Mik azok a hűtőrendszerek?
A kereskedelmi épületek fűtési, szellőztetési és légkondicionáló (HVAC) rendszereket használnak az épület páramentesítésére és hűtésére. A modern kereskedelmi épületek hatékony HVAC rendszereket és alkatrészeket keresnek az épület teljesítményére és fenntarthatóságára összpontosító szélesebb körű kezdeményezések részeként. Az épület lakói hasonlóan nagy elvárásokat támasztanak azzal kapcsolatban, hogy a HVAC rendszer rendeltetésszerűen fog működni. . . kényelmes belső környezet kialakítása, függetlenül az épület külső körülményeitől. üzemek, stb. Az ipar már régóta felismerte, hogy a legtöbb létesítményben a hűtőrendszerek jelentik az egyetlen legnagyobb villamosenergia-fogyasztót. Szezonálisan a teljes elektromos felhasználás több mint 50% -át el tudják fogyasztani. Az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma (DOE) szerint a hűtők kombinálva az Észak-Amerikában termelt teljes villamos energia körülbelül 20% -át tudják felhasználni. Ezenkívül a DOE becslései szerint a hűtőberendezések akár 30% -ot is költhetnek további energiafelhasználásra a különféle működési hatékonyság hiánya miatt. Ezek az elismert hatékonysághiányok évente több milliárd dollárba kerülnek a vállalatoknak és az épületeknek.
Általában a hűtőberendezés megkönnyíti a hő átadását a belső környezetből a külső környezetbe. Ez a hőátadó készülék a hűtőközeg fizikai állapotára támaszkodik, amikor a hűtőrendszeren kering. A hűtőberendezések minden központi HVAC-rendszer szíveként működhetnek.
Hogyan működik a hűtőberendezés?
A hűtőgép a gőztömörítés vagy a gőzabszorpció elvén működik. A hűtők folyamatos hűtőfolyadékot juttatnak a technológiai vízrendszer hideg oldalára a kívánt hőmérsékleten, körülbelül 10 ° C-on. A hűtőfolyadékot ezután szivattyúzzák át a folyamaton, a hőt a létesítmény egyik területéről (pl. Gépek, technológiai berendezések stb.) Kivonják, miközben az a folyamatvíz-rendszer visszatérő oldalára áramlik.
A hűtőberendezés gőztömörítésű mechanikus hűtőrendszert használ, amely párologtatónak nevezett eszközön keresztül csatlakozik a technológiai vízrendszerhez. A hűtőközeg párologtatón, kompresszoron, kondenzátoron és egy hűtő tágulási eszközén kering. A hûtõberendezés fenti komponenseiben termodinamikai folyamat megy végbe. Az elpárologtató hőcserélőként funkcionál, így a folyamat hűtőfolyadék-áramával elkapott hő átkerül a hűtőközegbe. Amint a hőátadás megtörténik, a hűtőközeg elpárolog, alacsony nyomású folyadékból gőzzé változik, miközben a technológiai hűtőközeg hőmérséklete csökken.
A hűtőközeg ezután egy kompresszorba áramlik, amely több funkciót is ellát. . Először eltávolítja a hűtőközeget az elpárologtatóból, és biztosítja, hogy a párologtatóban lévő nyomás elég alacsony maradjon ahhoz, hogy a hőt megfelelő sebességgel szívja fel. Másodszor, emeli a kimenő hűtőközeg párájának nyomását annak biztosítása érdekében, hogy hőmérséklete elég magas maradjon ahhoz, hogy a kondenzátorba érve hő távozzon. A hűtőközeg a kondenzátornál folyékony állapotba kerül. A hűtőközeg gőzről folyadékra váltásakor leadott látens hőt egy hűtőközeg (levegő vagy víz) viszi el a környezetből.
A hűtők típusai:
Amint leírták, két különböző hűtőközeg (levegő vagy víz) megkönnyítheti a leadott látens hő átadását, amikor a hűtőközeg gőzről folyadékra változik. Így a hűtők kétféle kondenzátort használhatnak, léghűtéses és vízhűtéses.
- A léghűtéses kondenzátorok hasonlítanak a gépjármű-motorokat hűsítő “radiátorokra”. Motoros fúvóval kényszerítik őket. levegő a hűtőközeg-vezetékeken keresztül. Ha a léghűtéses kondenzátorokat nem kifejezetten magas környezeti körülményekre tervezték, akkor a hatékony működéshez a 35 ° C (95 ° F) vagy az alatti környezeti hőmérsékletre van szükség.
