Co to są systemy agregatów chłodniczych?
Budynki komercyjne wykorzystują systemy ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (HVAC) do osuszania i chłodzenia budynku. Nowoczesne budynki komercyjne poszukują wydajnych systemów i komponentów HVAC w ramach szerszych inicjatyw skupionych na wydajności budynku i zrównoważonym rozwoju. Mieszkańcy budynku podobnie mają duże oczekiwania, że system HVAC będzie działał zgodnie z przeznaczeniem. . . stworzenie komfortowego środowiska wewnętrznego niezależnie od warunków zewnętrznych w budynku.
Chillery stały się podstawowym elementem HVAC w wielu obiektach handlowych, w tym w hotelach, restauracjach, szpitalach, obiektach sportowych, przemyśle i produkcji instalacje itp. Przemysł od dawna uznaje, że systemy agregatów chłodniczych stanowią największego pojedynczego konsumenta zużycia energii elektrycznej w większości obiektów. Mogą z łatwością zużywać ponad 50% całkowitego zużycia energii elektrycznej w okresach sezonowych. Według Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) agregaty chłodnicze mogą łącznie zużywać około 20% całkowitej energii elektrycznej wytwarzanej w Ameryce Północnej. Ponadto DOE szacuje, że agregaty chłodnicze mogą zużywać do 30% dodatkowego zużycia energii z powodu różnych nieefektywności operacyjnych. Te potwierdzone nieefektywności kosztują firmy i obiekty budowlane miliardy dolarów rocznie.
Ogólnie rzecz biorąc, agregat chłodniczy ułatwia przenoszenie ciepła ze środowiska wewnętrznego do środowiska zewnętrznego. To urządzenie do wymiany ciepła opiera się na stanie fizycznym czynnika chłodniczego krążącego w układzie agregatu chłodniczego. Z pewnością agregaty chłodnicze mogą funkcjonować jako serce każdego centralnego systemu HVAC.
Jak działa agregat chłodniczy?
Agregat chłodniczy działa na zasadzie kompresji lub pochłaniania oparów. Agregaty chłodnicze zapewniają ciągły przepływ chłodziwa do zimnej strony systemu wody procesowej przy żądanej temperaturze około 50 ° F (10 ° C). Płyn chłodzący jest następnie pompowany przez proces, pobierając ciepło z jednego obszaru zakładu (np. Maszyn, wyposażenia procesowego itp.), Gdy przepływa z powrotem na stronę powrotną układu wody procesowej.
Agregat chłodniczy wykorzystuje mechaniczny układ chłodniczy ze sprężaniem pary, który łączy się z systemem wody procesowej za pośrednictwem urządzenia zwanego parownikiem. Czynnik chłodniczy krąży przez parownik, sprężarkę, skraplacz i urządzenie rozprężne agregatu chłodniczego. W każdym z powyższych elementów agregatu chłodniczego zachodzi proces termodynamiczny. Parownik działa jako wymiennik ciepła, dzięki czemu ciepło wychwytywane przez przepływ chłodziwa procesowego przenosi się do czynnika chłodniczego. W trakcie wymiany ciepła czynnik chłodniczy paruje, zmieniając się z cieczy o niskim ciśnieniu w parę, podczas gdy temperatura chłodziwa procesowego spada.
Czynnik chłodniczy przepływa następnie do sprężarki, która pełni wiele funkcji . Po pierwsze, usuwa czynnik chłodniczy z parownika i zapewnia, że ciśnienie w parowniku pozostaje wystarczająco niskie, aby pochłaniać ciepło z prawidłową prędkością. Po drugie, podnosi ciśnienie w wychodzących oparach czynnika chłodniczego, aby zapewnić, że ich temperatura pozostaje wystarczająco wysoka, aby uwolnić ciepło, gdy dotrze ono do skraplacza. Czynnik chłodniczy powraca do stanu ciekłego w skraplaczu. Utajone ciepło oddawane, gdy czynnik chłodniczy zmienia się z pary w ciecz, jest odprowadzane z otoczenia przez medium chłodzące (powietrze lub wodę).
Typy agregatów chłodniczych:
Jak opisano, Dwa różne czynniki chłodzące (powietrze lub woda) mogą ułatwić przenoszenie ciepła utajonego oddawanego, gdy czynnik chłodniczy zmienia się z pary w ciecz. W ten sposób agregaty chłodnicze mogą wykorzystywać dwa różne typy skraplaczy, chłodzone powietrzem i chłodzone wodą.
- Skraplacze chłodzone powietrzem przypominają „chłodnice” chłodzące silniki samochodowe. Wykorzystują one dmuchawę napędzaną silnikiem do wymuszenia powietrza przez siatkę przewodów czynnika chłodniczego. Skraplacze chłodzone powietrzem wymagają temperatury otoczenia 95 ° F (35 ° C) lub niższej, chyba że są specjalnie zaprojektowane do pracy w wysokich warunkach otoczenia.
