صرفه‌جویی در انرژی با تاسیسات چیلر سری «پاره‌ی نخست» نوشته‌يSusanna Hanson : برگرد‌ان :مهند‌س حسن علیزاد ه منبعHPAC Engineering :
15
افزایش چش��مگیر پروژه‌های «سرمایش محلی (»)District Cooling باعث به صحنه آمد‌ن تاسیسات سرمایشی با اند‌ازه‌های بسیار بزرگ گرد‌ید‌ه است. پروژه‌های زیرس��اخت سرمایش در خاورمیانه و آس��یا ،گاهی از 100هزار تن نیز فرات��ر می‌رود .پروژه‌ای با این اند‌ازه‌ها ،ب��ه تنهایی می‌تواند بهبود بازد‌هی تا 10 mwو صرفه‌جویی در حد‌ود 10میلیون د‌الر در زیرساخت‌های تولی د برق ایجاد نماید .در این مقاله ،به مزایای طراحی چیلرهای سری خواهیم پرد‌اخت. فراز و نشیب‌ها در چیلرهای سری چیلرهای س��ری در د‌وران اوج ش��کوفایی خود در اوای��ل د‌هه‌ی ،1960به ش��کلی گسترد‌ه در ساختمان‌های د‌ولتی ایاالت متحد‌ه در واشنگتن مورد استفاد‌ه قرار می‌گرفتند .آرایش‌ها سری برای س��امانه‌های سرمایش القایی پیرامونی ،که هوای اصلی (اولیه) سرد را تغذیه کرد‌ه و نیازمند آب سردتری از چیلر هستند ،الزم بود‌ن��د .چیلرها در آن زمان د‌ارای ضریب عملکر د ( )COPدر حد‌ود 4بود‌ن د و از ویژگی‌هایی مانند لوله‌های جریان باال ،تعد‌اد لوله‌های کم و اواپراتورهای «یکبار گذر» برای کاهش فش��ار بهره می‌گرفتند .طراحان ،عمال اس��تفاد‌ه از آرایش‌های س��ری را در د‌ه��ه‌ی 1970متوقف س��اختند زیرا س��امانه‌های حج��م هوا متغیر ( )VAVباعث ش��د‌ن د تا آب س��ر د با د‌مای پایین‌تر که برای سامانه‌های القایی اس��تفاد‌ه می‌ش��د ،ضرورتی ند‌اشته باشد .با توجه به بازد‌ه نس��بتا پایین چیلرهای آن زمان نس��بت به اس��تاند‌ارد‌های امروزی ،باال‌برد‌ن د‌م��ا کاری منطقی به نظر می‌رسید .سامانه‌های VAVبه د‌لیل قابلیت صرفه‌جویی در انرژی و سازگاری با بارهای سرمایشی نامعین ،به شکلی گسترد‌ه مورد استفاد‌ه قرار گرفتند. س��امانه‌های VAVهن��وز ه��م رایج‌تری��ن انتخاب ب��رای تحویل هوای پرد‌ازش ش��د‌ه به شمار می‌آیند .د‌رحال حاضر که بازد‌ه چیلرها تقریبا د‌وبرابر شد‌ه است ،ش��رایط سرمایشی ایجاد ش��د‌ه توسط آرایش‌های س��ری ،بازهم می‌توان د صرفه‌جویی‌هایی در انرژی و هزینه‌های اولیه ایجا د نماید .پربازد‌ه‌ترین چیلرهای
سانتریفوژ امروزی د‌ارای ضریب عملکرد بیش از 7می‌باشند که 75د‌رصد بیشتر از چیلرهای مورد اس��تفاد‌ه در اولین تاسیسات چیلرهای سری می‌باشد .تاسیسات چیلری که برای سامانه‌های VAVطراحی شد‌ند ،جریان‌ها و د‌ماهای مشخصی را برای به حد‌اکثر رس��اند‌ن بازد‌ه چیلر انتخاب کرد‌ند .امروزه ،می‌توان یک چیلر س��انتریفوژ با جریان کند‌انسور کمتر و با قیمت مشابه انواع معمولی انتخاب نمود، بد‌ون این که افت بازد‌ه وجود د‌اش��ته باش��د .در همین هنگام ،د‌ماهای آب س��رد نیز د‌رحال پایین‌تر رفتن می‌باشند .هرچه سامانه‌ی توزیع آب سرد بزرگ‌تر باشد، صرفه‌جویی‌ها نیز بیشتر خواهن د بود. خیزش د‌مای بیشتر ب��ازد‌ه چیلر به متغیرهای مختلفی بس��تگی د‌ارد که د‌و مورد از آن‌ها عبارتند از :ظرفی��ت (تن) و خیزش د‌م��ا (( )Liftد‌مای تفاضلی د‌اخ��ل چیلر) .چیلرهای س��انتریفوژ چند مرحله‌ای ،د‌ارای قابلیت ایجا د خیزش د‌مای بیش��تری هستند که تقریب��ا معاد‌ل اختالف بین د‌مای خروجی کند‌انس��ور و د‌م��ای خروجی اواپراتور می‌باش��د .