Autors: Mycond tehniskā nodaļa.
Pareizs desikanta sausinātāja radītās siltuma slodzes aprēķins ir kritiski svarīgs efektīvu iekštelpu mikroklimata kontroles sistēmu projektēšanā. Atšķirībā no kondensācijas sistēmām desikanta sausinātāji būtiski paaugstina apstrādātā gaisa temperatūru, kas prasa atbilstošu kompensāciju, lai uzturētu komfortablus apstākļus telpā. Šis raksts atklāj inženiertehnisko aprēķinu metodoloģiju un skaidro fiziskos procesus, kas ir pamatā latentā siltuma pārvēršanai jūtamajā siltumā (sensible heat) adsorbcijas sausināšanas laikā.
Kāpēc ir svarīgi aprēķināt desikanta sausinātāja siltuma slodzi
Desikanta un kondensācijas sausinātāji darbojas pēc principiāli atšķirīgiem fizikas principiem. Kondensācijas sistēmas izvada mitrumu, atdzesējot gaisu zem rasas punkta un izraisot mitruma kondensāciju. Savukārt desikanta sausinātāji izmanto adsorbciju – procesu, kurā ūdens molekulas piesaistās desikanta virsmai bez fāzes maiņas. Atšķirībā no kondensācijas šis process nevis atdzesē, bet būtiski silda gaisu.
Tipiska projektēšanas kļūda ir pieredzes ar kondensācijas sausinātājiem ekstrapolēšana uz desikanta sistēmām. Temperatūras pieaugums desikanta sausinātājos var būt ievērojams un ir atkarīgs no daudziem faktoriem: izvadītā mitruma daudzuma, izmantotā adsorbenta veida un reģenerācijas procesa parametriem. Šī fakta ignorēšana izraisa telpu pārkaršanu, nepietiekamu dzesēšanas sistēmas jaudu un paaugstinātu enerģijas patēriņu.
Fizikālais pamats: latentā siltuma pārvēršana jūtamajā siltumā
Lai izprastu desikanta sausinātāja siltuma slodzi, nepieciešams skaidri nošķirt latentā un jūtamā siltuma jēdzienus:
Latentais siltums (latent heat) – enerģija, kas slēpta ūdens tvaikos un tieši neietekmē gaisa temperatūru. Šī enerģija tiek patērēta ūdens iztvaikošanas laikā un izdalās tā kondensācijas brīdī. Saskaņā ar standartu ISO 7345 latentais siltums ir enerģija, kas saistīta ar vielas fāzes maiņu bez tās temperatūras izmaiņas.
Jūtamais siltums (sensible heat) – siltums, kas tieši ietekmē vielas temperatūras izmaiņu bez fāzes maiņas. Gaisa kondicionēšanas kontekstā tas ir siltums, kas maina sausā termometra temperatūru, nemainot mitruma saturu.
Adsorbcijas process nozīmē, ka ūdens tvaika molekulas no gaisa pieķeras desikanta porainajai struktūrai (silikagēls, zeolīti, molekulārie sieti). Šajā brīdī izdalās adsorbcijas siltums. Tas skaidrojams ar to, ka, pārejot no gāzveida stāvokļa uz adsorbēto stāvokli, izdalās starpmolekulāro saišu enerģija.
Adsorbcijas siltums uz silikagēla ir 2400-2600 kJ/kg, kas ir tuvs ūdens tvaiku kondensācijas siltumam (ap 2500 kJ/kg normālos apstākļos). Šī līdzība skaidrojama ar to, ka abos procesos ūdens molekulas pāriet no mazāk saistīta stāvokļa uz vairāk saistītu, atbrīvojot līdzīgu enerģijas daudzumu.
Psihrometriskajā Moljē diagrammā adsorbcijas sausināšanas process attēlots kā līnija, kas virzās pa labi un uz leju: mitruma saturs samazinās, bet sausā termometra temperatūra palielinās. Tas principiāli atšķiras no kondensācijas sausināšanas, kur process virzās pa kreisi un uz leju (samazinās gan temperatūra, gan mitruma saturs).
Siltuma slodzes avoti desikanta sausinātājā
Desikanta sausinātājos var izcelt četrus galvenos siltuma slodzes avotus:
1. Adsorbcijas siltums – izdalās tieši procesa gaisa plūsmā ūdens tvaiku adsorbcijas laikā uz desikanta virsmas. Tas ir galvenais pienesums kopējā siltuma slodzē, tomēr precīza daļa atkarīga no iekārtas konstrukcijas īpatnībām, adsorbcijas un reģenerācijas sektoru attiecības, kā arī siltumizolācijas kvalitātes starp šiem sektoriem.