- Woda – skraplacze chłodzone pełnią tę samą funkcję, co skraplacze chłodzone powietrzem, ale do zakończenia wymiany ciepła wymagają dwóch etapów. Po pierwsze, ciepło przenosi się z pary czynnika chłodniczego do wody skraplacza. Następnie ciepła woda skraplacza jest pompowana do chłodni kominowej, gdzie ciepło procesowe jest ostatecznie odprowadzany do atmosfery.
Chillery chłodzone wodą:
Agregaty chłodnicze chłodzone wodą są wyposażone w skraplacz chłodzony wodą połączony z wieżą chłodniczą. stosowany w średnich i dużych instalacjach, które mają wystarczający dopływ wody Chi chłodzony wodą llers mogą zapewnić bardziej stałą wydajność klimatyzacji komercyjnej i przemysłowej ze względu na względną niezależność od wahań temperatury otoczenia. Agregaty chłodnicze chłodzone wodą mają różne rozmiary, od małych 20-tonowych modeli do kilku tysięcy-tonowych, które chłodzą największe obiekty świata, takie jak lotniska, centra handlowe i inne obiekty.
Typowy agregat chłodniczy chłodzony wodą wykorzystuje recyrkulację wody skraplacza z wieży chłodniczej do skraplania czynnika chłodniczego. Agregat chłodniczy chłodzony wodą zawiera czynnik chłodniczy zależny od temperatury wody na wlocie do skraplacza (i natężenia przepływu), który funkcjonuje w zależności od temperatury otoczenia mokrego termometru. Ponieważ temperatura termometru mokrego jest zawsze niższa niż temperatura termometru suchego, temperatura (i ciśnienie) skraplania czynnika chłodniczego w agregacie chłodniczym chłodzonym wodą może często działać znacznie niżej niż w agregacie chłodzonym powietrzem. W ten sposób agregaty chłodnicze chłodzone wodą mogą działać wydajniej.
Agregaty chłodnicze chłodzone wodą zwykle znajdują się w pomieszczeniu, w środowisku chronionym przed żywiołami. Dlatego agregat chłodniczy chłodzony wodą może zapewnić dłuższą żywotność. Agregaty chłodnicze chłodzone wodą stanowią zazwyczaj jedyną opcję dla większych instalacji. Dodatkowy system wieży chłodniczej będzie wymagał dodatkowych kosztów instalacji i konserwacji w porównaniu z agregatami chłodzonymi powietrzem.
Agregaty chłodnicze chłodzone powietrzem:
Agregaty chłodnicze chłodzone powietrzem opierają się na skraplaczu chłodzonym przez powietrze otoczenia. Dlatego agregaty chłodnicze chłodzone powietrzem mogą znaleźć powszechne zastosowanie w mniejszych lub średnich instalacjach, w których mogą występować ograniczenia przestrzenne. Agregat chłodniczy chłodzony powietrzem może stanowić najbardziej praktyczny wybór w scenariuszach, w których woda stanowi rzadki zasób.
Typowy agregat chłodzony powietrzem może być wyposażony w wentylatory śmigłowe lub mechaniczne cykle chłodzenia w celu zasysania powietrza z otoczenia przez wężownicę żebrową do skroplić czynnik chłodniczy. Kondensacja par czynnika chłodniczego w skraplaczu chłodzonym powietrzem umożliwia przenoszenie ciepła do atmosfery.
Agregaty chłodnicze chłodzone powietrzem oferują znaczną zaletę w postaci niższych kosztów instalacji. Prostsza konserwacja wynika również z ich względnej prostoty w porównaniu z agregatami chłodniczymi chłodzonymi wodą. Agregaty chłodnicze chłodzone powietrzem zajmują mniej miejsca, ale przeważnie będą znajdować się poza obiektem. W ten sposób elementy zewnętrzne obniżą ich żywotność funkcjonalną.
Wszechstronny charakter agregatów chłodniczych chłodzonych powietrzem zmniejsza koszty konserwacji. Ich względna prostota w połączeniu ze zmniejszonymi wymaganiami dotyczącymi miejsca daje ogromne korzyści w wielu typach instalacji.
Działania mające na celu zwiększenie wydajności systemów chłodniczych:
Koszty agregatów chłodniczych pochłaniają znaczną część rachunków za media w budynku . Jakie działania należy podjąć, aby uzyskać oszczędność energii poprzez maksymalną sprawność systemu agregatów chłodniczych? Przeanalizujmy kilka możliwości.
