Zraszanie chłodnic wentylatorowych

W ostatnich latach wielką popularność zdobywa zraszanie wymienników wentylatorowych ciepła, wentylatorowych chłodnic glikolu, wymienników lamelowych. Nazywane też adiabatycznym lub mokrym chłodzeniem wymienników. Rozwiązanie to pozwala podwyższyć wydajność wymiennika o 30 do 100% lub obniżyć temperaturę schładzania. Badania i testy takich rozwiązań były prowadzone na szeroką skalę na świecie, również w Polsce od 1972 roku. Stworzono podstawy teorii i zasady budowy takich instalacji. Określono zakresy działania ilości podawanej wody, sposobów natryskiwania wody na chłodnicę.

Zraszanie wymienników

 

Instalacje wodne do zraszania wymienników

Ważną rzeczą było określenie dla danego wymiennika prędkości kumulacji wody i prędkości przeciągnięcia. Określono różnicę w budowie instalacji dla wymienników poziomych, pionowych i typu V. Najważniejszym wnioskiem wyciągniętym z tych badać jest konieczność stosowania wody demineralizowanej (to idealnie czysta woda nie zawierająca rozpuszczonego CaCO3 i innych związków mineralnych.

Woda kranowa w 1 m3 może zawierać 2 kg rozpuszczonego kamienia CaCO3, choć normy dopuszczają 500 g. Po zraszaniu chłodnicy wodą wodociągową, woda odparowuje, a kamień w niej zawarty w około 90% pozostaje na chłodnicy. Osad mineralny (osad wapienny, kamień) zatyka wąskie szczeliny między lamelami, zmniejszając wydajność wymiennika. Ponadto uszkadza mechanicznie chłodnicę i wywołuje korozję. Efektem działania minerałów zawartych w wodzie wodociągowej jest szybkie zniszczenie wymiennika lub ograniczenie jego wydajności już po kilkunastu dniach zraszania. Ze względu na delikatną konstrukcję wymienników usunięcie tego kamienia wymaga użycia roztworu kwasu, więc prowadzi do uszkodzenia, rozszczelnienia lub całkowitego zniszczenia wymiennika.

Podejmowane próby stosowania wody zmiękczonej na złożach jonowymiennych (popularnych zmiękczaczach) okazały się równie niszczące z powodu działania wodorotlenku sodu (NaOH) zawartego w wodzie. W procesie zmiękczania wapń (Ca) wymienia się na sód (Na). Usuwając zatem z wody węglan wapnia (CaCO3), powstaje w wodzie w zamian wodorotlenek sodu (NaOH). Jest to nieorganiczny związek chemiczny z grupy wodorotlenków, należący do najsilniejszych zasad. Używany jest do udrażniania zatkanych umywalek i rur, trawienia (rozpuszczania) aluminium.

Stosowanie stacji odwróconej osmozy

Z powodu konieczności stosowania wody demineralizowanej, budowa takich zraszaczy wymienników była na granicy opłacalności, co przyczyniło się do małej popularności takich rozwiązań. W ostatnich latach mamy jednak powrót do budowy instalacji do zraszania wymienników wentylatorowych. Powodów jest kilka:

  • obecne instalacje demineralizacji wody zużywające znacznie mniej energii elektrycznej
  • obecne instalacje demineralizacji wody są tańsze w produkcji i sprzedaży
  • obecnie używane dysze do zraszania wymienników wykonane są z ceramiki lub rubinu, co pozwoliło zwiększyć niezawodność działania

Innym rozwiązaniem jest też zbieranie i wykorzystanie wody deszczowej. Woda ta nie zawiera rozpuszczonych minerałów, po prostym uzdatnieniu idealnie nadaje się do zraszania wymienników.

Wzrost wydajności chłodniczej

Zraszanie wymienników podnosi wydajność chłodniczą od 30 do 100%, zatem istotnie obniża koszt wykonania wymiennika o ustalonej mocy. Więc producenci sprzedają wymienniki wentylatorowe wraz z instalacjami zraszania. Niektórzy producenci celowo przemilczają temat konieczności stosowania wody demineralizowanej, ponieważ podniosło by to całkowity koszt oferty czyniąc ją nieatrakcyjną. Wczytując się w dane techniczne instalacji zraszania wymiennika można znaleźć wymagania wody zasilającej. Użytkownik lub firma instalacyjna nie jest w stanie przeanalizować wszystkich danych technicznych, więc najczęściej nie przelicza zawartości związków w wodzie, twardości wody, itp. Tam właśnie wśród innych niepotrzebnych parametrów jest ukryta informacja mówiąca, że układu nie można zasilać wodą wodociągową lub zmiękczoną. Jest to ukryta furtka umożliwiająca producentowi odrzucenie późniejszych roszczeń gwarancyjnych. W efekcie odpowiedzialność za zniszczenie wymiennika spada na użytkownika lub firmę montującą instalację.