2. Siltumpārvade no reģenerācijas sektora – ekspluatācijas laikā adsorbents cikliski tiek uzsildīts reģenerācijas sektorā, lai atjaunotu adsorbcijas spēju. Reģenerācijas temperatūra ir atkarīga no desikanta veida: silikagēlam tā ir zemāka mazākas desorbcijas enerģijas dēļ, bet molekulārajiem sietiem – augstāka, jo kristāliskajā struktūrā ir stiprākas starpmolekulārās saites. Daļa šī siltuma, neskatoties uz izpūtes zonām, kas darbojas kā siltuma slūžas, tiek nodota procesa gaisam caur rotoru.
3. Mehāniskais siltums – veidojas rotora griešanās un ventilatoru darba rezultātā. Šajā gadījumā mehānisko daļu darbībai izmantotā elektroenerģija daļēji pārvēršas siltumā berzes dēļ.
4. Zudumi caur korpusu – nepietiekamas siltumizolācijas gadījumā daļa siltuma no karstā reģenerācijas sektora var tikt nodota apkārtējai videi vai procesa plūsmai caur iekārtas korpusu.
Apkopojot, galvenais siltuma slodzes avots ir adsorbcijas siltums, taču kopējo slodzi nosaka visu faktoru kopums un to mijiedarbība.
Aprēķina metodika ar mitruma masas bilanci
Siltuma slodzes aprēķins ar mitruma masas bilanci ir viens no skaidrākajiem inženiertehniskajiem piegājieniem. Aprēķinu algoritms sastāv no šādiem soļiem:
1. solis: Nosakiet gaisa parametrus pie sausinātāja ieejas un izejas. Nepieciešams zināt gaisa temperatūru un mitruma saturu pirms un pēc sausināšanas. Šos datus var iegūt no psihrometriskās diagrammas, aprēķinu tabulām vai tiešiem mērījumiem atbilstoši standartiem ASHRAE 41.1 un ASHRAE 41.6, kas reglamentē temperatūras un mitruma mērīšanas metodes.
2. solis: Aprēķiniet sausā gaisa masu plūsmu. Ja dota tilpuma plūsma, masu plūsmu var noteikt caur gaisa blīvumu, kas atkarīgs no temperatūras un spiediena saskaņā ar ideālās gāzes stāvokļa vienādojumu. Saskaņā ar standartu EN 13053, kas nosaka ventilācijas iekārtu testēšanas metodes un veiktspējas novērtējumu, masu plūsma ir galvenais parametrs siltuma bilances aprēķinos.
3. solis: Nosakiet izvadītā mitruma daudzumu. Izvadītā mitruma masa ir vienāda ar sausā gaisa masu plūsmu, kas reizināta ar mitruma satura starpību pie ieejas un izejas no sausinātāja.
4. solis: Aprēķiniet adsorbcijas siltumu. Adsorbcijas siltumu iegūst, reizinot izvadītā mitruma masu ar adsorbcijas īpatnējo siltumu. Īpatnējais adsorbcijas siltums ir atkarīgs no adsorbenta veida: silikagēlam tas ir ap 2400–2600 kJ/kg starpmolekulāro saišu enerģijas dēļ, kas veidojas, adsorbējoties ūdenim; molekulārajos sietos šis rādītājs var būt augstāks spēcīgāku saišu dēļ kristāliskajā struktūrā.
5. solis: Nosakiet temperatūras pieaugumu. Temperatūras pieaugumu nosaka kā adsorbcijas siltuma attiecību pret gaisa masu plūsmas un gaisa īpatnējās siltumietilpības reizinājumu. Saskaņā ar ISO 7345, kas definē fizikālās lielumus un to mērvienības siltumtehnikā, sausā gaisa īpatnējā siltumietilpība pie konstanta spiediena normālos apstākļos ir aptuveni 1,005 kJ/(kg·K).
6. solis: Nosakiet faktisko izejas temperatūru, ņemot vērā visus siltuma avotus. Papildu komponentes no reģenerācijas, mehāniskā siltuma un siltuma zudumiem tiek novērtētas, balstoties uz iekārtas konstrukcijas īpatnībām vai ražotāja sniegtajiem datiem.