Bieżąca konserwacja
Systemy agregatów chłodniczych będą działały wydajniej dzięki odpowiedniej bieżącej konserwacji. Większość organizacji dostrzega tę wartość i podjęła kroki w ramach swoich najlepszych praktyk w zakresie codziennego zarządzania obiektami. Niektóre typowe najlepsze praktyki dotyczące systemów agregatów chłodniczych obejmują:
- Sprawdź i wyczyść wężownice skraplacza. Przenikanie ciepła ma duży wpływ na systemy agregatów chłodniczych i pozostaje podstawą wydajnego działania agregatu chłodniczego. Rutynowa konserwacja powinna sprawdzać wężownice skraplacza pod kątem zatkania i swobodnego przepływu powietrza.
- Utrzymywać ilość czynnika chłodniczego. Iloraz chłodzenia agregatu chłodniczego zależy od właściwych poziomów czynnika chłodniczego w systemie. Utrzymanie prawidłowego napełnienia czynnikiem chłodniczym może znacząco wpłynąć na efektywność energetyczną poprzez zmniejszenie kosztów chłodzenia o prawie 5–10%.
- Utrzymanie wody w skraplaczu: Pętle wodne skraplacza używane z wieżami chłodniczymi muszą zapewniać odpowiedni przepływ wody zgodnie z projektem. Wszelkie zanieczyszczenia, takie jak piasek, erozyjne ciała stałe i zanieczyszczenia, mogą wpływać na obieg wody w skraplaczu. Zanieczyszczenia lub osadzanie się kamienia może hamować przepływ wody i znacząco wpływać na wydajność pracy agregatu chłodniczego.
Konserwacja predykcyjna
Sztuczna inteligencja (AI) nieustannie rozwija się w codziennych praktycznych zastosowaniach. Maszyny takie jak systemy agregatów chłodniczych skorzystają na algorytmach sztucznej inteligencji, które mogą wykrywać potencjalne awarie, zanim one wystąpią. Konserwacja predykcyjna wykorzystuje gromadzenie i analizę danych operacyjnych systemu agregatów chłodniczych w celu określenia, kiedy należy podjąć działania konserwacyjne przed katastrofalną awarią. Ponieważ systemy agregatów chłodniczych stanowią serce większości nowoczesnych systemów HVAC, zapobieganie katastrofalnym awariom, które powodują znaczące „przestoje”, pozwoli zaoszczędzić na kosztach napraw awaryjnych, a także na reputacji. Sztuczna inteligencja zminimalizuje przestoje i zmaksymalizuje produktywność.
Internet rzeczy (IoT) zapewnia narzędzie do gromadzenia danych, które umożliwia korzystanie z aplikacji AI, takich jak konserwacja predykcyjna. W rzeczywistości przyszłość HVAC to sztuczna inteligencja i IoT. IoT umożliwia gromadzenie danych w czasie rzeczywistym z agregatu chłodniczego w celu umożliwienia ciągłej analizy jego działania. Ziarniste dane IoT zebrane z agregatu chłodniczego wykraczają daleko poza te uzyskane przez kontrolę wizualną. IoT łączy inżynierów budowlanych z widocznością w czasie rzeczywistym krytycznych zasobów HVAC , umożliwiając w ten sposób świadome monitorowanie rzeczywistych warunków pracy.
Optymalizacja
Agregaty chłodnicze działają jako część złożonego systemu HVAC.Agregaty chłodnicze chłodzone wodą mają większą złożoność ze względu na połączenie z systemem wieży chłodniczej. Ocena ogólnej wydajności instalacji agregatów chłodniczych będzie zatem obejmować analizę całkowitego zużycia energii przez sprężarkę, pompy, wentylatory wieży chłodniczej itp. W celu oceny kompleksowych miar wydajności, takich jak kW / tonę.
Optymalizacja całej instalacji agregatów chłodniczych należy przeprowadzić całościowo. Różne regulacje skupiające się na optymalnych nastawach wody lodowej, sekwencjonowaniu agregatów chłodniczych i równoważeniu obciążenia, zarządzaniu zapotrzebowaniem szczytowym, zarządzaniu wodą w wieży chłodniczej itp. Można przeprowadzić tylko na podstawie danych operacyjnych. IoT może dostarczyć narzędzi do takiej optymalizacji, zapewniając monitorowanie w czasie rzeczywistym zużycia energii z każdej części instalacji agregatów chłodniczych, temperatur zasilania / powrotu z agregatu i wieży chłodniczej, natężenia przepływu wody z pętli wodnej skraplacza itp. praktyczne zastosowanie w HVAC w celu ułatwienia prawdziwej optymalizacji.
Wniosek:
Wydajność operacyjna agregatu chłodniczego znacząco wpłynie na koszty eksploatacji budynku. Bieżąca rutynowa konserwacja to minimum z punktu widzenia zarządzania obiektem. Konserwacja predykcyjna i optymalizacja systemu agregatów chłodniczych wymaga danych operacyjnych w czasie rzeczywistym. IoT otworzył drzwi do nowych form wydajności agregatów chłodniczych.