Nestejäähdyttimiä Euroopan suurimpaan datakeskukseen

Datakeskuksissa toiminnan vaatimustaso on korkea. Tämä koskee myös jäähdytysjärjestelmää, jonka on oltava energiatehokas ja täysin luotettava, jotta taataan häiriötön toiminta.Ekocoil suunnittelee ja toimittaa nestejäähdytin projektit data keskuksille kokemuksella ja osaamisella. Toimittaessamme nestejäähdyttimiä yhdelle Euroopan suurimmista datakeskuksista teimme tiivistä yhteistyötä asiakkaan kanssa koko projektin ajan.

Projekti alkoi tehovaatimusten, äänitason sekä energiatehokkuuden tarkalla optimoinnilla. Parhaan mahdollisen mitoituksen saavuttamiseen käytettiin useita toimintapisteitä. Simulointia ja analysointia tehtiin omalla Optimizer-ohjelmistollamme. Lopputuloksena päädyttiin korkealohkoisiin V-malleihin. Puhaltimiksi valittiin markkinoiden parhaat ja huipputehokkaat EC-puhaltimet. Tämä mahdollisti alhaiset puhaltimien pyörimisnopeudet ja mahdollisti sitä kautta energian säästöä. Materiaalivalintoja, puhallinmallin valintaan ja lamellien rakovälejä käytiin läpi huolellisella harkinnalla.

Suunnitteluvaiheen jälkeen valmistettiin mallilohko, jotta varmistuttiin mitoituksesta ja toiminnallisuudesta sekä pystyttiin tekemään yksityiskohtainen tuotantosuunnitelma. Tällä halusimme varmistaa mahdollisimman joustavan ja kitkattoman kokonaistoimituksen asiakkaalle. Laitteisiin valittiin markkinoiden parhaat EC-puhaltimet.

Ekocoil huolehti niiden sähköistämisestä sekä räätälöi ohjelmoinnin. Nestejäähdyttimet ohjelmoitiin käymään myös ”stand-alone” –tilassa, jotta ne toimisivat mahdollisissa vikatilanteissa (Fail Safe Mode). Kun nestejäähdyttimet valmistuivat tuotannosta, suoritettiin niille FAT-testit ja näin todennettiin tehovaatimusten täyttyminen. Vaatimuksen äänitason suhteen olivat käyttöympäristössä erityisen tiukat, joten niitä testattiin kattavasti. Testejä tehtiin yksittäisille laitteille ja lisäksi koko kenttä testattiin, jotta varmistettiin niiden välisen viestinnän toimivuus.

Toimituksen ajankohdalle oli määritetty tiukat rajat ja laitteiden kuljetus sekä nosto vaativat huolellista suunnittelua. Ekocoil teki tarvittavat järjestelyt ja oli paikalla asennuskohteessa valvomassa nostoa ja asennusta. Laitteiden käyttöönottoon järjestettiin tarvittava koulutus. Ekocoilin tuotteet ovat erityisen kestäviä ja niillä on siksi pitkä käyttöikä. Jos joitain ongelmia ilmenee käytön aikana, pystymme reagoimaan nopeasti ja selvittämään ongelman. Meillä on laaja puhallinvarasto, joten mahdollisessa puhallinrikossa varaosa pystytään toimittamaan viiveettä.

ekocoil_HJV5425.jpg

Mainokset

Lamellipatterin mitoitus

Ekocoilin perustaja Veikko Mäyrä tarinoi 80-luvulla Lamellilämmönvaihtimilla varustetun lämmöntalteenottolaitoksen mitoituksesta. Dokumentti on nyt kaivettu arkistoista ja se on tässä ladattavissa ja luettavissa.

patteri_001

 

Thermodynamiikkaa ja optimointia

Thermodynamiikan lakien avaamisen ei lyhyt kirjoitus riittäisi. Eräs asia on kuitenkin yksinkertaista todeta – tosielämässä 100% lämmönsiirtotehokkuutta ei voida koskaan saavuttaa. Tämän vuoksi oikeanlaisen lämmönvaihtiminen valinta käyttötarkoituksen mukaan sekä huolellinen suunnittelu ja valmistus ovat olennaisia, jotta saavutetaan paras mahdollinen tehokkuus sekä säästetään kustannuksia.

levdry

 

Optimoitu lämmönvaihdin

Vaikkei täydellistä tehokkuutta siis voidakaan koskaan saavuttaa, lämmönvaihtimia voidaan kuitenkin optimoida kutakin käyttötarkoitusta varten lukuisten eri tekijöiden pohjalta. Jokaiselle lämmönvaihtimelle ja sen toimintaympäristölle on löydettävissä ratkaisu, joka minimoi entropian ja maksimoi lämmönsiirron.

