Warunki wilgotnościowe w pomieszczeniach z klimatyzacją opartą na osuszaniu kondensacyjnym - uwarunkowania i ograniczenia

• Autorzy: Kwiecień Dariusz , Zając Agnieszka

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2024.10.4

Warianty tytułu

EN

Humidity conditions in rooms with air conditioning based on condensation dehumidification - determinants and limits

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Osuszanie kondensacyjne jest jednym ze sposobów obniżania zawartości wilgoci w powietrzu. Z uwagi na dostępność sposób ten jest często wykorzystywany w technice wentylacyjnej i klimatyzacyjnej. Z powodu obserwowanych zmian klimatycznych chłodzenie i osuszanie powietrza staje się w wielu przypadkach priorytetowe. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń całorocznego zapotrzebowania na energię do uzdatniania powietrza klimatyzującego na przykładzie Wrocławia. Skupiono się głównie na jego ochładzaniu i osuszaniu z uwagi na trudność utrzymania w przestrzeni wewnętrznej założonych parametrów powietrza. Analizy przeprowadzono dla trzech sposobów sterowania pracą nawilżaczy, dla różnych wartości temperatury ściany chłodnicy od 3°C do 13°C oraz dla różnych zadanych wartości temperatur z przedziału 20-24°C i wilgotności względnych powietrza w pomieszczeniu z zakresu 40-60%. Określono przewidywany czas, w którym wewnętrzne warunki cieplno-wilgotnościowe są przez działanie systemu wentylacyjnego spełnione. Stwierdzono, że w pomieszczeniach, w których należy utrzymywać wilgotność względną na stosunkowo niskim poziomie (np. poniżej 50%) i jednocześnie temperaturę powietrza poniżej 22°C, osuszanie powietrza z wykorzystaniem zjawiska kondensacji pary wodnej na ścianach chłodnicy, może prowadzić do znaczącego wzrostu czasu niedotrzymania wewnętrznych warunków wilgotnościowych. Niedotrzymanie to znacząco wzrasta, gdy w pomieszczeniu występuje emisja pary wodnej. W skrajnych przypadkach warunki wilgotnościowe mogą być przekraczane przez ponad 50% całorocznego czasu pracy systemu.

EN

Dehumidification by condensation is one of the ways to reduce the moisture content in the air. This method is often used in ventilation and air conditioning technology due to its availability. Cooling and dehumidifying the air is becoming a priority in many cases, which results from the observed climate changes. The article presents the results of calculations of the annual energy demand for air conditioning treatment on the example of Wroclaw. The main focus was on cooling and dehumidifying it due to the difficulty of maintaining the assumed air parameters in the internal space. The analyzes were carried out for three methods of controlling the operation of humidifiers, for different temperatures of the cooler wall from 3°C to 13°C, for various set temperatures in the range of 20-24°C and air relative humidity in the room in the range of 40-60%. The expected time during which internal thermal and humidity conditions are met by the operation of the ventilation system was determined. It was found that where the relative humidity should be kept low (e.g. below 50%) and at the same time the air temperature below 22°C, dehumidification of the air using vapour water condensation on the cooler walls may lead to a significant increase in the time of failure to meet the internal humidity conditions. This failure increases significantly when there is water vapour emissions in the room. In extreme cases, humidity conditions may be exceeded for more than 50% of the system’s annual operation time.

Słowa kluczowe

PL

wentylacja; chłodzenie powietrza; wilgotność względna; zapotrzebowanie energii; stan powietrza w pomieszczeniu

EN

ventilation; air cooling; air relative humidity; energy demand; indoor air condition

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 10
• Strony: 22--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., tab., wzory

Twórcy

autor

Kwiecień Dariusz

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0002-4737-3889

autor

Zając Agnieszka

• Katedra Klimatyzacji, Ogrzewnictwa, Gazownictwa i Ochrony Powietrza, Politechnika Wrocławska