Jāņem vērā, ka tā ir vienkāršota metodika sākotnējiem novērtējumiem. Precīzam aprēķinam nepieciešami detalizēti ražotāja dati vai specializēta modelēšana atbilstoši standartam EN 308, kas reglamentē testēšanas metodes siltummaiņu veiktspējas noteikšanai.
Aprēķina metodika, izmantojot gaisa entalpijas izmaiņu
Aprēķins pēc entalpijas izmaiņas ir precīzāka pieeja, jo automātiski ņem vērā gan gaisa temperatūras, gan mitruma satura izmaiņas. Mitrā gaisa entalpija ir sausā gaisa un tajā esošo ūdens tvaiku entalpiju summa.
Gaisa entalpija pie sausinātāja izejas ietver ieejas gaisa entalpiju plus adsorbcijas laikā izdalīto siltumu, kas rodas, izvadot mitrumu. Saskaņā ar ISO 13788, kas nosaka aprēķinu metodes būvelementu siltumtehnisko īpašību novērtēšanai, mitrā gaisa entalpija ir būtisks parametrs siltuma un masas apmaiņas procesu analīzē.
Dzesēšanas sistēmas siltuma slodze tiek noteikta kā gaisa masu plūsmas reizinājums ar starpību starp gaisa entalpiju pēc sausinātāja un mērķa entalpiju, kas nepieciešama padevei telpā. Matemātiski to var pierakstīt šādi:
Q(dzesēšana) = G(gaiss) × [h(pēc sausinātāja) - h(mērķa)]
kur Q(dzesēšana) – dzesētāja siltuma slodze, W;
G(gaiss) – gaisa masu plūsma, kg/s;
h(pēc sausinātāja) – gaisa īpatnējā entalpija pēc sausinātāja, J/kg;
h(mērķa) – mērķa gaisa īpatnējā entalpija padevei telpā, J/kg.
Piemēram, aplūkosim situāciju: gaiss ar parametriem 25°C un relatīvo mitrumu 60% (entalpija 50,2 kJ/kg) iziet caur desikanta sausinātāju, kur tā mitruma saturs samazinās no 11,9 līdz 5,5 g/kg sausā gaisa. Šajā laikā adsorbcijas siltuma izdalīšanās dēļ entalpija pieaug līdz 63,8 kJ/kg. Ja mērķa entalpija gaisam padevei telpā ir 40 kJ/kg, tad pie masu plūsmas 1 kg/s dzesētāja siltuma slodze būs 23,8 kW.
Jāuzsver, ka norādītie skaitļi ir ilustratīvi un reālā projektā tiek noteikti, balstoties uz faktiskajiem ekspluatācijas apstākļiem, telpas parametriem un iekārtu raksturlielumiem. Šos datus nevar pārnest uz citām iekārtām bez pārrēķina, ņemot vērā specifiskos nosacījumus.
Konstrukcijas un ekspluatācijas parametru ietekme
Desikanta sausinātāja siltuma slodzi ietekmē dažādi konstrukcijas un ekspluatācijas parametri:
1. Adsorbcijas un reģenerācijas sektoru laukumu attiecība. Lielāks reģenerācijas sektora laukums palielina siltumpārnesi uz procesa plūsmu, taču vienlaikus uzlabo adsorbenta atjaunošanu. Optimāla attiecība atkarīga no konkrētajām sausināšanas prasībām un sistēmas energoefektivitātes. Saskaņā ar EN 13053, kas nosaka ventilācijas iekārtu veiktspējas prasības, konstrukcijas parametri būtiski ietekmē energoefektivitāti.
2. Reģenerācijas gaisa temperatūra. Augstāka temperatūra paātrina desorbcijas procesu, bet palielina siltuma pārnesi uz procesa gaisu. Silikagēlam nepieciešamas zemākas reģenerācijas temperatūras mazākas desorbcijas enerģijas dēļ, savukārt molekulārie sieti pieprasa augstākas temperatūras stiprāku saišu dēļ kristāliskajā struktūrā.
3. Rotora griešanās ātrums. No rotora griešanās ātruma atkarīgs adsorbenta uzturēšanās laiks adsorbcijas un reģenerācijas sektoros. Optimāls ātrums nodrošina līdzsvaru starp sausināšanas efektivitāti un siltuma slodzi.
