Hvad er kølesystemer?
Kommercielle bygninger bruger varme-, ventilations- og klimaanlægssystemer (HVAC) til at affugte og afkøle bygningen. Moderne kommercielle bygninger søger effektive HVAC-systemer og -komponenter som en del af bredere initiativer centreret om bygningens ydeevne og bæredygtighed. Bygningens beboere har ligeledes store forventninger om, at HVAC-systemet fungerer som beregnet. . . at skabe et behageligt indvendigt miljø uanset bygningens eksterne forhold.
Køleapparater er blevet en væsentlig HVAC-komponent i en lang række kommercielle faciliteter, herunder hoteller, restauranter, hospitaler, sportsarenaer, industri og produktion fabrikker osv. Industrien har længe erkendt, at kølesystemer udgør den største enkeltforbruger af elektrisk brug i de fleste faciliteter. De kan let forbruge mere end 50% af det samlede elforbrug i sæsonperioder. Ifølge US Department of Energy (DOE) kan køleaggregater kombineres til at bruge ca. 20% af den samlede elektriske kraft, der genereres i Nordamerika. Desuden estimerer DOE, at køleapparater kan bruge op til 30% i yderligere energiforbrug på grund af forskellige operationelle ineffektiviteter. Disse anerkendte ineffektiviteter koster virksomheder og bygningsfaciliteter milliarder af dollars årligt.
Generelt letter en køler køleovnen fra et internt miljø til et eksternt miljø. Denne varmeoverføringsanordning er afhængig af kølemidlets fysiske tilstand, når den cirkulerer gennem kølesystemet. Bestemt kan køleapparater fungere som hjertet i ethvert centralt HVAC-system.
Hvordan fungerer en køler?
En køler arbejder på princippet om dampkompression eller dampabsorption. Kølere tilvejebringer en kontinuerlig strøm af kølemiddel til den kolde side af et procesvandssystem ved en ønsket temperatur på ca. 50 ° F (10 ° C). Kølemidlet pumpes derefter gennem processen og ekstraherer varme ud af et område af et anlæg (f.eks. Maskiner, procesudstyr osv.), Når det strømmer tilbage til returvandet af procesvandssystemet.
En køler bruger et dampkomprimeringsmekanisk kølesystem, der forbinder til procesvandssystemet gennem en enhed kaldet en fordamper. Kølemiddel cirkulerer gennem en fordamper, kompressor, kondensator og ekspansionsenhed i en køler. En termodynamisk proces forekommer i hver af ovenstående komponenter i en køler. Fordamperen fungerer som en varmeveksler, således at varme, der opsamles af proceskølervæskestrømmen, overføres til kølemidlet. Efterhånden som varmeoverførslen finder sted, fordamper kølemidlet og skifter fra en lavtryksvæske til damp, mens temperaturen på proceskølemidlet reduceres.
Kølemidlet strømmer derefter til en kompressor, der udfører flere funktioner . For det første fjerner det kølemiddel fra fordamperen og sikrer, at trykket i fordamperen forbliver lavt nok til at absorbere varme i den korrekte hastighed. For det andet hæver det trykket i udgående kølemiddeldamp for at sikre, at dets temperatur forbliver høj nok til at frigive varme, når den når kondensatoren. Kølemidlet vender tilbage til flydende tilstand ved kondensatoren. Den latente varme, der afgives, når kølemidlet skifter fra damp til væske, føres væk fra omgivelserne af et køle-medium (luft eller vand).
Typer af kølere:
Som beskrevet, to forskellige kølemedier (luft eller vand) kan lette overførslen af den latente varme, der gives, når kølemidlet skifter fra damp til væske. Således kan køleapparater bruge to forskellige typer kondensatorer, luftkølet og vandkølet.
- Luftkølede kondensatorer ligner de “radiatorer”, der afkøler bilmotorer. De bruger en motoriseret blæser til at tvinge luft på tværs af et gitter af kølemedieledninger. Medmindre de er specielt designet til høje omgivelsesforhold, kræver luftkølede kondensatorer omgivelsestemperaturer på 35 ° C eller derunder for at fungere effektivt.
