Vstoupili jsme do nové topné sezony. Avšak nejenom horká léta opakovaně vedou četné firmy k hledání nových technologií průmyslového chlazení. Cesty a nástroje ke snižování provozních nákladů a zvyšování úspor se hledají celoročně. Lze toho dosáhnout také u zařízení, která zajišťují stabilní a vysokou spolehlivost výroby. „U některých technologií to lze dosáhnout tak, že se chladí pouze vzduchem, bez nutnosti chodu kompresoru tzv. free-cooling. Pokud systém chladí technologické zařízení nebo průmyslové procesy, které jsou provozovány trvale po celý rok, tedy i při nízkých venkovních teplotách, je z hlediska spotřeby energie výhodné použít chladicí systémy s jednotkou volného chlazení,“ říká Ing. Jan Půlpytel, z Divize chlazení Veskom. Tyto jednotky pracují, pokud je venkovní teplota dostatečně nízká, s nižším chladicím výkonem kompresorové části, nebo ji zcela vypnou. Právě kompresory jsou přitom tou součástí chladicího systému, jež spotřebovává nejvíce energie. Chlazení pak zajišťují tepelné výměníky vzduch/voda, což jsou nedílné součásti jednotky. Chladná voda je zajištěna (díky venkovnímu vzduchu a malé spotřebě energie ventilátorů) téměř zadarmo. Důležité pro naše podmínky je (a ze statistiky teplotních profilů evropských měst to vyplývá), že běžná venkovní teplota je 0–15 °C. Proto se při návrhu volného chlazení volí metody, které nejúčinněji fungují v těchto teplotních podmínkách, či ještě lépe při minusových teplotách. Smíšen ý režim Zařízení využívající volné chlazení je vybaveno systémem, který využije nízkou venkovní teplotu i v případě, že nedokáže pokrýt celou tepelnou zátěž, ale jen její část. Tento režim se nazývá smíšený: chladicí jednotka využívá vnější vzduch k předběžnému zchlazení vody v systému, takže kompresory mají méně práce a vykazují nižší spotřebu elektrické energie. Tepelná zátěž, kterou musí rozptýlit výparník, je menší než u standardních chladičů fungujících za stejných podmínek. Existují proto tři provozní režimy: Strojní chlazení: při teplotách nad 15 °C funguje jednotka s volným chlazením, stejně jako standardní chladič. Tepelná zátěž je pokryta výparníkem pomocí kompresorů (pracují ventilátory i kompresory). Smíšené chlazení: př i teplotách 5–15 °C stačí venkovní vzduch odvádět jen část tepelné zátěže. Při poklesu venkovní teploty na 15 °C spustí řídicí systém čerpadlo volného chlazení v případě skládaného (nebo přenastaví třícestný ventil v případě kompaktního) a voda prochází tepelnými výměníky vzduch/voda, umístěnými sériově s výparníkem, takže se snižuje jeho tepelná zátěž (pracují ventilátory, čerpadlo volného chlazení a kompresory, ovšem jen částečně). Volné chlazení: pokud je venkovní teplota dostatečně nízká, dokážou tepelné výměníky vzduch/voda odvést celou tepelnou zátěž, aniž by musely běžet kompresory (pracují ventilátory a čerpadlo volného chlazení). Pro maximální využití free-coolingu je tak vhodné, když je teplota chladicí vody vyšší, než je běžně obvyklé. Běžná teplota chladicí kapaliny bývá kupř. 6/12 °C. Pro free-cooling je vhodnější vyšší teplota, kupř. 14/18 °C. Požadovan á teplota chladicí vody je velice důle žit ý údaj Pokud budeme uvažovat o teplotním spádu +12/6 °C, je free-cooling spínán od teploty okolí +4 °C. Teplota nižší než +4 °C je podle referenčního klimatického roku pro Prahu 3040 hodin/rok. Když zvolíme teplotní spád +14/18 °C, je