Co jsou chladicí systémy?
Komerční budovy používají k odvlhčování a chlazení budovy systémy vytápění, větrání a klimatizace (HVAC). Moderní komerční budovy hledají efektivní systémy a komponenty HVAC jako součást širších iniciativ zaměřených na výkon a udržitelnost budov. Obyvatelé budovy podobně nesou velká očekávání, že systém HVAC bude fungovat podle očekávání. . . vytvořit pohodlné vnitřní prostředí bez ohledu na vnější podmínky budovy.
Chladiče se staly základní HVAC složkou široké škály komerčních zařízení, včetně hotelů, restaurací, nemocnic, sportovních arén, průmyslu a výroby průmyslová odvětví atd. Odvětví již dlouho uznává, že chladicí systémy představují největšího spotřebitele elektrické energie ve většině zařízení. Během sezónního období mohou snadno spotřebovat více než 50% z celkové spotřeby elektrické energie. Podle amerického ministerstva energetiky (DOE) se chladiče mohou kombinovat a využívat přibližně 20% celkové elektrické energie vyrobené v Severní Americe. Kromě toho DOE odhaduje, že chladicí jednotky mohou kvůli různé provozní neefektivnosti vynaložit až 30% další spotřeby energie. Tato uznávaná neefektivnost stojí společnosti a stavební zařízení ročně miliardy dolarů.
Chladič obecně usnadňuje přenos tepla z vnitřního prostředí do vnějšího prostředí. Toto zařízení pro přenos tepla spoléhá na fyzický stav chladiva, které cirkuluje chladicím systémem. Chladiče jistě mohou fungovat jako srdce jakéhokoli centrálního systému HVAC.
Jak funguje chladič?
Chladič pracuje na principu komprese páry nebo absorpce páry. Chladicí jednotky zajišťují nepřetržitý tok chladicí kapaliny na studenou stranu systému procesní vody při požadované teplotě 10 ° C (50 ° F). Chladicí kapalina je poté čerpána procesem a získává teplo z jedné oblasti zařízení (např. Ze strojů, procesních zařízení atd.), Jak proudí zpět na zpětnou stranu systému procesní vody.
Chladicí jednotka používá mechanický chladicí systém s kompresí par, který se připojuje k systému procesní vody prostřednictvím zařízení zvaného výparník. Chladivo cirkuluje výparníkem, kompresorem, kondenzátorem a expanzním zařízením chladicí jednotky. V každé z výše uvedených složek chladiče dochází k termodynamickému procesu. Výparník funguje jako výměník tepla, takže teplo zachycené tokem chladicího média se přenáší do chladiva. Jak dochází k přenosu tepla, chladivo se odpařuje a mění se z nízkotlaké kapaliny na páru, zatímco teplota procesního chladiva klesá.
Chladivo poté proudí do kompresoru, který plní více funkcí . Nejprve odstraní chladivo z výparníku a zajistí, že tlak ve výparníku zůstane dostatečně nízký, aby absorboval teplo správnou rychlostí. Za druhé zvyšuje tlak v odcházející páře chladiva, aby zajistil, že jeho teplota zůstane dostatečně vysoká, aby uvolňovala teplo, když dosáhne kondenzátoru. Chladivo se vrací zpět do kapalného stavu v kondenzátoru. Latentní teplo, které se vzdává při změně chladiva z páry na kapalinu, je odváděno z okolí chladicím médiem (vzduchem nebo vodou).
Typy chladičů:
Jak je popsáno, dvě různá chladicí média (vzduch nebo voda) mohou usnadnit přenos latentního tepla, které se vzdává při změně chladiva z páry na kapalinu. Chladiče tedy mohou používat dva různé typy kondenzátorů, vzduchem chlazené a vodou chlazené.
- Vzduchem chlazené kondenzátory připomínají „chladiče“, které chladí automobilové motory. K vynucování používají motorové dmychadlo vzduch přes mřížku vedení chladiva. Pokud nejsou speciálně navrženy pro podmínky s vysokým okolním prostředím, vyžadují vzduchem chlazené kondenzátory pro efektivní provoz okolní teploty 95 ° F (35 ° C) nebo nižší.
