ذخیره سازی با یخ و سیستم های باز در چیلر

سیستم های ذخیره سرمایی باز در چیلر
سیستم های ذخیره سرمایی باز در چیلر
اسفند ۲۵, ۱۳۹۷
پمپ های مورد استفاده در چیلر
پمپ های مورد استفاده در چیلر
اسفند ۲۶, ۱۳۹۷

ذخیره سازی با یخ و سیستم های باز در چیلر

ذخیره سازی با یخ و سیستم های باز در چیلر

ذخیره سازی با یخ و سیستم های باز در چیلر

ذخیره سازی با یخ و سیستم های باز در چیلر در جایی که فضای کافی برای ساخت و نصب مخزن ذخیره سرمایی با آب وجود نداشته باشد و پروژه نیز بزرگ تلقی نشود می توان از این سیستم استفاده کرد. مدارهای این سیستم می توانند بسته و یا باز باشند. در اینجا به مدارهای باز می پردازیم. سیستم های مورد بررسی عبارتند از«برداشت یخ»، «یخ روی کویل- ذوب خارجی» و «محفظه های یخ».

سیستم «برداشت یخ» (Ice Harvester) :

در این سیستم هزینه های مخزن ذخیره کمتر و هزینه های تهیه و نصب چیلرها بیشتر از سایر سیستم های ذخیره سرمایی است. مصرف برق آن برای تولید یخ مثل سایر سیستم های ذخیره سازی یخ است. در این سیستم از آنجا که یخ سازها، روی مخزن ذخیره سرمایی قرار می گیرند و هر از چندی یخ های تولید شده به صورت ثقلی به داخل مخزن ریخته می شوند، ارتفاع مورد نیاز زیاد است و یا مخزن را باید زیر زمین احداث کرد. در حالت اخیر باید به مسألۀ کاویتاسیون پمپ ها توجه کرد و آنها را از انواع «خود آماده» (Self- priming) انتخاب کرد. عیب این پمپ ها راندمان کمتر آنها در مقایسه با سایر پمپ های سانتریفیوژ است. کاهش راندمان می تواند تا 20 درصد هم برسد این امر به ویژه از آن جهت مهم است که این پمپ ها باید در طول ساعت های اوج کار کنند.

 

به هنگام استفاده از این پمپ ها باید به موارد زیر توجه کرد :

  1. لوله کشی و اتصالات روی مکش پمپ باید افت فشار کمی داشته باشند.
  2. باید به مسألۀ NPSH پمپ در حالی که دمای آب برابر با دمای هوای محیط است توجه کرد.
  3. اگر از چند پمپ «خود آماده» استفاده می شود، لوله و اتصالات مکش هر کدام از آنها باید به طور جداگانه انجام شود. نباید اتصال به روش «کلکتوری» باشد. زیرا امکان نشت و از دست رفتن «آمادگی»  (Priming) وجود دارد.
  4. پمپ ها، از جمله پمپ های «خود آماده» را باید مطابق نظر سازندگان، نصب، راه اندازی و راهبری کرد. چند راه برای همبندی پمپ ها در سیستم «برداشت یخ» وجود دارد. در یکی از این روش ها از یک پمپ برای سیر کوله کردن آب چیلر و مبدل حرارتی استفاده می شود. در روش دیگر می توان از دو پمپ، یکی جریان ثابت برای چیلرها و دیگری جریان متغیر برای سیستم آب سرد و مبدل استفاده کرد.

«محفظه های یخ» :


مزیت این سیستم، حجم کم مخازن ذخیره و هزینه های نسبتاً کم چیلر در آنها است با توجه به این که مخزن در این سیستم روی زمین احداث می شود و همیشه ارتفاعی از آب روی مکش پمپ ها قرار دارد، برای مکش پمپ مشکلی ایجاد نمی شود.

