Upały sieją spustoszenie w procesach produkcyjnych, a jednocześnie stwarzają złe warunki pracy dla personelu. Dotyczy to, co oczywiste, zakładów nieposiadających klimatyzacji, ale także tych, które są w nią wyposażone, jeśli przeciążony system HVAC ulegnie awarii lub gdy okaże się, że potrzebne jest dodatkowe chłodzenie, aby poradzić sobie z nadmierną ilością ciepła podczas wyjątkowo dużych upałów. Skutecznym rozwiązaniem, nadającym się nie tylko do wykorzystania w sytuacjach awaryjnych, może być zastosowanie klimatyzatorów przenośnych.
Zastosowania klimatyzatorów przenośnych w zakładach przemysłowych są praktycznie nieograniczone. Można je podzielić na trzy kategorie:
-> zwiększanie szybkości produkcji i/lub poprawa jakości wyrobów poprzez chłodzenie skoncentrowane na produktach lub procesach technologicznych,
-> poprawa warunków BHP personelu produkcyjnego,
-> chłodzenie pomieszczeń nieprodukcyjnych, takich jak serwerownie, pomieszczenia ze sprzętem elektrycznym czy mechanicznym, biura i sale konferencyjne.
W zależności od zastosowania dostępne są różne typy przenośnych urządzeń chłodniczych.
Zasada działania
Działanie klimatyzatorów przenośnych polega na nawiewaniu schłodzonego powietrza do pomieszczenia i jednoczesnym odprowadzaniu gorącego powietrza z pomieszczenia do kanałów wentylacyjnych. Zaletą klimatyzatorów przenośnych jest to, że mogą być instalowane niemal wszędzie, zwykle w czasie kilku minut. Urządzenia o wydajności chłodniczej od 1 do 5 ton na godzinę (jedna tona chłodnicza na godzinę = 12 000 BTU/godzinę odpowiada 3,5 kW, BTU – British Thermal Unit – jednostka używana obok tony chłodniczej w Wielkiej Brytanii i USA – przyp. tłum.) są najbardziej rozpowszechnione, chociaż na rynku są również urządzenia przenośne o wydajności 12 ton chłodniczych na godzinę, które są wystarczająco kompaktowe, aby zmieścić się w standardowych drzwiach.
Przenośne klimatyzatory wodne (klimatory, schładzacze powietrza) są podłączane do zewnętrznego źródła wody. Są one bardzo efektywne w obsłudze, ale najlepiej dopasowane do zakładów, w których możliwe jest podłączenie do centralnej wieży chłodniczej lub systemu schładzania albo w regionach, gdzie źródło wody wodociągowej jest wydajne i ekonomiczne. Wodne systemy chłodzenia nie wymagają kanałów wentylacyjnych, dlatego są często wybierane tam, gdzie nie ma wygodnego sposobu na odprowadzanie gorącego powietrza z pomieszczeń.
Klimatyzatory ewaporacyjne wykorzystują wewnętrzne lub zewnętrzne źródło wody do obniżenia temperatury powietrza oraz wentylator do nawiewania schłodzonego i wilgotnego powietrza do pomieszczenia. Chociaż ich wydajność chłodnicza nie jest porównywalna ze standardowymi klimatyzatorami przenośnymi, to gdy są one prawidłowo zainstalowane w odpowiednim otoczeniu, mogą stanowić prostą i tanią opcję chłodzenia w dużych pomieszczeniach produkcyjnych, magazynach i rampach załadowczych – szczególnie w sytuacjach, gdy budżet lub źródło zasilania są ograniczone.
Tego typu urządzenia mają jedną ważną cechę, która może ograniczać ich zastosowanie: schładzane przez nie powietrze jest nawilżane, co może mieć wpływ na wrażliwe na wilgotność powietrza procesy technologiczne realizowane w fabryce. Schładzacze ewaporacyjne działają lepiej w otoczeniach o niskiej wilgotności powietrza, ponieważ suche powietrze nie jest nasycone parą wodną i silnie chłonie rozpyloną mgiełkę wodną z zimnego powietrza ze schładzacza.
