U ovom članku istražujemo značaj entalpije u ventilacijskim sustavima (AHU-ima) i pokazujemo kako se uz to znanje može uštedjeti energija. Bavimo se pojmovima latentne topline i osjetljive topline, objašnjavamo njihove razlike i objašnjavamo zašto su te razlike važne za optimizaciju energetske učinkovitosti. Ako razumijete ulogu ovih termičkih svojstava, steći ćete vrijedne uvide u način na koji RLT uređaji učinkovitije kontroliraju uvjete zraka, osiguravajući kako udobnost, tako i održivost.
Što je latentna toplina i osjetljiva toplina?
Osjetljiva toplina
Osjetljiva toplina je oblik toplinske energije koja izravno utječe na temperaturu zraka. Kada se zrak zagrijava ili hladi, njegova temperatura se mijenja, što se lako može izmjeriti termometrom.
Ova vrsta prijenosa topline je jednostavna jer se faza sadržaja vlage u zraku ne mijenja.
Na primjer, kada se temperatura zraka poveća od umjerenog do toplog stanja, to je povezano s povećanjem osjetljive topline. To je vrsta topline koju lako osjećamo i možemo izmjeriti, zbog čega je ona osnovni aspekt termičke udobnosti u unutrašnjim prostorima.
S termodinamičkog stajališta, osjetljiva toplina je energija potrebna za promjenu temperature zraka, bez promjene njegove faze (tj. bez pretvaranja iz tekućine u paru ili obrnuto).
Kada zagrijavate ili hladite zrak, primarno se bavite osjetljivom toplinom. Ova vrsta topline može se izravno mjeriti termometrom, jer dovodi do promjene temperature koja se može osjetiti (zato naziv „osjetljiva“).
Na primjer, kada se zrak zagrije s 20°C na 25°C, porast temperature predstavlja povećanje osjetljive topline.
Latentna toplina
Latentna toplina, s druge strane, bavi se skrivenim prijenosom energije koji je povezan s promjenama faze vode u zraku.
Za razliku od osjetljive topline, latentna toplina ne mijenja izravno temperaturu zraka. To je energija potrebna za pretvorbu vode iz tekućine u paru ili obrnuto. Ova promjena faze ključna je za procese poput kondenzacije i isparavanja.
Na primjer, kada se vlažan zrak hladi i vodena para kondenzira u kapljice (tekuću vodu), oslobođena energija predstavlja latentnu toplinu. Ova vrsta topline ne može se mjeriti termometrom jer nije povezana s promjenom temperature.
S termodinamičkog stajališta, latentna toplina je energija koja je potrebna za promjenu faze tvari, bez promjene njezine temperature. U kontekstu obrade zraka, to je često energija koja je potrebna za pretvorbu vodene pare u tekuću vodu (kondenzacija) ili tekuće vode u vodenu paru (isparavanje).
Na primjer, kada se vlažan zrak hladi i vodena para kondenzira u tekuću vodu, toplina koja se oslobađa tijekom ove promjene faze predstavlja latentnu toplinu. Ova razmjena energije nije vidljiva termometrom, ali je ključna za kontrolu vlažnosti zraka i upravljanje vlagom.
Zašto je važna razlika između latentne topline i osjetljive topline?


Razlikovanje između ovih dviju vrsta topline ključno je u području obrade zraka. Osjetljiva i latentna toplina zajedno definiraju ukupni energetski sadržaj zraka, sažet u konceptu entalpije.
Energetska učinkovitost sustava
Ova sveobuhvatna mjera nužna je za dizajn i optimizaciju HVAC sustava. Razumijevanjem obje komponente inženjeri mogu bolje upravljati potrošnjom energije i poboljšati učinkovitost sustava.
Na primjer, dehumidifikacija zraka ne uključuje samo njegovo hlađenje (osjetljiva toplina), već i uklanjanje vlage (latentna toplina), što naglašava potrebu za uravnoteženim pristupom u radu HVAC sustava.
Unutarnja klima i termička udobnost
Učinkovito upravljanje osjetljivom i latentnom toplinom ključno je za održavanje termičke udobnosti u unutrašnjim prostorima. Ljudska udobnost ovisi o temperaturi i vlažnosti zraka, što znači da HVAC sustavi moraju vješto upravljati tim varijablama.