- Vand- afkølede kondensatorer udfører den samme funktion som luftkølede kondensatorer, men kræver to trin for at fuldføre varmeoverførslen. Først bevæger varmen sig fra kølemiddeldamp ind i kondensatorvandet. Derefter pumpes det varme kondensvand til et køletårn, hvor processen opvarmes udledes i sidste ende til atmosfæren.
Vandkølede kølere:
Vandkølede kølere har en vandkølet kondensator forbundet med et køletårn. De har ofte været bruges til mellemstore og store installationer, der har tilstrækkelig vandforsyning. Vandkølet chi llers kan producere mere konstant ydeevne til kommerciel og industriel aircondition på grund af den relative uafhængighed af udsving i den omgivende temperatur. Vandkølede køleapparater varierer i størrelse fra små 20 ton kapacitetsmodeller til flere tusind ton modeller, der afkøler verdens største faciliteter såsom lufthavne, indkøbscentre og andre faciliteter.
En typisk vandkølet køler bruger recirkulerende kondensvand fra et køletårn til at kondensere kølemidlet. En vandkølet køler indeholder et kølemiddel, der afhænger af den indgående kondensatortemperatur (og strømningshastighed), som fungerer i forhold til den omgivende vådtemperatur. Da vådpæretemperaturen altid er lavere end tørpæretemperaturen, kan kølemiddelkondenseringstemperaturen (og trykket) i en vandkølet køler ofte fungere betydeligt lavere end en luftkølet køler. Således kan vandkølede chillere fungere mere effektivt.
Vandkølede chillere opholder sig typisk indendørs i et miljø beskyttet mod elementerne. Derfor kan vandkølet køler give en længere levetid. Vandkølede køler er typisk den eneste mulighed for større installationer. Det ekstra køletårnsystem kræver ekstra installationsomkostninger og vedligeholdelse sammenlignet med luftkølede kølere.
Luftkølede kølere:
Luftkølede kølere er afhængige af en kondensator, der er kølet af miljøluft. Således kan luftkølede chillere finde almindelig anvendelse i mindre eller mellemstore installationer, hvor der kan være pladsbegrænsninger. En luftkølet køler kan repræsentere det mest praktiske valg i scenarier, hvor vand repræsenterer en knap ressource.
En typisk luftkølet køler kan være udstyret med propelventilatorer eller mekaniske kølecyklusser for at trække den omgivende luft over en finnespole til kondens kølemidlet. Kondensationen af kølemiddeldampen i den luftkølede kondensator muliggør overførsel af varme til atmosfæren.
Luftkølede køleapparater giver den betydelige fordel ved lavere installationsomkostninger. Enklere vedligeholdelse resulterer også på grund af deres relative enkelhed sammenlignet med vandkølede kølere. Luftkølede køleapparater optager mindre plads, men vil hovedsagelig opholde sig uden for et anlæg. Således vil udendørselementerne kompromittere deres funktionelle levetid.
Luftkølede køleres altomfattende natur reducerer vedligeholdelsesomkostningerne. Deres relative enkelhed kombineret med reduceret pladsbehov giver store fordele i mange typer installationer.
Handlinger for at øge effektiviteten af kølesystemer:
Køleomkostninger forbruger en væsentlig del af din bygnings regninger . Hvilke foranstaltninger skal man tage for at opnå energibesparelser gennem maksimal effektivitet i kølesystemet? Lad os undersøge nogle muligheder.
Løbende vedligeholdelse
Kølesystemer fungerer mere effektivt gennem korrekt løbende vedligeholdelse. De fleste organisationer anerkender denne værdi og har taget skridt som en del af deres daglige faciliteter til ledelsesfacilitet. Nogle almindelige bedste fremgangsmåder til kølesystemer inkluderer:
- Undersøg og rengør kondensatorspoler. Varmeoverførsel har stor indvirkning på kølesystemer og er fortsat grundlæggende for at producere effektiv kølerdrift. Rutinemæssig vedligeholdelse skal inspicere kondensatorspoler for tilstopning og fri luftpassage.