Zwiększanie tempa produkcji
Klimatyzatory przenośne są najczęściej wykorzystywane w fabrykach do przyspieszania procesów produkcyjnych, zabezpieczania sprzętu wrażliwego na wysoką temperaturę na hali produkcyjnej lub zabezpieczania surowców czy gotowych wyrobów przed zepsuciem się na skutek działania wysokiej temperatury.
Chłodzenie w procesach technologicznych
Pewien producent plastikowych soczewek skupiających, używanych w panelach słonecznych, poszukiwał sposobu na poprawę wydajności produkcji. Wykorzystując przenośny klimatyzator do nadmuchiwania chłodnego powietrza na pewne specyficzne miejsce w maszynie montażowej, mógł zwiększyć prędkość pracy linii produkcyjnej i podnieść wydajność produkcji bez konieczności poniesienia kosztów zainstalowania drugiej linii.
Chociaż fabryka ta była wyposażona w klimatyzację centralną, to ten sposób skoncentrowanego „chłodzenia punktowego” był jednak potrzebny do osiągnięcia zakładanych celów produkcyjnych. W ten sposób klimatyzatory przenośne wykorzystywane są w wielu obszarach produkcji wyrobów z tworzyw sztucznych do szybszego schładzania wytwarzanych elementów i zwiększania prędkości produkcji.
Podobnie klejenie lub spajanie elementów może być często zadaniem wrażliwym na temperaturę. Klimatyzatory przenośne, nadmuchujące zimne powietrze na miejsce tego procesu montażowego, zapewniają bardziej precyzyjną regulację temperatury i pozwalają na wiązanie się klejów z pożądaną szybkością. Korzyści z wykorzystania urządzeń przenośnych to w tym wypadku zwiększenie tempa produkcji, mniejsza ilość braków lub jedno i drugie.
Czasami jakiś produkt musi być schłodzony przed zapakowaniem. W przemyśle nawozów sztucznych granulki nawozu są chłodzone punktowo za pomocą klimatyzatorów przenośnych przed nasypaniem do podajnika, który umieszcza odmierzone ilości produktu w torbach. Jeśli granulki nawozu nie zostaną prawidłowo schłodzone w ten sposób, to mogą ulec żelowaniu i spowodować zablokowanie podajnika, wynikiem czego będzie zatrzymanie linii produkcyjnej i dodatkowa praca dla personelu utrzymania ruchu.
W przetwarzaniu produktów spożywczych i chemicznych istnieje wiele podobnych zastosowań dla klimatyzatorów przenośnych. Jeżeli temperatura sproszkowanych surowców lub produktów staje się zbyt wysoka, to mają one tendencję do żelowania i zapychania maszyn; może to również powodować powstawanie grudek wyrobu końcowego.
Skierowanie nadmuchu zimnego powietrza z klimatyzatorów przenośnych na przenośniki taśmowe, leje samowyładowcze lub inne miejsca, gdzie gotowy produkt jest transportowany i zbierany na końcu procesu produkcyjnego, może pomóc zabezpieczyć się przed tymi problemami.
Powszechnie stosowane jest również chłodzenie miejscowe pieczywa i słodyczy schodzących z linii produkcyjnej. Pozwala ono na szybsze pakowanie produktów i przyśpieszanie w ten sposób produkcji.
Innym procesem czerpiącym korzyści z chłodzenia punktowego jest malowanie proszkowe. Pewien producent metalowych podzespołów do klimatyzatorów od lat wykorzystuje klimatyzatory przenośne przy malowaniu proszkowym elementów metalowych, zarówno do celów technologicznych, jak i do poprawy warunków BHP personelu pracującego na linii produkcyjnej.
Zabezpieczanie sprzętu i wyrobów
Czasami rola klimatyzatorów przenośnych nie polega na chłodzeniu surowców czy produktów bezpośrednio w procesie technologicznym, ale na zabezpieczaniu sprzętu, surowców lub gotowych wyrobów od uszkodzenia czy zepsucia na skutek działania zbyt wysokiej temperatury.
