تاثیر روی سیستم HVAC

سیستم ذوب داخلی سیستمی بسته و تحت فشار است. مدار مربوط بـه مخـزن مـی توانـد بـه صورت مستقیم به مدار ساختمان متصل باشد و یا به توسط مبدل حرارتی این دو مدار از هم جـدا شـوند. در اتصـال مســتقیم مبــرد ثانویــه (Secondary Coolant) در تمــامی ســاختمان بــه گــردش در می آید.
برای برخی از ساختمان ها، این که دمای مبرد ثانویـه مـی توانـد کمتـر از دمـای انجمـاد باشـد یـک امتیـاز محسوب می شود. ولی نکتۀ منفی ایـن اسـت کـه بایـد مقـادیر زیـاد مبـرد ثانویـه (مـثلا محلـول گلایکـول) در سیستم موجود باشد. به علاوه عملکرد کویل های سـرمایش نیـز بـه سـبب اسـتفاده از محلـول گلایکـول در مقایسه با آب کاهش می یابد.
چنانچه برای جدا کردن مدار توزیع از مدار مخزن از مبدل حرارتـی اسـتفاده شـود، مـدار توزیـع بایـد به هنگام شارژ مخزن در برابر یخ زدگی محافظت شود. زیرا در این حالت دمای محلـول گلایکـول مـی توانـد به حدود 22 درجه فارنهایت  (-6درجه سانتی گراد) برسد. برای این محافظت اغلـب از یـک لولـۀ کنـار گـذر روی مبدل استفاده می شود. جریان باید از طریق عمل کردن دو شـیر کنتـرل دو راهـه بـه لولـۀ کنـار گـذار یـا مخـزن تغییـر مسـیر دهـد (بـه جـای اسـتفاده از شـیر سـه راهـه کـه امکـان نشـت در آن وجـود دارد).
شیرهای دوراهه با هم قفل  (Interlock) شـده انـد و بـا بـاز شـدن یکـی از آنهـا دیگـری بسـته مـی شـود و بر عکس همچنین بهتر است کنترل مبدل شامل حفاظت از یخ زدگی باشد.
دمای پایین آب رفت در این سیستم اجازه می دهد کـه سیسـتم برابـر و یـا بیشـتر از 24 درجـه فارنهایت در نظر گرفته شود. در این صورت هزینه های پمپاژ و تهیه پمپ هـا و غیـره ماننـد آنچـه گذشـت، کاهش خواهد یافت.
دمای شارژ، در سیستم ذوب داخلی، وابسته به آهنگ شارژ و وضعیت شارژ مخزن در هـر زمـان خـاص است. چنانچه دورة شارژ کوتاه باشد، برای انجمـاد مقـدار آبـی معـین نیـاز بـه دمـای شـارژ کمتـری اسـت.
دمای شارژ با افزایش ضخامت یخ باید کاهش یابد. اغلب تولید کنندگان تجهیزات ذخیرة سـرمایی اطلاعـاتی را در مورد حداقل دمای شارژ و آهنگ شارژ در اختیار طراحان قرار می دهند.
شـکل (26) رابطـۀ دمـای ورودی و درصـد یـخ موجـود در مخـزن را نشـان مـی دهـد. ایـن نمـودار بر اساس دوره شارژ برابر با 8-16 ساعت و مقدار جریان مطابق با چیلـر برابـر بـا 4-7 درجـه فارنهایـت کشیده شده است.
مطابق تحقیقات ، Stovall دمای شارژ در طول زمان شـارژ 2 تـا 3 درجـه فارنهایـت کـم مـی شـود. دامنۀ میانگین دمای شارژ، وابسته به آهنگ شارژ، تقریبا از 23-27 درجه فارنهایت تغییر می کند.
Stovall همچنین تحقیقاتی در زمینـۀ مشخصـات خروجـی سیسـتم ذوب داخلـی در آهنـگ هـای مختلف دشارژ و دماهای ورودی مختلف انجام داده است. نتایج نشان می دهد که در طول دورة دشـارژ دمـای خروجی به صورت پیوسته زیاد می شود. پروفیل دما در این حالت وابسته بـه دمـای ورودی و آهنـگ دشـارژ است. شکل (27) دامنه دمـای دشـارژ را زمـانی کـه آهنـگ آن ثابـت، دورة آن 6-8 سـاعت و دمـای ورودی 50 درجه فارنهایت است نشان می دهد.

شکل (26) یک نمونه از دامنه دمايی شارژ در سیستم«ذوب داخلی»

شکل (27) نمونه ايی از دامنه دمای دشارژ در سیستم«ذوب داخلی»

ظرفیت مخزن ذخیره سرمایی باید طوری انتخاب شود که در هر ساعت بتوان مقـدار جریـان و دمـای دشارژ را مطابق نیاز دریافت کرد. از نمودارها و اطلاعات سـازندگان مـی تـوان در ایـن زمینـه اسـتفاده کـرد به طور عام ظرفیت قابل استفاده مخزن زمانی که مقدار جریان دشارژ کم و دما زیاد است بیشـتر مـی گـردد.
می توان از طریق ظرفیت اضـافی مخـزن بـه مقـدار جریـان دشـارژ بـالا و دمـای کـم و ثابـت دسـت یافـت چنانچه در سیستم ذوب داخلی از کویل های فولادی پره دار در نزدیکی قسمت خروجی آنهـا اسـتفاده شـود، می توان به دمای دشارژ کمتر و ثابت تـر دسـت یافـت. زیـرا انتقـال حـرارت در ایـن حالـت بـین آب سـرد و مبرد ثانویه بهتر شده است.

