rozdílu je klíčové pro funkční návrh systému.

První krok: orientační výpočet tepelných zisků

Stejně jako u klimatizace projekt začíná bilančním výpočtem.

Je nutné stanovit vnější a vnitřní tepelné zisky:

• Vnější tepelné zisky (např.):
  •    solární zátěž střešního pláště
  •    oslunění fasád
  •    prostup tepla konstrukcemi

• Vnitřní tepelné zisky(např.):
  •    technologické procesy a rozvody,
  •    výrobní stroje,
  •    osvětlení,
  •    zaměstnanci

Právě vnitřní tepelné zisky bývají ve výrobních halách dominantní. Není výjimkou, že představují více než 70 % celkové tepelné zátěže objektu. Proto může mít výrobní hala o stejné velikosti zcela odlišné nároky na chlazení podle typu výroby. Tepelné zisky budou zohledněny při stanovení výměny vzduchu (čím vyšší zisky tím vyšší potřeba výměny vzduchu).

Druhý krok: analýza klimatických podmínek

Výkon adiabatického chlazení je přímo závislý na stavu venkovního vzduchu.

Pro návrh jsou důležité především:

• návrhová venkovní teplota,
• relativní vlhkost,

Teoretická hranice adiabatického chlazení je dána mokrou teplotou venkovního vzduchu. Čím je vzduch sušší, tím většího poklesu teploty lze dosáhnout. Pro české klimatické podmínky lze v letním období běžně očekávat pokles přiváděného vzduchu přibližně o 5–12 °C.

Závislost teploty přiváděného vzduchu na vnitřní teplotě a relativní vlhkosti (projekční manuál)

Klíčový parametr: objemový průtok vzduchu

U adiabatiky rozhoduje především množství vzduchu přiváděného do objektu. Obvykle se pracuje s počtem výměn vzduchu za hodinu. Orientačně lze uvažovat:

Doporučené hodnoty výměny vzduchu podle zátěže - tepelných zisků (projekční manuál)

Příklad:

Výrobní hala:

• plocha 4 000 m²
• výška 8 m (výška distribučních elementů 5 m)

• Požadovaná výměna (lehká zámečnická výroba - střední zátěž): 15 h⁻¹

Čistý objem prostoru pro chlazení: 5 x 4 000 = 20 000 m³

Potřebný průtok:  20 000 × 15 = 300 000 m³/h

Na základě hodinového průtoku vzduchu je možné určit počet a velikost adiabatických jednotek.

Stanovení počtu jednotek

Jednotky mají v manuálu pro instalaci a údržbu definovaný hodinový průtok vzduchu. Pro stanovení počtu jednotek je potřeba vydělit požadovaný průtok vzduchu maximálním průtokem zvoleného zařizení. 

AD14 V: max. 13 000 m3/h

AD20 L: max. 20 000 m3/h

AD30 V: max.  27 000 m3/h

V - Stropní instalace (Vertikal)

L- Nástěná instalace (Lateral)

Příklad:

Potřebný průtok: 300 000 m³/h

Počet jednotek = potřebný průtok vzduchu / maximální průtok vzduchu = 300 000 / 27 000 = 11,1 =) 12 jednotek

Návrh distribuce vzduchu

Dodání správného množství vzduchu je naprosto klíčové. Neméně důležité je také zajistit jeho rovnoměrnou distribuci. Při návrhu je nutné sledovat:

• dosah a směr proudění
• rychlost vzduchu v pobytové zóně,
• eliminaci mrtvých zón.

V praxi se používají tři základní varianty:

• Přímé vyfukování do haly - nejčastější a ekonomicky nejvýhodnější řešení. Používá se zejména u výrobních hal, skladů, logistických center.
• Textilní distribuční systémy - vhodné tam, kde je požadována velmi rovnoměrná distribuce vzduchu.
• Klasické vzduchotechnické potrubí - používá se při členitých dispozicích nebo při požadavku na zónovou regulaci.

Nejpodceňovanější část projektu: odvod vzduchu

Zatímco klimatizace většinou pracuje s recirkulací, adiabatický systém neustále přivádí čerstvý vzduch.Každý kubík přiváděného vzduchu musí mít možnost opustit objekt.

Pokud tomu tak není:

• vzniká přetlak,
• narůstá vlhkost,
• snižuje se účinnost chlazení,
• zhoršuje se proudění.

V dobře navrženém systému bývá odvod vzduchu stejně důležitý jako samotný adiabatický chladič. Systém zahrnuje přivádění ochlazovaného vzduchu do prostoru a odvod alespoň 80% z toho prostřednictvím přirozených větracích otvorů nebo systému nuceného odsávání. 

