Der ultimative Leitfaden für Kühlsysteme. Alles, was Sie wissen müssen.

Was sind Kühlsysteme?

Gewerbegebäude verwenden Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen (HVAC), um das Gebäude zu entfeuchten und zu kühlen. Moderne Gewerbebauten suchen nach effizienten HLK-Systemen und -Komponenten als Teil umfassenderer Initiativen, die sich auf die Leistung und Nachhaltigkeit von Gebäuden konzentrieren. Die Bewohner des Gebäudes haben ebenfalls große Erwartungen, dass das HLK-System wie beabsichtigt funktioniert. . .

Kältemaschinen sind zu einem wesentlichen Bestandteil der HLK in einer Vielzahl von gewerblichen Einrichtungen geworden, darunter Hotels, Restaurants, Krankenhäuser, Sportstätten, Industrie- und Fertigungsbetriebe Anlagen usw. Die Industrie hat seit langem erkannt, dass Kühlsysteme in den meisten Einrichtungen den größten Stromverbraucher darstellen. Sie können leicht mehr als 50% des gesamten Stromverbrauchs in saisonalen Perioden verbrauchen. Nach Angaben des US-Energieministeriums (DOE) können Kältemaschinen zusammen etwa 20% des gesamten in Nordamerika erzeugten Stroms verbrauchen. Darüber hinaus schätzt das DOE, dass Kältemaschinen aufgrund verschiedener betrieblicher Ineffizienzen bis zu 30% zusätzlichen Energieverbrauch verbrauchen können. Diese anerkannten Ineffizienzen kosten Unternehmen und Gebäudeeinrichtungen jährlich Milliarden von Dollar.

Im Allgemeinen erleichtert ein Kühler die Wärmeübertragung von einer internen Umgebung zu einer externen Umgebung. Diese Wärmeübertragungsvorrichtung beruht auf dem physikalischen Zustand eines Kältemittels, wenn es durch das Kühlsystem zirkuliert. Natürlich können Kältemaschinen als Herzstück eines jeden zentralen HLK-Systems fungieren.

Wie funktioniert eine Kältemaschine?

Eine Kältemaschine arbeitet nach dem Prinzip der Dampfkompression oder Dampfabsorption. Kältemaschinen liefern einen kontinuierlichen Kühlmittelfluss zur kalten Seite eines Prozesswassersystems bei einer gewünschten Temperatur von etwa 10 ° C. Das Kühlmittel wird dann durch den Prozess gepumpt und entzieht einem Bereich einer Anlage (z. B. Maschinen, Prozessausrüstung usw.) Wärme, wenn es zur Rücklaufseite des Prozesswassersystems zurückfließt.

Ein Kühler verwendet ein mechanisches Dampfkompressionskältesystem, das über eine als Verdampfer bezeichnete Vorrichtung mit dem Prozesswassersystem verbunden ist. Das Kältemittel zirkuliert durch einen Verdampfer, einen Kompressor, einen Kondensator und eine Expansionsvorrichtung eines Kühlers. Ein thermodynamischer Prozess tritt in jeder der obigen Komponenten eines Kühlers auf. Der Verdampfer fungiert als Wärmetauscher, so dass die vom Prozesskühlmittelstrom aufgenommene Wärme auf das Kältemittel übertragen wird. Während der Wärmeübertragung verdampft das Kältemittel und wandelt sich von einer Niederdruckflüssigkeit in Dampf um, während die Temperatur des Prozesskühlmittels abnimmt.

Das Kältemittel fließt dann zu einem Kompressor, der mehrere Funktionen ausführt . Erstens wird das Kältemittel aus dem Verdampfer entfernt und sichergestellt, dass der Druck im Verdampfer niedrig genug bleibt, um die Wärme mit der richtigen Geschwindigkeit aufzunehmen. Zweitens erhöht es den Druck im austretenden Kältemitteldampf, um sicherzustellen, dass seine Temperatur hoch genug bleibt, um Wärme abzugeben, wenn es den Kondensator erreicht. Das Kältemittel kehrt am Kondensator in einen flüssigen Zustand zurück. Die latente Wärme, die beim Wechsel des Kältemittels von Dampf zu Flüssigkeit abgegeben wird, wird von einem Kühlmedium (Luft oder Wasser) aus der Umgebung abgeführt.

Arten von Kältemaschinen:

Wie beschrieben, Zwei verschiedene Kühlmedien (Luft oder Wasser) können die Übertragung der latenten Wärme erleichtern, die beim Wechsel des Kältemittels von Dampf zu Flüssigkeit abgegeben wird. Daher können Kältemaschinen zwei verschiedene Arten von Kondensatoren verwenden, luftgekühlte und wassergekühlte.

