Wykorzystanie mocy chłodniczej

Biuletyn Producenta Pieczarek
3/2012
Dr inż. Michał Michałkiewicz
ELMAK Zakład Automatyki
Wykorzystanie mocy chłodniczej
Upalne, wilgotne dni, jakich w tym roku mamy wyjątkowo dużo powodują,
że szczególną uwagę zwracamy na działanie układów chłodzenia. Niewystarczająca ich
skuteczność przejawia się trudnością uzyskania właściwych temperatur i wilgotności. Jeżeli
przyczyną nie jest dobór wielkości chillera, konstrukcja chłodnic lub przepustowość instalacji
hydraulicznej zainteresować trzeba się transferem ciepła z medium chłodzącego do powietrza
w hali.
Po stronie czynnika chłodzącego mamy możliwość zwiększenia maksymalnego
przepływu przez podniesienie ciśnienia w instalacji oraz obniżenie temperatury, o ile pozwala
na to użyty agregat wody lodowej. Każdy z tych zabiegów prowadzi wprawdzie
do zwiększenia intensywności wymiany ciepła na chłodnicy, lecz kosztem obniżenia
sprawności układu chłodzenia. W sytuacji przymusowej sposób ten bywa wybierany doraźnie
jako mniejsze zło wobec prowadzenia uprawy przy nieodpowiednim klimacie w hali.
Rys. 1. Zależność parametrów chłodnicy od przepływu powietrza
Innym sposobem, którego technolodzy wyraźnie unikają, jest zwiększanie ilości
powietrza. Wiadomo, że ze wzrostem prędkości powietrza rośnie ryzyko owiewania
owocników czy przesuszania okrywy na brzegach półek. Jest kwestią wyboru, czy można się
z tym pogodzić, aby w zamian uzyskać skuteczniejsze chłodzenie i osuszanie.
Zdarza się również, że ruch powietrza bywa celowo ograniczany w błędnym
przekonaniu, że zwiększa się w ten sposób wydajność chłodzenia. Przemawiać mają za tym
parametry powietrza za chłodnicą. Rzeczywiście, powietrze pozostając dłużej w kontakcie
z lamelkami chłodnicy osiąga niższą temperaturę i wilgotność absolutną. Jest więc
oczekiwanie, że temperatura i wilgotność względna w hali będą się stosownie obniżać.
Tymczasem w hali odczuwamy niedostatek chłodzenia, a chiller nie jest w pełni obciążony.
Na Rysunku 1. przedstawione są wybrane parametry pokazujące przebieg obróbki
powietrza w centrali obsługującej halę o powierzchni uprawy niespełna 400m2 w zależności
od ilości powietrza przetłaczanego przez chłodnicę. Dla czytelności wykresów parametry
powietrza wejściowego (26oC/95%) i czynnika chłodzącego (4oC/15m3/h, mieszanka wodnoglikolowa 30%) pozostają stałe. Porównajmy parametry powietrza za chłodnicą dla skrajnych
wartości użytecznego przedziału wydajności wentylatora tj. 4-10 tys. m3/h.
Temperatura wynosząca 15,5oC przy przepływie 10 tys. m3/h obniża się do 8,5oC przy
4tys.m3/h, jednak ilość ciepła odbieranego z hali maleje ze 108kW do 62kW (krzywa „Moc
całkowita” na Rysunku 1.). Stąd efekt niedostatecznego chłodzenia przy zbyt małym
przepływie powietrza.
Podobne zależności dotyczą mechanicznego osuszania. Krzywa „Wykroplenie”
pokazuje, że przy przepływie powietrza 10 tys. m3/h kondensuje się 106kg wody na godzinę
podczas gdy przy 4tys.m3/h tylko 66kg/h. Widać stąd, że za nieskuteczne odwilżanie może
odpowiadać zbyt mały przepływ powietrza.
Posługując się prędkością obrotową wentylatora jako miarą ilości obrabianego
powietrza należy liczyć się z niedokładnością takiego oszacowania. Opory instalacji nie są
stałe i silnie zależą od położenia przepustnicy świeżego powietrza. Hala uprawowa jest
zwykle bezpośrednio połączona krótkim kanałem z komorą mieszania centrali
klimatyzacyjnej, natomiast świeże powietrze pokonuje opory czerpni, filtra i nagrzewnicy
wstępnej.
Rys. 2. Zależność wydatku powietrza od położenia przepustnicy świeżego powietrza
Dane doświadczalne (Rys. 2.) pokazują, że zmiany położenia przepustnicy świeżego
powietrza w zakresie (0-60)% nie wpływają istotnie na przepływ powietrza, dopiero
w przedziale (60-100)% dodatkowe opory silnie ograniczają strumień powietrza. W badanej
instalacji początkowy przepływ wynoszący ok.10tys. m3/h uzyskiwany przy pełnej
recyrkulacji malał do ok. 75% , czyli 7.5tys. m3/h przy 100% powietrza świeżego. Podobne
zależności występują na innych poziomach prędkości obrotowej wentylatora. Należy zwrócić
uwagę, że na niskich poziomach prędkości, w pobliżu ok.40% wartości nominalnej i dużym
udziale powietrza świeżego przepływ może zmniejszyć się nawet do (20-30)% wartości
maksymalnej zależności od stanu zabrudzenia filtra. W przykładowej instalacji jest
to 2,5tys.m3/h.
Jeżeli niedostateczne chłodzenie lub osuszanie wynika ze zbyt małego przepływu
powietrza, można spróbować podnieść maksymalną częstotliwość napięcia z falownika
o kilka Hz. Zwykle zarówno falownik jak i silnik mają pewną nadwyżkę mocy. W układach
z pośrednim pomiarem ilości powietrza można ponadto uniezależnić przepływ oraz warunki
chłodzenia i osuszania od położenia przepustnicy świeżego powietrza.