Klimat dla pieczarek. Ochrona przeciwzamroŜeniowa
Transkrypt
Klimat dla pieczarek. Ochrona przeciwzamroŜeniowa
Biuletyn Producenta Pieczarek 1/2010 Dr inŜ. Michał Michałkiewicz ELMAK Zakład Automatyki Klimat dla pieczarek. Ochrona przeciwzamroŜeniowa Jak co roku początek zimy przypomina, Ŝe obniŜanie temperatury wody poniŜej pewnego poziomu (ok. 4 OC) zamiast zmniejszania powoduje wzrost jej objętości. Nierzadko dochodzi wówczas do uszkodzenia bądź nawet zniszczenia instalacji i urządzeń. Tak długo jak choćby w części instalacji znajduje się woda (zwykle jest to układ ogrzewania) niezbędny jest jakiś system ochrony przed zamarznięciem. Skuteczne funkcjonowanie układu przecizamroŜeniowego wymaga w pierwszej kolejności stwierdzenia, czy i gdzie istnieje moŜliwość zbytniego spadku temperatury wody znajdującej się w zamkniętej przestrzeni, a następnie podjęcie działania ochronnego. Zwykle w układach klimatyzacyjnych najbardziej zagroŜonymi elementami są lamelowo-rurowe wymienniki ciepła, poniewaŜ ich budowa specjalnie przystosowana do skutecznego przewodzenia ciepła między cieczą (wodą) wewnątrz rurek a powietrzem opływającym lamele powoduje, Ŝe woda łatwo osiąga temperaturę bliską temperatury powietrza. Z tego powodu układy przeciwzamroŜeniowe w większości przypadków chronią wymienniki napełnione wodą. Szczególnej staranności wymaga właściwe umieszczenie czujników temperatury. Struga powietrza przechodzącego przez wymiennik jest niejednorodna i moŜe się zdarzyć, Ŝe punktowy pomiar temperatury nie wychwyci zagroŜenia. Z kolei instalowanie wielu czujników na całej powierzchni wymiennika i kierowanie się najniŜszym wskazaniem jest trudne do wykonania i kosztowne (praktycznie nie stosowane). Pozostaje instalowanie pojedynczych czujników w miejscach, gdzie moŜemy liczyć na to, Ŝe powietrze jest moŜliwie najbardziej wymieszane, a nieuniknioną niejednorodność brać pod uwagę przy nastawianiu progu zadziałania zabezpieczenia. 1 Rys.1. Rozmieszczenie czujników układów przeciwzamroŜeniowych Często miejscem instalowania czujnika temperatury jest komora mieszania w miejscu, gdzie powietrze kierowane jest na chłodnicę (Rys.1., punkt Tm). Dla średnich połoŜeń przepustnicy (Rys.1.A) powietrze w części centralnej komory mieszania jest dość jednorodne, a na podstawie temperatury w punkcie Tm moŜna sterować urządzeniem zabezpieczającym. Sytuacja pogarsza się, gdy przepustnice znajdują się bliŜej skrajnych połoŜeń. Wtedy czujnik Tm moŜe znaleźć się w strudze powietrza recyrkulowanego (Rys.1.B) i zagroŜenie nie zostanie rozpoznane albo w strudze mroźnego powietrza świeŜego (Rys.1.C) i zabezpieczenie będzie na stałe pobudzone chociaŜ działanie ochronne moŜe być zbędne. W praktyce dzięki turbulencjom rozdział między strugą powietrza świeŜego, recyrkulowanego i mieszanego nie jest tak ostry jakby to wynikało ze szkiców na Rys.1., a obszar zadowalającego działania jest na tyle duŜy, Ŝe układy z tak umieszczonym czujnikiem temperatury bywają stosowane jako wyłączne zabezpieczenie przeciwzamroŜeniowe. Pewną korzyść moŜna odnieść przenosząc czujnik temperatury z komory mieszania do przestrzeni między chłodnicą a nagrzewnicą (Rys.1.D,punkt Tm’). JeŜeli temperatura powietrza mieszanego osiąga niebezpiecznie niską wartość, wtedy z pewnością przepływ czynnika chłodniczego jest odcięty przez zawór regulacyjny. Powietrze przechodząc przez chłodnicę nie podlega więc obróbce termicznej, a jest bardziej jednorodne niŜ w komorze mieszania. 