CSB CENTRALE BASENOWE

Transkrypt

1 CSB CENTRALE BASENOWE WSTĘP Centrale basenowe to grupa central przeznaczona do obsługi hal basenowych. Powstały w wyniku wieloletnich doświadczeń firmy Juwent. Specjalnie skonfigurowane układy pompy ciepła i wymienników krzyżowo-płytowych pozwalają na odpowiednią obróbkę powietrza w okresie całorocznym. Zastosowany układ automatyki zapewnia optymalizację zużycia czynników energetycznych. Dostępne jest 7 wielkości o wydajności osuszania od 20 do 160kg/h i przepływie powietrza od do m 3 /h. KONFIGURACJA Centrale CSB są standardowo wyposażone w poniższe elementy: 1. Wymiennik krzyżowo-płytowy 2. Pompa ciepła - czynnik R407c 3. Parownik - czynnik R407c 4. Skraplacz - czynnik R407c 5. Nagrzewnica wodna 6. Wentylator z napędem bezpośrednim 7. Filtr klasy M5 8. Przepustnica by-passu 9. Przepustnica 10. Króciec elastyczny 11. Obudowa 12. Podstawa - Powietrze świeże - Powietrze nawiewane do pomieszczeń - Powietrze wywiewane z pomieszczeń - Powietrze usuwane 333

2 KONSTRUKCJA Konstrukcja central CSB oparta jest na bazie central CSK odpowiednio zmodyfikowanych. Modyfikacje te obejmują w każdym przypadku następujące elementy konstrukcyjne: wewnętrzne blachy paneli wykonane z blachy typu alucynk; zewnętrzna blacha panela bocznego i górnego wykonana z blachy ocynkowanej lakierowanej, a panela podłogowego z blachy ocynkowanej; wszystkie szczeliny na styku elementów obudowy wypełnione są atestowanym silikonem z dodatkiem antybakteryjnym; uszczelki paneli drzwiowych wykonane są z materiału odpornego na działanie środków czyszczących dezynfekujących; szyny i prowadnice współpracujące z elementami wsuwanymi, oraz wanny ociekowe pod chłodnicami i wymiennikami do odzysku ciepła wykonane z blachy kwasoodpornej ramki filtrów, obudowy wymienników ciepła, przegrody wentylatorów, z blachy ocynkowanej epoksydowanej; elementy odprowadzające płyny ze spadkiem w kierunku odpływu; odpływy kondensatu zabezpieczone przed cofnięciem przy pomocy syfonów; wentylatory i wymienniki ciepła epoksydowane; płyciny przepustnic epoksydowane. TRYBY PRACY Centrale basenowe firmy Juwent zostały opracowane z myślą o pracy urządzenia w okresie całorocznym. Do celów obliczeniowych wyróżniono 5 schematów obróbki powietrza: 1. Osuszanie powietrza w hali w okresie nocnym. 2. Osuszanie powietrza w hali basenu w okresie nocnym w zimie. 3. Osuszanie powietrza w hali basenu w okresie pracy w zimie. 4. Osuszanie powietrza w hali basenu w okresie pracy latem. 5. Osuszanie powietrza w hali basenu w okresach przejściowych. Dla zobrazowania przebiegu przemian powietrza w w/w trybach pracy na wykresach założono poniższe dane: parametry powietrza zewnętrznego w okresie letnim: 32 C; 40%; 12,1 g/kg parametry powietrza zewnętrznego w okresie zimowym: -20 C; 95%; 0,7 g/kg parametry powietrza zewnętrznego w okresach przejściowych: 15 C; 60%; 6,4 g/kg parametry powietrza w hali basenu: 30 C; 50%; 13,5 g/kg parametry powietrza nawiewanego: 45 C; 14%; 9 g/kg UWAGA. Prezentowane wartości są przykładowe. W zależności od przeznaczenia basenu wartości parametrów powietrza w hali basenu mogą być różne i są prezentowane w dalszej części katalogu w rozdziale Pomoce projektowe utrzymują optymalny przepływ powietrza przez parownik w celu zapewnienia odpowiednich warunków osuszania. 334