Optimointiprosessi vaatii esimerkiksi oikeanlaisen, lämpöä johtavan materiaalin sekä laitteen rakenteen valinnan, jonka avulla aikaansaadaan oikeanlaiset virtaukset. Huomioon on otettava laitteen paino, koko sekä kustannusrajoitteet. Tämän lisäksi yhtälössä on lukuisia muita tekijöitä. Kuten huolto- ja puhtaanapito-ominaisuudet, investointi- ja käyttökustannukset, kestävyys, virtausnopeudet, sisä- ja ulostulolämpötilat, kondensoituminen ja likaantuminen.

Matemaattisten ja mekaanisten seikkojen lisäksi on löydettävä kompromissi myös investointi- sekä käyttökustannusten välillä. Optimointi on jatkuvasti kehittyvä prosessi, joka jalostuu ammattitaidon ja asiantuntemuksen kautta. Mihin tahansa mittaustuloksiin ei kannata luottaa, vaan valita oikeat osaajat, jotka ottavat huomioon olosuhteiden vaatimukset, asiakkaan tarpeet sekä kustannustehokkuuden ja osaavat yhdistää nämä oikeanlaiseksi kokonaisratkaisuksi.

 

sun-622740_1920

 

Puhdistettavuus erittäin tärkeää teollisuuden lämmönsiirtolaitteissa

Lämmöntalteenoton laajempi käyttö mahdollistaisi suuret energiansäästöt teollisuuden tiloissa ja prosesseissa. Niissä syntyy paljon lämpöä, josta iso osa olisi mahdollista ottaa talteen ja hyödyntää. Usein näin ei kuitenkaan tehdä, vaikka hukkalämmön talteenotto sekä uudelleen käyttö lisäisivät laitoksen energiatehokkuutta ja synnyttäisi energiansäästöjä.

Teollisuuskäyttö asettaa lämmöntalteenottolaitteille eritysvaatimuksia. Niiltä vaaditaan esimerkiksi parempia puhdistusominaisuuksia sekä kestävyyttä. Teollisuustiloissa poistoilma sisältää usein erilaisia epäpuhtauksia, kuten pölyä, öljysumua tai metallihiukkasia. Nämä epäpuhtaudet aiheuttavat lämmönvaihtimen lämmönsiirtopintojen likaantumista ja luonnollisesti energiatehokkuuden pienentymistä. Pienikin kerros likaa heikentää lämmönsiirtoa merkittävästi ja laitteen saattaa toimia huomattavasti suunniteltuja arvoja pienemmällä teholla.

Lämmöntalteenoton likaantuminen on aito ongelma, josta seuraa investointi- sekä energiakustannuksia, huoltokustannuksia sekä menetetystä tuotannosta aiheutuneita kustannuksia. Likaantuneen LTO:n tuloilman vuosihyötysuhde puhtaaseen verrattuna saattaa laskennallisesti olla jopa 10% alhaisempi. Tämä laskee myös koko rakennuksen ilmanvaihdon vuosihyötysuhdetta jopa 8%:lla.

Mitä enemmän likaa lämmönvaihtimeen annetaan kertyä, sitä enemmän vaivaa sen puhdistaminen vaatii. Jos vaihtimen puhdistusominaisuuksia koitetaan parantaa, kasvattaa tämä yleensä sen kokoa tai pienentää tehoa. Tämä näkyy luonnollisesti laitteen hankinta / käyttökustannuksissa. Suunnitteluvaiheessa vaihtimen valinta pitäisi pystyä tekemään optimaalisesti yllämainitut tekijät huomioon ottaen. Samalla kannattaa pitää mielessä laitteen käyttöikä. Kestävämpi ja helpommin puhdistettava tuote maksaa ajan kuluessa itsensä takaisin pidemmän käyttöiän, helpomman huollon ja alhaisempien käyttökustannusten sekä vähäisempien käyttökatkosten kautta.

smoke-258786_1920-1

Lyhyt katsaus ilmastoinnin ja ilmanvaihdon historiaan

Kuvitellaanpa seuraavaa: muinaiset roomalaiset lepäävät sohvilla ja orjat viilentävät heitä isoja lehviä heilutellen. Voidaanko tätä pitää alkusysäyksenä ilmanvaihdon kehittymiselle? Varmasti jo muinaisina aikoina on vaadittu kekseliäisyyttä, jotta on selvitty polttavasta kuumuudesta tai talven ankarasta kylmyydestä. Esimerkiksi savea ei valittu asumusten rakennusmateriaaliksi sattumalta, vaan sen eristävät ominaisuudet auttoivat pitämään sisätilan viileänä kesällä ja päinvastoin, auttoivat pitämään asuinolot siedettävinä kylminä talvipäivinä. Tarina kertoo , että roomalaiset asensivat myös putkia kotiensa seinien taakse. Pumppaamalla putket sitten täyteen vettä, saatiin kotia viilennettyä. Vastaavanlaista ideaa käytti lämmitykseen Sergius Orata, jota oletettavasti pidetään yhtenä lattialämmityksen esi-isänä.

ancientrome2 (1)
Kuva Wikipedia.

