Umidificazione controllata per esperimenti di ricerca

High
Efficiency
Solutions.
Umidificazione
controllata
per esperimenti di ricerca
dove
Sincrotrone Alba
• umidificazione invernale e estiva;
• Cerdanyola del Vallès - Barcellona - Spagna.
cosa
Installazione di humiFog multizona
• umidificazione con due atomizzatori adiabatici per
sei unità di trattamento aria.
perché
• risparmio energetico;
• bassi costi di esercizio e manutenzione;
• sicurezza igienica: sistema conforme a VDI 6022, VDI
3803, DIN 1946;
• elevata efficienza grazie alla nebulizzazione finissima
dell’acqua;
• riduzione dimensioni, capacità e consumo della
batteria fredda;
• facilità di installazione;
• interfaccia a display multilingue;
• telaio fornito su misura
• stabilità della temperatura.
Sincrotrone Alba:
un’ infrastruttura scientifica per il futuro
Il Sincrotrone Alba, il più grande centro scientifico costruito in Spagna, si trova in località
Cerdanyola del Vallès a 20 chilometri da Barcellona. La grande installazione, finanziata al
50% dal governo centrale e dalla Generalità di Catalogna, ha richiesto un investimento
di 210 milioni di euro. Durante il discorso di inaugurazione, il presidente di Catalogna ha
sottolineato che l’acceleratore di particelle costituisce un notevole progresso per l’intero
sistema scientifico spagnolo e conferma l’impegno del governo a favorire la ricerca e l’innovazione come elementi trascinanti dell’economia.
Il sincrotrone è un acceleratore di elettroni che produce raggi finissimi di luce di raggi X.
Tali raggi, opportunamente focalizzati, permettono agli scienziati di decifrare la struttura
atomica e molecolare di campioni di materia di vario tipo, dalle proteine ai virus, fino ai
dispositivi microelettronici e ai nuovi materiali.
A causa del calore emanato dai magneti, presenti per deviare il fascio di elettroni in tutta
la circonferenza dell’anello di immagazzinamento (268,8 metri), è stato progettato un
sistema di umidificazione e raffrescamento costituito da sei centrali di trattamento aria.
"Master Ingenieria y Arquitectura", società che opera nel campo di progetti di ingegneria,
architettura e amministrazione edile, è responsabile del progetto. La società Axima Suez
(attualmente COFELY CONTRACTING S.A.U.), incaricata di eseguirne la realizzazione, è uno
dei più importanti gruppi di società europee operanti nei seguenti campi:
• amministrazione e manutenzione impianti;
• gestione tecnica;
• installazioni HVAC;
• refrigerazione industriale e commerciale.
L’impianto di umidificazione e raffrescamento dell’anello di immagazzinamento è stato
messo in funzione nel marzo 2010. L’ambiente è ora controllato da sei unità di trattamento
aria primaria (UTA) da 18,500 m3/h, la cui sezione di umidificazione è alimentata da due
umidificatori humiFog da 180 kg/h. Altre unità di trattamento aria, dotate di batteria calda
e fredda, funzionano per integrazione e portano l’aria primaria a una temperatura di partenza di 22 °C e a un’umidità relativa del 46 %. Sono presenti infine unità di trattamento
aria, a servizio degli uffici, dotate di umidificatori isotermici CAREL humiSteam.
humidification-for-life.com
Il microscopio più grande di Spagna
Sistema di aerazione circolare
La struttura consiste di un edificio principale di 140 metri di diametro, formato principalmente da un acceleratore lineare di elettroni che si innesta
in un secondo acceleratore, questa volta circolare, dove i raggi raggiungono un’energia di 3 milioni di elettronvolt (GeV). Da questo secondo
acceleratore gli elettroni entrano in un anello di immagazzinamento, di
90 m di diametro, nel quale si generano raggi X che si dirigono ai differenti laboratori dove vengono indirizzati dagli scienziati sui loro campioni.
