Vyšší účinnost díky využití odpadního tepla plynových zvlhčovačů
Kampus Kronberg
Kampus Kronberg využívá odpadní teplo z parních zvlhčovačů společnosti Condair.
Kanceláře v kampusu Kronberg jsou plně klimatizovány (s 1,5násobnou výměnou vzduchu), jsou vybaveny stropy s integrovanými chladicími systémy, okny, která lze otevřít, externími systémy ochrany proti slunečnímu záření a automatizací místností a vyznačují se vysokou mírou flexibility z hlediska využití prostoru a schopnosti přizpůsobit se organizačním a funkčním procesům.
Parní zvlhčování nahrazuje zanesené voštinové filtry ve zvlhčovačích
Při provozu větracích a klimatizačních systémů je obzvláště při nízkých venkovních teplotách důležité, aby došlo ke zvlhčování vnějšího vzduchu, který je řízeným způsobem nasáván do klimatizačního systému.
Patrick Winnen, obchodní oddělení společnosti Condair GmbH
Pouze dostatečně vlhký přiváděný vzduch může zabránit přivádění suchého vzduchu do místností a trvale zajistit zdravou a příjemnou vlhkost vzduchu s více než 30 až 40 % relativní vlhkosti. Klimatizační systém budovy Gamma s plochou 12 000 m2 v kampusu Kronberg vyžaduje přívod vzduchu o objemu 54 000 m3/h (64 800 kg/h). Odpovídající objem průtoku spalin se dělí do dvou proudů.
Vybrali si dva plynové parní zvlhčovače řady „GS“ společnosti Condair GmbH z Garchingu, každý s jmenovitým parním výkonem 200 l/h. Kromě toho je tu systém pro úpravu vody (odsolování) pomocí reverzní osmózy řady „AX“ s maximálním výkonem 500 l/h a systém pro rozvádění páry „Jumbo Esco“, který rozvádí páru rovnoměrně příčným průřezem klimatizačního zařízení (obrázky 3–5). Instalaci nového systému provedla společnost Bilfinger HSG Facility Management Rhein-Main GmbH v Hanau.
Jak funguje technologie parního zvlhčování?
Ve srovnání s běžnými systémy zvlhčování vzduchu má patentovaný systém parního zvlhčování z nerezové oceli „Condair GS“ jedinečnou přednost: V tomto systému lze přidat topný plyn uvolněný při výrobě páry do části odváděného vzduchu klimatizačního zařízení ještě před rekuperací tepla. Bezpečnost technologie a hygienická bezpečnost tohoto postupu byla potvrzena Německým sdružením pro plynárenství a vodárenství (Deutscher Verein des Gas- und Wasserfaches, DVGW). Díky této inovaci se parní zvlhčování v centrálních klimatizačních zařízeních stává efektivnějším a úspornějším.
V parních zvlhčovačích je pitná voda, která se dříve změkčovala v přístroji pro změkčování vody a reverzní osmózu, odsolena a zbavena minerálů při teplotě přibližně 100 °C. U řady „Condair GS“ se k tomu využívá energie vzniklá při spalování plynu. Dříve musel být takto vzniklý odpadní plyn vypouštěn do venkovního ovzduší přes potrubí spalin a samostatný komín na střeše, což bylo nákladné. Podle názoru sdružení DVGW lze nyní spaliny vzniklé při výrobě páry přidávat do vzduchu odváděného z budovy a vypouštět je do venkovního ovzduší prostřednictvím klimatizačního systému. Tento postup má tři výhody:
- Ve srovnání s předchozím řešením (zvlhčování vzduchu vodou pomocí voštinových zvlhčovačů) snižuje systém parního zvlhčování, který je provozován zejména během chladných a suchých období roku, výkon baterie ohřívače v klimatizačním zařízení a zvyšuje topný výkon.
- Protože nyní není k vypouštění spalin zapotřebí žádný samostatný komín, znamená to, že je instalace tohoto systému podstatně jednodušší a šetří investiční náklady.
- Přidání horkých spalin z parního zvlhčování zvyšuje teplotu proudu spalin. Tím se zvyšuje tepelný obsah v odváděném vzduchu a lze přenášet více tepla pro předehřev okolního vzduchu při rekuperaci tepla v klimatizačním zařízení.
Množství doplňkového tepla, které je rekuperováno smícháním spalin, závisí na způsobu, jakým je parní zvlhčovač provozován (úplné nebo částečné zatížení). Množství páry nezbytné pro zvlhčování vzduchu závisí na provozních podmínkách (teplota a vlhkost okolního vzduchu, cílová vlhkost přiváděného vzduchu) a je přesně regulováno a do okolního vzduchu přidáváno v klimatizačním zařízení prostřednictvím rozvodného systému.
Tým, který se podílel na projektu (z leva): Dieter Wagenknecht, manažer objektu, Holger Zentgraf, projekt manažer (oba ze společnosti Bilfinger HSG) a Patrick Winnen ze společnosti Condair GmbH. Společnost Bilfinger HSG zajišťuje správu budov v celém areálu Kampusu Kronberg.