یخ روی کویل- ذوب خارجی :


پمپ ها در این سیستم نیز در کنار مخزن قرار می گیرند، از این رو آنها نیز مانند سیستم «محفظه های یخ» روی مکش خود مشکلی ندارند.

محلول نمک های یوتک تیک :


این سیستم مثل سیستم محفظه های یخ است، با این تفاوت که در محفظه های آن آب نیست بلکه محلول نمکی است که در دمای حدود 47 درجه فارنهایت منجمد می شود. مزیت این سیستم در استفاده از چیلرهای متعارف در آنها است. بدین صورت مصرف برق آنها، مانند مصرف برق سیستم ذخیرة سرمایی با آب است. در این سیستم همچنین، مصرف برق از همین مصرف در سیستم «ذخیره سازی با یخ» کمتر است. هزینه های مخزن در این سیستم زیاد است حجم مخزن در این سیستم حدودا نصف حجم مخزن در ذخیره سازی با آب سرد است. پمپ ها در این سیستم در کنار مخزن قرار می گیرند، از این رو مسألۀ خاصی ندارند.

 

نکاتی که باید به هنگام طراحی سیستم و انتخاب پمپ ها مد نظر قرار گیرد :

  1. لازم است تا محاسبات اندازه لوله ها و اتصالات و نیز انتخاب پمپ ها براساس گرانروی و چگالی ویژه (Specific Gravity) واقعی سیال انجام شود. گرانروی آب در دمای 32 درجه فارنهایت برابر است با و در دمای 50 درجه فارنهایت برابر با می باشد.
  2. زمانی که از گلایکول استفاده می شود باید دقت شود که پمپ ها در نزدیکی منحنی انجماد گلایکول کار نکنند.
  3. در سیستم ذخیره سازی با آب سرد و سایر سیستم های ذخیره سازی با یخ (سوای سیستم «برداشت یخ») تا حد امکان تراز مخزن ذخیره باید بالاتر از تراز چیلرها قرار گیرد. این امر نیاز به شیر «پس زن فشار» ( Back Pressure valve ) را در مدار چیلر از بین می برد بهتر است از نمودار توزیع فشار سیستم در تجزیه و تحلیل مدار استفاده شود. این کار باعث روشن شدن نقاط ابهام می گردد، از جمله مقدار اتلاف انرژی روی شیرها، افت فشار شیرهای کنترل و غیره.
  4. لازم است، NPSH پمپ هایی که از مخازن باز برداشت می کنند چک شود. هر چند که برای اکثر این سیستم ها، چنانچه در مکش آنها از اتصالات و شیرهای بیش از حد استفاده نشده باشد، NPSH مشکلی تلقی نمی شود.
  5. بین پمپ و مخزن از شیر کنترل کننده نباید استفاده شود این شیرها در این محل می توانند باعث کاویتاسیون پمپ شوند. می توان روی مکش پمپ از شیر کنترل سه راهه دو حالته استفاده کرد، زیرا در این شیر همواره یکی از دهانه ها باز است این موضوع در مورد پمپ های »خود آماده« صادق نیست، زیرا افت کمی روی مکش آنها می تواند در عملکرد آنها تأثیر منفی بگذارد.
  6. وقتی مدار آب سرد بسته ای با مخزن سرباز ادغام می شود، تراز سطح آب در مخزن سرباز باید با حداقل فشار استاتیک ساختمان مقایسه شود. این اختلاف باید مورد توجه قرار گیرد و در تخمین انرژی مصرفی به حساب آید. مقدار انرژی تلف شده به صورت زیر محاسبه می شود.