4. Adsorbenta piesātinājuma pakāpe. Jo vairāk adsorbents ir piesātināts, jo zemāka ir sausināšanas efektivitāte un arī mazāka siltuma aktivitāte, jo adsorbcijas procesi palēninās, tuvojoties piesātinājuma stāvoklim.
5. Desikanta tips. Dažādi adsorbenti atšķiras ar adsorbcijas siltumu: silikagēls – 2400–2600 kJ/kg porainās struktūras un starpmolekulāro saišu enerģijas dēļ; zeolīti – līdz 3000–3200 kJ/kg lielākas saišu enerģijas dēļ regulārā kristāliskā režģī; molekulārie sieti – var būt ar vēl augstākām vērtībām atkarībā no poru diametra un ķīmiskā sastāva.
6. Dzesēšanas sektoru esamība. Papildu dzesēšanas sektori var samazināt rotora temperatūru pirms tā ieejas adsorbcijas sektorā, mazinot siltuma slodzi procesa gaisam.
Jāapzinās, ka visi šie parametri ir savstarpēji saistīti un to ietekmi nevar izteikt ar vienkāršiem koeficientiem. Precīzai analīzei nepieciešamas ražotāja raksturlīknes vai specializēta modelēšana atbilstoši standartiem ASHRAE 84 un EN 308, kas reglamentē siltummaiņu testēšanas metodes.
Sausinātāja integrācija ventilācijas un gaisa kondicionēšanas sistēmā
Ir divi galvenie desikanta sausinātāja integrācijas varianti ventilācijas un gaisa kondicionēšanas sistēmā, katram no tiem ir savas siltuma slodzes aprēķina īpatnības:
JA sausinātājs ir novietots pēc dzesētāja, TAD gaiss jau daļēji ir sausināts ar kondensāciju, kas samazina slodzi adsorbentam. Tomēr temperatūra pēc sausināšanas būs augstāka nekā mērķa padeves temperatūra, kas prasa papildu dzesēšanas posmu. Priekšrocības: mazāka slodze sausinātājam, kas pagarina adsorbenta kalpošanas laiku; iespēja precīzāk kontrolēt gala gaisa parametrus. Trūkumi: sarežģītāka shēma, nepieciešamība uzstādīt papildu dzesēšanas iekārtas.
JA sausinātājs ir novietots pirms dzesētāja, TAD sausinātājs strādā ar siltu un mitru gaisu, un visu temperatūras pieaugumu kompensē nākamais dzesētājs. Šajā gadījumā dzesētājam jābūt būtiski jaudīgākam, lai kompensētu gan telpas siltuma slodzi, gan adsorbcijas laikā izdalīto siltumu. Priekšrocības: vienkārša shēma, visu pieaugumu kompensē viens dzesētājs. Trūkumi: augstāka dzesēšanas sistēmas jauda, lielāka slodze uz adsorbentu, kas var samazināt tā resursu.
Pirmajam variantam siltuma slodze uz papildu dzesētāju tiek noteikta kā gaisa masu plūsmas reizinājums ar starpību starp gaisa entalpiju pēc sausinātāja un mērķa padeves entalpiju. Otrajā variantā kopējā dzesētāja siltuma slodze ietvers gan sausinātāja radīto slodzi, gan telpas siltuma pieplūdes.
Optimālās shēmas izvēle atkarīga no mērķa mikroklimata parametriem, energoefektivitātes, pieejamā budžeta un iekārtu izvietošanai nepieciešamās telpas. Atbilstoši EN 15251, kas nosaka kritērijus iekštelpu vides projektēšanai, lēmums pieņemams, balstoties uz tehniski ekonomisku alternatīvu salīdzinājumu, nevis uz universālu noteikumu.
Tipiskas inženiertehniskas kļūdas un maldīgi priekšstati
Aprēķinot desikanta sausinātāju siltuma slodzi, inženieri bieži pieļauj šādas kļūdas:
1. Pieņēmums par izoentalpisku procesu. Daži speciālisti kļūdaini uzskata, ka sausināšana notiek bez entalpijas izmaiņām, kā, piemēram, droseļojot aukstumaģentu. Tas noved pie būtiskas siltuma slodzes nenovērtēšanas. Nenovērtēšanas pakāpe ir atkarīga no izvadītā mitruma daudzuma: jo vairāk mitruma tiek izvadīts, jo vairāk adsorbcijas siltuma izdalās un jo lielāka kļūda aprēķinos. Pareizā pieeja: uzskatīt procesu par adiabātisku, bet ne izoentalpisku, kā aprakstīts sadaļā "Aprēķina metodika, izmantojot gaisa entalpijas izmaiņu".
