Ideální řešení – horké provozy a adiabatické chlazení CoolStream S•T•A•R

Ve vzájemně výhodné symbióze spolu žijí průmyslové provozy, z jejichž technologií uniká velké množství tepla a vzduchotechnické systémy s adiabatickými chladiči. Zajišťují, aby se do takových provozů přivádělo potřebné množství čerstvého, ale přitom ochlazeného venkovního vzduchu. Typické příklady využití se nacházejí v hutích, v provozech na zpracování a obrábění kovů, plastických hmot, v gumárenství, ve výrobě a zpracování skla, může to být i pekárenství, velkoobjemové skladové a logistické haly atp. Výhoda takové symbiózy spočívá v tom, že adiabatické chlazení je provozně přibližně 7krát levnější (v závislosti na ceně elektrické energie) než chlazení strojní a je konstrukčně mnohem jednodušší. Adiabatické chlazení je bez problémů schopné v Česku pracovat i při vysokých letních tropických venkovních teplotách, při kterých strojní chlazení již naráží na své konstrukční limity dané použitým chladivem, a nebo ani pracovat nemůže.

Abychom se více dozvěděli o tom, jak adiabatické chladiče pracují, jak jsou ekonomicky efektivní, jaké požadavky jsou kladeny na jejich spolehlivou činnost, zda se nějak odlišují adiabatické chladiče pro naše klimatické pásmo od jiných atp., jsme navštívili firmu Colt International s.r.o., která se již téměř dvě desítky let zabývá dodávkami adiabatických chladičů CoolStream do České republiky. Při té příležitosti natočený rozhovor s Ing. Dušanem Příbrským, který vede oddělení vzduchotechniky a klimatizací, můžete zhlédnout na odkaze níže:

Adiabatické chlazení je plně přírodní děj

Když se řekne adiabatické chlazení, tak málo lidí ví, o jaký fyzikální proces se jedná. Přitom je základní podmínkou našeho života. Při přeměně jídla na živiny a následně i na energii pohánějící naše orgány a svaly vzniká odpadní teplo, které zvyšuje teplotu našeho těla. Toto teplo je proto nutné odvést. Pokud nepostačí odvádění přebytečného tepla jen jeho sáláním z povrchu těla nekrytého ošacením nebo stykem naší pokožky s okolním chladnějším vzduchem, pak se zapojí pocení. Pot, v zásadě voda, se na povrchu těla vypařuje. Při procesu změny skupenství vody z tekutiny na páru se spotřebuje významné množství tepla a tam, kde teplo ubývá, v tomto případě klesá teplota. Že ke změně skupenství vody na páru není potřeba vysoká teplota varu, dokazuje sušení mokrého prádla pověšeného venku na šňůře. Prádlo uschne, protože se voda vypaří. A na stejném přírodním procesu je založena funkce adiabatických chladičů CoolStream.

Adiabatické chlazení a podmínky

Z výše uvedeného je zřejmé, že činnost adiabatických chladičů a možnost jejich využití ovlivňuje více parametrů. Naše klimaticky mírné podmínky a dobrá dostupnost vody vytváří velmi vhodné podmínky pro mnoho aplikací adiabatických chladičů. Teplotu procházejícího vzduchu lze v Evropě snížit až o 15 a více °C, ale obvykle se pracuje se snížením teploty o 8 až 12 °C. Není to jen teorie. Důkazem jsou stovky úspěšně a ekonomicky výhodně provozovaných jednotek CoolStream. Varování: Při výběru adiabatické chladicí jednotky je třeba dát pozor na to, pro jaké klimatické pásmo je určena, jaká kritéria s ohledem na hygienu a bezpečnost provozu plní, jaké nároky bude klást na lidskou obsluhu atp.

Obr. Adiabatické chladiče CoolStream v objektu společnosti Xella, Chlumčany, dokumentují i jeden z příkladů ideálního umístění (může to však být i na střeše) pro snadné provádění případných servisních prací. (Grafika a copy: Colt International s.r.o.)

Použitá voda musí mít kvalitu vody pitné. Nejde o vodu destilovanou nebo jinak upravovanou včetně případného změkčování.