1500- ja 1600-luvulla ranskalaiset veivät ilmanvaihdon kehitystä eteenpäin asentamalla kaivosluoliin erilaisista tuulettimista ja laipoista koostuvia virityksiä, joiden avulla luoliin saatiin raitista ilmaa. Vuonna 1758 Benjamin Franklin ja John Hadley tekivät merkittävän läpimurron, kun he höyrystymistä tutkiessaan huomasivat, että volatiilien nesteiden höyrystyminen aiheuttaa kappaleen lämpötilassa dramaattista laskua.

Kaikki pienet keksinnöt johtivat kohti ensimmäisen modernin ilmastointilaitteen rakentamiseen. Sen suunnitteli vuonna 1902 New Yorkin pörssiä varten Alfred Wolff. Ilmastoinnin ja ilmanvaihdon kehittymisellä oli suuri vaikutus eri asumis- ja teollisuustilojen mukavuuteen ja se osaltaan vaikutti paljon tuottavuuteen sekä kaupunkien kehittymiseen. Tekniikka kehittyy entisestään ja pian käyttöön otettiin laitteita, joissa ilma liikkui suodattimien ja jäähdytysnestettä sisältävien kennojen läpi. Menetelmä, joka on yleisesti käytössä myös tänä päivänä.

Stockexchange
Kuva Wikipedia.

Suurin kasvu ilmastointi- ja ilmanvaihtojärjestelmien määrässä tapahtui toisen maailman sodan jälkeisenä aikana, kun uusien rakennusten määrä kasvoi huimaa vauhtia. Yhdysvalloissa ilmastoinnin ja ilmanvaihdon kulta-aika nähtiin 1970-luvulla, kunnes Yhdysvalloissa astui voimaan laki energiankäytön vähentämiseksi. Energiasäästö ja energiatehokkuus on tärkeä trendi edelleen tänä päivänä ja siksi alalla kehittyykin jatkuvasti kohti ympäristöystävällisempiä, energiatehokkaampia ja kestävämpiä ratkaisuja.

Lähteet:

http://www.brighthubengineering.com/hvac/26990-history-of-hvac-knowing-the-timeline/

http://www.achrnews.com/articles/87035-an-early-history-of-comfort-heating

http://www.jccomfort.com/history-of-hvac/

Lämmityskattilan energiatehokkuuden parantaminen Ekonomaiserin avulla

Energiansäästövaateiden kiristyessä ja kustannusten kasvaessa kaikki keinot energiatehokkuuden lisäämiseksi ovat entistä arvokkaampia. Lämmityskattiloissa merkittävä määrä niille syötetystä lämpöenergiasta menee hukkaan kattilasta poistuvan savukaasun mukana. Jos tämä energia saadaan talteen ja uudelleen hyötykäyttöön kattilaprosesseissa, saavutetaan huomattavia säästöjä.

Tämä savukaasujen lämpö voidaan hyödyntää Ekonomaiserilla. Sen avulla lämpöhävikki pienenee ja kattilan hyötysuhde paranee. Ekonomaiseri toimii lämmönvaihtimena savukaasun ja syöttöveden välillä. Se asennetaan kattilan jälkiosaan jäähdyttämään kattilasta tulevaa savukaasuvirtaa. Talteen otetulla lämmöllä voidaan edelleen esilämmittää kattilaan menevää syöttövettä. Ekonomaiseri parantaa näin prosessin kokonaishyötysuhdetta.

laite_1

 

Seuraavassa esimerkki Ekonomaiserin tuomasta energiansäästöstä:

Lähtötiedot:

  • Maakaasukattilan teho: 5MW
  • Savukaasun lämpötila kattilasta: 200°C
  • Savukaasun lämpötila Ekonomaiserista: 100°C
  • Energian hinta: 50€
  • Käyttötunnit: 4000h/a

 

Tulokset:

  • Ekonomaiserin teho: 257kW
  • Energian säästö: 1029MW/a
  • Energian säästö: 51466 €/a

 

Kuvankaappaus 2016-5-18 kello 13.54.52

Keskimäärin ekonomaiseri maksaa itsenä takaisin 1-4 vuodessa tapauksesta riippuen.