3 OSUSZANIE POWIETRZA W OKRESIE NOCNYM TEMPERATURA [ O C] ZAWARTOŚĆ WILGOCI [g/kg] Jeżeli w hali basenowej zostanie przekroczona dopuszczalna wilgotność powietrza wewnętrznego uruchamia się urządzenie chłodnicze. Cześć powietrza (P1) przepływa przez wymiennik krzyżowy w którym następuje wstępne schłodzenie (P2), a następnie przez parownik urządzenia chłodniczego (P3) przez który jest dalej ochładzane i osuszane. Osuszone powietrze (P3) przepływa ponownie przez wymiennik krzyżowy w którym jest wstępnie ogrzewane (P4). Opuszczając wymiennik krzyżowy powietrze (P4) miesza się z powietrzem obiegowym z hali basenowej (P1) osiągając pkt. (P5), a następnie podgrzewane jest przez skraplacz urządzenia chłodniczego (P6) i nagrzewnicę wodną (P7). Przepustnice mieszające Z1 i Z2 335

4 OSUSZANIE POWIETRZA W OKRESIE NOCNYM W ZIMIE TEMPERATURA [ O C] ZAWARTOŚĆ WILGOCI [g/kg] Jeżeli w hali basenowej zostanie przekroczona dopuszczalna wilgotność powietrza wewnętrznego (P1) niezbędna cześć powietrza wewnętrznego (P2) zostaje dostarczona do komory mieszania W wyniku zmieszania powietrza zewnętrznego (P2) o niskiej wartości x<9g/kg z powietrzem wywiewanym z hali basenowej (P1) zostaje dostarczone do hali basenowej powietrze osuszone (P3) i ogrzane przez nagrzewnicę wodną (P4). Przepustnice mieszające Z1 oraz przepustnice Z2 i Z3 utrzymują optymalny przepływ powietrza w celu zapewnienia odpowiednich warunków osuszania. 336

5 OSUSZANIE POWIETRZA W OKRESIE PRACY W ZIMIE TEMPERATURA [ O C] ZAWARTOŚĆ WILGOCI [g/kg] W czasie pracy basenu w okresie zimowym powietrze wywiewane z hali basenu dzielone jest na strumień powietrza usuwanego i strumień powietrza obiegowego. Powietrze usuwane z hali basenowej (P1) przepływa przez wymiennik krzyżowy i po oddaniu ciepła usuwane na zewnątrz. Powietrze zewnętrzne (P2) po wstępnym ogrzaniu w wymienniku krzyżowym (P3) jest mieszane z powietrzem obiegowym, w proporcji pozwalającej uzyskać zawartość wilgoci w powietrzu równą x=9g/kg (P4) a następnie jest podgrzewane przez nagrzewnicę wodną do temperatury powietrza nawiewanego (P5). Przepustnica mieszająca Z1 oraz przepustnice powietrza zewnętrznego Z2 i Z3 utrzymują optymalne przepływy powietrza w celu zapewnienia odpowiednich warunków osuszania. 337

6 OSUSZANIE POWIETRZA W OKRESIE PRACY LATEM TEMPERATURA [ O C] ZAWARTOŚĆ WILGOCI [g/kg] W czasie pracy basenu w okresie letnim powietrze wywiewane z hali basenu jest usuwane w całości na zewnątrz. Powietrze zewnętrzne (P1) w części przepływa przez wymiennik krzyżowy, w którym następuje wstępne schłodzenie powietrza (P2), a następnie przez parownik urządzenia chłodniczego przez który jest dalej ochładzane i osuszane (P3). Osuszone powietrze przepływa ponownie przez wymiennik krzyżowy w którym jest wstępnie ogrzewane (P4). Opuszczając wymiennik krzyżowy powietrze miesza się z pozostałą częścią powietrza zewnętrznego (P5), a następnie podgrzewane jest przez skraplacz urządzenia chłodniczego (P6) i nagrzewnicę wodną (P7). Przepustnice mieszające Z1 i Z2 utrzymują odpowiednią proporcje przepływu powietrza przez parownik w celu zapewnienia odpowiednich warunków osuszania. 338

