השמיים הם הגבול

השמיים הם הגבול

כדי לשמור על איכות האוויר מערכת המיזוג מחליפה באופן רציף את האוויר שבתוך בניינים גבוהים באוויר החיצוני מספר רב של פעמים ביום. הכנסת כמות כה גדולה של אוויר חיצוני חם ולח יוצרת עומס משמעותי על מערכת המיזוג וכתוצאה מכך גורמת לצריכה גבוהה של חשמל. מערכת ייחוד

אבי אובליגנהרץ
עקרון הפעולה של מערכות מיזוג האוויר, באשר הן, פשוט למדי. גריעת חום מהמבנה הממוזג (בתקופת הקיץ), ופליטתו לאטמוספרה או לחילופין הוספת חום לבניין (בתקופת החורף) הן בדרך של הסעה מבחוץ או על ידי ייצורו בתוך המבנה באמצעות אנרגיה חשמלית. 
פעולה זו מתבצעת בשלושה אופנים שונים בהתאם לסוג מערכות מיזוג האוויר וייעודן:
1. מערכות עצמאיות ונפרדות, שבהן פליטת החום מבוצעת על ידי מעבה המותקן מחוץ לבניין, בקרבה מיידית לשטח הממוזג.
2. מערכות עצמאיות בהן יחידת העיבוי ממוקמת בתוך השטח הממוזג ואשר  מקוררת בעזרת מים הזורמים בצנרת מרכזית במחזור סגור, ופולטים את החום במרוכז דרך מגדל קירור המוצב בדרך כלל על גג הבניין או בקומות טכניות.
3. מערכות מרכזיות בהן פעולות הקירור ופליטת החום לאטמוספרה מתבצעות במשותף ובמרוכז עבור כל הבניין, והחללים הממוזגים הפרטניים מוזנים במים קרים מאותו מרכז אנרגיה.
 
דילמת תחלופת האוויר
 
היות ובבנייני משרדים מודרניים אין לרוב אפשרות של פתיחת חלונות, יש לדאוג לאספקת אוויר צח לכל דיירי הבניין באמצעות מערכת שלא רק תספק אוויר טרי אלא תנטרל את הריחות הלא נעימים (חומרי ניקוי, בשמים וכדומה) הנוצרים בחלל הסגור כדי שאיכות חיי המשתמשים לא תפגע. אי לכך, הפתרון היחידי לבעיה זו עד היום היה החדרת אוויר חיצוני אל המבנה ואוורורו, פעולה המהווה תחליף מלאכותי לפתיחת חלונות בבית המשתמש. 
קצב החלפת האוויר בבניין נקבע על פי מיקום הבניין, ייעודו כמות הדיירים, שעות הפעילות ופרמטרים נוספים. מטבע הדברים ככל שהפעילות באזור הממוזג או הצפיפות של המשתמשים הולכת וגדלה, כמות האוויר הצח המוזרמת לאותו חלל גדלה בהתאם. בבנייני משרדים מקובל לספק כ-2.5) CFM רגל מעוקב לדקה) אוויר צח לכל מ”ר. כלומר קומה של 400 מ”ר צריכה לקבל 1000 CFM אוויר צח, שהם שווי ערך ליחידה של כ-6 טון קירור לאוויר צח בלבד (נתונים אלו תואמים בעיקר את מישור החוף). אלא שפעולה הכרחית זו טומנת בחובה חסרון משמעותי: החדרת אוויר חם בקיץ והחדרת אוויר קר בחורף כל שעה עד שעתיים, תהליך יקר למדי בשל הצורך לחמם או לקרר את האוויר הצח שלא לדבר על העומס שנגרם למערכת המיזוג. כדי שנוחות המשתמשים לא תפגע בעת החלפת האוויר, צריכת החשמל בפרקי זמן אלה גבוהה בהרבה מהממוצע והתעריף עולה בהתאם.
כתוצאה מכך, מנהל האחזקה של המבנה נמצא בין הפטיש לסדן. מצד אחד, בעלי הבניין דורשים ממנו להתייעל ולמצוא דרכים לחסוך בהוצאות המיזוג כולל הקטנת קצב תחלופת האוויר. מצד שני, המנהל יודע שכל פגיעה בתחלופת האוויר עלולה לפגום בפריון ובבריאות העובדים והוא זה שייאלץ לתת את הדין על כך בסיומו של יום. מה גם שלא מעט מחקרים הוכיחו כי  שהייה בחללים סגורים וצפופים מגבירה את ריכוז הפחמן דו חמצני (CO2). מצב זה הינו מסוכן ובמקרים קיצוניים עלול לגרום לאיבוד הכרה ואף למוות. ריכוז פחמן דו חמצני גבוה טומן בחובו בנוסף פגיעה ברמת הריכוז של המשתמשים , באיכות קבלת ההחלטות והתפקוד שלהם, תחושת עייפות מוגברת ותופעות כמו עיניים אדומות ותחושה של דיכאון וקלסטרופוביה.
 