- Voda – chlazené kondenzátory plní stejnou funkci jako vzduchem chlazené kondenzátory, ale k dokončení přenosu tepla vyžadují dva kroky. Nejprve se teplo pohybuje z páry chladiva do vody kondenzátoru. Potom se teplá voda kondenzátoru čerpá do chladicí věže, kde se procesní teplo je nakonec vypouštěn do atmosféry.
Vodou chlazené chladiče:
Vodou chlazené chladiče jsou vybaveny vodou chlazeným kondenzátorem spojeným s chladicí věží. Obvykle byly používá se pro střední a velké instalace, které mají dostatečný přívod vody. Vodou chlazený chi Díky komerční relativní nezávislosti na výkyvech okolní teploty mohou výrobci komerčních a průmyslových klimatizací dosáhnout stálejšího výkonu. Vodou chlazené chladicí jednotky se pohybují od malých modelů s 20tunovou kapacitou až po několik tisíctunové modely, které chladí největší zařízení na světě, jako jsou letiště, nákupní centra a další zařízení.
Typický vodou chlazený chladič používá ke kondenzaci chladiva recirkulační kondenzátorovou vodu z chladicí věže. Vodou chlazený chladič obsahuje chladivo závislé na teplotě vstupující kondenzátorové vody (a průtoku), které funguje ve vztahu k okolní teplotě mokrého teploměru. Vzhledem k tomu, že teplota mokrého teploměru je vždy nižší než teplota suchého teploměru, může teplota kondenzace chladiva (a tlak) ve vodou chlazeném chladiči často fungovat výrazně nižší než ve vzduchem chlazeném chladiči. Vodou chlazené chladiče tak mohou pracovat efektivněji.
Vodou chlazené chladiče se obvykle nacházejí uvnitř v prostředí chráněném před živly. Vodou chlazený chladič proto může nabídnout delší životnost. Vodou chlazené chladiče obvykle představují jedinou možnost pro větší instalace. Dodatečný systém chladicí věže bude vyžadovat další náklady na instalaci a údržbu ve srovnání se vzduchem chlazenými chladiči.
Vzduchem chlazené chladiče:
Vzduchem chlazené chladiče se spoléhají na kondenzátor chlazený prostředí vzduch. Vzduchem chlazené chladiče tak mohou najít běžné použití v menších nebo středních instalacích, kde mohou existovat prostorová omezení. Vzduchem chlazený chladič může představovat nejpraktičtější volbu ve scénářích, kdy voda představuje vzácný zdroj.
Typický vzduchem chlazený chladič může obsahovat vrtulové ventilátory nebo mechanické chladicí cykly, které čerpají okolní vzduch přes žebrovanou cívku do kondenzujte chladivo. Kondenzace par chladiva ve vzduchem chlazeném kondenzátoru umožňuje přenos tepla do atmosféry.
Chladiče chlazené vzduchem nabízejí významnou výhodu nižších nákladů na instalaci. Výsledkem je jednodušší údržba díky jejich relativní jednoduchosti ve srovnání s vodou chlazenými chladiči. Vzduchem chlazené chladiče zaberou méně místa, ale většinou budou umístěny mimo zařízení. Venkovní prvky tak zredukují jejich funkční životnost.
All inclusive charakter vzduchem chlazených chladičů snižuje náklady na údržbu. Jejich relativní jednoduchost spojená se sníženými požadavky na prostor přináší velké výhody v mnoha typech instalací.
Akce ke zvýšení efektivity chladicích systémů:
Náklady chladiče spotřebovávají podstatnou část účtů za energie ve vaší budově. . Jaká opatření by měla být přijata k dosažení úspor energie pomocí maximální účinnosti chladicího systému? Prozkoumejme některé možnosti.