7 OSUSZANIE POWIETRZA W OKRESACH PRZEJŚCIOWYCH TEMPERATURA [ O C] ZAWARTOŚĆ WILGOCI [g/kg] W czasie pracy basenu w okresie pogodnych dni wiosennym i jesiennych kiedy wilgotność powietrza zewnętrznego nie przekracza 60% powietrze wywiewane z hali basenu dzielone jest na strumień powietrza usuwanego i strumień powietrza obiegowego. Powietrze usuwane z hali basenowej (P1) przepływa przez wymiennik krzyżowy i po oddaniu ciepła kierowane jest na parownik urządzenia chłodniczego gdzie jest dodatkowo schładzane i stanowi niskotemperaturowe źródło ciepła które wykorzystywane do wstępnego podgrzania powietrza nawiewanego do hali basenowej. Powietrze zewnętrzne (P2) po wstępnym ogrzaniu w wymienniku krzyżowym (P3) jest mieszane z powietrzem obiegowym (P1), w proporcji pozwalającej uzyskać zawartość wilgoci w powietrzu równą x=9g/kg (P4), a następnie jest podgrzewane przez skraplacz (P5) urządzenia chłodniczego oraz przez nagrzewnicę wodną do temperatury powietrza nawiewanego (P6). Przepustnica mieszająca Z1 oraz przepustnica powietrza zewnętrznego Z3 i usuwanego Z2 utrzymują optymalne przepływy powietrza w celu zapewnienia odpowiednich warunków osuszania. 339

8 NOMOGRAM DOBORU CENTRALE BASENOWE CSB ZAKRES WYDAJNOŚCI WIELKOŚĆ CENTRALI PRZEPŁYW POWIETRZA [m 3 /h] Wielkość V min [m 3 /h] V max [m 3 /h w min [m/s] 1,6 1,7 1,0 2,1 2,0 1,9 1,9 w max [m/s] 2,5 2,5 2,7 3,0 2,9 2,8 2,8 DANE TECHNICZNE Wielkość centrali Wydajność min. [m 3 /h] Wydajność max. [m 3 /h] Wydajność osuszania min 2) [kg/h] Wydajność osuszania max 2) [kg/h] Funkcja pompy ciepła Moc chłodnicza 1) [kw] Moc grzewcza 1) [kw] Pobór mocy sprężarek 1) [kw] 9 11,5 17, Prąd pracy sprężarek [A] 2x15,9 2x16,8 2x34 2x41 3x34 3x41 3x52 Prąd rozruchu sprężarek [A] 2x95 2x111 2x174 2x225 3x174 3x225 3x272 Nawiew moc znam. siln. wentylatora [kw] 4,0 7,5 11,0 15,0 18,5 22,0 22,0 Nawiew spręż dys. wentylatora [Pa] Wywiew moc znam. siln. wentylatora [kw] 4,0 5,5 7,5 11,0 15,0 18,5 22,0 Wywiew spręż dys. wentylatora [Pa]

9 PARAMETRY NAGRZEWNICY Wielkość centrali Pojemność wymiennika [dm 3 ] 4,8 7,5 10,0 13,7 18,5 23,4 28,6 Temperatura powietrza przed wymiennikiem [ O C] Parametry czynnika 90/70 [ O C] Temperatura powietrza za wymiennikiem [ O C] 63 64,2 60, ,5 64,4 56,6 Moc wymiennika dla zadanych parametrów[kw] , Przepływ masowy czynnika grzewczego [kg/s] 1,3 1,94 2,72 3,65 4,79 5,8 7,0 Opory przepływu czynnika grzewczego [kpa] 38,8 35,0 12,8 12,4 24,5 22,8 37,0 Parametry czynnika 80/60 [ O C] Temperatura powietrza za wymiennikiem [ O C] 54,8 55,9 52,4 52,7 55, ,2 Moc wymiennika dla zadanych parametrów[kw] 92, Przepływ masowy czynnika grzewczego [kg/s] 1,1 1,65 2,28 3,1 4,05 4,9 6,0 Opory przepływu czynnika grzewczego [kpa] 28,9 26,1 9,3 9,1 18,3 17,0 27,8 Parametry czynnika 70/50 [ O C] Temperatura powietrza za wymiennikiem [ O C] 46,6 47,5 44,1 44,4 46,8 47,4 48,6 Moc wymiennika dla zadanych parametrów[kw] 75, Przepływ masowy czynnika grzewczego [kg/s] 0,9 1,34 1,84 2,46 3,3 4,0 4,9 Opory przepływu czynnika grzewczego [kpa] 2,2 18,1 6,3 6,2 12,7 11,9 19,7 UWAGA: Obliczenia zostały przeprowadzone dla parametrów powietrza zewnętrznego -20,0 O C i 100% wilgotności przy założeniu 100%przepływu powietrza przez wymiennik krzyżowy bez udziału powietrza recyrkulowanego. 341