مثال (سیستم ذوب داخلی ) :

این مثال مربوط به یک ساختمان اداری در شهر دالاس ایالت تگزاس است (wang)در این ساختمان از دو چیلر سـانتریفیوژ اسـتفاده شـده اسـت. مبـرد نیـز محلـول اتـیلن گلایکـول اسـت ظرفیـت هـر یـک از چیلر ها 568 تن برودتی می باشد. راندمان چیلرها COP=4/56) 0/77kw/ton) و دمـای سـیال خروجـی از آنها 34 درجه فارنهایت است. چنانچه بخواهیم دمای محلول مبرد را پایین تر ببریم به 24 درجه فارنهایت برسانیم، ظرفیـت چیلرهـا بـه 425 تـن برودتـی کـاهش خواهـد یافـت. رانـدمان آنهـا هـم ،(0/83kw/ton  (COP=4/24می گردد.
بـرای ایـن سـاختمان از ذخیـرة سـرمایی اسـتفاده شـده اسـت ذخیـره سـازی بـه صـورت ناکامـل و بر اساس دماند محدود صورت می گیرد (شکل 28).

شکل (28) ذخیره سرمایی. a–ذخیره سازی کامل. b–ذخیره سازي ناکامل، همه کمپرسورها کار می کنند.
c–ذخیره سازی ناکامل، 50 درصد کمپرسورها کار می کنند.

در عین حال، به هنگام ساعت های اوج، یخ ذوب می شـود تـا دمانـد کـاهش یافتـه و محـدود بمانـد. بــه هنگــام ســاعت هــای غیــر اوج، یــخ تولیــد مــی شــود. در ایــن پــروژه از 90 مخــزن «ذوب داخلــی» استفاده شده است.

به هنگام سرمایش در تابستان ها، یک شبانه روز به سه بخش تقسیم شده است :

1. ساعت های غیر اوج
2. سرمایش مستقیم
3. ساعت های اوج

1- ساعت های غیر اوج چیلر : 

این دوره از ساعت 8 شـب تـا شـروع روز کـاری بعـد ادامـه دارد. در طول این زمان حالت اصلی، تولید یخ با ظرفیت حداکثر 650 تن می باشد. در این دوره همچنین چیلرها بـرای حـذف بارهـای سـرمایش به طور مستقیم عمل کرده و این بارها را حذف می کنند. در این پروژه بارهای 24 سـاعته کمتـر از 200 تـن برودتی است. در این حالت کار، مخزن های «یخ روی کویل، ذوب داخلی» شارژ می شوند. همچمنین محلول گلایکـول بـا دمـای 34 درجـه فارنهایـت بـه هاسـازهایی کـه در شـب مـورد اسـتفاده قـرار مـی گیرند فرستاده می شود. سیستم کنترل DDC بوده و مطابق با گام های زیر و شکل (29) عمل می کند.

شکل (29) مدار مربوط به مثال

1.  شیرهای کنترل CV-11 و CV-8 و CV-5 و CV-2 و CV-1 بـاز هسـتند و شـیرهای کنتـرل CV-3 و CV-4 و CV-6 و CV-9 و CV-10 بسته می شوند.
2. دمای محلول گلایکول که از چیلر خارج می شود Telروی 22 درجه فارنهایت Reset می شود.
3. محدودة بالایی بار برای هر دو چیلر روی 100 درصد Reset می شود.
4. پمپ های چیلر و کندانسور روشن می شوند به هنگام تولید یخ پمپ هـای چیلـر بایـد بـا سـرعت بیشتر کار کنند تا بتوانند مقدار جریان عبوری را افزایش دهند، تبادل حـرارت در مخـزن هـای یـخ را زیاد کنند و نیز ارتفاع پمپ را برای پاسخگویی به افـت فشـار داخـل کویـل هـای مخزن بـالا ببرنـد.به هنگام حالت سرمایش مستقیم، سرعت پمپ های چیلر به حالت متعارف باز می گردد.
5. چیلرهای شماره 1و 2 براساس توالی مورد نظر(Lead, Lag) کار خواهند کرد.
6. پس از آن که چیلرها شروع به کار کردند، شیرهای کنترل CV-7 و CV-3 باز می شوند.
7. پمپ های آب سرد ساختمان مطابق توالی مورد نظر به کار می افتند.
8. شـیرهای کنتـرل 4 و 5 بـه صـورت تـدریجی عمـل مـی کننـد تـا محلـول گلایکـول بـا دمـای 34 درجه فارنهایت به کویل های سرمایش هواسازها برسد.

چنانچه مخزن های «یخ روی کویل- ذوب داخلـی» کـاملاً شـارژ شـوند، ظرفیـت آنهـا 7500ton-h خواهد بود.
زمانی که حسگرها مشخص کردند که ظرفیت 100 درصـد بـرای مخـزن یـخ بـه دسـت آمـده اسـت، حالـت تولیـد یـخ تمـام مـی شـود. چنانچـه بـه هنگـام شـب بـه سـرما نیـاز نباشـد، سیسـتم ذخیـره یـخ خاموش مـی شـود. چنانچـه مقـدار یـخ ذخیـره شـده از 90 درصـد کمتـر شـود، حالـت تولیـد یـخ دوبـاره فعال می شود.
در این دوره دو حالت دیگر می تواند وجود داشته باشد: -1تولید یخ بـدون سـرمایش مسـتقیم بـرای حذف بارهای سرمایش ساعت های شب و -2 ذوب یخ برای مصرف سرمایش در ساعت های شب بـدون کـار کرد چیلر .

ادامه مقاله تاثیر روی سیستم HVAC کلیک کنید