آرایش چیلرهای سری نیز می‌توانند خیزش بیشتری ایجاد کنند .اما در مقابل ،چیلر‌هایی که به صورت موازی پیکربند‌ی شد‌ه‌اند باید سرد‌ترین آب مورد نی��از برای کل س��امانه را ایجاد کنن د و در عین حال ،گرم��ا را به گرم‌ترین د‌مای چگالش د‌فع نمایند .در آرایش سری ،هر چیلر می‌تواند با بازد‌ه بیشتر کار کرد‌ه و آب سردتری تهیه نماید( .شکل )1 تاسیس��ات چیلری که د‌ارای اواپراتورهای س��ری و کند‌انس��ورهای موازی هستند ،نمی‌توانن د از باالترین بازد‌ه بهره‌مند شون د زیرا چیلری که سرد‌ترین آب را تولید می‌کن د باید خیزش باالتری د‌اش��ته باشد .با قرارد‌اد‌ن کند‌انسورها به صورت س��ری در حال��ت مخالف جریان ،خیزش هر کمپرس��ور تقریبا براب��ر خواهد بود. نتیجه‌ای که ب هد‌س��ت می‌آید ،یک جفت چیلر اس��ت که باهم برای ایجاد خیزش باال کار می‌کنند ،بد‌ون این که بازد‌ه در این بین فد‌ا ش��ود .یک رویکرد س��ری ،از
ش�کل ( )1آرایش چیلر س�ری با جریان مخالف ،خیزش ایجاد شد‌ه توسط هر کمپرس�ور را تعد‌یل نمود‌ه و انرژی مورد نیاز برای ایجاد خیزش باالتر را به حد‌اقل می‌رساند
16
مهکوه تهویه
تولید کنند‌ه د‌ستگاه‌های تهویه مطبوع تلفن10( :خط) 66903533
ش�کل ( )2مد‌ولی با چیلرهای د‌و مد‌اره به صورت س�ری که 8تا 12مرحله‌ی تراکم ایجاد نمود‌ه و در ش�رایط رتبه‌بند‌ی استاند‌ارد ARIمقد‌ار 0.45 kwبر تن توان مصرف می‌کند
مل تک
جریان متغیر برای کمتر کرد‌ن اثرات افت فشار حد‌اکثر افت فش��ار قابل قبول چیلر در حد‌و د 25فوت آب است .حتا هنگامی که لوله‌های بیش��تر برای کاهش افت فشار اضافه می‌شود ،چیلرهای «د‌وبار گذر ( »)two-passدر حالت س��ری ممکن اس��ت د‌وبرابر این مقد‌ار را تجربه کنند زیرا هر چیلر د‌ارای د‌وبرابر مقد‌ار آبی است که از آن عبور می‌کند .در سامانه‌های س��نتی اولیه -ثانویه ،جریان ثابت در چیلر برابر با افت فش��ار ثابت و یک انرژی پمپ ثابت اس��ت .امروزه ،سامانه‌های اولیه‌ی متغیر ،مقد‌ارهای متغیری از جریان آب را برای محد‌و د کرد‌ن اثرات افت فشار در بیشتر شرایط بار ،در چیلر به حرکت در می‌آورند .از آنجایی که انرژی پمپ تقریبا با مکعب جریان متناسب است ،حتا کاهش جزيی جریان نیز می‌تواند ارزش��مند باشد .اواپراتورهای سری ،نیاز به یک
مهکوه تهویه
پید‌ایش راهبرد‌های پکیج تولید‌کنند‌گان در حال پیش-مهند‌سی و یک‌جاسازی (پکیج کرد‌ن) چیلرهای س��ری با کنترل‌های بهینه سازی تو‌کار می‌باشند .یک چیلر پکیج سری با جریان مخالف د‌ارای ظرفیت حد‌ود 4000تن را می‌توان قبل از تحویل ،به طور کامل در شرایط کنترل شد‌ه و مطابق با رویه‌های الزام شد‌ه توسط «انستیتو تهویه مطبوع و تبرید ( »)ARIآزمایش نمود .ش��رکت‌ها و مهند‌س��انی که کار یک‌جاس��ازی ید‌هند ،توانسته‌اند د‌و مجموعه چیلر سری جریان مخالف (پکیج کرد‌ن) را انجام م را به صورت سری با یکد‌یگر ترکیب نمود‌ه و یک مد‌ول سری با چهار چیلر ایجاد کنند( .شکل )2 ای��ن راهبرد‌‌ها می‌توانند مزایای ترم ود‌ینامیکی ایجاد ش��د‌ه توس��ط آرایش جریان مخالف سری را ارتقا بخشید‌ه و در عین حال ،پیچید‌گی‌های اضافی برای مالک و کاربران سامانه را به حد‌اقل برسانند. در پاره‌ی آیند‌ه ،بحث را با مقایسه‌ی انرژی سامانه‌ها پی خواهیم گرفت.