Na przykład praca maszyn do cięcia laserowego często jest zależna od wrażliwych na temperaturę układów elektronicznych sterujących procesem technologicznym. Jeśli te elektroniczne sterowniki przegrzeją się, to mogą funkcjonować nieprawidłowo i spowodować zatrzymanie maszyny, wynikiem czego będzie kosztowny przestój. Podobnie prasy drukarskie są narażone na zapychanie w gorącym i wilgotnym otoczeniu. Skutecznym rozwiązaniem jest tu użycie klimatyzatorów przenośnych, które obniżają zarówno temperaturę, jak i wilgotność powietrza.
W przemyśle opakowań rękawy termokurczliwe, wykorzystywane do owijania wielu produktów spożywczych, są dostarczane w postaci rolek folii z tworzywa. W pewnej firmie produkującej takie opakowania zauważono, że wysoka temperatura i wilgotność powietrza w nieklimatyzowanym magazynie powodują rozkład folii, co skutkuje kosztownymi stratami materiału i spowolnieniem produkcji.
Obecnie kilka dużych przenośnych klimatyzatorów zainstalowanych w tym magazynie utrzymuje odpowiednie warunki przechowywania folii w okresie letnim w celu uniknięcia dalszych problemów. Innymi lokalizacjami, gdzie powszechnie wykorzystuje się klimatyzatory przenośne, są magazyny wyrobów gotowych, takich jak np. czekolada.
Poprawa warunków BHP w firmie
Poza oczywistym stwarzaniem komfortowych warunków pracy dla ludzi, przenośne klimatyzatory bezpośrednio wpływają na bezpieczeństwo pracy, ponieważ zmniejszają zmęczenie upałem, liczbę zachorowań oraz wypadków przy pracy. Mogą one także poprawić wydajność pracy i morale pracowników. Urządzenia przenośne mogą być przenoszone do innych lokalizacji i łatwo instalowane, aby stosować chłodzenie punktowe w najbardziej wymagających obszarach produkcyjnych.
W pewnym zakładzie produkującym rury stalowe wykorzystano przenośny klimatyzator o wydajności 5 ton chłodniczych na godzinę. Urządzenie pracowało w galwanizerni i spowodowało obniżenie temperatury otoczenia aż o 30°F (ok. 16,6 °C). Dzięki temu personel może teraz pracować w galwanizerni przez dwie godziny, zamiast 30 minut jak wcześniej, zanim będzie potrzebował odpoczynku na skutek zmęczenia pracą (a nie zbyt wysoką temperaturą).
Od tego momentu w fabryce nie odnotowano przypadków zachorowań czy złego samopoczucia pracowników na skutek występowania zbyt wysokich temperatur otoczenia. To znacząca różnica i poprawa w porównaniu z 4–5 przypadkami rocznie w poprzednich dwóch sezonach oraz dwukrotnie większą liczbą w poprzednich latach.
Chłodzenie w obszarach nieprodukcyjnych
Nawet w najbardziej umiarkowanym klimacie zakład produkcyjny, który nie wymaga zainstalowania klimatyzacji centralnej, nadal prawdopodobnie wymaga chłodzenia w obszarach nieprodukcyjnych, takich jak serwerownie, pomieszczenia ze sprzętem mechanicznym i elektrycznym, biura i sale konferencyjne. Czasami wykorzystuje się do tego celu klimatyzatory zainstalowane na stałe, jednak klimatyzatory przenośne mogą w tego typu aplikacjach stanowić rozwiązanie szybsze, łatwiejsze i/lub bardziej opłacalne niż klimatyzatory typu minisplit lub inne jednolite systemy klimatyzacji.
Termin „przenośny” (portable) nie powinien być synonimem terminu „tymczasowy” (temporary). Klimatyzatory przenośne są często instalowane na stałe do chłodzenia biur i serwerowni lub dodatkowego chłodzenia rozbudowujących się zakładów, w których podstawowy system HVAC nie jest już wystarczający albo problem sprawiają strefy gorące.