• Luftgekühlte Kondensatoren ähneln den „Kühlern“, die Automotoren kühlen. Sie verwenden ein motorisiertes Gebläse, um Kraft zu erzeugen Luft über ein Netz von Kältemittelleitungen. Luftgekühlte Kondensatoren benötigen Umgebungstemperaturen von 35 ° C (95 ° F) oder weniger, um effektiv zu arbeiten, sofern sie nicht speziell für Umgebungsbedingungen ausgelegt sind.
• Wasser- gekühlte Kondensatoren haben dieselbe Funktion wie luftgekühlte Kondensatoren, erfordern jedoch zwei Schritte, um die Wärmeübertragung abzuschließen. Zunächst wird Wärme vom Kältemitteldampf in das Kondensatorwasser geleitet. Anschließend wird das warme Kondensatorwasser zu einem Kühlturm gepumpt, in dem die Prozesswärme erzeugt wird wird letztendlich an die Atmosphäre abgegeben.

Wassergekühlte Kältemaschinen:

Wassergekühlte Kältemaschinen verfügen über einen wassergekühlten Kondensator, der mit einem Kühlturm verbunden ist Wird für mittlere und große Installationen mit ausreichender Wasserversorgung verwendet. Wassergekühltes Chi Füllstoffe können aufgrund der relativen Unabhängigkeit von Schwankungen der Umgebungstemperatur eine konstantere Leistung für gewerbliche und industrielle Klimaanlagen erzielen. Die Größe der wassergekühlten Kältemaschinen reicht von kleinen Modellen mit einer Kapazität von 20 Tonnen bis zu Modellen mit mehreren tausend Tonnen, die die weltweit größten Einrichtungen wie Flughäfen, Einkaufszentren und andere Einrichtungen kühlen.

Ein typischer wassergekühlter Kühler verwendet umlaufendes Kondensatorwasser aus einem Kühlturm, um das Kältemittel zu kondensieren. Ein wassergekühlter Kühler enthält ein Kältemittel, das von der eintretenden Kondensatorwassertemperatur (und der Durchflussrate) abhängt und in Bezug auf die Umgebungstemperatur des Feuchtkolbens funktioniert. Da die Feuchtkugeltemperatur immer niedriger als die Trockenkugeltemperatur ist, kann die Kondensationstemperatur (und der Druck) des Kältemittels in einem wassergekühlten Kühler häufig erheblich niedriger sein als in einem luftgekühlten Kühler. Somit können wassergekühlte Kältemaschinen effizienter arbeiten.

Wassergekühlte Kältemaschinen befinden sich normalerweise in Innenräumen in einer Umgebung, die vor den Elementen geschützt ist. Daher kann ein wassergekühlter Kühler eine längere Lebensdauer bieten. Wassergekühlte Kältemaschinen sind normalerweise die einzige Option für größere Installationen. Das zusätzliche Kühlturmsystem erfordert im Vergleich zu luftgekühlten Kältemaschinen zusätzliche Installationskosten und Wartung.

Luftgekühlte Kältemaschinen:

Luftgekühlte Kältemaschinen basieren auf einem Kondensator, der durch die gekühlt wird Umgebungsluft. Daher können luftgekühlte Kältemaschinen häufig in kleineren oder mittleren Installationen Anwendung finden, in denen Platzbeschränkungen bestehen können. Ein luftgekühlter Kühler kann die praktischste Wahl in Szenarien darstellen, in denen Wasser eine knappe Ressource darstellt.

Ein typischer luftgekühlter Kühler kann Propellerlüfter oder mechanische Kühlzyklen aufweisen, um Umgebungsluft über eine Lamellenspule zu ziehen Kältemittel kondensieren. Die Kondensation des Kältemitteldampfes im luftgekühlten Kondensator ermöglicht die Übertragung von Wärme an die Atmosphäre.

Luftgekühlte Kältemaschinen bieten den erheblichen Vorteil geringerer Installationskosten. Eine einfachere Wartung ergibt sich auch aufgrund ihrer relativen Einfachheit im Vergleich zu wassergekühlten Kältemaschinen. Luftgekühlte Kältemaschinen nehmen weniger Platz ein, befinden sich jedoch meist außerhalb einer Anlage. Somit beeinträchtigen die Außenelemente ihre Funktionslebensdauer.

Die All-inclusive-Eigenschaften luftgekühlter Kältemaschinen reduzieren die Wartungskosten. Ihre relative Einfachheit bei gleichzeitig reduziertem Platzbedarf bietet bei vielen Arten von Installationen große Vorteile.

Maßnahmen zur Steigerung der Effizienz von Kühlsystemen:

Die Kosten für Kühlgeräte verbrauchen einen erheblichen Teil der Stromrechnungen Ihres Gebäudes . Welche Maßnahmen sollte man ergreifen, um durch maximale Effizienz des Kühlsystems Energieeinsparungen zu erzielen? Lassen Sie uns einige Möglichkeiten untersuchen.

