Hva er Chiller Systems?
Kommersielle bygninger bruker HVAC-systemer (varme, ventilasjon og klimaanlegg) for å avfukte og avkjøle bygningen. Moderne kommersielle bygninger søker effektive VVS-systemer og komponenter som en del av bredere tiltak sentrert om bygningsytelse og bærekraft. Bygningens beboere har på samme måte store forventninger om at HVAC-systemet vil fungere som beregnet. . . å skape et komfortabelt interiørmiljø uavhengig av forholdene utenfor bygningen.
Chillers har blitt en viktig HVAC-komponent i et bredt utvalg av kommersielle fasiliteter, inkludert hoteller, restauranter, sykehus, sportsarenaer, industri og industri anlegg osv. Industrien har lenge anerkjent at kjølesystemer representerer den største forbrukeren av elektrisk bruk i de fleste anlegg. De kan lett forbruke mer enn 50% av den totale elektriske bruken i sesongperioder. I følge US Department of Energy (DOE) kan kjølere kombinere for å bruke omtrent 20% av den totale elektriske kraften som genereres i Nord-Amerika. Videre anslår DOE at kjølere kan bruke opptil 30% i ekstra energiforbruk på grunn av ulike driftseffektiviteter. Disse anerkjente ineffektivitetene koster selskaper og bygningsanlegg milliarder av dollar årlig.
Generelt forenkler en kjølemiddel overføring av varme fra et indre miljø til et eksternt miljø. Denne varmeoverføringsenheten er avhengig av den fysiske tilstanden til et kjølemiddel når det sirkulerer gjennom kjølesystemet. Gjerne kan kjølere fungere som hjertet i ethvert sentralt HVAC-system.
Hvordan fungerer en kjøler?
En kjøler fungerer på prinsippet om dampkompresjon eller dampabsorpsjon. Chillers gir en kontinuerlig strøm av kjølevæske til den kalde siden av et prosessvannsystem ved en ønsket temperatur på ca. 50 ° F (10 ° C). Kjølevæsken pumpes deretter gjennom prosessen, og trekker ut varme ut av ett område av et anlegg (f.eks. Maskiner, prosessutstyr osv.) Når det strømmer tilbake til retur siden av prosessvannsystemet.
En kjøler bruker et mekanisk kjølesystem for dampkompresjon som kobles til prosessvannsystemet gjennom en enhet som kalles fordamper. Kjølemiddel sirkulerer gjennom en fordamper, kompressor, kondensator og ekspansjonsenhet til en kjøler. En termodynamisk prosess forekommer i hver av komponentene ovenfor i en kjøler. Fordamperen fungerer som en varmeveksler slik at varmen fanget av prosessen kjølevæskestrømmen overføres til kjølemediet. Når varmeoverføringen skjer, fordamper kjølemediet og skifter fra lavtrykksvæske til damp, mens temperaturen på prosessens kjølevæske reduseres.
Kjølemediet strømmer deretter til en kompressor, som utfører flere funksjoner . Først fjerner det kjølemiddel fra fordamperen og sørger for at trykket i fordamperen forblir lavt nok til å absorbere varme i riktig hastighet. For det andre øker det trykket i utgående kjølemediumdamp for å sikre at temperaturen forblir høy nok til å frigjøre varme når den når kondensatoren. Kjølemediet går tilbake til flytende tilstand ved kondensatoren. Den latente varmen som oppgis når kjølemediet skifter fra damp til væske, blir ført bort fra omgivelsene av et kjølevæske (luft eller vann).
Typer av kjølere:
Som beskrevet, to forskjellige kjølemedier (luft eller vann) kan lette overføringen av latent varme gitt opp når kjølemediet skifter fra damp til væske. Således kan kjølere bruke to forskjellige typer kondensatorer, luftkjølte og vannkjølte.
- Luftkjølte kondensatorer ligner «radiatorene» som kjøler bilmotorer. De bruker en motorisert blåser for å tvinge luft over et rutenett av kjølemedier. Med mindre de er spesielt designet for høye omgivelsesforhold, krever luftkjølte kondensatorer omgivelsestemperaturer på 35 ° C eller lavere for å fungere effektivt.
