Chladenie vody: Typy zariadení a ich použitie

Úvod

Chladenie vody je proces, ktorý sa používa v širokom spektre aplikácií, od klimatizácie budov až po chladenie priemyselných procesov. Existuje niekoľko typov zariadení na chladenie vody, z ktorých každý má svoje výhody a nevýhody. Tento článok poskytuje komplexný prehľad o rôznych typoch zariadení na chladenie vody a ich použití.

Typy zariadení na chladenie vody

1. Chillery

Chillery sú zariadenia, ktoré ochladzujú vodu pomocou chladiva v uzavretom cykle. Existujú dva hlavné typy chillerov:

• Chillery s kompresorom: Tieto chillery používajú kompresor na cirkuláciu chladiva v cykle. Sú energeticky účinné a spoľahlivé, ale môžu byť hlučné a vyžadujú pravidelnú údržbu.
• Absorpčné chillery: Tieto chillery používajú teplo namiesto kompresora na cirkuláciu chladiva. Sú tiché a vyžadujú menej údržby ako chillery s kompresorom, ale sú menej energeticky účinné.

Chillery sa používajú na chladenie vody pre klimatizačné systémy, priemyselné procesy a dátové centrá.

2. Zariadenia na voľné chladenie

Zariadenia na voľné chladenie využívajú prírodné zdroje chladu, ako je voda z riek, jazier alebo oceánov, na chladenie vody. Voľné chladenie môže byť veľmi energeticky účinné a ekologické, ale je obmedzené dostupnosťou vhodných zdrojov vody a predpismi o ochrane vôd.

Použitie voľného chladenia:

• Úsporné a ekologické klimatizovanie vzduchu a prevádzkové chladenie: Voľné chladenie môže výrazne znížiť spotrebu energie a emisie skleníkových plynov v porovnaní s tradičnými chladiacimi systémami.
• Kombinácia s chillery: Na jar a na jeseň sa môže využívať kombinácia chladu z voľného chladenia a z chillera. V letných mesiacoch sa na chladenie používa iba chiller, pričom zdroj voľného chladenia slúži na chladenie kondenzátora, čím sa zvyšuje jeho účinnosť.
• Obmedzenie použitia škodlivých chladív: Použitím voľného chladenia ako zdroja chladu je možné obmedziť použitie chladív škodlivých pre životné prostredie.
• Zníženie energetických nákladov: Pomer medzi prevádzkou chillera a využitím voľného chladenia môže byť až 5:1, čo vedie k výrazným úsporám energie.

3. Chladiče vody

Chladiče vody sú zariadenia, ktoré ochladzujú vodu pomocou výparníka. Existujú dva hlavné typy chladičov vody:

Prečítajte si tiež: Technická kontrola chladenia

• Ponorné chladiče vody: Tieto chladiče vody pracujú s vinutým trubkovým výparníkom prispôsobeným pre priamy ponor do nádoby s ochladzovanou kvapalinou. Sú vhodné pre chladenie olejov a emulzií alebo pre výrobu ľadovej vody.
• Skriňové chladiče vody: Tieto chladiče vody majú doskový výparník skriňového prevedenia, so zabudovanou akumulačnou nádobou a čerpadlom. Jednotka je vhodná pre umiestnenie vnútri aj vonku budovy. Ideálne ako náhrada prietokového chladenia pitnej alebo úžitkovej vody. Môžu byť v prevedení so zabudovaným alebo oddeleným kondenzátorom.

Použitie chladičov vody:

• Chladenie kvapalín v priemyselných procesoch: Chladiče vody sa používajú na chladenie rôznych kvapalín, ako sú oleje, emulzie a voda, v rôznych priemyselných procesoch.
• Výroba ľadovej vody: Chladiče vody sa používajú na výrobu ľadovej vody pre použitie v potravinárskom priemysle, zdravotníctve a iných odvetviach.
• Náhrada prietokového chladenia: Skriňové chladiče vody sú ideálne ako náhrada prietokového chladenia pitnej alebo úžitkovej vody.
• Zákaznícke aplikácie: Chladiče vody sú dostupné pre zákaznícke aplikácie s teplotami vychladzovanej kvapaliny až do -30°C.

4. Akumulačné zásobníky

Akumulačné zásobníky sú zariadenia, ktoré uchovávajú tepelnú energiu, aby sa mohla spotrebovať neskôr podľa potreby. Používajú sa predovšetkým tam, kde nie je teplo vždy trvalo potrebné.