10 WYMIARY I MASY CENTRAL Wielkość centrali H [mm] h1 [mm] h2 [mm] 202,5 202,5 202,5 202,5 202,5 202,5 242,5 h3 [mm] 1002,5 1302,5 1302,5 1602,5 1602,5 1952,5 1952,5 B [mm] h [mm] b [mm] c [mm] c1 [mm] 1182,5 1282,5 1482,5 1632,5 1832,5 2432,5 2632,5 c2 [mm] 1632,5 1832,5 2032,5 2282,5 2482,5 3282,5 3482,5 L [mm] L1 [mm] L2 [mm] L3 [mm] L4 [mm] L5 [mm] L6 [mm] Masa [kg]

11 POMOCE PROJEKTOWE WSPÓŁCZYNNIKI OBLICZENIOWE Współczynnik parowania E Basen [d/m 2 h x m x bar] Spoczynek 5 Prywatny 15 Pływacki 20 Rekreacyjny 28 Sztuczna fala 35 Zyski wilgoci od atrakcji wodnych Rodzaj atrakcji [g/h] Dzika rzeka na 1mb. 300 Gejzer powietrzny denny 5000 Gejzer wodny denny 3000 Grzybek 3000 Kurtyna wodna 5000 Leżak do masażu 5000 Bicze szkockie 3000 Natrysk 400 Zjeżdżalnia na 1mb 500 Pistolet wodny 3000 Strumień powietrza potrzebny do osuszania okien Wysokość okna [m] Strumień powietrza na 1m długości okna [m 3 /h/m] Krotność wymian Wielkość hali basenu Ilość wymian powietrza Duża 4 Standardowa 5 Mała 6 Zakres wartości temperatury wody w basenach [1] Przeznaczenie basenu Temperatura wody [ O C] Baseny ogólnego przeznaczenia Baseny do nauki pływania Baseny do nauki pływania dla małych dzieci Baseny ze skocznią Baseny w uzdrowiskach Baseny hydroterapeutyczne Zakres wartości temperatury wody w basenach zalecane dla poszczególnych grup wiekowych osób [1] Wyodrębniona grupa osób Temperatura wody [ O C] Osoby dorosłe intensywnie trenujące Osoby dorosłe - ogólnie Dzieci i osoby w podeszłym wieku Małe dzieci ~32 343

12 Wartość ciśnienia nasycenia pary wodnej przy temperaturze wody basenowej [1] Temperatura wody w basenie [ O C] Ciśnienie pary wodnej przy temp. wody basenowej [mbar] 22 26, , , , , , , , , , , , ,240 Ogólne zasady określenia temperatury powietrza w hali basenu [1]. Temperatura powietrza w pływalni powinna być zawsze o 2ºC do 5ºC wyższa od temperatury wody. W przypadku gdy ogrzewamy pomieszczenie powietrzem różnice temperatur powietrza nawiewnego i w pomieszczeniu mogą wynosić K. Temperatura powietrza nawiewanego nie powinna przekraczać 45ºC. Ogólne zasady określenia wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu basenu [1]. Przy określeniu wilgotności względnej należy rozważyć: Możliwość stworzenia warunków komfortu cieplnego osobom przebywającym na basenie Wpływ wilgotności względnej na trwałość konstrukcji budowlanej Wpływ wilgotności względnej na ilość zysków wilgoci w aspekcie ekonomiczno-eksploatacyjnym. Zaleca się aby wilgotność w pomieszczeniu basenu oscylowała w granicach %. Poniżej przedstawiono wykres krzywej duszności dla pływalni wg Lancastera-Cartensa-Ruge w funkcji temperatury i wilgotności względnej powietrza: Strefa duszności Temperatura powietrza [ O C] Wilgotność względna [%] 344