- Vann- avkjølte kondensatorer utfører samme funksjon som luftkjølte kondensatorer, men krever to trinn for å fullføre varmeoverføringen. Først beveger varmen seg fra kjølemediumdamp inn i kondensvannet. Deretter pumpes det varme kondensvannet til et kjøletårn der prosessen varmes slippes til slutt ut i atmosfæren.
Vannkjølte kjølere:
Vannkjølte kjølere har en vannkjølt kondensator koblet til et kjøletårn. De har ofte vært brukes til mellomstore og store installasjoner som har tilstrekkelig vannforsyning. Vannkjølt chi llers kan produsere mer konstant ytelse for kommersiell og industriell klimaanlegg på grunn av den relative uavhengigheten til svingningene i omgivelsestemperaturen. Vannkjølte kjølere varierer i størrelse fra små 20-tonns kapasitetsmodeller til flere tusen tonn modeller som kjøler verdens største anlegg som flyplasser, kjøpesentre og andre fasiliteter.
En typisk vannkjølt kjøler bruker resirkulerende kondensvann fra et kjøletårn for å kondensere kjølemediet. En vannkjølt kjølemiddel inneholder et kjølemiddel avhengig av den innkommende kondensatorens vanntemperatur (og strømningshastighet), som fungerer i forhold til den omgivende temperaturen på våtløken. Siden våtpæretemperaturen alltid er lavere enn tørrpæretemperaturen, kan kondenseringstemperaturen (og trykket) for kjølemediet i en vannkjølt kjøler ofte virke betydelig lavere enn en luftkjølt kjøler. Dermed kan vannkjølte kjølere fungere mer effektivt.
Vannkjølte kjølere ligger vanligvis innendørs i et miljø beskyttet mot elementene. Derfor kan vannkjølt kjøler tilby lengre levetid. Vannkjølte kjølere er vanligvis det eneste alternativet for større installasjoner. Det ekstra kjøletårnsystemet vil kreve ekstra installasjonskostnader og vedlikehold sammenlignet med luftkjølte kjølere.
Luftkjølte kjølere:
Luftkjølte kjølere er avhengige av en kondensator som er avkjølt av miljøluft. Dermed kan luftkjølte kjølere finne vanlig anvendelse i mindre eller mellomstore installasjoner der det er plassbegrensninger. En luftkjølt kjøler kan representere det mest praktiske valget i scenarier der vann representerer en knapp ressurs.
En typisk luftkjølt kjøler kan ha propellvifter eller mekaniske kjølesykluser for å trekke omgivende luft over en finnespole til kondensere kjølemediet. Kondensasjonen av kjølemediumdampen i den luftkjølte kondensatoren muliggjør overføring av varme til atmosfæren.
Luftkjølte kjølere har den betydelige fordelen med lavere installasjonskostnader. Enklere vedlikehold resulterer også på grunn av deres relative enkelhet sammenlignet med vannkjølte kjølere. Luftkjølte kjølere vil oppta mindre plass, men vil for det meste ligge utenfor et anlegg. Dermed vil utendørselementene kompromittere deres funksjonelle levetid.
Den altomfattende naturen til luftkjølte kjølere reduserer vedlikeholdskostnadene. Deres relative enkelhet kombinert med reduserte plassbehov gir store fordeler i mange typer installasjoner.
Tiltak for å øke effektiviteten til kjølesystemer:
Kjølekostnader forbruker en betydelig del av bygningens strømregninger . Hvilke tiltak bør man ta for å oppnå energibesparelser gjennom maksimal effektivitet i kjølesystemet? La oss undersøke noen muligheter.