2. Empīrisku formulu izmantošana kondensācijas sausinātājiem. Kondensācijas sausinātāji izraisa temperatūras pieaugumu tikai par 2–3 grādiem siltuma rekuperācijas dēļ kondensācijas procesā, kamēr desikanta sausinātāji var to palielināt ievērojami vairāk. Atšķirība skaidrojama ar procesu fiziku: kondensācijas sausinātājos kondensācijas siltumu daļēji kompensē aukstumaģenta iztvaikošanas radītais aukstums, bet desikanta sistēmās viss adsorbcijas siltums tiek nodots procesa gaisam. Pareizā pieeja: izmantot specifiskas aprēķinu metodes desikanta sistēmām, kā aprakstīts iepriekšējās sadaļās.
3. Reģenerācijas gaisa ietekmes ignorēšana. Daļa siltuma no reģenerācijas sektora nonāk procesa gaisā, papildus palielinot siltuma slodzi. Papildu slodze var veidot 10% līdz 30% no pamatvērtības atkarībā no reģenerācijas temperatūras un rotora konstrukcijas. Jo augstāka reģenerācijas temperatūra un mazāk efektīvas siltuma slūžas starp sektoriem, jo lielāka papildu slodze. Pareizā pieeja: ņemt vērā visus siltuma slodzes avotus, kā aprakstīts sadaļā "Siltuma slodzes avoti desikanta sausinātājā".
4. Nepareizs pēc-sausināšanas parametru novērtējums. Bez precīzas adsorbcijas procesa un tā ietekmes uz gaisa parametriem izpratnes nav iespējams pareizi projektēt nākamos sistēmas elementus. Pareizā pieeja: izmantot psihrometriskās diagrammas vai specializētu programmatūru procesa modelēšanai, vai konsultēties ar ražotāja datiem.
5. Kompensācijas trūkums siltuma bilancē. Sausinātāja radītās siltuma slodzes ignorēšana kopējās telpas bilances aprēķinā var novest pie nepietiekamas dzesēšanas sistēmas jaudas. Sausinātāja ieguldījums telpas kopējā siltuma slodzē var būt no 15% līdz 50%, atkarībā no latentās un jūtamās slodzes attiecības. Pareizā pieeja: iekļaut sausinātāja slodzi sistēmas kopējā siltuma bilancē.
6. Katalogu datu izmantošana bez testēšanas apstākļu precizēšanas. Sausinātāju raksturlielumi bieži tiek sniegti standarta apstākļiem, kas var atšķirties no projektā paredzētajiem. Pareizā pieeja: pieprasīt ražotājiem datus konkrētiem darba apstākļiem vai izmantot pārrēķina metodikas saskaņā ar ASHRAE 84.
Metodikas piemērošanas robežas un īpašie gadījumi
Iepriekš aprakstitajām aprēķinu metodikām ir noteikti ierobežojumi un piemērošanas īpatnības:
1. Temperatūras robežas. Pie zemām temperatūrām (zem 5–10°C atkarībā no adsorbenta veida) ūdens molekulu difūzija palēninās, kas samazina adsorbcijas efektivitāti. Tas notiek molekulu kinētiskās enerģijas krituma un kustības ātruma samazinājuma dēļ. Pie augstām temperatūrām (virs 35–40°C) desikantu adsorbcijas ietilpība samazinās termodinamisku likumsakarību dēļ: temperatūras palielināšanās pārvirza līdzsvaru desorbcijas virzienā. Konkrētās robežvērtības atkarīgas no adsorbenta veida un nav absolūtas – tās nosaka optimālās efektivitātes diapazonu.
2. Mitruma robežvērtības. Pie ļoti zema ieejas mitruma (zem 30–40% relatīvā mitruma) sausināšanas efektivitāte būtiski krītas ūdens tvaiku daļējā spiediena gradienta samazinājuma dēļ, kas ir adsorbcijas dzinējspēks. Pie ekstremāli augsta mitruma desikants ātri piesātinās, kas prasa intensīvāku reģenerāciju.