Ta sytuacja szczególnie często występuje w serwerowniach, których chłodzenie może stanowić wyzwanie, ponieważ są one coraz gęściej zabudowane generującymi ciepło urządzeniami elektronicznymi.
Dobór urządzeń
Przy doborze klimatyzatora przenośnego należy rozważyć kilka kwestii.
W przypadku pomieszczeń nieprodukcyjnych, takich jak biura czy sale konferencyjne, należy odpowiedzieć sobie na następujące pytania: Czy pomieszczenie ma okna lub inne otwory w ścianach i jaka jest ich powierzchnia? Jakie zasilanie elektryczne jest dostępne w pomieszczeniu? Jaki rodzaj sprzętu znajduje się w pomieszczeniu i jaką moc cieplną on generuje? Jaki jest stopień wykorzystania pomieszczenia przez ludzi i jaką działalność oni w nim wykonują? Jaka jest moc chłodnicza uzyskiwana z klimatyzacji centralnej lub innego źródła? Ile klimatyzatorów przenośnych będzie potrzebnych do osiągnięcia równomiernego chłodzenia? Wszystkie te kwestie powinny być rozważone przy doborze prawidłowego klimatyzatora dla danej aplikacji.
W przypadku hali produkcyjnej należy wziąć pod uwagę podobne czynniki, a także uwzględnić kilka innych. Trzeba mianowicie odpowiedzieć na następujące pytania: Jaka jest ilość ciepła generowana przez proces technologiczny? Jaka jest temperatura, która ma być utrzymywana w danej lokalizacji? Jaka jest temperatura produkowanego wyrobu (elementy z tworzyw sztucznych będą bardziej gorące niż ciastka)? Jaka jest gęstość wyrobu (elementy metalowe będą wymagały więcej energii do ich schłodzenia niż wspomniane ciastka)? Jak szybko wyroby powinny być schłodzone?
W przypadku serwerowni i pomieszczeń ze sprzętem mechanicznym i elektrycznym obciążenia mogą być bardzo duże z powodu dużych ilości ciepła generowanych przez sprzęt pracujący w tych pomieszczeniach. W tym wypadku można dokonać obliczeń w odniesieniu do „najgorszego scenariusza”. Może to doprowadzić do zainstalowania klimatyzatora o zbyt dużej wydajności, jednak serwerownie są jednymi z tych niewielkich obszarów zastosowań, w których przewymiarowanie raczej nie stanowi problemu.
Jeśli po zainstalowaniu klimatyzatora okaże się, że jego wydajność nie jest doskonała, to jeszcze nie wszystko stracone. Należy pamiętać, że wielką zaletą przenośnego sprzętu chłodzącego jest możliwość jego przenoszenia. Urządzenie wypożyczone może być łatwo wymienione na większy lub mniejszy model, aby zapewnić optymalny poziom chłodzenia.
Instalowanie klimatyzatorów
Jeśli klimatyzator przenośny znajduje się wewnątrz i potrzebne jest chłodzenie punktowe, można wybrać model wyposażony w dysze lub rury zimnego powietrza, które pozwalają na skierowanie nadmuchu na gorące miejsca na linii montażowej lub inne lokalizacje. Dla większości klimatyzatorów przenośnych z kratką wylotową na ścianie czołowej dostępne są zestawy z dyszami.
Inną strategią chłodzenia punktowego jest wykorzystanie płyt plexi lub ciężkich kurtyn do obudowania miejsca chłodzenia w celu wykonania izolacji cieplnej, jeżeli przestrzeń na to pozwala. Jeśli klimatyzatory przenośne mają być używane w ciasnej hali produkcyjnej, to najprawdopodobniej będzie się dążyć do umieszczenia ich w odpowiedniej pozycji, z rurami odprowadzającymi gorące powietrze u góry, aby urządzenia te nie utrudniały przejścia.