• https://orcid.org/0000-0002-5039-0954

Bibliografia

• [1] Lopez B.G., Valdez S.B., Zlatev K.R., Flores P.J., Carrillo B.M., Schorr W.M., Corrosion of metals at indoor conditions in the electronics manufacturing industry. Anti-Corrosion Methods and Materials 54/6 (2007), 354-359, https://doi.org/10.1108/00035590710833510
• [2] Alsmo, T., Alsmo, C., Ventilation and relative humidity in Swedish buildings. J. Environ. Prot. 5 (2014), 1022-1036, https://doi.org/10.4236/jep.2014.511102
• [3] Siebielec S., Woźniak M., Gałązka A., Siebielec G., Microorganisms as indoor and outdoor air biological pollution. Postępy mikrobiologii - Advancements of Microbiology 59/2 (2020), 115-127, doi: 10.21307/PM-2020.59.2.009
• [4] Psomas T., Teli D., Langer S., Wahlgren P., Wargocki P., Indoor humidity of dwellings and association with building characteristics, behaviors and health in a northern climate. Building and Environment 198 (2021), https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2021.107885
• [5] Fang Y., Tan L., The intelligent SMT workshop monitoring system based on ZigBee wireless sensor network. International conference on computer sciences and applications 150-3 (2013), doi:10.1109/CSA.2013.41
• [6] Barreiro JA, Sandoval AJ., Kinetics of moisture adsorption during simulated storage of whole dry cocoa beans at various relative humidities. J Food Eng 273 (2020) https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.109869
• [7] ASHRAE Handbook-HVAC Applications 2023
• [8] Lazzarin R.M., Gasparellat A., New ideas for energy utilisation in combined heat and power with cooling: I. Principles. Applied Thermal Engineering 17/4 (1997), 369-384, https://doi.org/10.1016/S1359-4311(96)00038-5
• [9] Liu M., Tu R., Chen X., Wu Z., Zhu J., Yang H., Performance analyses of an advanced heat pump driven fresh air handling system using active and passive desiccant wheels under various weather conditions. International Journal of Refrigeration 141 (2022), 1-11, https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2022.04.017
• [10] Zhang L., Zha X., Song X., Zhang X., Optimization analysis of a hybrid fresh air handling system based on evaporative cooling and condensation dehumidification. Energy Conversion and Management 180 (2019), 83-93, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.10.100
• [11] Labban O., Chen T., Ghoniem A.F., Lienhard J.H., Norford L.K., Next-generation HVAC: Prospects for and limitations of desiccant and membrane-based dehumidification and cooling. Applied Energy 200 (2017), 330-346, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.05.051
• [12] Chen X., Riffat S., Bai H., Zheng X., Reay D. Recent progress in liquid desiccant dehumidification and air-conditioning: A review. Energy and Built Environment 1 (2020), 106-130, https://doi.org/10.1016/j.enbenv.2019.09.001
• [13] Im D.H., Kwon H.C., Kim K.J., Kim K.H. Study on the design of a new heatsink cooling system for thermoelectric dehumidifier. Int J Precis Eng Manuf 21 (2020), 75-80. https://doi.org/10.1007/s12541-019-00259-x
• [14] Liu H., Yang H., Qi R., A review of electrically driven dehumidification technology for air-conditioning systems. Applied Energy 279 (2020), 115863, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2020.115863
• [15] Thu K., Mitra S., Saha B.B., Srinivasa Murthy S., Thermodynamic feasibility evaluation of hybrid dehumidification - mechanical vapour compression systems. Appl Energy 213 (2018), 31-44, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2018.01.024
• [16] Mei J., Xia X., Energy-efficient predictive control of indoor thermal comfort and air quality in a direct expansion air conditioning system. Applied Energy 195 (2017) 439-452, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.03.076
• [17] Li Z., Liu X.H., Lun Z., Jiang Y., Analysis on the ideal energy efficiency of dehumidification process from buildings. Energy Build 42 (2010), 2014-20, https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2010.06.008
• [18] Tian S., Su X., Geng Y., Review on heat pump coupled desiccant wheel dehumidification and air conditioning systems in buildings. Journal of Building Engineering 54 (2022), https://doi.org/10.1016/j.jobe.2022.104655
• [19] Ge F., Wang C., Exergy analysis of dehumidification systems: a comparison between the condensing dehumidification and the desiccant wheel dehumidification. Energy Conversion and Management 224 (2020), https://doi.org/10.1016/j.enconman.2020.113343
• [20] Narowski P., Analiza porównawcza typowych lat meteorologicznych polski wyznaczonych na podstawie danych źródłowych z lat 2001-2020. 10/2022 Instal, s. 11-25, DOI 10.36119/15.2022.10.2
• [21] https://fizyka-budowli.pl/ Dostęp: 2024.04.20
• [22] Kwiecień D., Kowalski P., Zapotrzebowanie energii do ochłodzenie i osuszania powietrza w oparciu o różne dane klimatyczne. 06/2023 Instal, s. 29-36, DOI: 10.36119/15.2023.6.5
• [23] Kwiecień D., Wpływ wyboru statystycznych danych klimatycznych na zapotrzebowanie energii do uzdatniania powietrza klimatyzującego. 20/2020 Instal, s. 30-38, DOI: 10.36119/15.2020.2.3
• [24] PN-EN 16798-5-1:2017-07 Energy Performance of Buildings-Ventilation for Buildings-Part 5-1: Calculation Methods for Energy Requirements of Ventilation and Air Conditioning Systems (Modules M5-6, M5-8, M6-5, M6-8, M7-5, M7-8) - Method 1: Distribution and Generation; British Standards Institution: London, UK, 2017
• [25] Przydróżny E., Wysokosprawne systemy wentylacji i klimatyzacji - technologia i projektowanie. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej Wrocław 2007
• [26] Vakiloroaya V., Samali B., Fakhar A., Pishghadam K., A review of different strategies for hvac energy saving. Energy Conversion and Management 77 (2014), 738-754, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.10.023
• [27] Chua K.J., Chou S.K., Yang W.M., Yan J., Achieving better energy-efficient air conditioning - a review of technologies and strategies. Applied Energy 104 (2013), 87-104, https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2012.10.037

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025)