Použitie akumulačných zásobníkov:

• Vyrovnávanie špičkových časov vykurovania a prípravy teplej vody: V priemernej domácnosti sú špičkové časy vykurovania a prípravy teplej vody ráno a večer. Akumulačné zásobníky umožňujú uskladniť teplo vyrobené mimo týchto špičiek a využiť ho vtedy, keď je to potrebné.
• Uskladňovanie energie zo solárnych tepelných systémov: Solárny tepelný systém na zálohovanie ústredného kúrenia a ohrev teplej vody produkuje najvyššie výnosy uprostred dňa. Akumulačný zásobník umožňuje uskladniť toto teplo a využiť ho vtedy, keď slnko nesvieti.
• Zníženie cyklického striedania kotlov: Plynový kotol alebo kotol na tuhé palivo by sa neustále zapínal a vypínal, ak by nebol pripojený k akumulačnému zásobníku. Akumulačný zásobník znižuje toto cyklické striedanie a nerovnomernú výrobu tepla.
• Kombinácia s modulom na ohrev čerstvej vody: Ak akumulačný zásobník ohrieva aj teplú vodu, existuje možnosť doplniť zásobník modulom Vitotrans 353 na ohrev čerstvej vody. Ten funguje na princípe kontinuálneho prietoku.

Konštrukcia akumulačných zásobníkov:

Akumulačný zásobník vykurovacej vody je v podstate valec vyrobený z ocele. Je vybavený možnosťami hydraulického pripojenia. Ich počet sa líši v závislosti od modelu a oblasti použitia. Akumulačné zásobníky vykurovacej vody Viessmann okrem toho zaujmú všestrannou tepelnou izoláciou z polyesterového rúna. To pomáha minimalizovať tepelné straty. V závislosti od modelu a okolností majú akumulačné zásobníky Viessmann aj prípojku na ponorný ohrievač, vnútornú nepriamu špirálu na pripojenie solárnych kolektorov alebo prídavný stratifikačný systém.

Princíp fungovania akumulačných zásobníkov:

Akumulačný zásobník je vždy umiestnený medzi zdrojom tepla a spotrebičmi tepla. Kotol ohrieva vykurovaciu vodu, ktorá preteká cez akumulačný zásobník. Prietok zo zdroja tepla sa v akumulačnom zásobníku mieša so studenou vratnou vodou zo spotrebičov (radiátorov). Tým sa zvýši teplota vody, aby sa v prípade potreby mohla uvoľniť ako prietok do radiátorov. Studená vratná voda zo spotrebičov tepla potom prúdi späť do akumulačného zásobníka vykurovacej vody. Hustota vody závisí od jej objemu a teploty. V dôsledku toho sa horúca voda vždy nachádza v hornej časti zásobníka vykurovacej vody. Odtiaľ prúdi do radiátorov. Studená vratná voda z radiátorov sa nachádza v spodnej časti zásobníka a odtiaľ prúdi do kotla, kde sa môže ohrievať.

Údržba akumulačných zásobníkov:

V rámci údržby vykurovacieho systému sa sleduje aj prevádzka zásobníka vykurovacej vody. To pomáha zabezpečiť plynulú prevádzku. Počas vizuálnej kontroly odborník na vykurovanie skontroluje akumulačný zásobník, čerpadlá a ventily na poškodenie, koróziu, nečistoty a netesnosti. Ide predovšetkým o preventívne opatrenie. Dôraz sa tu kladie na rozhrania medzi komponentmi, aby sa zabezpečila ich optimálna vzájomná koordinácia. Zdroj tepla, akumulačný zásobník a spotrebiče tepla tvoria uzavretý systém. Napriek tomu vždy existuje riziko prieniku vzduchu do systému. Produktový program Vitocell od spoločnosti Viessmann je vybavený odvzdušňovacími ventilmi, ktoré umožňujú uvoľnenie vzduchu. Akumulačný zásobník obsahuje vykurovaciu vodu s nízkym obsahom kyslíka, čo znamená, že dodatočná ochrana proti korózii zvyčajne nie je potrebná. Ak má voda určitú kvalitu a spĺňa špecifikácie, nie je potrebné odvápňovať akumulačný zásobník. V prípade zásobníkov na teplú vodu je situácia odlišná. Tu voda z vodovodu preteká cez výmenníky tepla. V dôsledku toho sa môže v závislosti od tvrdosti vody vyzrážať vodný kameň.