Zraszanie wymienników wentylatorowych

Najczęściej w dużych wymiennikach stosuje się proste wentylatory sterowane ON/OFF. Takie konstrukcję pracują najczęściej ponad prędkością kumulacji wody (przepływ powietrza 9-15 m/s) co oznacza, że woda pomiędzy lamelami wymiennika nie opada grawitacyjnie. Podanie za dużej ilości wody powoduje zatykanie wymiennika wodą i duży spadek jego wydajności. Podanie za małej ilości wody powoduje mała skuteczność zraszania i najczęściej nierówną pracę wymiennika. Wymienniki poziome są znacznie bardzie wrażliwe na brak równomierności zraszania (od konstrukcji typu V i pionowych). Z tych powodów zraszanie wymienników poziomych wymaga zaawansowanego układu sterowania. Najprostszym rozwiązaniem jest pomiar spadku ciśnienia na wymienniku zaraz przed uruchomieniem układu zraszania, po czym regulowanie układu zraszania tak, aby spadek ten nie przekraczał 105-115% wartości startowej. Takie sterowanie realizuje sterownik OTECH-AER-5.

Zagrożenie Legionellą

Mokry wymiennik działa jak filtr wyłapując dużą ilość zanieczyszczeń z przedmuchiwanego powietrza, pyłki roślin, suche resztki liści i materii organicznej, zanieczyszczenia te stanowią pożywkę dla bakterii. Pożywka ta połączona z wysoką temperaturą wymiennika, dobrze natlenioną wodą, tworzy idealny inkubator dla rozwoju niebezpiecznych bakterii Legionelli. Temperatura 50°C nie pozwala rozwijać się innym bakterią stanowiącym naturalną barierę dla Legionelli, dlatego w takiej temperaturze Legionella może rozmnażać się w tempie wykładniczym.

Bakterie Legionella występują powszechnie w rzekach i studniach. Są odporne na środki chemiczne. Standardowe ilości chloru i ozonu dodawane do wody wodociągowej nie są w stanie ich zabić. Nie stanowią zagrożenia będąc w wodzie nawet po spożyciu zakażonej wody. Jeżeli jednak bakterie te dostaną się do płuc człowieka w postaci drobnych kropelek wody, wywołują ciężką chorobę, która infekuje płuca i inne narządy, 15 do 25% zarażonych ludzi umiera.

Drogą infekcji ludzi i zwierząt jest oddychanie aerozolem powietrzno-kropelkowym pochodzącym z wymiennika. Badania z całego świata potwierdzają, iż bakterie Legionella mogą przemieszczać się z chłodni wodnych na odległość nawet 1 km, powodując zachorowania u ludzi. Dlatego absolutnie niezbędne jest zabezpieczanie tego typu instalacji.

Odpowiedzialność za bezpieczeństwo pracujących urządzeń chłodniczych, obowiązek odkażania i przeprowadzania okresowych kontroli wody pod kątem obecności bakterii Legionella spoczywa na administratorze, lub właścicielu budynku, instalacji.

Aby zapobiegać rozwojowi bakterii stosuje się równocześnie kilka środków zapobiegawczych:

  1. wodę demineralizowaną hamującą rozwój bakterii
  2. lampę sterylizacyjną UVC, zapobiegającą przedostaniu się bakterii Legionelli z wody na wymiennik
  3. generator jonów cynku lub miedzi (w tym przypadku nie zalecamy stosować generatorów jonów srebra, ponieważ srebro przyśpiesza korozję wymiennika)
  4. dodatkowo zaleca się okresowe dodawanie do wody środka bakteriobójczego.

Korzyści ze zraszania wymienników

Zraszanie wymienników – zalety stosowania adiabatycznych układów chłodzenia wymienników wentylatorowych:

  • zwiększenie wydajności układów chłodniczych w upalne dni
  • zmniejszenie zużycia energii na moc chłodniczą
  • wysoka efektywność rozpylanej mgły wodnej
  • automatyczne działanie układu
  • odporność na mrozy – opróżnianie układu z wody
  • prosty montaż