La sezione di umidificazione integrata nelle sei unità di trattamento aria,
che porta l’aria al 75% U.R. con 17,5 °C, umidifica l’aria dell’impianto di
condizionamento lungo l’anello di immagazzinamento. I magneti utilizzati per deviare il fascio di elettroni, a causa delle correnti che li percorrono, si riscaldano e necessitano di un sistema di umidificazione che
come effetto secondario porta a un raffreddamento che ne consente il
funzionamento nelle condizioni nominali. Lungo tutta la circonferenza
di 268,8 metri è presente il condotto circolare dotato di bocchette che
introducono aria proveniente dalle unità trattamento aria collegate agli
humiFog. L’umidificazione dell’aria è dovuta all’evaporazione spontanea
delle goccioline d’acqua: il cambio di stato, da liquido a vapore, avviene
a spese dell’energia dell’aria che di conseguenza si raffredda. 100 kg/h di
acqua che evaporano assorbono 69 kW di calore dall’aria. Questo porta
alla riduzione delle dimensioni, capacità e consumo della batteria fredda
e del chiller.
1
2
4
3
5
1. produzione di elettroni: sono generati come in un televisore a tubo
catodico. Gli elettroni sono accelerati in primo luogo con un campo
elettrico in un acceleratore lineare;
2. accelerazione: tramite un campo magnetico 20000 volte maggiore
di quello terrestre, gli elettroni sono accelerati a una velocità che è il
99.999 % di quella della luce;
3. immagazzinamento: gli elettroni sono iniettati nell’ anello di immagazzinamento, dove si mantengono in un’ orbita circolare a velocità
costante;
4. magneti circolari: gli elettroni sono deviati di vari gradi rispetto alla
traiettoria rettilinea. Questo cambio di direzione provoca l’emissione
di luce di sincrotrone;
5. linee di luce: il raggio di luce è introdotto nei laboratori che circondano l’anello di immagazzinamento. Ogni laboratorio è progettato per
un tipo specifico di esperimento.
7
condotto di aerazione circolare con bocchette
1
stazione di pompaggio
5
aria esterna
2
linea acqua pressurizzata
6
aria di ricircolo
3
rack per umidificazione
7
aria di espulsione
4
separatore di gocce
8
aria di ripresa
8
6
3
4
5
Multizone
2
1
Success Story: Sincrotrone Alba - un’ infrastruttura scientifica per il futuro
Tool di progettazione semplice
Una soluzione potente e completa
Il tool di calcolo per humiFog, strumento a disposizione del progettista
termotecnico, fornisce automaticamente, una volta note le specifiche
di progetto (temperatura, portata d’aria, umidità relativa di partenza e
arrivo) e le dimensioni della sezione rettangolare di umidificazione dell’
unità di trattamento aria, le carattestiche del sistema di umidificazione
completo:
• selezione della taglia dell’atomizzatore humiFog;
• potenza di raffreddamento;
• consumo elettrico e d’acqua;
• efficienza di assorbimento.
CAREL fornisce tutti i componenti pronti per l’assemblaggio, compresi
tubi e raccordi. Il telaio è fornito su misura e collaudato con acqua in
pressione prima dell’invio al cliente. Le valvole di parzializzazione e drenaggio sono utili per ottenere la massima igiene attraverso i lavaggi automatici dell’impianto. Il sistema di umidificazione è costituito da:
• atomizzatore humiFog;
• telaio con collettori, ugelli, valvole, fornibile con componenti preassemblati e collaudati;
• separatore di gocce in maglia metallica inox, certificato secondo la
norma DIN 1946 e le direttive VDI 6022 e VDI 3803;
• demineralizzatore ad osmosi inversa per il trattamento dell’acqua (in
questo caso già presente nell’impianto ).
humiFog calculation sheet ver 4.4
Sincrotron
Inserire i dati nelle caselle azzurre. I risultati appaiono nelle caselle gialle.
Materiale di fornitura per UTA da 18500 m3/h
0m
Altitudine s.l.m.
Aria prima dell'umidificatore
Umidità relativa
46,00%
Temperatura
22,0
Umidità specifica
7,6
%1 rH
t1 °C
x1 g/kg
Aria umidificata
Umidità relativa
Temperatura
Umidità specifica
Delta x2-x1
75,00%
17,5
9,4
1,8
Codice
%2 rH
t2 °C
x2 g/kg
g/kg
Nel diagramma successivo è rappresentata in rosso l'umidificazione adiabatica. In azzurro sono rappresentate le curve
isoentalpiche mentre in blu sono riportate quelle ad umidità relativa costante.
