Zapotrzebowanie na energię oraz koszty klimatyzacji w układzie z recyrkulacją i rekuperatorem dla pomieszczenia czystego

• Autorzy: Maćkowiak Monika , Porowski Mieczysław

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2019.10.4

Warianty tytułu

EN

Energy demand and costs of air conditioning system with recirculation and recuperator for a clean room

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono analizę jednostkowego zapotrzebowania na energię użytkową, końcową oraz pierwotną, a także jednostkowych kosztów obróbki termodynamicznej powietrza układu klimatyzacji z wymiennikiem krzyżowym lub przeciwprądowym oraz recyrkulacją powietrza dla pomieszczenia czystego klasy ISO7. Jako narzędzie analizy wykorzystano model symulacyjny działania układu klimatyzacyjnego w ciągu całego roku, przyjmując dwa przypadki regulacji wilgotności względnej: ϕ_p=45% oraz ϕ_p=40÷50%, a także dwa warianty zabezpieczenia wymiennika odzysku ciepła przed oszronieniem: wariant 1 – z nagrzewnicą wstępną elektryczną i wariant 2 – z obejściem („by-pass”) rekuperatora. Przemiany powietrza w modelu symulacyjnym realizowano zgodnie z algorytmami energooptymalnej obróbki termodynamicznej. Wyniki obliczeń wskazują, iż zastosowanie nagrzewnicy wstępnej elektrycznej przed wymiennikiem do odzysku ciepła, pozwala uzyskać zmniejszenie zapotrzebowania na energię pierwotną o 8,8÷11% oraz zmniejszenie jednostkowych kosztów obróbki termodynamicznej powietrza o 6,4÷8,6% – zależnie od przedziału wilgotności względnej powietrza w pomieszczeniu – w stosunku do zastosowania obejścia rekuperatora.

EN

The article presents an analysis of the unit demand for usable, final and primary energy as well as the unit costs of air conditioning system thermodynamic treatment with a cross-flow or counter-flow heat exchanger and air recirculation for a clean room of ISO7 class. As a tool in the optimization procedure, simulation model of the air conditioning system operation during the whole year was formulated and used, assuming two cases of relative humidity regulation: ϕ_p = 45% and ϕ_p = 40÷50%. It was also assumed two variants of the heat exchanger protection against frost: variant 1 – with electric pre-heater and variant 2 – with „by-pass” of the recuperator. Air changes in the simulation model were carried out in according to the algorithms of energy-optimal thermodynamic treatment. The calculation results show that the use of an electric pre-heater before the heat recovery exchanger allows to reduce the demand for primary energy by 8,8÷11%. It also allows to reduce the unit costs of thermodynamic air treatment by 6,4÷6,6% – depending on the relative humidity range of air in the room – relative to the use of a recuperator „by-pass”.

Słowa kluczowe

PL

klimatyzacja pomieszczeń czystych; sterowanie energooptymalne

EN

air conditioning of clean rooms; optimal energy efficiency control

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2019
• Tom: nr 10
• Strony: 28--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Maćkowiak Monika

• Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Poznańska

autor

Porowski Mieczysław

• Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska, Politechnika Poznańska

Bibliografia

• [1] Federal Standard 209E: Airborne Particulate Cleanliness Classes In Cleanrooms and Clean Zones. September 11, 1992
• [2] Jo Min-Suk, Jang-Hoon Shin, Won-Jun Kim, Jae-Weon Jeong, Energy-Saving Benefits of Adiabatic Humidification in the Air Conditioning Systems of Semiconductor Cleanrooms. Energies 2017, 10 (11), 1774. s. 1-23
• [3] Jhy-Ming Tsao, Shih-Cheng Hu, David Yih-Liang Chan, Rich Tsung-Chi Hsu, Jane Car-Cheng Lee, Saving Energy in the make-up unit (MAU) for semiconductor clean rooms in subtropical areas. Energy and Buildings 40, 2008, s. 1387-1393
• [4] Kui Shan, Shengwei Wang, Energy efficient design and control of cleanroom environment control systems in subtropical regions – A comparative analysis and on-site validation. Applied Energy 204 (2017), s. 582-595
• [5] Maćkowiak Monika, Mieczysław Porowski, Sterowanie energooptymalne układu klimatyzacyjnego z recyrkulacją i obrotowym regeneratorem energii dla pomieszczenia czystego. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 50/8, 2019, s. 310-317
• [6] Min-Hwi Kim, Oh-Hyun Kwon, Jeong-Tak Jin, An-Seop Choi, Jae-Weon Jeong, Energy Saving Potentials of a 100% Outdoor Air System Integrated with Indirect and Direct Evaporative Coolers for Clean Rooms. Journal of Asian Architecture and Building Engineering 2012/405, s. 399-405
• [7] Polski Komitet Normalizacyjny: Pomieszczenia czyste i związane z nimi środowiska kontrolowane – Cz. 1: Klasyfikacja czystości powietrza PN-EN ISO 14644-1, PKN, 2005
• [8] Porowski Mieczysław, The optimization method of HVAC system from a holistic perspective according to energy criterion. Energy Conversion and Management 2019, vol. 181 s. 621-644
• [9] Porowski Mieczysław, Energy optimization of HVAC system from a holistic perspective: Operating theater application. Energy Conversion and Management 2019, vol. 182 s. 461-496
• [10] Porowski Mieczysław, Monika Maćkowiak, Energooptymalne systemy klimatyzacji izolatek oddziałów onkologii, hematologii i transplantacji szpiku. Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 49/9, 2018, s. 361-367
• [11] Porowski Mieczysław, Edward Szczechowiak, Klimatyzacja pomieszczeń czystych. Termedia, 1999.
• [12] Porowski Mieczysław, Ocena energetyczna układów klimatyzacyjnych sal operacyjnych z recyrkulacją powietrza Ciepłownictwo, Ogrzewnictwo, Wentylacja 46/12, 2015, s. 485-489
• [13] Szczechowiak Edward, Analityczne obliczanie parametrów powietrza wilgotnego, Chłodnictwo, vol. 20, 1985, 8.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).