    در این رابطه، ارتفاع(h) به فوت و به ترتیب راندمان پمپ و موتور هستند.
    مثال زیر نمونه ای از این محاسبه را نشان می دهد:
    فرض کنید که تراز بالایی ساختمان های پروژه ای 730 فوت بالاتر از سطح دریا و تراز سطح آب در مخزن ذخیره سرمایی آن 520 فوت بالاتر از سطح دریا می باشد. در تراز بالایی ساختمان نیز منبع انبساطی قرار دارد که فشار آن 10psig است.
    برای تأمین 10psig فشار در منبع انبساط ارتفاع باید برابر با 763 فوت باشد.
    730+ (10*23) = 763 فوت
    بدین ترتیب اختلاف ارتفاع برابر خواهد بود با :

520 – 763 = 243 فوت

چنانچه برای افت فشار در لوله و اتصالات بین مخزن و سیستم آب سرد 15 فوت ستون آب در نظر بگیریم، کل ارتفاع مورد نیاز پمپ 258 فوت می گردد. چنانچه                مقدار جریان عبوری سیستم 1000GPM و راندمان پمپ 83 درصد و راندمان موتور 89 درصد باشد، مقدار توان (kw) تلف شده به صورت زیر محاسبه می شود.

 

7. چنانچه فشار استاتیک سیستم بسته بیشتر از تراز بالای مخزن سرباز باشد، باید به نحوی حداقل فشار را در بالای ساختمان برقرار کرد. چند راه برای انجام این            امر وجود دارد.

الف) مطابق شکل  (39) از یک شیر «پس زن فشار» (Back Pressure valve) استفاده شود. در این مورد این شیرها باید فشار مناسبی را در بالای ساختمان برقرار کنند، نه روی ورودی خود.
در بسیاری موارد، نباید از شیرهای خودکار  (Self- operating) استفاده کرد. زیرا اصطکاك مربوط به لولۀ اصلی برگشت، بین شیر و بالای ساختمان متغیر است. شیر باید مجهز به سیستم کنترلی باشد که فشار بالای مخزن را اندازه بگیرد و وضعیت شیر را در آن اساس چنان تغییر دهد که آن فشار ثابت بر جای بماند. به طور متعارف از یک فرستنده فشار  (Pressure Transmitter)که در بالای ساختمان روی مدار کار گذاشته می شود همراه با یک کنترل کنندة تناسبی- انتگرال استفاده می شود. این فرستنده با فرمان به کنترل کننده و شیر کنترل وضعیت شیر را طوری تغییر می دهد که فشار بالای ساختمان مطابق طرح ثابت بر جای بماند. از این روش بیشتر برای ساختمان های کوچک تر استفاده می شود.

ذخیره سازی با یخ و سیستم های باز در چیلر

شکل (a(39 محل شیرها در یک سیستم ذخیره سازي باز.
b– استفاده از رگولاتور پس زن فشار به منظور تثبیت فشار داخل ساختمان.

 

ب) در ساختمان های بزرگ و به هنگام مواجهه با فشار زیاد، ممکن است طراح بخواهد تا انرژی تلف شده را باز یافت کند. در این حالت مطابق شکل(40) می توان از توربین استفاده کرد. به وسیله توربین می توان بین 67- 10 درصد انرژی مربوط به اختلاف فشار بین سیستم آب سرد و مخزن سرباز را باز یافت کرد.

ذخیره سازی با یخ و سیستم های باز در چیلر

شکل(40) چگونگی بازیافت انرژی در سیستم ذخیره سرمایی با آب سرد

پ) استفاده از مبدل حرارتی برای جداکردن دو سیستم آب سرد و مخزن ذخیره سرمایی :
باید توجه کرد که استفاده از مبدل حرارتی دمای آب سرد رفت به سیستم را قدری افزایش می دهد. برای مثال اگر بخواهیم دمای این آب 40° Fباشد، در توجه به افت 3° در مبدل حرارتی، دمای آب رفت به مخزن باید 37° در نظر گرفته شود. این امر راندمان چیلر را قدری کاهش می دهد. ولی در سیستم های ذخیره سازی با یخ، با توجه به دمای پایین آب مخزن، بهتر می توان از مبدل حرارتی استفاده کرد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

Call Now Buttonتماس - بخش فروش