free- -cooling spínán od teploty okolí +12 °C. Teplota nižší než +12 °C je v Praze během roku cca 5700 h. V praxi to znamená, že free-cooling funguje během roku o cca 3,5 měsíce déle, a tím více spoří elektrickou energii. Zdůraznit je třeba tu skutečnost, že provoz free-coolingu je z energetického hlediska velice nenáročný. Při tomto druhu chlazení se točí pouze ventilátory, které nasávají vzduch skrz lamelový výměník s nemrznoucí kapalinou. Ta své teplo odevzdává do vzduchu, a tím se ochlazuje. Elektrický příkon ventilátorů bývá v porovnání s příkonem kompresorů třetinový (účinnost EER = 10). Příklad: Požadovaný chladicí výkon technologie 200 kW, při teplotním spádu kapaliny 19 °C/14 °C (graf). Model: Kompresorová chladicí jednotka s integrovaným free-coolingem AS 751 FC Uspořená energie během roku v porovnání se standardní kompresorovou jednotkou – 47,2 % Uspořené náklady během roku v porovnání se standardní kompresorovou jednotkou (nepřetržitý provoz 8760 h/rok) – 510 300 Kč/rok (uvažováno při 3,20 Kč/kWh) Snížení emisí CO2 za rok – 88,2 t Popsané zař ízení je koncipováno do blokové chladicí jednotky (tzn. jeden stroj). V praxi se zpravidla používá tam, kde se instaluje nová technologie, mění se staré zařízení za nové apod. V případě, že stávající kompresorová jednotka je funkční a zákazník neuvažuje o výměně za novou, lze nabídnout tzv. skládaný free-cooling. Využívá se stávající kompresorová chladicí jednotka, k níž se připojí atmosférický chladič s ostatní technologií, jenž zastává funkci free- -coolingového chladiče. Funkce je obdobná jako u kompaktní free-coolingové jednotky. Je možné však dosáhnout vyšších úspor, a to díky širší výrobní škále atmosférických chladičů. „Návratnost free-coolingových instalací je velmi závislá na požadované výstupní teplotě ochlazované kapaliny, lokalitě a vytíženosti výroby. Při stejných požadavcích na chladicí výkon, teploty a vytíženosti výroby, ale odlišných míst v ČR, bude zajímavější návratnost v místě s nižší roční průměrnou teplotou. Aby byl návrh free-coolingového zapojení efektivní, měla by se pohybovat požadovaná výstupní teplota kapaliny nad +10 °C. Pak může být návratnost okolo tří let. Pozor, není to pravidlo. Každá aplikace se musí posuzovat individuálně,“ zdůrazňuje Jan Půlpytel. Důležité faktory pro vyhodnocení vhodnosti free-coolingu 1. Jakým způsobem se vychlazuje technologická voda? Pokud kompresorovou chladicí jednotkou, má cenu dále pokračovat v získávání informací. 2. Jaká se požaduje vstupní teplota vychlazované kapaliny do technologie? Pokud je nižší než +10 °C, je na zvážení, zda bude mít free-cooling zajímavou návratnost. 3. Jaká je vytíženost výroby, kde se vychlazuje kapalina? Kupříkladu třísměnný provoz, včetně víkendů, 48 týdnů v roce apod. 4. Jaké zařízení se v současné době používá (výrobce, model)? Jak se plánuje rozšiřování výroby? Pro dosažení co největší efektivnosti a ekonomičnosti systému je velice důležitý výběr komponent, a to hlavně vzduchového chladiče a deskového výměníku. I nepatrný rozdíl (řádově 0,1 °C) je ve výsledku velice znát na úsporách. To dokáže zajistit výběr komponent certifikovaných společností EUROVENT, která laboratorně testuje všechna přihlášená zařízení, zda jejich parametry odpovídají návrhovým technickým listům a zveřejňuje výsledky. Potřeba chlazení bude v rámci 4. průmyslové revoluce neustále růst. /aa/