- Víz- A hűtött kondenzátorok ugyanazt a funkciót látják el, mint a léghűtéses kondenzátorok, de a hőátadás teljesítéséhez két lépésre van szükség. Először a hűtőközeg gőzéből a hő a kondenzátor vízébe kerül. Ezután a meleg kondenzátor vizet egy hűtőtoronyba pumpálják, ahol a folyamat hője végül a légkörbe kerül.
Vízhűtéses hűtők:
A vízhűtéses hűtők egy vízhűtéses kondenzátort tartalmaznak, amely egy hűtőtoronnyal van összekötve. közepes és nagy létesítményekhez használják, amelyek elegendő vízellátással rendelkeznek.Vízhűtéses chi A környezeti hőmérséklet ingadozásaival szembeni viszonylagos függetlenség miatt a llerek állandóbb teljesítményt tudnak biztosítani a kereskedelmi és ipari légkondicionáláshoz. A vízhűtéses hűtők méretei a kicsi, 20 tonnás kapacitású modellektől a több ezer tonnás modellekig terjednek, amelyek hűtik a világ legnagyobb létesítményeit, például repülőtereket, bevásárlóközpontokat és egyéb létesítményeket.
Egy tipikus vízhűtéses hűtő a hűtőtoronyból visszavezetett kondenzátor vizet használ a hűtőközeg kondenzálására. A vízhűtéses hűtő a hűtőközeg belépő hőmérsékletétől (és áramlási sebességétől) függően tartalmaz egy hűtőközeget, amely a környezeti nedves hőmérséklettől függ. Mivel a nedves égő hőmérséklete mindig alacsonyabb, mint a száraz égő hőmérséklete, a hűtőközeg kondenzációs hőmérséklete (és nyomása) egy vízhűtéses hűtőben gyakran lényegesen alacsonyabban működhet, mint egy léghűtéses hűtő. Így a vízhűtéses hűtők hatékonyabban működhetnek.
A vízhűtéses hűtők általában beltérben, az elemektől védett környezetben tartózkodnak. Ezért a vízhűtéses hűtő hosszabb élettartamot kínál. A vízhűtéses hűtők általában az egyetlen lehetőséget jelentik a nagyobb telepítéseknél. A kiegészítő hűtőtorony-rendszer további telepítési költségeket és karbantartást igényel a léghűtéses hűtőkhöz képest.
Léghűtéses hűtők:
A léghűtéses hűtők a környezeti levegő. Így a léghűtéses hűtők közös alkalmazást találhatnak kisebb vagy közepes méretű létesítményekben, ahol helyszűke lehet. A léghűtéses hűtő a legpraktikusabb választást jelentheti olyan esetekben, amikor a víz szűkös erőforrást jelent.
Egy tipikus léghűtéses hűtőberendezés propellerventilátorokat vagy mechanikus hűtési ciklusokat tartalmazhat a környezeti levegő beszívására egy hornyolt tekercs felett. kondenzálja a hűtőközeget. A léghűtéses kondenzátor hűtőközegének kondenzációja lehetővé teszi a hő átadását a légkörbe.
A léghűtéses hűtők az alacsonyabb telepítési költségek jelentős előnyét kínálják. Az egyszerűbb karbantartás a vízhűtéses hűtőkhöz viszonyított viszonylagos egyszerűségüknek is köszönhető. A léghűtéses hűtők kevesebb helyet foglalnak el, de többnyire egy létesítményen kívül tartózkodnak. Így a kültéri elemek veszélyeztetik funkcionális élettartamukat.
A léghűtéses hűtők mindent magában foglaló jellege csökkenti a karbantartási költségeket. Viszonylagos egyszerűségük és a csökkentett helyigény párosulnak számos előnyt sokféle berendezésben.
A hűtőrendszerek hatékonyságának növelését célzó intézkedések:
A hűtőberendezések költségei az épület közüzemi számláinak jelentős részét felemésztik. . Milyen intézkedéseket kell tennie annak érdekében, hogy energiamegtakarítást érjen el a hűtőrendszer maximális hatékonysága révén? Vizsgáljuk meg néhány lehetőséget.
Folyamatos karbantartás
A hűtőrendszerek hatékonyan működnek a megfelelő folyamatos karbantartás révén. A legtöbb szervezet elismeri ezt az értéket, és lépéseket tett a napi létesítménykezelési bevált gyakorlatok részeként. A hűtőrendszerek néhány bevált gyakorlata a következő:
- Ellenőrizze és tisztítsa meg a kondenzátor tekercseket. A hőátadás nagy hatással van a hűtőrendszerekre, és továbbra is alapvető fontosságú a hatékony hűtőműködés előállításához. A szokásos karbantartás során ellenőrizni kell a kondenzátor tekercseinek eltömődését és szabad légáteresztését.