3. Sistēmas ar daļēju reģenerāciju. Sistēmās, kur adsorbents netiek pilnībā reģenerēts, atlikušā mitruma uzkrāšanās maina desikanta siltumfizikālās īpašības un enerģijas bilanci. Standarta metodikas šādos apstākļos neņem vērā adsorbcijas ietilpības un adsorbcijas siltuma izmaiņas.
4. Sistēmas ar integrētu dzesēšanu. Dažas mūsdienīgas desikanta sistēmas ietver integrētus rotora vai procesa gaisa dzesēšanas elementus. Iekšējie siltuma plūsmas šādās sistēmās ir sarežģītas un netiek ņemtas vērā standarta metodikās.
5. Šķidrie desikanti. Atšķirībā no cietajiem adsorbentiem, šķidrajiem desikantiem (litija hlorīda, litija bromīda šķīdumi u.c.) ir principiāli citāda procesa fizika. Absorbcijas siltumu var tieši novadīt, dzesējot šķidro desikantu, kas maina sistēmas enerģētisko bilanci.
Visos minētajos gadījumos nepieciešama specializēta analīze, detalizēta procesu modelēšana vai konsultācijas ar iekārtu ražotājiem. Standarts ASHRAE 139, kas reglamentē desikanta iekārtu testēšanas metodes, iesaka veikt veiktspējas novērtējumu, ņemot vērā specifiskos ekspluatācijas apstākļus.
FAQ (Biežāk uzdotie jautājumi)
1. Par cik grādiem paaugstinās temperatūra pēc sausinātāja?
Temperatūras pieaugums ir atkarīgs no izvadītā mitruma daudzuma, adsorbenta veida un reģenerācijas režīma. Aptuveni pieaugumu var novērtēt ar formulu: temperatūras pieaugums ir vienāds ar adsorbcijas īpatnējā siltuma un mitruma satura starpības reizinājuma attiecību pret gaisa īpatnējo siltumietilpību. Piemēram, samazinot mitruma saturu par 5 g/kg silikagēlam (adsorbcijas siltums ~2500 kJ/kg), temperatūras pieaugums būs ap 12,5°C. Taču šis aprēķins ir aptuvens, un kļūda var sasniegt līdz 20% atkarībā no konkrētajiem ekspluatācijas apstākļiem.
2. Vai var vienkārši palielināt kondicioniera jaudu, lai kompensētu sausinātāja siltuma slodzi?
Jā, tas ir nepieciešams pasākums, taču ar sekām kapitālajos un ekspluatācijas izdevumos. Dzesētāja jaudas palielināšana nozīmē lielākas sākotnējās investīcijas un augstāku enerģijas patēriņu. Alternatīvi pasākumi var būt: siltummaiņu izmantošana iepriekšējai gaisa dzesēšanai pirms sausinātāja, dzesēšanas sektoru pielietošana rotorā, sorbentu izmantošana ar zemāku adsorbcijas siltumu vai siltuma rekuperācija citiem mērķiem (piemēram, ūdens sildīšanai).
3. Kā minimizēt desikanta sausinātāja siltuma slodzi?
Ir vairāki piegājieni: rotora griešanās ātruma optimizēšana konkrētiem apstākļiem; iepriekšēja gaisa dzesēšana pirms sausinātāja, lai samazinātu absolūto mitrumu; daudzpakāpju sausināšana ar starpposma dzesēšanu; siltummaiņu izmantošana starp izejas un ieejas plūsmām; adsorbenta izvēle ar optimālu adsorbcijas ietilpības un adsorbcijas siltuma attiecību. Katras metodes efektivitāte ir atkarīga no konkrētajiem ekspluatācijas apstākļiem un mērķa gaisa parametriem.
4. Vai aprēķins atšķiras silikagēlam un molekulārajiem sietiem?
Jā, aprēķini atšķiras dažādu adsorbcijas siltuma vērtību dēļ. Molekulārajiem sietiem adsorbcijas siltums ir augstāks (līdz 3000–3200 kJ/kg) salīdzinājumā ar silikagēlu (2400–2600 kJ/kg) spēcīgāku saišu dēļ regulārā kristāliskā struktūrā un šaurāku poru dēļ, kas veido spēcīgāku lauku mijiedarbībai ar ūdens molekulām. Tas nozīmē, ka pie vienāda izvadītā mitruma daudzuma molekulārie sieti izdalīs vairāk siltuma, kas jāņem vērā aprēķinos.