Kontrola vlažnosti zraka upravljanjem latentnom toplinom sprječava probleme poput stvaranja plijesni i osigurava bolju kvalitetu zraka u prostorijama. Ova ravnoteža izravno utječe na učinkovitost i energetsku učinkovitost sustava grijanja, hlađenja i ventilacije.
Psihrometrija
U širem kontekstu psihrometrije, znanstvene discipline koja proučava svojstva zraka, obje vrste topline igraju ključnu ulogu. Psihrometrijski dijagrami su vrijedni alati koji vizualiziraju ta svojstva i pomažu stručnjacima razumjeti i optimizirati procese obrade zraka.
Moderni senzori koji mjere parametre poput entalpije, temperature rosišta i gustoće vlažnog zraka od velike su važnosti. Ovi senzori pružaju precizne podatke koji omogućuju prilagodbu i finu optimizaciju HVAC sustava u stvarnom vremenu, čime se osigurava optimalna izvedba.
Dizajn HVAC sustava
Razumijevanje suptilnosti osjetljive i latentne topline omogućava stručnjacima da dizajniraju učinkovitije i snažnije uređaje za obradu zraka i druga HVAC rješenja. Ovo znanje vodi do boljeg upravljanja energijom, poboljšane unutarnje udobnosti i bolje kvalitete zraka, što je presudno za modernu građevinsku okolinu.
Razumijevanje i primjena ovih termičkih dinamika ključni su za daljnji razvoj HVAC tehnologije i stvaranje održivih, udobnih unutarnjih klima.
Kontrola vlažnosti
Prekomjerna vlaga u zraku može dovesti do stvaranja plijesni, strukturalnih oštećenja i loše kvalitete zraka u prostorijama. Upravljanje latentnom toplinom ključno je za kontrolu vlažnosti i izbjegavanje tih problema.
Značaj entalpije pri slobodnom hlađenju ventilacijskih uređaja (AHU-a)
Slobodno hlađenje u RLT uređajima je inteligentan i održiv način koji optimizira korištenje prirodnog vanjskog zraka za održavanje termalnog komfora u unutarnjim prostorima. Za učinkovito funkcioniranje potrebno je precizno upravljanje i nadzor karakteristika zraka, što naglašava važnost naprednih senzora za postizanje tog ravnoteže.
Za stručnjake u HVAC industriji razumijevanje i korištenje slobodnog hlađenja može dovesti do značajnih ušteda energije, nižih operativnih troškova i veće održivosti u upravljanju zgradama. U ovom članku detaljno smo pisali o Poboljšanje temperature pri slobodnom hlađenju: Značaj entalpije pri slobodnom hlađenju ventilacijskih uređaja (AHU-a)

Sobni senzori s mjerenjem entalpije za unutarnju upotrebu
Zgrada može učinkovito koristiti slobodno hlađenje samo ako koristi senzore koji ne mjere samo temperaturu, već i entalpiju.
Samo uzimanje u obzir temperature nije dovoljno za određivanje optimalne uporabe slobodnog hlađenja, jer sadržaj vlage nije uzet u obzir.
Postoje slučajevi u kojima unutarnji zrak ima nižu vlažnost od vanjskog zraka, što, unatoč višoj temperaturi, dovodi do nižeg ukupnog energetskog sadržaja. Mjerenjem entalpije, senzori pružaju sveobuhvatan uvid u ukupni toplinski sadržaj i osiguravaju da se slobodno hlađenje koristi pod najpovoljnijim uvjetima.
Izvrstan primjer industrijskog senzora je Andivi senzor za unutarnju temperaturu, gustoću vlažnog zraka, točku rosišta i entalpiju koji posjeduje Modbus ili BACnet komunikaciju.
Ovaj napredni senzor može u stvarnom vremenu slati podatke o entalpiji izravno na DDC kontroler RLT jedinice ili na sustav upravljanja zgradom (BMS), čime omogućuje precizno i učinkovito praćenje i upravljanje kvalitetom zraka u prostoriji, kao i energetskim upravljanjem.
