Ventilācijas un ēku dzesēšana nozarē izsenis tiek lietots jēdziens-„adiabātiskā dzesēšana”. Parasti ar to saprot tiešu āra gaisa dzesēšanu ar strūklakām vai ūdenskritumiem, vai telpu gaisa dzesēšanu, mehāniski telpā ievadot adiabātiski atdzesētu pieplūdes gaisu. Šo procesu rezultātā telpas gaisa temperatūra samazinās, bet mitrums palielinās. Savukārt telpas mitrumam pieaugot, ar katru mirkli samazinās adiabātiskās dzesēšanas efektivitāte, jo samazinās temperatūras kritums.
Ēku temperatūras pazemināšanai parasti izmanto kompresijas cikla dzesēšanas iekārtas, proti, elektrību. Rakstā izskatītas iespējas, kā to paveikt lēti, energoefektīvi ar netiešās iztvaikošanas dzesēšanas principu izmantošanu inovatīvās telpu mikroklimata iekārtās, turklāt uzrādot iztvaikošanas dzesēšanas pielietojuma iespējas un robežas.
Jau vairākus gadus Latvijā (pasaulē) ir vērojama tendence, ka būvniecības dalībnieki (pasūtītājs, investors...), kas ir nolēmuši attīstīt kādu īpašumu vai būvēt ēku savām vajadzībām, nereti izvēlas būvi ar lielām stiklotām fasādēm. No ārpuses šādas ēkas, protams, ir ļoti estētiskas, taču problēmas rodas vasaras laikā, kad ir nepieciešams patērēt milzum daudz enerģijas saules radiācijas radīto siltuma ieguvumu neitralizēšanai telpās, t.i., dzesēšanai.
Tā kā mūsu platuma grādos gadsimtiem cilvēki ir saskārušies ar problēmu, kā saražot un saglabāt siltumu savā mājoklī vai darba vietā, tad arī mūsu zemapziņā dziļi ir iesakņojusies pārliecība, ka siltums ir svarīgākais būves ekspluatācijas izmaksu postenis. Mainoties klimatam, cilvēka prasībām pret komfortu un palielinoties stikloto virsmu laukumiem, pārāk maza vērība tiek pievērsta dzesēšanas jautājumiem un sabiedrībā lielā mērā nav priekšstata par to, ka dzesēšana savā ziņā ir ekskluzīvs produkts, kas ir dārgāks par ēku apkurināšanu. Jāatzīmē, ka ēku dzesēšanas tehnoloģiju izvēlē mēs esam krietni ierobežotāki, kā apkures risinājumu izvēlē.
Praktiski lielākā daļa mums zināmo telpu dzesēšanas tehnoloģiju ir saistītas ar elektroenerģijas patēriņu. Kopš Edisons izgudroja kvēlspuldzi, elektroenerģijas patēriņš visā pasaulē ar katru gadu ir tikai pieaudzis. Arvien vairāk tiek runāts, ka nepieciešamās enerģijas saražošana prasa pārāk lielus dabas resursus- elektroenerģijas, aukstumenerģijas un siltumenerģijas ražošanas pieaugums tikai vairo CO2 izmešus un globālo sasilšanu. Telpu mikroklimata radīšana un uzturēšana pieder pie jomas, kas līdz šim ir bijusi viena no lielākiem patērētājiem: tiek lēstsm, ka 20% no pasaulē saražotās enerģijas tiek izmantota ēku apkurināšanai un dzesēšanai.
Palielinoties publisko un dzīvojamo ēku stikloto norobežojošo konstrukciju apjomam un pateicoties pieaugošajai izpratnei par vides problemātiku (enerģijas resursu taupīšanu, ozona slāņa saglabāšanu, CO₂ emisiju samazināšanu), telpu mikroklimata tehnikas jomā atkal atgriezies sen zināmais telpu gaisa dzesēšanas princips-iztvaikošanas dzesēšana. Šis princips, ko bieži sauc par „adiabātisko dzesēšanu”, tiek veiksmīgi izmantots augstas efektivitātes sistēmās, proti, adiabātiskās dzesēšanas mikroklimata iekārtās. Pašlaik tiek meklētās arvien jaunas iespējas enerģijas taupīšanai un ekspluatācijas izdevumu būtiskai mazināšanai, un pieprasījums pēc energoefektīvas un ilgtspējīgas telpu mikroklimata tehnikas veicina tehnoloģiju attīstību.