5. Kas ir labāk: sausinātājs pirms vai pēc dzesētāja?
Viennozīmīgas atbildes nav. Sasušinātāja novietojums pirms dzesētāja vienkāršo shēmu, bet palielina slodzi uz sausinātāju un prasa jaudīgāku dzesētāju. Novietojums pēc dzesētāja samazina slodzi uz sausinātāju, taču sarežģī shēmu un var prasīt papildu dzesēšanu. Izvēle jābalsta uz tehniski ekonomisko analīzi, ņemot vērā konkrētā projekta apstākļus.
6. Vai nepieciešams atsevišķs aprēķins katram darba režīmam?
Jā, siltuma slodze mainās atkarībā no sistēmas darba režīma. Nepieciešams veikt aprēķinus visiem raksturīgajiem režīmiem, īpaši pīķa slodzēm un robežapstākļiem. Standarts ASHRAE 62.1, kas nosaka ventilācijas prasības pieņemamai iekštelpu gaisa kvalitātei, iesaka analizēt sistēmu dažādos ekspluatācijas režīmos.
7. Kāda ir aprēķinu precizitāte pēc norādītajām metodikām?
Vienkāršotā metodika ar masas bilanci dod kļūdu līdz 15–25% atkarībā no visu ietekmes faktoru uzskaites pilnīguma. Metode ar entalpijas izmaiņu ir precīzāka, ar kļūdu 5–15%. Galīgai projektēšanai ieteicams izmantot ražotāja datus vai datorizētu modelēšanu un paredzēt iespēju sistēmas regulēšanai pēc nodošanas ekspluatācijā.
Secinājumi
1. Desikanta sausinātāji vienmēr paaugstina procesa gaisa temperatūru adsorbcijas siltuma izdalīšanās dēļ. Tā ir fundamentāla adsorbcijas procesa īpašība, ko nevar novērst, bet var tikai kompensēt vai minimizēt.
2. Desikanta sausinātāja siltuma slodze var veidot ievērojamu daļu no kopējās gaisa kondicionēšanas sistēmas slodzes. Šīs slodzes ignorēšana ir kritiska projektēšanas kļūda. Atkarībā no latentās un jūtamās siltuma slodzes attiecības telpā sausinātāja ieguldījums var būt 20% līdz 40% no kopējās dzesēšanas sistēmas slodzes.
3. Siltuma slodzi var aprēķināt ar divām pamatmetodēm: ar mitruma masas bilanci (sākotnējiem novērtējumiem) un ar gaisa entalpijas izmaiņu (detālai projektēšanai). Abu metožu pareiza pielietošana ļauj ņemt vērā visus siltuma avotus. Pirmās metodes kļūda var sasniegt līdz 25%, otrās – līdz 15% atkarībā no sākotndatu pilnīguma.
4. Sistēmas konfigurācijas izvēle (sausinātāja novietojums attiecībā pret dzesētāju) ietekmē siltuma slodžu sadalījumu. Optimāls risinājums tiek noteikts, analizējot konkrēto projektu; universāla varianta nav.
5. Siltuma slodzes minimizēšanai ir virkne tehnisku pasākumu, katram ir savas priekšrocības, ierobežojumi un ekonomiskie aspekti. Optimāls pasākumu kopums tiek noteikts individuāli katram projektam, balstoties uz kompleksu analīzi.
6. Siltuma slodzes aprēķinu precizitāte kritiski atkarīga no sākotndatu kvalitātes. Atbildīgiem projektiem ieteicams izmantot testēšanas datus, modelēšanu un paredzēt tehniskās rezerves, ņemot vērā EN 15251 prasības iekštelpu vides kritērijiem.
7. Piedāvātajām metodikām ir ierobežojumi ekstremālos ekspluatācijas apstākļos, kuriem nepieciešama specializēta analīze.
Pareiza desikanta sausinātāja siltuma slodzes uzskaite ir obligāts nosacījums kvalitatīvai gaisa kondicionēšanas un ventilācijas sistēmu projektēšanai. Inženierim jāprot veikt aprēķinus, jāsaprot fiziskie procesi, jāizmanto pārbaudīti dati un kritiski jāvērtē iegūtie rezultāti, lai nodrošinātu efektīvu un uzticamu sistēmas darbību visos ekspluatācijas režīmos.