Koji fizički parametri su potrebni za izračun entalpije?
Za točno izračunavanje entalpije zraka potrebno je uzeti u obzir nekoliko važnih fizičkih parametara. Svaka od ovih varijabli igra presudnu ulogu u određivanju ukupnog toplinskog sadržaja zraka.
Prvo, temperatura je osnovni parametar. Ona predstavlja osjetljivi toplinski udio entalpije i odražava količinu toplinske energije u zraku koja je uvjetovana njegovom temperaturom. Kada se temperatura zraka mijenja, to izravno utječe na osjetljivu toplinu i time na cijelu entalpiju. Temperaturni senzori ključni su za precizno mjerenje ove varijable.
Sljedeći važan parametar je vlažnost zraka, izražena ili kao relativna vlažnost ili kao omjer vlažnosti, koja je bitna za razumijevanje latentne toplinske komponente. Ovaj parametar ukazuje na količinu vlage u zraku. Količina prisutne vodene pare značajno utječe na ukupni toplinski sadržaj jer obuhvaća energiju potrebnu za isparavanje ili kondenzaciju vodene pare. Higrometri i drugi Senzori vlage koriste se za precizno mjerenje ove varijable.
Tlak zraka, iako se često smatra konstantnim pri standardnim uvjetima, može utjecati na izračune entalpije, osobito u promjenjivim okruženjima poput različitih nadmorskih visina ili kontroliranih prostorija. Točno mjerenje tlaka osigurava da izračuni uzimaju u obzir stvarne uvjete zraka, a ne temelje se na pretpostavkama. Barometri i senzori tlaka pružaju potrebne podatke za ovaj parametar.
Specifični toplinski kapacitet zraka također je ključni faktor. Ova vrijednost označava količinu topline potrebnu za promjenu temperature određene mase zraka za jedan stupanj. Uključuje unutarnje osobitosti zraka, uključujući njegovu sastavnicu i temperaturno ovisne karakteristike. Razumijevanje specifičnog toplinskog kapaciteta ključno je za precizne izračune entalpije.
Na kraju, latentna toplina isparavanja ključni je parametar koji odražava energiju potrebnu za pretvaranje vode iz tekućeg u plinovito stanje. Ovaj latentni toplinski udio posebno je važan u procesima poput ovlaživanja i dehumidifikacije. Poznavanje latentne topline isparavanja pomaže u točnom izračunavanju ukupnog toplinskog sadržaja u vezi s promjenama vlažnosti zraka.
Svaki od ovih parametara—temperatura, vlažnost, tlak, specifični toplinski kapacitet i latentna toplina isparavanja—mora biti precizno izmjeren i uzet u obzir prilikom izračuna entalpije zraka. Napredni senzori poput Andivi Modbus senzor entalpije, koji osim temperature, vlage, tlaka i rosišta također mjere entalpiju, nezamjenjivi su alati za prikupljanje ovih varijabli i omogućuju precizna i pouzdana izračunavanja entalpije za različite primjene u obradi zraka i HVAC sustavima.

Jedinica za entalpiju.
Jediniica koja se koristi za mjerenje entalpije u obradi zraka obično je kilodžul po kilogramu (kJ/kg). Ova jedinica označava količinu energije po jedinici mase zraka, uključujući njegov sadržaj vlage. Korištenje ove jedinice omogućuje standardiziranu i preciznu metodu za kvantificiranje i usporedbu energetskog sadržaja zraka u različitim HLK primjenama, čime se olakšava učinkovito upravljanje energijom i optimizacija sustava.
Iako je kilodžul po kilogramu (kJ/kg) češća jedinica, također se mogu koristiti džul po kilogramu (J/kg), osobito u detaljnijim ili specifičnijim znanstvenim izračunima. Jedan kJ odgovara 1.000 J.
– – – – –
Ovaj članak je napisao Danijel Mursic , inženjer strojarstva i stručnjak za termodinamiku s više od 30 godina iskustva u području RLT-a i HLK-a, te bivši direktor Menerga Slovenija.
VAŠ SLJEDEĆI KORAK …