13 PRZYKŁAD DOBORU DANE HALI PUBLICZNEGO BASENU PŁYWACKIEGO Opis elementu Oznaczenie Wartość Jednostka Temperatura wody basenowej Tw 28 [ O C] Ciśnienie nasycenia pary wodnej przy temp. wody basenowej pd, W 37,82 [mbar] Temperatura powietrza hali basenu Tp 30 [ O C] Wilgotność względna powietrza hali basenu Rh 50 [%] Ciśnienie cząstkowe pary wodnej powietrza hali basenu pd, L 21,23 [mbar] Wilgotność bezwzględna powietrza hali basenu xd, L 13,5 [g/kg] Wilgotność bezwzględna powietrza nawiewanego do hali basenu xd, A 9,0 [g/kg] Gęstość powietrza nawiewanego ρ 1,2 [kg/m 3 ] Powierzchnia lustra wody Fw 312,5 [m 2 ] Kubatura hali basenu Vb 2868 [m 3 ] Ilość wymian powietrza Iw 4 [1/h] Jednostkowy strumień powietrza naw. dla wysokości okien 5m Vok 330 [m 3 /h/m] Długość okien Lov 15 [m] Parowanie z atrakcji wodnych (natrysk) Wa 400 [g/h] Empiryczny współczynnik parowania E 20 [g/m 2 h x mbar] OBLICZENIA Opis elementu Dane Wartość Jednostka Zyski wilgoci Zyski wilgoci z niecki basenu Wn=E x (pd,w - pd,l) x Fw 20 x (37,82-21,23) x 321, [g/h] Atrakcje wodne Wa [g/h] Całkowite zyski wilgoci Wc=Wn+Wa [%] Strumień powietrza nawiewanego Ze względu na osuszanie hali basenu V=Wc / xd,l-xd,a) x r / ((13,5-9,0)x 1,2) [m 3 /h] Ze względu na ilość wymian V=Vb x Iw 2868 x [m 3 /h] Ze względu na długość okien V=Vok x Lok 330 x [m 3 /h] Centralę dobieramy na największą obliczoną wartość V=18210m 3 /h. Dobrana centrala to CSB-50 o Vmin=15750m 3 /h i Vmax = 22500m 3 /h oraz wydajności osuszania kg/h. 345

14 AUTOMATYKA Układ automatyki z wymiennikiem krzyżowym i agregatem chłodniczym centrala basenowa OZNACZENIA: Z1- siłownik przepustnicy osuszania Z2/Z7- siłownik przepustnicy nawiew/wywiew Z5/Z4- siłownik przepustnicy nawiewu Z3/Z6- siłownik przepustnicy wyciągu Z8- siłownik wymiennika krzyżowego BY-PASS F1a/b- presostat filtra nawiew F2 presostat filtra wywiew MV1- zawór 3-drogowy nagrzewnicy z siłownikiem Sk- skraplacz Sp- sprężarki B1/B6- kanałowy czujnik temperatury/wilgotności nawiewu B3- termostat przeciwzamrożeniowy B2/B7- pomieszczeniowy czujnik temperatury/wilgotności B4- kanałowy czujnik temp. wymiennika krzyżowego B5- czujnik temperatury zewnętrzny Hg- higrostat zewnętrzny Par/CHf- chłodnica freonowa FW/FN- presostat wysokiego/niskiego ciśnienia Ze- elektroniczny zawór rozprężny EC- czujnik temperatury przegrzania EC- czujnik temperatury przegrzania PT- przetwornik ciśnienia BTAS- fitr PW- pompa wodna OPIS UKŁADU: Szafa zasilająco-sterownicza wraz z regulatorem temperatury/wilgotności steruje pracą centrali. Po załączeniu na dodatkowym panelu HMI centrali do pracy, higrostat Hg (na podstawie pomiaru wilgotności) wybiera jeden z trybów pracy centrali i ustala otwarcie przepustnic: Przepustnica Tryb lato: W>60% Tryb zima: W<60% Tryb nocny Z % 30-70% 30-70% Z2 100% OFF 100% Z3 100% OFF OFF Z4 100% OFF OFF Z5 OFF 100% OFF Z6 OFF 100% OFF Z7 OFF 100% 100% W trybie NOCNYM higrostat Hg nie bierze udziału w wyborze trybu LATO/ZIMA, a także centrala pracuje na mniejszym biegu. Regulator temperatury w przypadku spadku temperatury w pomieszczeniu steruje stopniem odzysku wymiennika krzyżowego poprzez otwarcie siłownika przepustnicy Z8 i gdy ustawi maksymalny przepływ przez wymiennik a temperatura będzie za niska otwarty zostanie siłownik zaworu nagrzewnicy MV1 tak aby osiągnąć zadaną temperaturę. Przy wzroście temperatury pomieszczenia (procedura jest odwrotna) i dodatkowo zostanie uruchomiony zostaje agregat chłodniczy. Temperatura powietrza nawiewanego jest ograniczona minimalnie i maksymalnie do zaprogramowanej wartości. Przy wzroście wilgotności w pomieszczeniu regulator będzie osuszał powietrze poprzez sterowanie przepustnicą Z1 a następnie przez układ chłodniczy Regulacja wydajności powietrza z napędem bezpośrednim ustalana jest przez przemiennik częstotliwości. 346