Laufende Wartung

Kühlsysteme arbeiten durch ordnungsgemäße laufende Wartung effizienter. Die meisten Unternehmen erkennen diesen Wert und haben Schritte im Rahmen ihrer täglichen Best Practices für das Facility Management unternommen. Einige gängige Best Practices für Kühlsysteme sind:

1. Überprüfen und reinigen Sie die Kondensatorspulen. Die Wärmeübertragung hat einen großen Einfluss auf die Kühlsysteme und ist nach wie vor von grundlegender Bedeutung für einen effizienten Kühlbetrieb. Bei der routinemäßigen Wartung sollten die Kondensatorspulen auf Verstopfung und freien Luftdurchgang überprüft werden.
2. Kältemittelfüllung aufrechterhalten. Der Kühlquotient eines Kühlers hängt vom richtigen Kältemittelstand im System ab. Die Aufrechterhaltung einer ordnungsgemäßen Kältemittelfüllung kann die Energieeffizienz erheblich beeinträchtigen, indem die Kühlkosten um fast 5 bis 10% gesenkt werden.
3. Aufrechterhaltung des Kondensatorwassers: Die mit Kühltürmen verwendeten Kondensatorwasserkreisläufe müssen den vorgesehenen ordnungsgemäßen Wasserfluss aufrechterhalten. Schmutz wie Sand, erosive Feststoffe und Verunreinigungsmaterialien können den Kondensatorkreislauf beeinträchtigen. Verschmutzung oder Ablagerungen können den Wasserfluss hemmen und die Betriebseffizienz des Kühlers erheblich beeinträchtigen.

Vorausschauende Wartung

Künstliche Intelligenz (KI) entwickelt sich in alltäglichen praktischen Anwendungen weiter. Maschinen wie Kühlsysteme profitieren von KI-Algorithmen, die potenzielle Fehler erkennen können, bevor sie auftreten. Die vorausschauende Wartung nutzt die Erfassung und Analyse der Betriebsdaten des Kühlsystems, um zu bestimmen, wann Wartungsmaßnahmen vor einem katastrophalen Ausfall ergriffen werden sollten. Da Kältemaschinensysteme das Herzstück der meisten modernen HLK-Systeme darstellen, spart die Verhinderung von katastrophalen Ausfällen, die zu erheblichen „Ausfallzeiten“ führen, sowohl Reparaturkosten als auch Reputation. Die entscheidende Rolle eines Kältemaschinensystems erfordert eine eingehendere Prüfung. Big Data und KI minimiert Ausfallzeiten und maximiert die Produktivität.

Das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) bietet das Datenerfassungstool, mit dem KI-Anwendungen wie z. B. vorausschauende Wartung ermöglicht werden können. Die Zukunft von HVAC ist KI und IoT. IoT ermöglicht die Erfassung von Echtzeitdaten von einem Kühler, um eine kontinuierliche Analyse seines Betriebs zu ermöglichen. Die detaillierten IoT-Daten, die von einem Kühler erfasst werden, gehen weit über die durch visuelle Inspektion erhaltenen Daten hinaus. IoT verbindet Bauingenieure mit der Echtzeit-Sichtbarkeit kritischer HLK-Anlagen Dies ermöglicht eine fundierte Überwachung der tatsächlichen Betriebsbedingungen.

Optimierung

Kältemaschinen arbeiten als Teil eines komplexen HLK-Systems.Wassergekühlte Kältemaschinen sind aufgrund des Anschlusses an ein Kühlturmsystem komplexer. Die Bewertung der Gesamtleistung der Kälteanlage umfasst daher eine Analyse des Gesamtstromverbrauchs des Kompressors, der Pumpen, der Kühlturmlüfter usw., um umfassende Effizienzmaßnahmen wie kW / Tonne zu bewerten.

Optimierung der gesamten Kälteanlage muss ganzheitlich durchgeführt werden. Verschiedene Anpassungen, die sich auf optimale Kaltwassersollwerte, Kühlersequenzierung und Lastausgleich, Spitzenbedarfsmanagement, Kühlturmwassermanagement usw. konzentrieren, können nur mit Betriebsdaten durchgeführt werden. IoT kann die Werkzeuge für eine solche Optimierung bereitstellen, indem es den Stromverbrauch in jedem Teil der Kälteanlage, die Vor- / Rücklauftemperaturen von Kältemaschine und Kühlturm, die Wasserdurchflussraten aus dem Kondensatorwasserkreislauf usw. in Echtzeit überwacht Praktische Anwendung in der HLK, um eine echte Optimierung zu ermöglichen.

Fazit:

Die Betriebseffizienz des Kühlers wirkt sich stark auf die Betriebskosten Ihres Gebäudes aus. Die fortlaufende routinemäßige Wartung ist aus Sicht des Facility Managements das Minimum. Die vorausschauende Wartung und Optimierung des Kühlsystems erfordert Betriebsdaten in Echtzeit. Das Internet der Dinge hat die Tür zu neuen Formen der Kühleffizienz geöffnet.