Workshop Nieuwe technieken voor verwarmen en koelen
ISSO; Rotterdam 5 november 2015
Samenvatting van de voordracht:
Van water Adiabatisch tot ijs koken, naar”Inert”Diabatisch koelen bij Luchtbehandeling
“Water tot ijs koken, “ een adiabatisch proces dat op school tijdens de natuurkunde les werd gedemonstreerd. Tegenwoordig is er vooral aandacht voor Nanotechnologie, maar hoeveel weten we nog over die geleerde fysische basisprincipes?*En wat kunnen we er mee?
*De gebruikte fysische basisprincipes:
- Adiabatisch en Diabatisch
- Adhesie en Cohesie
- Absorptie
- Drukverschil
- Hygroscopische werking
- Middelpuntvliedende kracht
- Verdampen
- Zwaartekracht
Het gebruik van verdampend water als koudemiddel betreft zowel directe, als indirecte adiabatische (natte bol)koeling) en directe diabatische (dauwpunt)koeling) en worden gezamenlijk ook verdampingskoeling** of bevochtigingskoeling genoemd. De namen adiabatisch en diabatisch leiden vaak tot misverstanden. Adiabatisch betekent “niet diabatisch”, net als asociaal “niet sociaal” betekent. Ook de koeltoren, de verdampingscondensor en hybride luchtgekoelde condensors zijn verdampingskoelers.
** De veel gebruikte naam “Verdampingskoeling” is een vertaling van het Amerikaanse “Evaporative Cooling”. Het gebruik ervan is verwarrend, immers ook conventionele koelinstallaties met chemische koudemiddelen, NH3, CO2, Propaan/Butaan zijn gebaseerd op het verdampen van koudemiddelen.
Onder “inert” gekoeld ventileren verstaan we:
Het langdurig kunnen functioneren met een extreem laag energiegebruik in een agressieve omgeving, met ook een slechte waterkwaliteit en zonder onderhoud uitgezonderd het verwisselen van filters.
Onder dauwpuntkoeling verstaan we:
Een indirect diabatisch proces, waarbij de mate van koeling afhankelijk is van het dauwpunt. Onder gelijke omstandigheden is de uitgaande temperatuur 3 à 4 °C (K) lager dan bij nattebolkoeling.***
***Nattebolkoeling betreft een adiabatisch proces, waarbij de mate van koeling afhankelijk is van de natteboltemperatuur. Nattebolkoeling wordt zowel als direct- en indirect systeem geleverd.
Dauwpuntkoeling wordt uitsluitend als indirect systeem geleverd.
Inert gekoeld ventileren kenmerkt zich door het optimaal gebruik maken van fysische basisprincipes* en resulteert in:
- Een minimum aan draaiende delen
- Een minimum aan onderhoud
- Gebruik in een agressieve omgeving
- Een extreem laag energiegebruik
- Geen vervuiling van koeleroppervlak
- Gebruik van ook zout- en agressief water
- Legionella veilig (geen aërosolvorming)
- Kan functioneren zonder deskundig technisch personeel
Voorbeelden:
- Optimale warmte overdracht met behulp van een zich naar beneden bewegende waterfilm, (“Falling film”) over het koeler-plaatoppervlak en daarmee volledig wordt bedekt.
- Watersuppletie door sponswerking, waarbij de spons eerst water absorbeert en zodra deze is verzadigd, zonder aërosolvorming afgeeft aan de hygroscopische laag.
*(absorptie en hygroscopische werking).
Bij inert koelen:
- Kunststof koelers en omkasting. ****
- Eén gezamenlijke ventilator voor primaire- en proceslucht
- Vergroting van de hydraulische diameter, geeft een lagere drukval.
- Optimalisatie stroming proceslucht.
- Geen sproeiers, maar een verbeterde waterverdeling door absorptie met een kunststof- sponsachtig materiaal (geen viscose ) en ook hier geen aërosolvorming.
- Bij het in bedrijf stellen van nieuwe bevochtigingskoelers, maar ook bij koeltorens kan de oppervlaktespanning de werking negatief beïnvloeden.
Een recente ontwikkeling maakt het mogelijk, die invloed te verminderen door het water over het koeleroppervlak zodanig te verdelen, dat in de stromingsrichting smalle en parallel aaneengeschakelde circuits ontstaan.
****kunststof is geschikt voor zoet-, brak-, zee-, demi- en bronwater + NH4+ .en agressieve lucht
- Alleen pure kunststof. (viscose bevordert de groei van bacteriën).
- Bij gebruik aan de kust. (geen zout bij veel soorten aluminium).
- In de buurt van een agrarisch bedrijf. (geen NH3 bij koper/legeringen).
- In zwembaden (geen r.v.s. bij chloor).
Samenvattend is inert gekoeld ventileren:
Geschikt voor agressieve omstandigheden. Geschikt voor bijna iedere soort water. Met uitgaande lagere temperaturen. Legionella veilig (rapporten TNO en VDI). Minimaal onderhoud met uitsluitend het periodiek verwisselen van filters.
Meting in een bestaande sporthal, die werd voorzien van inert gekoeld ventileren met:
- 0 tot 100% buitenlucht
- Verdringingsventilatie
- Koeling op leefniveau
- Zonder WTW + 15 % als basis verwarming
- CO2 vraaggestuurd (afh. aantal personen)
- Interne belasting = aantal + soort sport
Droge bol 22,0 °C
Natte bol 16,0 °C
Relatieve vochtigheid 54,0 %
Dauwpunt 12,3 °C
Absoluut vochtgehalte 8,9 gram/kg
Gemeten lucht uit 14,3 °C
Volgens simulator 16,2 °C
Resulterend in: 1,9 K beter dan simulatie
1,7 K beneden de natte bol
In de hal tijdens sporten: 20,9°C, 827 ppm CO2.
Zie ook you tube