- Vedligehold kølemiddeltilførslen. En køleres kølekvotient afhænger af korrekte kølemiddelniveauer i systemet. Vedligeholdelse af korrekt kølemiddelopladning kan i høj grad påvirke energieffektiviteten ved at reducere køleomkostningerne med næsten 5-10%.
- Vedligehold kondensvand: Kondensvandsløjfer, der bruges sammen med køletårne, skal opretholde korrekt vandgennemstrømning som designet. Rester som sand, erosive faste stoffer og forureningsmaterialer kan påvirke kondensvandsløjfen. Tilsmudsning eller skalering kan hæmme vandgennemstrømningen og i høj grad påvirke kølerens driftseffektivitet.
Forudsigende vedligeholdelse
Kunstig intelligens (AI) fortsætter med at udvikle sig i hverdagens praktiske anvendelser. Maskiner såsom kølesystemer vil drage fordel af AI-algoritmer, der kan opdage potentielle fejl, før de opstår. Forudsigelig vedligeholdelse udnytter indsamlingen og analysen af kølersystemets driftsdata for at bestemme, hvornår vedligeholdelseshandlinger skal foretages inden katastrofal fejl. Da køleanlægssystemer repræsenterer hjertet i de fleste moderne HVAC-systemer, vil forebyggelse af katastrofale fejl, der producerer betydelig “nedetid” spare på reparationsomkostninger i nødstilfælde såvel som omdømme. Den kritiske rolle, som et kølesystem spiller, berettiger den øgede kontrol. Big Data og AI minimerer nedetid og maksimerer produktiviteten.
Internet of Things (IoT) leverer dataindsamlingsværktøjet, der kan muliggøre AI-applikationer såsom forudsigende vedligeholdelse. Faktisk er HVACs fremtid AI og IoT. muliggør indsamling af realtidsdata fra en køler for at muliggøre kontinuerlig analyse af dens drift. De granulære IoT-data, der indsamles fra en køler, vil gå langt ud over det, der opnås ved visuel inspektion. IoT forbinder bygningsingeniører med synlighed i realtid af kritiske VVS-aktiver , hvilket muliggør informeret overvågning af de faktiske driftsforhold.
Optimering
Chillers fungerer som en del af et komplekst HVAC-system.Vandkølede køler har større kompleksitet på grund af forbindelsen til et køletårnsystem. Evaluering af den samlede ydeevne for køleanlæg vil derfor indebære en analyse af det samlede strømforbrug for kompressoren, pumperne, køletårnsventilatorerne osv. For at evaluere omfattende effektivitetsmål såsom kW / ton.
Optimering af det samlede køleanlæg skal udføres helhedsorienteret. Forskellige justeringer med fokus på optimale sætpunkter for kølet vand, sekventering af køler og belastningsbalancering, styring af topefterspørgsel, styring af køletårn osv. Kan kun udføres med driftsdata. IoT kan levere værktøjerne til en sådan optimering ved at tilvejebringe realtidsovervågning af strømforbruget fra hver del af køleanlægget, tilførsels- / returtemperaturer fra køleren og køletårnet, vandstrømningshastigheder fra kondensvandsløjfen osv. IoT har fundet praktisk anvendelse i HVAC for at lette ægte optimering.
Konklusion:
Kølemaskinens driftseffektivitet vil i høj grad påvirke dine bygningsdriftsomkostninger. Løbende rutinemæssig vedligeholdelse repræsenterer minimumet set ud fra facilitetsstyringens perspektiv. Forudsigelig vedligeholdelse og optimering af kølesystemet kræver driftsdata i realtid. IoT har åbnet døren til nye former for køleeffektivitet.