השבחת האוויר הקיים
 
אנשי חברת תדיקר מבית תדיראן גרופ– נציגה בלעדית של Carrier על כול מגוון מוצריה וקבלנית ביצוע מוסמכת של פרויקטים בהתייעלות אנרגטית, הקדישו לבעיה המעיבה על מתכנני ומהנדסי מיזוג האוויר, מנהלי תחזוקה וכדומה, מחשבה רבה ומצאו פתרון מקורי המבוסס “על השבחת האוויר באזור המבודד”, הסביר אבי כהן, מנכ”ל תדיקר בהרצאה שנשא בכנס האחרון של איגוד איגוד מהנדסי קירור ומיזוג אוויר (אימקם). “במקום לקחת אוויר חיצוני ולהכניסו לתוך המבנה תוך שימוש באנרגיה רבה, אנחנו משביחים את האוויר הקיים בתוך המבנה תוך הקטנת השימוש באוויר חיצוני למינימום ההכרחי לפעולה תקינה של המערכות ומבלי שתפקודם ובריאותם של המשתמשים יפגעו”.
המערכת פותחה על ידי enVerid, חברה אמריקאית שהוקמה בשנת 2010 ופועלת בארה”ב  וישראל במטרה לפתח מוצרים ייחודיים לטיפול באוויר המבוססים על טכנולוגיות הנדסת חומרים מתקדמות.  המערכת הייחודית פועלת בטכנולוגית HLR Hvac Load) Reduction), הנשענת על חומרים ייחודיים לספיחת פחמן דו-חמצני ומזהמים אורגניים מהאוויר, מצמצמת את הצורך בהכנסת אוויר חיצוני למבנים, ובכך מפחיתה באופן משמעותי את צריכת האנרגיה. 
כהן מסביר כי אנשים שנושמים בתוך חלל סגור פולטים כמויות גדולות של פחמן דו חמצני ולכן יש צורך לאוורר את הבניין כל הזמן. “אנחנו מנקים את האוויר שכבר קורר וכך מקטינים את כמות האוויר החיצוני שנכנסת לבניין וחוסכים בצריכת האנרגיה. טכנולוגיות לניקוי אוויר קיימות כבר שנים רבות, למשל בצוללות או בחלליות, שאליהן באופן טבעי לא ניתן להזרים אוויר. הפתרון שלנו מבוסס על טכנולוגיות הנדסת חומרים מתקדמות ומאפשר לנקות את האוויר בבניין ביעילות גבוהה ובזול”.
המערכת מטפלת באוויר המסוחרר בבניין, באמצעות סילוק סלקטיבי של פחמן דו-חמצני ומולקולות אורגניות נדיפות (VOCs) מאוויר הבניין. תהליך זה מאפשר הקטנת כמות האוויר החיצוני החם ולח המוכנס לבניין וגורמת לחסכון משמעותי בצריכת החשמל של מערכות המיזוג תוך שמירה על איכות אוויר גבוהה בבניין. יחידת ה-TADICAR HLR מותאמת ומותקנת כ- add on על מערכת מיזוג האוויר הקיימת ופועלת באופן עצמאי וללא התערבות בפעולת מערכת המיזוג של הבניין . בלב המערכת נמצאים לוחות ספיחה מיוחדים, בעלי יכולת ספיחה של מולקולות כגון CO2 ואחרים. TADICAR  HLR מופעלת באמצעות מערכת בקרה מתקדמת ומערך של חיישנים באופן עצמאי לחלוטין.
 