- Tartsa fenn a hűtőközeg töltését. A hűtő hűtési hányada a rendszer megfelelő hűtőközeg-szintjétől függ. A megfelelő hűtőközeg-töltés fenntartása nagyban befolyásolhatja az energiahatékonyságot azáltal, hogy a hűtési költségeket csaknem 5-10% -kal csökkenti.
- A kondenzátor víz fenntartása: A hűtőtornyokhoz használt kondenzátor vízhurkoknak meg kell tartaniuk a megfelelő vízáramlást a terveknek megfelelően. Bármilyen törmelék, például homok, eróziós szilárd anyagok és szennyező anyagok befolyásolhatják a kondenzátor vízhurkát. A szennyeződés vagy a vízkő csökkentheti a víz áramlását, és nagyban befolyásolhatja a hűtőberendezés működési hatékonyságát.
Prediktív karbantartás
A mesterséges intelligencia (AI) tovább fejlődik a mindennapi gyakorlati alkalmazásokban. Az olyan gépek, mint például a hűtőrendszerek, részesülhetnek az AI algoritmusokból, amelyek képesek észlelni a lehetséges hibákat, mielőtt azok bekövetkeznének. Az előrejelző karbantartás kihasználja a hűtőrendszer működési adatainak gyűjtését és elemzését annak meghatározása érdekében, hogy mikor kell elvégezni a karbantartási intézkedéseket a katasztrófahibák előtt. Mivel a hűtőberendezések a legmodernebb HVAC rendszerek szívét képviselik, a jelentős “leállást” eredményező katasztrofális hibák megelőzése megspórolja a sürgősségi javítási költségeket és a jó hírnevet is. A hűtőrendszer kritikus szerepe fokozott ellenőrzést igényel. Big Data és Az AI minimalizálja az állásidőket és maximalizálja a termelékenységet.
A tárgyak internete (IoT) biztosítja az adatgyűjtő eszközt, amely lehetővé teszi az AI-alkalmazások, például a prediktív karbantartás használatát. Valójában a HVAC jövője az AI és az IoT. IoT lehetővé teszi valós idejű adatok gyűjtését egy hűtőberendezésről annak folyamatos elemzésének lehetővé tétele érdekében. A hűtőből gyűjtött szemcsés IoT-adatok messze meghaladják a vizuális ellenőrzéssel kapottakat. Az IoT összeköti az épületgépészeket a kritikus HVAC-eszközök valós idejű láthatóságával , ezáltal lehetővé téve a tényleges működési feltételek tájékozott figyelemmel kísérését.
Optimalizálás
A hűtők egy komplex HVAC-rendszer részeként működnek.A vízhűtéses hűtők nagyobb bonyolultsággal rendelkeznek a hűtőtorony rendszerhez való csatlakozás miatt. A hűtőberendezés teljes teljesítményének értékelése ezért magában foglalja a kompresszor, a szivattyúk, a hűtőtorony-ventilátorok stb. Teljes energiafogyasztásának elemzését az olyan átfogó hatékonysági intézkedések értékelése érdekében, mint a kW / tonna.
A teljes hűtőberendezés optimalizálása holisztikusan kell elvégezni. Az optimális hűtött víz alapértékekre, a hűtő szekvenálására és a terhelés kiegyenlítésére, a csúcsigény kezelésére, a hűtőtorony vízgazdálkodására stb. Összpontosító különféle beállítások csak működési adatokkal végezhetők el. Az IoT biztosíthatja az ilyen optimalizálás eszközeit azáltal, hogy valós időben figyelemmel kíséri az energiafogyasztást a hűtőberendezés egyes részeiről, az előremenő / visszatérő hőmérsékleteket a hűtőberendezésből és a hűtőtoronyból, a víz áramlási sebességét a kondenzátoros vízhurokból stb. gyakorlati alkalmazás a HVAC-ban az igazi optimalizálás megkönnyítése érdekében.
Következtetés:
A hűtőberendezések működési hatékonysága nagymértékben befolyásolja az épület üzemeltetési költségeit. A folyamatos rutin karbantartás a minimálisat jelenti a létesítménygazdálkodás szempontjából. A hűtőrendszer előrejelző karbantartása és optimalizálása valós idejű működési adatokat igényel. Az IoT megnyitotta az ajtót a hűtőhatékonyság új formái előtt.