 

Lämmönvaihtimien perusteet

Meidän konsernin sloganissa seisoo: ”Optimized Heat Exchanger Solutions / Optimoituja Lämmönvaihdin Ratkaisuja”. Mutta mitä ihmettä tämä sitten käytännössä tarkoittaa? Mitä ihmettä tämä sitten tarkoittaa? Mikä on lämmönvaihdin? Alan ammattilaisille asia on varmasti päivän selvä ja kyllä meillä firman sisälläkin tyrskähdellään, jos joku erehtyy moista kyselemään. Mutta koska on olemassa ihmisiä, jotka eivät elä ja hengitä lämmönvaihtoa, on seuraavassa lyhyt johdatus lämmönvaihtimien alkeisiin.

Lyhykäisyydessään lämmönvaihdin tai lämmönsiirrin on komponentti, jossa (lämpö)energiaa siirretään erilämpöisten aineiden välillä ilman että nämä aineet sekoittuvat keskenään. Siirtymistä voi tapahtua johtumalla, lämpösäteilyllä tai konvektiolla. Johtuminen ja konvektio ovat näistä varmasti ne vieraamman kuuloiset, joten käydään ne lyhyesti läpi. Johtumalla lämpöä siirtyy aina korkeammasta lämpötilasta matalampaan lämpötilaan, eli kuumasta kylmempään, jolloin lämpötilaerot pyrkivät tasoittumaan. Konvektiossa lämpöä siirtyy kaasussa tai nesteessä lämmön aiheuttamien virtausten mukana. Tämän tapahtumaketjun pistää liikkeelle lämpötilaero, joka puolestaan aiheuttaa tiheyseroja. Ilmiö on varmasti tuttu myös arkielämästä, eli lämmin ilmahan pyrkii aina nousemaan ylöspäin. Eli noste, on tässä tapauksessa tekijä, mikä pistää hommiin vauhtia.

air-balloon-festival-954913_1920

Lämmönvaihtimia on lukemattomia erilaisia ja samalla myös niiden toimintaperiaatteet ovat hyvin erilaisia. Niitä voidaan jaotella käyttötarkoituksen, käytetyn välittäjäaineen tai virtauskuvion (vastakkain, rinnakkain tai ristikkäin) mukaan. Esimerkinomaisesti käydään tässä läpi ilma/ilma levylämmönvaihtimen toiminta. Jos halutaan käyttää mahdollisimman pitkää sanahirviötä, niin puhutaan vastavirta ilma/ilma levylämmönvaihtimesta. Tässä vaihtimessa ohuet levyt erottavat ilmavirrat toisistaan. Käytettäessä vaihdinta ilmanvaihtotarkoitukseen, toinen virta sisältää talosta poistettavaa lämmintä, ”käytettyä” sisäilmaa ilmaa ja toinen taloon tuotavaa raitista ulkoilmaa. Ilmavirrat eivät missään vaiheessa sekoitu, mutta lämpöä pääsee vaihtumaan niiden välillä, kun poistettavasta ilmasta siirtyy lämpöä taloon tuotavaan kylmään ilmaan. Huoneilmaan saadaan siis puhallettua sopivan lämpöistä raikasta ilmaa. Kun levylämmönvaihdin toimii näin osana lämmöntalteenottolaitetta, se pyrkii näin vähentämään ilmanvaihdon aiheuttamaa lämpöhäviötä. Ja tämä tietenkin parantaa energiatehokkuutta ja säästää kustannuksissa. Selkeästi fiksumpi juttu, kun perinteinen ikkunat auki –temppu ilmanvaihdon tehostamiseksi. Lämmönvaihtimien kohdalla puhutaankin paljon vuosihyötysuhteesta, joka kuvaa kuinka suuri osuus ilmanvaihdon tarvitsemasta lämmitysenergiasta katetaan lämmöntalteenotolla.

Levylämmönvaihtimen toimintaa voidaan optimoida monin erilaisin keinoin, esimerkiksi levyjen kuviointia tai niiden välisiä rakoja säätämällä, mutta tässä kirjoituksessa luvattiin keskittyä vain perusteisiin, joten jätetään moisten hienouksien pohtiminen myöhempiin kirjoituksiin. Lisäksi tietenkin kaikki Ekocoil-konsernin tuotteet ovat lämmönvaihtimia/lämmönsiirtimiä, joilla jokaisella on omat käyttötarkoituksensa ja –kohteensa.

Vinkkinä vielä, että slidesharesta löytyy koulutusmateriaalia tästä aiheesta: linkki.

levdry