Probíhající údržba
Chladicí systémy budou účinněji fungovat díky řádné průběžné údržbě. Většina organizací uznává tuto hodnotu a podnikla kroky jako součást svých každodenních osvědčených postupů správy zařízení. Mezi běžné osvědčené postupy pro chladicí systémy patří:
- Zkontrolujte a vyčistěte kondenzátorové cívky. Přenos tepla má velký vliv na chladicí systémy a zůstává základním předpokladem pro efektivní provoz chladicí jednotky. Běžná údržba by měla kontrolovat ucpání cívek kondenzátoru a volný průchod vzduchu.
- Udržujte náplň chladiva. Kvocient chlazení chladiče závisí na správné hladině chladiva v systému. Udržování správného plnění chladiva může výrazně ovlivnit energetickou účinnost snížením nákladů na chlazení o téměř 5–10%.
- Udržujte vodu z kondenzátoru: Smyčky kondenzátoru na vodu používané u chladicích věží musí udržovat správný průtok vody, jak je navrženo. Veškeré nečistoty, jako je písek, erozivní pevné látky a kontaminující materiály, mohou ovlivnit vodní smyčku kondenzátoru. Zanášení nebo tvorba vodního kamene může bránit průtoku vody a výrazně ovlivnit provozní účinnost chladicí jednotky.
Prediktivní údržba
Umělá inteligence (AI) pokračuje v pokroku v každodenních praktických aplikacích. Strojní zařízení, jako jsou chladicí systémy, budou těžit z algoritmů AI, které dokážou detekovat potenciální poruchy dříve, než k nim dojde. Prediktivní údržba využívá sběr a analýzu provozních dat systému chladicí jednotky k určení, kdy by měly být provedeny kroky údržby před katastrofickým selháním. Protože chladicí systémy představují jádro většiny moderních systémů HVAC, prevence katastrofických poruch, které způsobují významné „prostoje“, ušetří náklady na nouzové opravy i reputaci. Kritická role chladicího systému vyžaduje zvýšenou kontrolu. Big Data and AI minimalizuje prostoje a maximalizuje produktivitu.
Internet věcí (IoT) poskytuje nástroj pro sběr dat, který umožňuje aplikace AI, jako je prediktivní údržba. Budoucností HVAC je ve skutečnosti AI a IoT. umožňuje shromažďování dat v reálném čase od chladiče, aby byla umožněna kontinuální analýza jeho provozu. Granulární data IoT shromážděná od chladiče budou daleko přesahovat data získaná vizuální kontrolou. IoT spojuje stavební inženýry s viditelností kritických HVAC aktiv v reálném čase , což umožňuje informované sledování skutečných provozních podmínek.
Optimalizace
Chladiče pracují jako součást komplexního systému HVAC.Vodou chlazené chladiče mají větší složitost díky připojení k systému chladicí věže. Hodnocení celkového výkonu chladicí jednotky bude proto zahrnovat analýzu celkové spotřeby energie kompresoru, čerpadel, ventilátorů chladicí věže atd. Za účelem vyhodnocení komplexních opatření účinnosti, jako je kW / tuna.
Optimalizace celkové chladicí jednotky musí být provedeno holisticky. Různá nastavení zaměřená na optimální nastavené hodnoty chlazené vody, řazení chladiče a vyrovnávání zátěže, správu špičkových požadavků, správu vody chladicí věže atd. Lze provádět pouze s provozními údaji. IoT může poskytnout nástroje pro takovou optimalizaci tím, že poskytuje monitorování spotřeby energie z každé části chladicího zařízení v reálném čase, teploty přívodu / zpětného toku z chladicí a chladicí věže, průtoky vody z vodní smyčky kondenzátoru atd. praktické použití v HVAC pro usnadnění skutečné optimalizace.
Závěr:
Provozní efektivita chladiče výrazně ovlivní vaše provozní náklady budovy. Probíhající běžná údržba představuje z hlediska správy zařízení minimum. Prediktivní údržba a optimalizace chladicího systému vyžaduje provozní data v reálném čase. IoT otevřela dveře novým formám účinnosti chladičů.