2 Warto równieŜ zwrócić uwagę, Ŝe gdy pomiar temperatury dokonywany jest przed chronionym wymiennikiem nie bez znaczenia jest równieŜ prędkość wentylatora, poniewaŜ ilość ciepła odbieranego z wody zaleŜy nie tylko od temperatury, ale teŜ od ilości przepływającego powietrza. Oprócz przetworników temperatury w zabezpieczeniach wymienników stosuje się równieŜ specjalnej konstrukcji termostaty. Pozwalają one w pewnym stopniu uniknąć ograniczeń związanych z punktowym pomiarem temperatury powietrza. Sonda termostatu przeciwzamroŜeniowego ma postać cienkiej, kilkumetrowej rurki (kapilary), którą montuje się równomiernie na całej powierzchni wymiennika. Spadek temperatury poniŜej nastawionego progu na dowolnym odcinku kapilary o długości nie mniejszej niŜ 20-30cm powoduje zadziałanie termostatu. Oznacza to, Ŝe przy pomocy jednego urządzenia monitorowane są przekroczenia dopuszczalnej temperatury w wielu punktach wymiennika jednocześnie. Sygnałem wyjściowym jest Otwarcie/Zamknięcie styku elektrycznego. W układach, w których mamy zagwarantowany ciągły i dostatecznie intensywny przepływ wody przez wymiennik, cenną informację stanowi temperatura czynnika na króćcu wyjściowym. KaŜdy z wymienionych sposobów ma pewne zalety i ograniczenia, dlatego wskazane jest łączenie wybranych źródeł sygnałów we wspólnym systemie. Dysponując wiarygodnymi pomiarami w krytycznych punktach układu klimatyzacji naleŜy w razie potrzeby podjąć działanie ochronne. W najprostszym przypadku jest to: zatrzymanie wentylatora, zamknięcie przepustnicy zewnętrznego powietrza, pełne otwarcie zaworu nagrzewnicy i uruchomienie alarmu. Nietrudno przewidzieć, Ŝe po krótkim czasie parametry klimatu w hali uprawowej staną się dalekie od optymalnych ze wszelkimi konsekwencjami dla uprawy. Odcięcie dopływu świeŜego, mroźnego powietrza stworzy warunki dla powrotu temperatur do dopuszczalnych wartości. Przepustnice, zawory wrócą do normalnych, technologicznych połoŜeń i … zabezpieczenie natychmiast zadziała ponownie. Działanie takie będzie się powtarzać do czasu, kiedy zmaleje zapotrzebowanie na świeŜe powietrze lub wzrośnie temperatura zewnętrzna. Aby przeciwdziałać cyklicznemu uaktywnianiu zabezpieczeń stosowany bywa mechanizm programowy polegający na tym, Ŝe wyprzedzająco, zanim temperatury osiągną wartości graniczne, zmniejszany jest w pewnym zakresie dopływ świeŜego powietrza. Wprawdzie klimat w hali przestaje dokładnie odpowiadać wymaganiom technologicznym, ale odstępstwa są na tyle niewielkie, Ŝe często bez znaczących strat pozwalają przetrwać do czasu poprawy warunków atmosferycznych. Oczywiście takie „prawie normalne” działanie nie jest moŜliwe przy długotrwale utrzymującej się bardzo niskiej temperaturze zewnętrznej. Radykalnym rozwiązaniem problemu zamarzania jest zastosowanie wstępnej obróbki świeŜego powietrza zarówno w postaci systemu z kanałem centralnym jak i indywidualnych układów dla kaŜdej hali (Rys.1.D). Nagrzewnica wstępna, napełniona dla bezpieczeństwa cieczą niezamarzającą, pozwala w kaŜdych warunkach uzyskać temperaturę nieujemną juŜ w kanale dolotowym (Twst>0), chroniąc przed zamarzaniem nie tylko wymienniki ciepła, ale takŜe filtr i przepustnicę świeŜego powietrza. 3