Realizējot tradicionālo adiabātisko dzesēšanu, pieplūdes gaiss tiek nepārtraukti mitrināts, kas noved pie nepieņemamiem telpu klimatiskiem apstākļiem. Lai no tā izvairītos, Menerga Adsolair mikroklimata iekārtās tiek realizēta netiešā adiabātiskā dzesēšana. Šādā sistēmā abus procesus, proti, dzesēšanu iztvaikojot un siltuma pāreju, izdodas realizēt vienlaicīgi. Pateicoties siltuma pārejas likumsakarībām, Adsolair sistēmā tiek sasniegti augsti efektivitātes rādītāji.
1.attēls. Principiālā shēma siltummainī nodalītas nosūces plūsmas mitrināšanai un sekojošai āra gaisa siltuma pārejai uz samitrināto nosūces gaisu. Procesus var īstenot gan plākšņu siltummainī, gan rotējošā reģeneratorā.
2. attēlā atainota šo procesu norise H-x diagrammā. Nosūces gaisa (NG) mitrināšanas process H-x diagrammā tiek attēlots pa konstantas entalpijas līniju, jo ūdens iztvaikošanai nepieciešamā siltuma enerģija tiek ņemta no samitrinātās gaisa plūsmas un tādēļ gaisa temperatūra samazinās. Taču gaisa plūsmā nonāk iztvaikojušā ūdens tvaiks, kas slēptā veidā ienes patērēto siltuma enerģiju atpakaļ gaisa plūsmā. Tātad process norit pie nemainīgas gaisa un ūdens tvaika maisījuma enerģijas bilances, ko arī dēvē par adiabātisku procesu. Piemēram, 2.attēlā redzams, ka nosūces gaisa adibātiskās mitrināšanas procesā gaisa relatīvais mitrums ir pieaudzis līdz 90%, bet vienlaikus tā temperatūra ir samazinājusies no 26⁰C grādiem līdz 20,8⁰C grādiem.
Plākšņu siltummaiņa kanālu sieniņas vienā pusē plūst vasaras āra gaiss, kuru dzesē siltummaiņa sieniņas otrā pusē plūstošais mitrinātais nosūces gaiss. Pieplūdes gaisa atdzesēšanas pakāpi nosaka siltummaiņa siltuma pārejas efektivitātes koeficients. Tātad siltummainī abi šie procesi- nosūces iztvaikošanas dzesēšana un āra/pieplūdes gaisa dzesēšana ar vēsāko nosūces gaisu noris vienlaicīgi.
3. attēlā atainota abu vienlaicīgo procesu īstenošana vienā kompaktā gaisa apstrādes iekārtā. Būtiskākās Adsolair –sistēmas sastāvdaļas ir divi virknē slēgti polipropilēna šķersplūsmas plākšņu siltummaiņi. Ziemas režīmā, pateicoties abu siltummaiņu virknes slēgumam un daļējai pretplūsmai, tiek sasniegta augsta siltuma atgūšanas efektivitāte, kas ir robežās no 70-80%. Gaisa dzesēšanas vajadzībām, nosūces gaisa piesātināšanai ar ūdens pilieniem, siltummanī iebūvētas sprauslas. Siltummaiņa pirmajā sekcijā sprauslas izvietotas ieejā un izejā no sekcijas, bet otrajā sekcijā tikai ieejā. Vairākpakāpju sprauslu izvietojumam jānodrošina maksimāls nosūces gaisa piesātinājums ar ūdens pilieniņiem.
Ūdens uztveršanas vannās zem siltummaiņa abām sekcijām neiztvaikojušais ūdens tiek uztverts un ar cirkulācijas sūkni aizvadīts atkārtotai izsmidzināšanai.Pateicoties regulārai ūdens nomaiņai (iztukšošanai) nenotiek izsmidzināmā ūdens piesārņošanās un līdz ar to sprauslu aizsērēšana.