טכנולוגיה חדשנית כחול לבן
טכנולוגיית ה-HLR כאמור פותחה על ידי חברת enVerid Systems האמריקאית המחזיקה מרכז פיתוח בישראל ואשר משווקת בארץ על ידי תדיראן גרופ שאף מזיקה ב-10 אחוז מהבעלות. הגישה חדשנית של חברת enVerid לניהול איכות האוויר בבניינים מבוססת על שילוב של חומרי ספיחה ייחודיים שהם:  סלקטיביים ביותר כלפי מולקולות לא רצויות הנפוצות באוויר שבתוך הבניין, וניתנים בקלות להתחדשות לצורך שימוש חוזר רב-פעמי,  באמצעות מחזורי ספיחה/שחרור (TCSA) (Temperature/Concentration Swing Adsorption).
המחזור מורכב למעשה משני שלבים: ספיחה ושחרור.  במצב ספיחה, האוויר הפנימי זורם דרך חומרי הספיחה, והמולקולות נלכדות ומוחזקות בהם, בעוד שהאוויר הנקי ממשיך את דרכו חזרה אל תוך הבניין. תהליך זה יכול להימשך כמה שעות, עד שחומרי הספיחה מגיעים לרוויה. במצב השחרור, המודול נאטם כלפי האוויר הפנימי באמצעות מדפים המופעלים באופן אוטומטי, וחומרי הספיחה נשטפים באוויר חיצוני שחומם ומשחררים את המולקולות שנספחו בשלב הספיחה. באמצעות שטיפה זו חומרי הספיחה מטוהרים וחוזרים למצבם ה”נקי”, המאפשר לערוך בהם שימוש חוזר.
חומרי הספיחה פרוסים בתוך כמה לוחות ספיחה הניתנים להחלפה, ובכך יוצרים מערך פריסה קומפקטי יחסית ומודולרי, שמאפשר בקלות התאמה למהירויות שונות של זרימת האוויר ולבניינים בעלי נפח שונה. לוחות הספיחה מקובעות בתושבות אטומות בעלות מדפים ממונעים, המשמשים לניהול מחזור ה- TCSA. מודול HLR הממוקם בקרבת תעלות האוויר החוזר, כולל חיבורים לתעלות האוויר החוזר וכן פתחי כניסה ויציאה לאוויר החיצוני הנחוצים לשלב השחרור של כל מחזור.
 