Požadavek na vysokou hygienu je zřejmý, protože vypařená voda vstupuje do vzduchu přiváděného do chlazeného prostoru, ve kterém se mohou nacházet lidé.

Konstrukce CoolStream

V konstrukci CoolStream, řady adiabatických chladicích systémů Colt, se v chladiči používá blok ze speciálního materiálu. Materiál připomínající listy tvrdého papíru je vytvarován a složen do bloku tak, že v něm příčným směrem vznikne mnoho malých různě tvarovaných kanálků. Tento blok je během provozu zvlhčován a speciální materiál zajišťuje, aby povrch kanálků byl trvale smáčen vodou. Kanálky přes blok proudí teplý venkovní vzduch a do něj se z povrchu kanálků vypařuje voda. Tím se ochlazuje procházející vzduch. Obecně platí, že čím je vzduch teplejší a sušší, tím účinnější je toto chlazení.

Základem a podmínkou dlouhodobé činnosti je neustálý přívod vody tak, aby byl vodou celý povrch kanálků trvale omývám. Část vody se vypařuje a nevypařená voda stéká dolů do nádrže.

Obr. Horký vzduch prochází blokem ze speciálního materiálu s velkým množstvím kanálků. Povrch kanálků je neustále smáčen vodou. Část vody se při průchodu vzduchu vypařuje a za blokem je již vzduch ochlazený. Průchod vzduchu kanálky sice trvá jen cca 0,1 sekundy, ale vzduch za blokem neobsahuje žádné kapičky vody. (Grafika a copy: Colt a Kingspan Company)

Automatizované řízení a certifikát hygieny

Řídicí systém zajišťuje v potřebných termínech proplach chladiče včetně potrubí a nádrže čistou vodou. Pro hygienu je i velmi důležité vysušení.

Při odpařování části vody se v  neodpařené části vody stékající do nádrže zvyšuje koncentrace minerálů. Řídicí systém proto zajišťuje, aby nedošlo k vyschnutí části povrchu kanálků, neboť na suchém povrchu by minerály mohly usazovat a v potřebných termínech dochází k proplachu a výměně veškeré vody v chladiči za čerstvou.

Obr. Příklad vzduchotechnického systému s adiabatických chlazením CoolStream s vyměnitelným filtrem pro zvýšení čistoty vzduchu přiváděného do chlazeného prostoru (Grafika a copy: Colt International s.r.o.)

(Grafika a copy: Colt International s.r.o.)

Vedle zvyšování tvrdosti vody v nádrži se do ní splachuje i jemný prach a pyly (v závislosti na jemnosti a účinnosti filtru, kterým je CoolSteam vybaven), které mohou v kanálcích přestoupit ze vzduchu do vody. Proto má pro hygienický provoz velký význam automatizovaná činnost řídicího systému nejen během provozu, ale i při přerušení provozu chladiče nebo před jeho opětným zahájením.

Obavy, zda je řídicí systém, a tedy celý CoolStream hygienicky spolehlivý, odstraňuje několik certifikátů od renomovaných hygienických laboratoří potvrzujících plnění požadavků na hygienu prostředí podle německých norem VDI 6022 („Hygienic Requirements for Ventilation Systems and Units for Internal Spaces“), VDI 3803, rakouské ÖNORM H 6021 aj.

Co v rozhovoru detailně nezaznělo

Po letech zkušeností s adiabatickými chladiči CoolStream uvedl výrobce Colt na trh inovovanou řadu jednotek CoolStream S.T.A.R. Tento systém může mít chladicí výkon 30 kW při průtoku vzduchu 10 000 m³/h. Za jednu hodinu provozu spotřebuje přibližně 1 kWh elektrické energie a 50 litrů vody. V současných českých podmínkách to představuje přibližně spotřebu vody v ceně 0,15 Kč na 1 kWh chladu. Na vysoké efektivitě se podílí i ventilátory poháněné vysoce úspornými ventilátory s elektronicky řízenými motory. Plynulé ovládání výkonu systému zajišťuje, že každá jednotka pracuje s minimálním možným množstvím elektřiny a výkon se zvyšuje a snižuje podle potřeby. Díky tomu, že CoolStream S.T.A.R nepracují s konstantním výkonem, ale reagují na poptávku, lze dosáhnout snížení spotřeby energie až o 50 %.