Pågående vedlikehold
Kjølesystemer vil fungere mer effektivt gjennom riktig løpende vedlikehold. De fleste organisasjoner anerkjenner denne verdien og har tatt skritt som en del av deres beste praksis for daglig forvaltning av anlegg. Noen vanlige beste fremgangsmåter for kjølesystemer inkluderer:
- Inspiser og rengjør kondensatorspoler. Varmeoverføring har stor innvirkning på kjølesystemer og er fortsatt grunnleggende for å produsere effektiv kjølerdrift. Rutinemessig vedlikehold bør inspisere kondensorspoler for tilstopping og fri luftpassasje.
- Vedlikehold kuldemediet. En kjøleres kjølekvotient avhenger av riktig kjølemiddelnivå i systemet. Å opprettholde riktig kjølevæskelading kan i stor grad påvirke energieffektiviteten ved å redusere kjølekostnadene med nesten 5-10%.
- Vedlikehold kondensvann: Kondensvannsløyfer som brukes sammen med kjøletårn, må opprettholde riktig vannstrøm som designet. Eventuelt rusk som sand, erosive faste stoffer og forurensningsmaterialer kan påvirke kondensvannsløyfen. Forurensning eller skalering kan hemme vannstrømmen og i stor grad påvirke kjølerens driftseffektivitet.
Forutsigende vedlikehold
Kunstig intelligens (AI) fortsetter å utvikle seg i hverdagens praktiske bruksområder. Maskiner som kjølesystemer vil dra nytte av AI-algoritmer som kan oppdage potensielle feil før de oppstår. Forutsigende vedlikehold utnytter innsamling og analyse av driftsdata for kjølesystemet for å avgjøre når vedlikeholdstiltak skal utføres før katastrofal svikt. Ettersom kjøleanlegg representerer hjertet i de fleste moderne HVAC-systemer, vil forebygging av katastrofale feil som produserer betydelig «nedetid» spare på reparasjonskostnader i tillegg til anseelse. Den kritiske rollen som et kjøleanlegg spiller garanterer den økte kontrollen. Big Data og AI vil minimere nedetid og maksimere produktiviteten.
Internet of Things (IoT) tilbyr datainnsamlingsverktøyet som kan aktivere AI-applikasjoner som forutsigende vedlikehold. Faktisk er fremtiden for HVAC AI og IoT. muliggjør innsamling av sanntidsdata fra en chiller for å muliggjøre kontinuerlig analyse av driften. De granulære IoT-dataene som er samlet inn fra en chiller vil gå langt utover det som oppnås ved visuell inspeksjon. IoT forbinder bygningsingeniører med sanntidssynlighet av kritiske HVAC-eiendeler og muliggjør dermed informert overvåking av faktiske driftsforhold.
Optimalisering
Chillers fungerer som en del av et komplekst HVAC-system.Vannkjølte kjølere har større kompleksitet på grunn av tilkoblingen til et kjøletårnsystem. Evaluering av den totale ytelsen til kjøleanlegget vil derfor innebære en analyse av det totale strømforbruket til kompressoren, pumper, kjøletårnvifter osv. For å evaluere omfattende effektivitetstiltak som kW / tonn.
Optimalisering av det totale kjøleanlegget må utføres helhetlig. Ulike justeringer som fokuserer på optimale settpunkter for kjølt vann, kjølersekvensering og lastbalansering, topp etterspørselsstyring, kjølingstårnvannhåndtering, etc. kan bare utføres med driftsdata. IoT kan tilby verktøyene for slik optimalisering ved å tilby sanntidsovervåking av strømforbruket fra hver del av kjøleanlegget, tilførsels- / returtemperaturer fra kjøleren og kjøletårnet, vannstrømningshastigheter fra kondensvannsløyfen, etc. IoT har funnet praktisk anvendelse i HVAC for å muliggjøre ekte optimalisering.
Konklusjon:
Kjølemaskinens driftseffektivitet vil i stor grad påvirke bygningens driftskostnader. Løpende rutinemessig vedlikehold representerer minimumet fra perspektivet til anleggsledelse. Forutsigende vedlikehold og optimalisering av kjølesystemet krever driftsdata i sanntid. IoT har åpnet døren for nye former for kjølereffektivitet.