הצלחה מרשימה
הטכנולוגיה של החברה הותקנה עד היום במספר לא מבוטל של בניינים בארה”ב ובישראל כולל באלביט, בעזריאלי וברפא”ל וכהן מעיד שהלקוחות מרוצים למדי.  הודות לחסכון   מרשים של כ-30% בצריכת האנרגיה למיזוג ולהפחתה של עלויות החשמל של מערכות המיזוג בשעות השיא ביותר מ- !40%  נוסף, ההחזר על ההשקעה (ROI) אטרקטיבי למדי -תקופת ההחזר על ההשקעה הינה בטווח של שנתיים-שלוש,  בדגש על האזורים שבהם שורר מזג אוויר חם או לח.
במודול HLR שהותקן תחת פיקוח צמוד בבניין אינטל בחיפה,  נערכה מדי שבוע השוואה מדויקת מאוד של עומס החום ביחידת טיפול אחת באוויר בעלת ספיקה של כ-12,000 CFM שהותקנה על הגג, ושסופקו לה מים מקוררים ממרכז אנרגיה.  עומס החום חושב על ידי מדידה רציפה של הספיקה והטמפרטורה בכניסה וביציאה של המים המקוררים. בכל שבוע סוכמה הצריכה הכוללת של אנרגיית המים המקוררים המסופקים ליחידת טיפול אוויר (יט”א) שנמדדה בעזרת מד אנרגיה המורכב על צינורות הכניסה והיציאה של סליל הקירור. “הניסוי נערך במשך יותר מ-7 שבועות בקיץ 2012  והתוצאות מצביעות על הפחתה של כ-50%  בעומס החום בשבועות שבהם הייתה הקטנה של כמות האוויר החיצוני”.
בהתקנה אחרת – הפעם בבניין משרדים בסאן אנטוניו, טקסס בשלהי קיץ -2013  נערכה השוואה פרטנית יותר של צריכת האנרגיה, יום אחר יום, במשך תקופה של שישה שבועות מאמצע אוגוסט ועד סוף ספטמבר .2013 האקלים היה יבש במידה בינונית, עם טמפרטורות שיא של 38-32˚C (100-90˚F), במהלך היום, מלוות בלחות יחסית של 25%-40%.
הדבר המעניין במיוחד בבדיקה זו, בשונה מההתקנה הקודמת, הוא שמדובר במתקן הפועל  24  שעות ביממה, 7 ימים בשבוע . לפיכך, גם מיזוג האוויר פעל ברציפות וללא הפסקה, כך שההשפעה על צריכת האנרגיה הייתה יחסית למחזור מלא של 24 שעות. הטמפרטורה בשעות הלילה צנחה באופן משמעותי, והאוויר עם שחר הגיע לעתים קרובות לנקודת העיבוי. גם במקרה זה המים המקוררים סופקו בצורה מבוקרת על מנת למדוד את עומס הקירור, ובמהלך התקופה של 6 השבועות מדדנו הפחתה של 39% בצריכת האנרגיה כאשר המערכת פעלה במודול HLR.
המערכת המקורית עומדת בסטנדרטים המחמירים ביותר וביניהם: תקן ASHRAE ותקני איכות אוויר IAQ. המערכת הקומפקטית יחסית (1.60 מ’ על 1.20 מ’), מיוצרת ברובה במפעל פח תעש באשקלון ואילו לוחות הספיחה מיוצרים בתעשיות בית אל. היא מגיעה בשלושה דגמים ואחת לשנה יש להחליף את המחסניות בשל סוג החומר המאוכלס בהן. מערכת הבקרה היא מובנית ומאפשרת בקרה, שליטה, ניטור ומעקב רציף על פעולת המערכת דרך האינטרנט ובאמצעות הסמארטפון, התממשקות למערכות בקרה קיימות, הצגת החיסכון באנרגיה בכל רגע נתון והפקת דוחות ניהוליים.
טובה ככל שתהיה גם ל-TADICAR HLR יש מגבלות. בראש ובראשונה המערכת עדיין עושה שימוש באוויר צח אם כי באופן מוגבל יחסית. היא אינה מתאימה לבתי חולים ומוסדות רפואיים אחרים בגלל החשש שיעברו דרכה בקטריות וזיהומים. כהן מדגיש כי היישום מתאים במיוחד למגדלי משרדים ומתחמים ציבוריים דוגמת בתי משפט. “בסך הכל מדובר במערכת בעלת קבלות שהוכיחה וממשיכה להוכיח את עצמה במתן פתרון לבעיה אקוטית בכל הקשור לצריכת האנרגיה המוגברת בעת החלפת האוויר במערכות מיזוג. מה גם שהחזר ההשקעה הוא מהיר למדי ומכאן שמדובר ב-Win-Win”.










פי.סי.חץ