Odvod nižšího množství vzduchu, než jaké bylo přivedeno (ale ne méně než 80%), umožňuje udržovat ochlazovaný prostor v mírném přetlaku ve srovnání s vnějším prostředím, což zabraňuje vnějšímu horkému vzduchu vniknout do prostoru přirozenou cestou otvory. Na odvod odpadního vzduchu je třeba počítat s otvory o velikosti zhruba 1 m2 na 1000 m3 vzduchu.

Je důležité, aby větrací otvory (okna, dveře, brány, střešní okna, ...) nebyly soustředěny na jednom místě nebo pouze na jedné straně prostoru, ale aby byly rozmístěny v celé budově a aby umožňovaly větrání a chlazení celého prostoru. Nejlepšího výsledku dosáhneme, pokud můžeme otvory umístit ve stropu jako světlíky nebo střešní okna a pomocí těchto otvorů „odvádět“ velké množství teplého vzduchu.

Pokud již jsou v prostoru v provozu systémy nuceného odsávání, musí být jejich kapacita zohledněna a odečtena od výpočtu potřebných otvorů/výústků. Je nutné zajistit správnou rovnováhu mezi množstvím vzduchu přiváděného a odváděného z prostoru.

Volba a umístění jednotek

Jednotky se nejčastěji umisťují na střechu objektu, možná ale méně časté je i instalace nástěná. Každá instalace má své výhody:

• Střešní instalace
  •    nejlepší distribuce vzduchu,
  •    minimální zábor prostoru,
  •    kratší trasy rozvodů.

• Fasádní instalace
  •    jednodušší instalace do stávajících budov,
  •    nižší nároky na statiku a stavební úpravy.

Voda jako provozní médium

Voda potřebná pro provoz chladiče může být čerpána přímo z místní vodovodní sítě. Není nutné žádné změkčování vody, protože chladič zajišťuje pravidelné naprogramované proplachování vnitřních obvodů, aby se zabránilo tvorbě usazenin vodního kamene a krystalizace minerálních solí obsažených ve vodě. Pokud víte, že máte zvláště tvrdou vodu, můžete naprogramovat častější proplachování.

Klíčové je dodržení dvou jednoduchých parametrů:

• Hydraulický rozvod musí zajistit minimální průtok 7 l/min pro každou jednotku při tlaku 1,5 ÷ 3 bar (maximální povolený tlak: 6 bar).
• Hydraulický rozvod musí být vybaven vhodným filtrem, který zabrání průniku pevných prvků jako je písek a podobné nečistoty
• Hydraulický rozvod musí jít vypustit před začátkem zimní sezóny, aby nedošlo k poškození zamrznutím.

Automatická regulace jako součást systému

Adiabatický chladič musí být vybaven vlastním řídícím systémem. K dispozici jsou tři varianty regulace:

• Lokální ovládání EVO pro každou jednotku – umožňuje manuální, nebo plně automatický provoz zařízení. Je vybaven týdenním programátorem a umožňuje signalizaci stavu a provozní diagnostiku.

• Skupinové ovládání EVO-ODSPS035 - společné ovládání až 5 chladicích jednotek prostřednictvím jednoho ovladače. Výhodné pro chlazení výrobních hal o větších rozměrech, kde je zapotřebí většího počtu průmyslových chladicích jednotek.

• Centrální řízení ovladačem QBO10 s možností implementace do MaR - nezávislé ovládání až 16 chladičů. Řízení určené pro velké haly a rozsáhlé systémy.

Nejčastější chyby při návrhu

V reálném provozu se setkáváme s třemi zásadními problémy:

Poddimenzovaná výměna vzduchu

Jde o nejčastější chybu. Jednotka nemá dostatečný průtok vzduchu. Investor očekává výkon odpovídající klimatizaci, ale systém není schopen dostatečně odvést tepelné zisky ven z objektu.

Chybějící odvod vzduchu

Technicky správně navržený počet jednotek, který ale pracuje do přetlaku. V budově roste vlhkost a jednotka nemá chladící výkon.

Nevhodná distribuce vzduchu

Jednotka je správně dimenzována, má dostatečný odvod vzduchu, ale není správně umístěna. Vznikají přehřáté zóny a průvan.

Závěr: dobrá adiabatika začíná u projektu

Zkušenosti s adiabatickým chlazením ukazují, že mezi průměrnou a špičkovou realizací více než značka, rozhoduje kvalita projekční přípravy a instalace.

Správný návrh musí řešit současně:

• tepelné zisky,
• klimatická data,
• požadovaný průtok vzduchu,
• distribuci vzduchu,
• odvod vzduchu,
• přívod vody,
• systém regulace.

Teprve kombinace všech těchto faktorů umožní dosáhnout toho, co je hlavním důvodem investice do adiabatického chlazení – vysokého tepelného komfortu při minimálních provozních nákladech. Řešíte projekt s adiabatickým chlazením? Obraďte se na naše specialisty nebo vyzkoušejte náš konfigurátor.