5. Tepelné čerpadlá vzduch-vzduch

Tepelné čerpadlá vzduch-vzduch sú zariadenia, ktoré prenášajú teplo medzi vonkajším a vnútorným prostredím. Môžu sa používať na chladenie aj vykurovanie.

Prečítajte si tiež: Vykurovanie propán-butánovou bombou

Použitie tepelných čerpadiel vzduch-vzduch:

• Chladenie a vykurovanie domácností a komerčných priestorov: Tepelné čerpadlá vzduch-vzduch sú efektívne a úsporné riešenie pre chladenie a vykurovanie.
• Multi systém: Multi systém tepelného čerpadla vzduch-vzduch vám umožňuje prepojiť až päť vnútorných jednotiek s jednou vonkajšou jednotkou. V každej miestnosti môžete navyše nastaviť inú teplotu.

Princíp fungovania tepelných čerpadiel vzduch-vzduch:

Tepelné čerpadlá vzduch-vzduch fungujú na princípe prenosu tepla. V lete odoberajú teplo z vnútorného prostredia a prenášajú ho von, čím priestor ochladzujú. V zime odoberajú teplo z vonkajšieho prostredia a prenášajú ho dovnútra, čím priestor vykúria. Len 20 % energie potrebnej na fungovanie systému pochádza z elektriny. Zvyšok systém získava zo základného zdroja obnoviteľnej energiu: zo vzduchu.

Vetranie a chladenie: Dôležité faktory pre vnútornú klímu

Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie človek strávi vo vnútornom prostredí až 90 % svojho času. Naša pohoda, produktivita a zdravotný stav tak závisia aj od výmeny vzduchu a teploty v interiéri.

Dôležité faktory pre kvalitu vzduchu v interiéri:

• Vlhkosť: Optimálna vlhkosť by mala byť v rozmedzí 35 až 60 %.
• Koncentrácia oxidu uhličitého (CO2): Vo vnútorných priestoroch by koncentrácia CO2 nemala presiahnuť 1 200 ppm.

Škodliviny v domácnosti:

• Oxid uhličitý (CO2): Vzniká pri dýchaní a preniká do priestorov aj z exteriéru.
• Vlhkosť (H2O): Tvorí sa najmä pri sprchovaní, varení a sušení bielizne.
• Škodliviny z fajčenia, pálenia sviečok a kúrenia v krbe.
• Formaldehyd (HCOH): Uvoľňuje sa zo stavby, jeho zdrojom môžu byť drevotriesky alebo penové izolačné hmoty.
• Škodlivé organické látky (VOC): Šíria sa z nábytku, náterov, podláh a čistiacich prostriedkov.

Príznaky pobytu v znečistenom vnútornom prostredí:

• Bolesť hlavy
• Únava
• Ospalosť
• Podráždenie očí, hrdla
• Zhoršený spánok
• Zvýšená chorobnosť
• Zápach
• Plesne

Spôsoby vetrania:

• Prirodzené vetranie: Najrozšírenejšie, ale nie vždy správne využívané. Najefektívnejšie je krížové prevetranie oknami. V zimnom období je dôležité vetrať krátko, intenzívne a viackrát za deň, aby nedochádzalo k podchladzovaniu stien. V horúčavách sa neodporúča vetrať celodenne, pretože interiér sa zbytočne prehrieva.
• Riadené prirodzené vetranie: Otváranie okien pomocou servomotorického pohonu, riadené snímačmi vlhkosti, teploty a CO2. Dokáže automaticky reagovať i na zmeny počasia.
• Nútené podtlakové vetranie: Kombinuje prirodzený prívod a nútený odvod vzduchu.
• Vetranie s rekuperáciou: Nútené vetranie so spätným získavaním tepla, ktoré využíva nútený prívod aj odvod vzduchu.

Rekuperácia:

Systém centrálneho núteného vetrania so spätným získavaním tepla, známy ako rekuperácia, dokáže zachytiť veľkú časť tepla, ktoré by sa inak stratilo bežným vetraním. Pri zariadeniach určených pre rodinné domy sa účinnosť centrálnej rekuperácie pohybuje až do 90 %.

