Free cooling
Kategorie
Popis úsporného opatření
Free cooling
Free cooling (volné chlazení) je využívání nízkých venkovních teplot pro výrobu chladu (chladící vody) v chladných obdobích bez nutnosti používání kompresorového chlazení. Provoz Free coolingu je z energetického hlediska velice nenáročný. Při tomto druhu chlazení fungují pouze ventilátory, které nasávají vzduch skrz lamelový výměník s nemrznoucí kapalinou, ta své teplo odevzdává do vzduchu a tím se ochlazuje.
Velkou energetickou nevýhodou standardního kompresorového chlazení je, že při výrobě chladu fungují spolu s ventilátory i kompresory, které spotřebovávají několika násobně více energie než ventilátory.
Free cooling se vyplatí pro budovy, kde je nutné chladit celoročně - například datová centra.
Pro maximální využití Free coolingu je také vhodné, když je teplota chladící vody vyšší, než je běžně obvyklé. Běžná teplota chladící kapaliny bývá např. 6/12 °C, pro Free cooling je vhodnější vyšší teplota – např. 14/18 °C.
Teplota chladící vody je velice důležitý údaj, protože pokud budeme používat teplotní spád 6/12 °C, pak 100% výkon jednotky pro Free cooling navrhujeme na teplotu venkovního vzduchu +4 °C. Teplota nižší než +4 °C je 3 040 hodin ročně (údaj je brán z Referenčního klimatického roku pro Prahu Ruzyni – dále jen RKR). Pokud použijeme teplotní spád 14/18 °C, pak je možné navrhovat Free cooling na 100% výkon už od teploty +12 °C, což představuje možnost provozovat free cooling cca 5 687 hodin ročně. To je o 87 % déle než u první varianty. Na níže uvedeném grafu vidíme hodinové rozložení teplot v závislosti na venkovní teplotě dle RKR Praha Ruzyně.
Chladič nadimenzovaný pro volné chlazení (free-cooling) s teplotním spádem 12/18°C
Měrné ceny, úspory, návratnosti
| Orientační měrné náklady | Většina chladících jednotek disponuje funkční volného chlazení |
| Úspora komodity lokální | Úspora elektřiny na pohon kompresorů |
| Na čem závisí návratnost | Na počtu hodin s možností využití volného chlazení. Čim vyšší tepla chladné vody v okruhu chlazení, tím vyšší využitelnost volného chlazení. |
| Vlastní spotřeba | Na pohon ventilátorů a oběhových čerpadel chladícího okruhu |
| vícenáklady | Oproti klasickému návrhu chlazení se spádem 6/12°C přináší koncept volného chlazení při větších teplotách (např. 14/18°C) větší plochu chladících výměníků |
Spočtěte si sami
Výhody, nevýhody, mýty
Silné stránky
• Úspora energie při strojním chlazení
• Nižší hlučnost díky vypnutým kompresorů chlazení
Příležitosti
• Na chlazení obecně nelze získat dotační příspěvek od státu. Chlazení zvyšuje energetickou náročnost objektu.
Slabé stránky
• Lze využít pouze malou část v roce. Délka využití závisí na návrhu teplotního spádu chladícího okruhu.
• Při vyšší teplotním spádu např. 14/18°C větší velikosti výměníků např. fancoilů = dražší vnitřní jednotky
Mýty
• Při volném chlazení uspoříme 100% energie na chlazení. To není pravdou. Pokud je potřeba chlazení celoroční, může být úspora cca 30%
Související úsporné opatření
Noční předchlazování
Kompresorové chlazení
Dotační potenciál
Termíny a definice
| Nejpoužívanější pojmy | popis | jednotka |
|---|---|---|
| AHU | Anglický ekvivalent pro VZT jednotku (air handling unit). | |
| Free cooling | (Volné chlazení) je využívání nízkých venkovních teplot nižších než teplot vzduchu v interieru. Freecoling se používá buď v systému chlazení, kdy díky freecolingu není nutné použít kompresorové chlazení. Nebo je freecoling použít přímo ve vzduchotechnice, kdy systém MaR vyhodnotí, že je venku v letním období chladněji než uvnitř a přes bypass je vzduch přímo využit pro chlazení. Toto je vhodné spíše u tzv. VaV systémů, kdy je nasáváno např. do administrativního objektu větší množství vzduchu určeného pro přenos energie (nejen objem vzduchu pro větrání). Výsledkem freecolingu je výrazné snížení provozních nákladů a dosažení finančních úspor. Freecoling se používá nejčastěji pro průmyslové aplikace, nebo pro budovy kdy se na chlazení používá teplejší voda než klasická 6/12°C například 12/18°C. | |
| CH | Chlazení | |
| Chiller | Jednotka určena pro chlazení v objektu. Jednotka obsahuje výparník, kde se předává energie mezi vodou a chladivem. Chiller obsahuje 4 části: kompresor, kondenzátor, expanzní ventil a výparník obdobně jako tepelné čerpadlo. Chillery mohou být buď vzduch/vzduch nebo voda/voda. Výrobníky chladu vzduch/voda se pak dělí na kompaktní a jednotky s odděleným kondenzátorem. | |
| Chladicí věž | Tepelný výměník, v němž se předává teplo chladicí vody z kondenzátoru do okolního vzduchu. Nejpoužívanější jsou chladicí věže s přirozeným tahem, charakterizované tahovým komínem z železobetonového hyperboloidního pláště. Přiváděná voda je rozstřikována na drobné kapičky, které jsou ochlazovány proudem stoupajícího vzduchu. Dalším typem chladících věží jsou ventilátorové chladicí věže (chladiče). | |
| Kompresor | Zařízení na stlačování plynů. Může jít o různé principy stlačování, např. pístový komresor, odstředivý kompresor, šroubový, zubový aj. | |
| Suchý chladič | Suché chladiče se používají k předávání tepla do okolního vzduchu. Nejčastěji se používají v průmyslu, nebo v obytné zástavbě kde není možné použít klasický monoblokový výrobník chladu (chiller) z důvodu nízkého hluku. Nebo se používají na Freecoling (volné chlazení) kdy využíváme nízkou teplotu venkovního vzduchu. | |
| Teplonosná látka | Látka, která přenáší teplo. Může to být tedy např. voda, ale i vzduch. U tepelných čerpadel země/voda je to nemrznoucí směs kolující v kolektorech. Někdy se nesprávně teplonosná látka nazývá teplonosné medium. | |
| Teplotní spád | Teplotní spád je rozdíl teplot mezi dvěma místy. Základní jednotkou pro teplotní spád je 1 Kelvin, označuje velkým písmenem K. Správné označení je sice Kelvin (K), ale používá se také stupeň Celsia (°C). Běžně se uvádí teplotní spád u otopných těles, kotlů, tepelných čerpadel aj. Pokud je teplota vody v přívodním potrubí do otopného tělesa 90 °C a teplota vody ve vratném potrubí 70 °C, pak je teplotní spád 90 – 70 = 20 K. V odborné literatuře se označuje 90/70. U chlazení se pak teplotní spád pohybuje nejčastějí 6/12°C či v případě volného chlazení např. 14/18°C. | |
| Výměník tepla | Založen na principu, kdy horká voda protéká potrubím přes studenou vodu a odevzdá přitom studené vodě teplo a zároveň se ochladí. |
Reference
Alternativní a pasivní chlazení