تولید کنند ه و وارد کنند ه د ستگاه های تهویه مطبوع تلفن22040376 :
انرژی کمتری برای ش��رایط د‌مای حباب تر باالی محیط -که در مناطقی مانن د خاورمیانه و چین معمول اس��ت – اس��تفاد‌ه می‌کند .در بس��یاری از مناطق چین، د‌مای طراحی 89.6 oFبرای آب برج الزم اس��ت ،د‌رحالی که در بخش‌هایی از خاورمیانه ،طراحی‌های 95 oFباید د‌رنظر گرفته ش��ود .این شرایط آب و هوایی حاد ،چالشی برای یافتن راه‌هایی مناسب‌تر برای تامین سرمایش به‌شمار می‌آیند. در بازار‌های��ی مانند ایاالت متحد‌ه ،مهند‌س��ان برای حد‌اکث��ر د‌مای خروجی برج ید‌اد‌ند. معاد‌ل 85 oFطراحی خود را انجام م o o طراحی‌های معمول ،از اواپراتورهای 44/54 Fو کند‌انسورهای 85/95 F استفاد‌ه می‌کرد‌ن د که کاربرد‌ی بد‌ون د‌رد‌سر برای چیلر (و همچنین طراح سامانه) د‌اش��تند .نرخ‌های کاهش یافته‌ی جریان در کند‌انسور نیز مقد‌ار خیزش را افزایش ید‌هد ،اما در انرژی برج و انرژی پمپ کند‌انسور صرفه‌جویی می‌کند .توزیع آب م سرد با د‌مای پایین‌تر ،ارزان‌تر تمام می‌شو د و همچنین ،سرمایش و رطوبت‌زد‌ایی ید‌هد .چیلرهای چند مرحله‌ای و یا چیلرهای سری ،برای موثرتری را ب هد‌س��ت م تامین س��رمایش شد‌ی د و پاید‌ار انتخاب می‌شوند .آب سرد با د‌مای پایین‌تر عالوه بر کاهش نرخ جریان آب ،باعث ایجاد اختالف د‌مای بیشتر در چیلرها بهره‌برد‌اری بهتر از چیلر می‌گر دد .د‌ماهای چگالش باالتر ،گرمای مفید بیشتری برای بازیافت از آب کند‌انس��ور تامین می‌کنند .بازیافت گرمای کند‌انس��ور ممکن اس��ت برای کاربرد‌هایی که د‌ارای گرمایش و سرمایش همزمان هستند ،الزم باشد.
ید‌هند زیرا جریان آب کنار‌گذر (باي پس) در سامانه‌های اولیه‌ی متغیر را کاهش م آغازین باالتر ،کاهش جریان بزرگ‌تری را قبل از رس��ید‌ن به جریان حد‌اقل یک چیلر فراهم می‌کند .کنترل پاسخ‌گوی چیلر و پاید‌اری چند مرحله‌ای ،امکان ایجاد طراحی‌ه��ای انعطاف‌پذیرتری را فراهم می‌کند .طراحی‌های بهبود یافته‌ی لوله‌ها و انجام آزمایش‌های د‌قیق در آزمایشگاه‌های تولید‌کنند‌گان ،حد‌اقل سرعت آب را به نصف کاهش د‌اد‌ه و باعث عملکرد بهتر و صرفه‌جویی بیشتر در انرژی مصرفی پمپ گرد‌ید‌ه اس��ت .تغییر د‌اد‌ن جریان در چیلرها ،باعث کاهش هزینه‌های پمپ ک��رد‌ن مربوط به افت فش��ار باالتر آب در بار کامل – ک��ه می‌تواند با پیکربند‌ی چیلرها در حالت سری ایجا د شود – می‌گر دد .عملکرد بهتر پیکربند‌ی سری ،قبل از رسید‌ن به حد‌اقل جریان برای یک چیلر ،باعث صرفه‌جویی در انرژی مصرفی پمپ در بارهای پایین می‌شود .اواپراتورها و کند‌انسورهای یکبار گذر (در صورت امکان کاربرد) ،می‌توانند افت فش��ار آب و هزینه‌های پمپ کرد‌ن را در مقایسه با پیکربند‌ی‌های د‌وبار یا سه‌بار گذر ،به میزان بیشتری کاهش د‌هند.
46
تولید کنند‌ه د‌ستگاه‌های تهویه مطبوع تلفن10( :خط) 66903533
17