4.attēls liecina par savstarpēji saistītiem procesiem (nosūces gaisa mitrināšana un siltuma pārnešana no āra gaisa uz nosūces gaisu), kā tas tiek īstenots Adsolair iekārtā. Adsolair plākšņu siltummanī nosūces gaiss līdz pat izejai no siltummaiņa nepārtraukti tiek mitrināts, kā rezultātā izmešanas gaisa (IG) temperatūra ir zemāka, salīdzinot ar 1. attēlā minēto nodalīto sistēmu. Adsolair siltummaiņa abu procesu savstarpējas mijiedarbības efektivitāte atkarīga no tā, cik siltumpāreja no mitrinātās siltummaiņa puses ir būtiski augstāka par „sauso” siltuma pāreju.
Netiešās adiabātiskās dzesēšanas augstā siltuma apmaiņas efektivitāte (pat līdz 90%) tiek panākta pateicoties ievērojami lielākam ūdens siltuma atdeves koeficientam (no virsmas uz ūdens pilieniņiem), nekā siltuma atdeves koeficients no virsmas uz sausa gaisa plūsmu. Līdz ar to siltuma pāreja no siltā āra gaisa plūsmas caur siltummaiņa sieniņām uz ūdens pilieniņiem piesātināto nosūces/izmetamā gaisa plūsmu notiek ievērojami intensīvāk, salīdzinot ar siltuma apmaiņu starp divām sausa gaisa plūsmām.
Nosūces gaisa temperatūras pazemināšanās adibātiskās mitrinšanas procesā būtiski ir atkarīga no nosūces gaisa mitruma. Jo lielāks ir nosūces gaisa mitrums, jo mazāks būs temperatūras kritums.
1.tabulā uzrādītas pieplūdes gaisa temperatūras atkarībā no siltuma atgūšanas koeficienta.
Netiešās diabātiskās dzesēšanas mikroklimata iekārtas ir pielietojamas ēkās ar lielu cilvēku koncentrāciju, piem., teātri, kino, konferenču telpas, sporta halles, fitnesa klubi, lielveikali, kā arī ražošanas ēkas. Menerga Adsolair iekārtu ražība ir robežās no 1000 m³/h līdz 50000 m³/h.
Palielinoties telpu siltuma pieplūduma slodzei āra klimata, saules ietekmes, vai pieaugot telpas iekšējiem siltuma izdalījumiem, iekārtu var papildināt ar iebūvētu kompresijas cikla dzesēšanas iekārtu. Jāatzīmē, ka iebūvētas kompresijas cikla dzesēšanas iekārtas kondensātors atrodas adiabātiski atdzesētā izmetamā gaisa plūsmā, kas nodrošina paaugstinātu kompresijas dzesēšanas cikla lietderības (COP) koeficientu. Līdz ar to var teikt, ka adiabātiskā dzesēšana noteikti ir virziens, kas paver lielas iespējas būtiskam enerģijas ietaupījumam ēku dzesēšanas nodrošināšanā. Piem., Adsolair iekārta, kuras ražība ir 10000 m3/h, netiešas adiabātiskas dzesēšanas siltummainī var radīt 36 kW dzesēšanas jaudu, izmantojot tikai cirkulācijas sūkni ar jaudu 0,6 kW.
Ja aprēķinātā dzesēšanas jauda ir tik nozīmīga, ka telpas pieplūdes gaisa temperatūrai būtu jābūt pārāk zemai vai, ja nav mērķtiecīgi palielināt pieplūdes gaisa daudzumus, daļu dzesēšanas jaudu var novirzīt uz centralizētu dzesēšanas sistēmu. Arī aukstumnesēju (auksto ūdeni) dzesēšanas sistēmām ir iespējams gatavot ar adiabātisko dzesēšanas principu. Nākošā rakstā iepazīstināsim ar kompakto Menerga adiabātisko čīlleri Hybritemp.
Adsolair adiabātiskā siltummainī nav iespējama nosūces gaisa mitruma atgūšana. Savukārt mitruma atgūšana virs 70% ir iespējama Menerga Resolair mikroklimata reģeneratīvās iekārtās, kuru uzbūvi, darbību un komplektācijas iespējām izskatīsim nākošā izdevumā.