Jeśli klimatyzator przenośny musi być zlokalizowany poza pomieszczeniem z powodu braku wolnej przestrzeni na podłodze, ze względów BHP, trudności z odprowadzaniem gorącego powietrza lub innych przyczyn, należy znaleźć sposób na doprowadzanie świeżego powietrza do parownika, a odprowadzanie gorącego powietrza z chłodzonego pomieszczenia. Może to wymagać wycięcia otworów w ścianach gipsowo-kartonowych w celu przeprowadzenia rur lub, w przypadku rozwiązań prowizorycznych, poprowadzenia rur nad ścianą po zdjęciu płyt sufitowych.
Jeżeli klimatyzatory przenośne będą używane do chłodzenia biura, serwerowni, pomieszczenia czystego lub pomieszczenia zamkniętego w magazynie, to jeśli jest to duży budynek, z wysokimi pomieszczeniami, gorące powietrze może być odprowadzane w kierunku sufitu z minimalnym wpływem na resztę budynku, ponieważ zimne powietrze opada na podłogę. Podobnie w hali produkcyjnej gorące powietrze z klimatyzatora punktowego może być odprowadzane za pomocą pojedynczej sztywnej rury z tworzywa lub elastycznej, poprowadzonej nad głowami pracowników w kierunku sufitu, gdzie często znajduje się wentylator wywiewny wspomagający odprowadzanie ciepła generowanego przez klimatyzator w pomieszczeniu.
Jeżeli całe pomieszczenie ma być chłodzone, można zainstalować system z dwiema rurami – przy wykorzystaniu dyfuzora wejściowego do doprowadzania powietrza z zewnątrz oraz dodatkowej rury powietrznej w taki sposób, że do sufitu, okna czy drzwi będą biegły dwie rury. W ten sposób powstanie system z pętlą zamkniętą, w którym nie tworzy się już podciśnienie. Przy zamkniętych drzwiach pomieszczenie to może być chłodzone bardzo skutecznie. Klimatyzator może być także umieszczony na zewnątrz pomieszczenia, zaś zimne powietrze doprowadzane, a gorące odprowadzane rurami przez otwór drzwiowy lub okna.
Odprowadzanie skroplin
Proces chłodzenia powoduje powstawanie skroplonej wody, w związku z tym należy określić sposób jej odprowadzania. Jeśli planowane jest zbieranie jej w standardowym zbiorniku kondensatu lub wiadrze dostarczanym wraz z klimatyzatorem przenośnym, należy zwyczajnie opróżniać te pojemniki po napełnieniu. Wiadra są częściej spotykane w przypadku małych klimatyzatorów, które nie generują dużej ilości kondensatu. Pompy lub odpływy grawitacyjne są natomiast częściej spotykane w przypadku dużych urządzeń.
W niektórych zastosowaniach, szczególnie serwerowniach, konieczne będzie poprowadzenie rury odpływowej skroplin poza pomieszczenie do różnego rodzaju kanalizacji: WC, odpływu podłogowego w łazience lub nawet przez okno do kanalizacji zewnętrznej. Pompy do odprowadzania skroplin można nabyć u dostawcy klimatyzatora przenośnego.
Wynajęcie czy zakup klimatyzatora?
Końcową kwestią do rozważenia jest: wynająć czy kupić przenośne urządzenie do chłodzenia? Odpowiedź na to pytanie jest zazwyczaj oczywista. W przypadku wątpliwości dostawca klimatyzatorów może pomóc w wykonaniu szybkiej analizy kosztów, aby znaleźć najlepsze rozwiązanie. Nawet jeśli sprzęt ma być używany długoterminowo, jego wynajem może mieć więcej sensu, jeżeli chce się uniknąć nakładów kapitałowych lub jeśli oczekuje się zmiany w wymaganiach dotyczących chłodzenia w przyszłości. Wypożyczalnie klimatyzatorów oferują także większą elastyczność dla fabryk dzierżawiących przestrzeń lub tych, które są często odnawiane.
Autor: Buddy Philips jest inżynierem ds. aplikacji w firmie Atlas Sales & Rentals.
Tekst pochodzi z nr 4/2017 magazynu „Inżynieria i Utrzymanie Ruchu”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