Psychrometric diagram
45
40
35
h = 41,3 kJ/kg
x g/kg
30
25
Descrizione
UA180HD110
Stazione di pompaggio +controllore+inverter -230V 50Hz
Portata d’acqua (kg/h)
180
Materiale della pompa
ottone
Smorzatore
sì
20
15
10
5
0
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
(1) L'efficienza di saturazione è stimata pari a
40
45
DBT °C
50
55
62%
η
(1) è il rapporto fra l'incremento di umidità specifica richiesto e quello necessario per raggiungere la saturazione (100 %rH).
Condotta
Larghezza interna C1
Altezza interna C2
Distanza ugelliseparatore gocce DL
Portata di volume V
2790 mm
1735 mm
D1
1500 mm
18.500 m^3/h
C2
21.888 kg/h
1,06 m/s
Portata di massa GA
Velocità dell'aria
Vm
D2
DL
UMIDIFICAZIONE
Acqua da evaporare
Gv
(2) Rapporto di
assorbimento
C1
kg/h
40,3
ε
75%
(2) è la stima del rapporto fra l'acqua assorbita e quella atomizzata.
Acqua da atomizzare Gw
Telaio semi assemblato (3 telai per ogni humiFog)
Rack di atomizzazione con collettori, elettrovalvole e ugelli
Numero di elettrovalvole
3
Numero di ugelli
14
Tipo ugelli
2
Larghezza (mm)
2676
Altezza (mm)
1602
Distanza ugelli - separatore di gocce (mm)
1500
Separatore di gocce
numero strati
materiale separatore di gocce
1
AISI 304
53,6 kg/h
tool per humiFog
humiFog installato sul sito
demineralizzatore ad osmosi
inversa (già presente)
humiFog in locale di installazione
ale
rkm
Me
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(D)
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22
60
)
I
VD
)
3 (D
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-01
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79
37
1
EN
DIN
ere
20
08
-2
01
1
n
gie
Hy
telaio con ugelli e separatore di gocce
raffreddamento evaporativo con acqua atomizzata
+4000011IT - 1.0 - 25.03.2011
Conclusioni
Le sei centrali di trattamento dell’aria vengono raffreddate e umidificate
da sei humiFog. Il software del sistema di supervisione, in base alle condizioni esterne, decide se fare freecooling entalpico o umidificazione. I
set point di temperatura e umidità sono mantenuti secondo i requisiti di
progetto, come constatato durante l’inaugurazione dell’acceleratore, nel
marzo 2010. Il progetto è stato sviluppato grazie all’attiva collaborazione
tra CAREL Ibérica in Spagna, nella persona di Elvi Macario, responsabile
vendite umidificazione e la ditta impiantistica Axima Suez, specializzata
in sistemi e impianti nel campo dell’edilizia civile e industriale.
Questo ha contribuito molto alla soddisfazione del cliente che, oltre a
prodotti eccellenti per qualità e affidabilità, ha trovato un valido partner
per la sua applicazione di umidificazione industriale.
CAREL INDUSTRIES si riserva la possibilità di apportare modifiche o cambiamenti ai propri prodotti senza alcun preavviso.
Elvi Macario y Pinto
Tecnico commerciale umidificazione
CAREL Ibérica
Headquarters ITALY
Sales organization
CAREL INDUSTRIES HQs
CAREL Asia
www.carel.com
CAREL HVAC/R Korea
www.carel.com
CAREL Czech & Slovakia
www.carel-cz.cz
CAREL Australia
www.carel.com.au
CAREL Russia
www.carelrussia.com
CAREL Korea (for retail market)
www.carel.co.kr
CAREL China
www.carel-china.com
CAREL India
www.carel.in
CAREL Ireland
www.carel.com
CAREL South Africa
www.carelcontrols.co.za
CAREL Sud America
www.carel.com.br
CAREL Thailand
www.carel.co.th
CAREL Deutschland
www.carel.de
CAREL U.K.
www.careluk.co.uk
CAREL Turkey
www.carel.com.tr
CAREL France
www.carelfrance.fr
CAREL U.S.A.
www.carelusa.com
Via dell’Industria, 11
35020 Brugine - Padova (Italy)
Tel. (+39) 0499 716611
Fax (+39) 0499 716600
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