Dále využitelný tepelný výkon spalin
V parních zvlhčovačích používaných v kampusu Kronberg se vytváří maximálně 400 kg páry za hodinu. Z toho při spalování vzniká asi 540 kg spalin za hodinu. Přidáním těchto spalin se odváděný vzduch (36 000 kg/h) ohřeje přibližně o 45 kW nebo 4,5 K. Z 45 kW dodaného tepelného výkonu je do chladného okolního vzduchu odváděno přibližně od 29 kW (účinnost rekuperace tepla = 65 %) do 34 kW (účinnost rekuperace tepla = 75 %), v závislosti na kvalitě rekuperace tepla v klimatizačním zařízení a způsobu, jakým je zařízení provozováno (s/bez kondenzace na straně odváděného vzduchu). Tyto hodnoty zahrnují také kondenzační teplo. U používaného systému s kombinovanou cirkulací (účinnost rekuperace tepla = 40 %) je množství přeneseného tepla při maximálním výkonu parního zvlhčování a kondenzace přibližně 18 kW. Tímto výkonem je sníženo zatížení ohřívače vzduchu zařazeného dále v rekuperační části klimatizace.
Bez ovlivnění kvality přiváděného vzduchu
Protože se v kampusu Kronberg používá rekuperační systém s kombinovanou cirkulací, jsou proudy okolního přiváděného vzduchu a odváděného vzduchu zcela oddělené a do přiváděného vzduchu se nemohou dostat žádné spaliny z parního zvlhčování. Je však zajímavé pozorovat, jak by se tato situace změnila, kdyby byl k rekuperaci tepla v klimatizačním zařízení použit rotační nebo deskový výměník tepla.
V normě DIN EN 13779 „Větrání nebytových budov“ a v normě VDI 6022 „Hygienické požadavky na vzduchotechnické systémy a zařízení“ je požadavek, že se kvalita vnějšího vzduchu nasávaného do vzduchotechnického zařízení nesmí v systému rekuperace tepla zhoršit. Když jsou do odváděného vzduchu vznikajícího při paroplynovém zvlhčování přimíchávány spaliny, vzniká otázka, zda a do jaké míry by se mohla vlivem malého přenosu v systému rekuperace tepla zhoršit kvalita odváděného vzduchu a případně také kvalita přiváděného vzduchu. Jako nejhorší možný scénář lze použít provoz s maximálním parním výkonem a maximálním množstvím spalin.
Plynový vyvíječ páry včetně úpravny vody a přívodní část vzduchotechnické jednotky (vlevo vzadu), nainstalované v Kampusu Kronberg.
Horké spaliny plynového vyvíječe páry Condair GS lze odvádět do odpadního vzduchu vzduchotechnické jednotky a využít tak jejich teplo systémem zpětného získávání tepla. Systém je certifikován Německou asociací DVGW.
Nekonečně malý podíl spalin
V klimatizačním systému v kampusu Kronberg je maximální průtok spalin 540 kg/h. Z toho plyne podíl spalin v hmotnostním průtoku odváděného vzduchu (36 000 kg/h) ve výši 1,5 %. Po smíchání jsou spaliny natolik zředěné, že proud smíchaného vzduchu nelze označit za odpadní plyn a lze jej bez problémů vypouštět klimatizačním systémem do venkovního ovzduší. Při předpokládaných netěsnostech při rekuperaci tepla max. 10 % (nejhorší případ) podle směrnice VDI 3803, listu 5 „Ventilační a klimatizační technologie – rekuperace tepla“, je nejhorší možný scénář z hlediska možného přenosu s úplným množstvím vzduchu a maximálním parním výkonem 54 kg/h. Pokud se těchto 54 kg/h spalin dostane na stranu přiváděného vzduchu klimatizačního zařízení a smísí se s 64 800 m3/h okolního vzduchu, vyplývá z toho nekonečně malý podíl spalin v množství 0,083 %. Protože však v současnosti používané rekuperační systémy mají podstatně menší netěsnosti než 10 % a v příkladu s nejhorším možným scénářem bylo předpokládáno maximální množství spalin, bude skutečný podíl spalin vstupujících do přiváděného vzduchu podstatně menší než vypočtených 0,083 %, což by v žádném případě nemělo žádný vliv na kvalitu přiváděného vzduchu.
Odborný článek zveřejněný v publikaci CCI 2014 / 11. vydání: Kampus Kronberg využívá odpadní teplo z parních zvlhčovačů společnosti Condair; Patrick Winnen, obchodní oddělení, společnost Condair GmbH
Zjistěte více o parních zvlhčovačích Condair GS
Zvlhčovače parní, adiabatické. Odvlhčovače bazénové, stavební. Adsorbční odvlhčování. Klimajednotky a tepelná čerpadla pro bazény. Chladicí jednotky a přesná klimatizace. Dveřní clony. Předizolované potrubí ALP. Konvektory. Distribuční elementy pro VZT.