Zmiany klimatyczne sprawiają, że sezon letni staje się coraz dłuższy i gorętszy. W przeszłości centrale wentylacyjne projektowano z myślą głównie o ogrzewaniu i odzysku ciepła zimą – dziś użytkownicy oczekują również komfortu latem, bez nadmiernych kosztów eksploatacyjnych. Właśnie dlatego coraz większą popularność zyskuje free cooling – technologia, która pozwala wykorzystać chłodne powietrze lub wodę bez angażowania sprężarki. Czyli po prostu: chłodzenie za darmo.

Rodzaje freecoolingu

Zależnie od sposobu w jaki wykorzystujemy zimne powietrze zewnętrzne freecooling możemy podzielić na:

Freecooling bezpośredni

W wentylacji to najprostsza i najczęściej spotykana forma darmowego chłodzenia, realizowana wyłącznie przez centralę wentylacyjną. W momencie, gdy temperatura powietrza zewnętrznego spada poniżej wymaganej temperatury w pomieszczeniu (np. w nocy lub nad ranem), automatyka centrali wyłącza odzysk ciepła oraz wyłącza agregat chłodniczy, a otwiera by-pass wymiennika ciepła w centrali i używa do chłodzenia bezpośrednio chłodne powietrze zewnętrzne kierując je do wnętrza obiektu.

Aby funkcja ta była skuteczna wymaga odpowiedniej konstrukcji centrali wentylacyjnej oraz odpowiedniego układu automatyki sterującej, który na bieżąco będzie sprawdzał temperaturę powietrza zewnętrznego, porównywał ją z temperaturą powietrza wywiewanego i w przypadku, gdy temperatura zewnętrzna będzie niższa – uruchamiał funkcję freecoolingu.

Zatem, aby system działał efektywnie, konieczne są:
– bypass wymiennika ciepła,
– automatyka analizująca temperatury wewnętrzne i zewnętrzne,
– ewentualnie harmonogram pracy, który intensyfikuje nawiew chłodnego powietrza w optymalnych porach dobowych.

Freecooling pośredni

Przy freecoolingu pośrednim chłodzimy nie powietrze bezpośrednio, lecz czynnik pośredniczący – najczęściej roztwór glikolu. Gdy temperatura zewnętrzna spada poniżej temperatury zadanej dla czynnika chłodzącego, uruchamiany jest tryb free coolingu, w którym glikol schładzany jest bez użycia sprężarki – np. w chłodni wentylatorowej lub przez agregat chłodniczy pracujący w funkcji dry coolera.

Układ freecoolingu pośredniego można rozbudować dodatkowo o zbiornik buforowy, dzięki czemu chłodzenie niskoenergetyczne może być wykorzystane także w ciągu dnia, gdy temperatura wzrośnie, ale czynnik w buforze wciąż będzie utrzymywał niską temperaturę. Schłodzony glikol trafia wówczas do bufora, gdzie jest utrzymywany, i pobierany następnie do zasilenia chłodnicy w centrali wentylacyjnej lub instalacji technologicznej.

Wydajność systemu zależy od:
– pojemności bufora – im większy, tym więcej chłodu można zmagazynować,
– parametrów pracy układu,
– czasu dostępności chłodnego powietrza zewnętrznego (noc, poranek, okresy przejściowe).

Free cooling pośredni wymaga odpowiedniego źródła chłodzenia cieczy. Mogą to być:
– agregaty chłodnicze z funkcją free coolingu, które w odpowiednich warunkach pracują jak dry cooler – bez użycia sprężarki,
– chłodnie wentylatorowe, które odbierają ciepło z obiegu glikolu bez pośrednictwa wymiennika ciepła
– połączone układy agregatu chłodniczego i chłodni wentylatorowej.

Centrala wentylacyjna z frecoolingiem – co to znaczy?

Aby centrala wentylacyjna posiadała funkcję freecoolingu kluczowy jest układ automatyki zasilająco-sterującej. W przypadku najczęściej obecnie stosowanych urządzeń z odzyskiem ciepła na wymiennikach krzyżowych i przeciwprądowych nie jest wymagana żadna zmiana z samej konstrukcji centrali. Ważne jest, aby układ automatyki zamknął przepustnicę wymiennika, otworzył przepustnicę by-passu wymiennika i wyłączył chłodzenie chłodnicą.

W przypadku central z wymiennikami obrotowymi samo zatrzymanie rotora często nie wystarcza, aby efektywnie wykorzystać chłodne powietrze zewnętrze. Najlepiej także zastosować by-pass na wymienniku, tak, jak jest to widoczne na poniższym przykładowym rysunku centrali.

Centrala z wymiennikiem obrotowym i funkcją freecoolingu.

Free cooling w przetwórstwie tworzyw sztucznych

Przetwórstwo tworzyw sztucznych to branża, w której chłodzenie zużywa ogromne ilości energii. Schłodzona woda służy zarówno do chłodzenia form wtryskowych, jak i układów hydraulicznych zaciskania form. W zakładach recyklingu tworzyw sztucznych chłodna woda jest używana do chłodzenia regranulatu.

Do niedawna, w typowym zakładzie przetwórstwa tworzyw sztucznych – w przypadku pracy zakładu przez całą dobę, większość agregatów chłodniczych działała także przez całą dobę – często nawet wtedy, gdy temperatura zewnętrzna pozwalałaby na darmowe chłodzenie. Obecnie szczególnie w tej branży brak freecoolingu to ogromne koszty ponoszone niepotrzebnie na pracę sprężarek chłodniczych.

Zastosowanie free coolingu pośredniego (np. z buforem glikolu i chłodnią wentylatorową) pozwala zatem:
– znacząco zmniejszyć czas pracy agregatów,
– ograniczyć zużycie energii elektrycznej,
– zmniejszyć zużycie sprężarek i koszty serwisu,
– poprawić niezawodność całego systemu.

Nasze doświadczenie w branży przetwórstwa tworzyw sztucznych pokazuje, że w tej branży koszt instalacji freecoolera zwraca się często nawet w czasie 2-3 sezonów, trudno więc o lepszy przykład inwestycji o bardzo wysokiej stopie zwrotu.

Przeważnie możliwe jest całkowite wyłączenie układów sprężarkowych nie tylko na nocną zmianę, ale praktycznie całkowite wyłączenie chillera na cały okres jesienno-zimowy, co przekłada się zależnie od skali zakładu na oszczędności idące w dziesiątki i setki tysiące złotych rocznie.

Podsumowanie

Free cooling nie jest technologiczną nowinką ani fanaberią projektanta. To rozwiązanie realnie zmniejszające zużycie energii i zwiększające niezawodność instalacji chłodzenia. Dobrze zaprojektowany układ chłodzenia, odpowiednio przeliczone i dobrane urządzenia, oraz odpowiednia automatyka, wystarczą, aby chłodzenie przestało być synonimem wysokich kosztów.

W czasach, gdy każdy wat energii ma swoją cenę – warto wykorzystać to, co natura daje za darmo.

Jeśli potrzebujesz dobrej klasy urządzenia z freecoolingiem lub pomocy w zaprojektowaniu instalacji chłodzenia przemysłowego z uwzględnieniem freecoolingu – napisz do nas lub zadzwoń.