Komponenty rekuperačného systému:

• Rekuperačná jednotka: Srdce systému, zvyčajne umiestnená v technickej miestnosti alebo v častiach zázemia domu.
• Rekuperačný výmenník (rekuperátor): Odvádzaný vzduch odovzdáva energiu (teplo alebo chlad) privádzanému vzduchu prúdiacemu opačným smerom.
• Obtoková klapka: Umožňuje obtok rekuperačného výmenníka, napríklad pri nočnom vetraní v lete.
• Riadiaca jednotka: Zabezpečuje riadenie a ovládanie režimov vetrania cez ovládač.
• Protimrazová ochrana: Chráni rekuperačný výmenník v chladných oblastiach.
• Potrubné rozvody: Prepájajú jednotku s miestnosťami.
• Rozdeľovací box: Pre prívod a pre odvod vzduchu, najčastejšie používaný pri plastových potrubných rozvodoch s malou výškou.
• Koncové prvky: Zabezpečujúce prívod alebo odvod vzduchu z a do miestností.
• Nasávacie kusy: Cez nasávacie kusy s mriežkou alebo s protidažďovou žalúziou je privádzaný vzduch z exteriéru.
• Výfukové kusy: Zabezpečujú odvod znehodnoteného vzduchu do exteriéru.
• Tlmiče: Osádzajú sa medzi jednotku a obytné miestnosti, v ktorých by mohol hluk prekážať.
• Filtre: Štandardnou výbavou rekuperačných jednotiek sú prívodný a odvodný filter.

Alternatívne riešenia rekuperácie:

• Rekuperačné jednotky zabudované v ráme okna alebo osadené vo vnútornom ostení nad oknom.
• Lokálna rekuperácia s priebežnou prevádzkou: Určená pre jednu miestnosť.
• Jednotky lokálnej rekuperácie so striedavou prevádzkou: Využívajú sa v prípadoch, keď inštalácia centrálneho vetrania nie je možná.

Kompaktné systémy rekuperácie s tepelnými čerpadlami:

Niektorí výrobcovia zariadení už ponúkajú rekuperačné systémy, v ktorých sú integrované tepelné čerpadlá s ďalšími zariadeniami. Kompaktné zostavy zabezpečujú vetranie, ohrev vody, vykurovanie či chladenie.

Projekt vetrania:

Pred realizáciou je nevyhnutné nechať si vypracovať projekt vetrania. Pri návrhu je dôležitá veľkosť priestorov a počet osôb v domácnosti. V projekte rekuperácie treba tiež zohľadniť členitosť a dispozičné riešenie miestností.

Prečítajte si tiež: Montáž výstuže pre stropné chladenie

Podlahové vykurovanie

Teplovodné podlahové vykurovanie je nízkoteplotný, ekonomicky úsporný a esteticky nerušivý vykurovací systém. Ekonomiku prevádzky podlahového vykurovania je možné významným spôsobom pozitívne ovplyvniť kombináciou s nízkoteplotnými zdrojmi, ako sú napr. tepelné čerpadlá THERMIA. Využitím princípu prenosu tepla sálaním je možné dosiahnuť ďalšie úspory energií, a to v rozsahu 10 % až 13 %.

Inštalácia podlahového vykurovania:

Ideálna skladba pre inštaláciu podlahového vykurovania je taká, ktorá zabezpečí dostatočnú tepelnú izoláciu vo vzťahu, či už je inštalácia podlahového vykurovania v podpivničenej alebo nepodpivničenej miestnosti, pevnostnej fixácii vykurovacej trubky a stabilite betónovej dosky. Vplyv na výškovú skladbu podlahového vykurovania má aj typ betónovej mazaniny.

Komponenty podlahového vykurovania:

• Viacvrstvové trubky ALPEX s hliníkovou vrstvou a plastové trubky FRÄNKISCHE.
• Zmiešavacie zostavy: Zabezpečujú zodpovedajúcu teplotnú reguláciu vykurovacej vody podlahového vykurovania.

Dôležité upozornenia:

• Nedodržanie stanovených teplotných (hygienických) limitov podlahového vykurovania podľa ČSN EN 1264-1÷4 môže za určitých ďalších okolností spôsobiť problémy osobám v priestore sa vyskytujúcim. Predovšetkým sa jedná o problémy s krvným obehom.

tags: #zariadenia #na #chladenie #vody