Ce sunt sistemele de răcire?
Clădirile comerciale utilizează sisteme de încălzire, ventilație și aer condiționat (HVAC) pentru a dezumidifica și a răci clădirea. Clădirile comerciale moderne caută sisteme și componente HVAC eficiente ca parte a inițiativelor mai largi axate pe performanța clădirii și durabilitatea. Ocupanții clădirilor poartă în mod similar așteptări mari, ca sistemul HVAC să funcționeze conform intenției. . . pentru a crea un mediu interior confortabil, indiferent de condițiile exterioare clădirii.
Răcitoarele au devenit o componentă esențială HVAC a unei largi varietăți de facilități comerciale, inclusiv hoteluri, restaurante, spitale, arene sportive, industriale și de fabricație instalații etc. Industria a recunoscut de multă vreme că sistemele de răcire reprezintă cel mai mare consumator de energie electrică în majoritatea instalațiilor. Pot consuma cu ușurință mai mult de 50% din consumul total de energie electrică în perioadele sezoniere. Potrivit Departamentului Energetic al SUA (DOE), răcitoarele se pot combina pentru a utiliza aproximativ 20% din totalul energiei electrice generate în America de Nord. Mai mult, DOE estimează că refrigeratoarele pot cheltui până la 30% în consumul suplimentar de energie din cauza diferitelor ineficiențe operaționale. Aceste ineficiențe recunoscute costă companiile și facilitățile de construcție miliarde de dolari anual.
În general, un răcitor facilitează transferul de căldură dintr-un mediu intern în mediu extern. Acest dispozitiv de transfer de căldură se bazează pe starea fizică a agentului frigorific pe măsură ce acesta circulă prin sistemul de răcire. Cu siguranță, refrigeratoarele pot funcționa ca inima oricărui sistem central HVAC.
Cum funcționează un răcitor?
Un răcitor funcționează pe principiul compresiei vaporilor sau al absorbției vaporilor. Răcitoarele asigură un flux continuu de lichid de răcire către partea rece a unui sistem de apă de proces la o temperatură dorită de aproximativ 50 ° F (10 ° C). Lichidul de răcire este apoi pompat prin proces, extragând căldura dintr-o zonă a unei instalații (de exemplu, mașini, echipamente de procesare etc.) pe măsură ce revine în partea de retur a sistemului de apă de proces.
Un răcitor utilizează un sistem de refrigerare mecanică cu compresie de vapori care se conectează la sistemul de apă de proces printr-un dispozitiv numit evaporator. Agentul frigorific circulă printr-un evaporator, compresor, condensator și dispozitivul de expansiune al unui răcitor. Un proces termodinamic are loc în fiecare dintre componentele de mai sus ale unui răcitor. Evaporatorul funcționează ca un schimbător de căldură astfel încât căldura captată de fluxul de lichid de răcire din proces se transferă la agentul frigorific. Pe măsură ce are loc transferul de căldură, agentul frigorific se evaporă, trecând de la un lichid cu presiune scăzută în vapori, în timp ce temperatura lichidului de răcire se reduce.
Agentul frigorific curge apoi către un compresor, care îndeplinește mai multe funcții . În primul rând, elimină agentul frigorific din evaporator și asigură că presiunea din evaporator rămâne suficient de scăzută pentru a absorbi căldura la viteza corectă. În al doilea rând, crește presiunea în vaporii de agent frigorific ieșiți pentru a se asigura că temperatura acestuia rămâne suficient de ridicată pentru a elibera căldură atunci când ajunge în condensator. Agentul frigorific revine la o stare lichidă la condensator. Căldura latentă cedată pe măsură ce agentul frigorific se schimbă de la vapori la lichizi este transportată din mediul înconjurător de un mediu de răcire (aer sau apă).
Tipuri de răcitoare:
După cum este descris, două medii de răcire diferite (aer sau apă) pot facilita transferul căldurii latente cedate pe măsură ce agentul frigorific se schimbă de la vapori la lichizi. Astfel, răcitoarele pot folosi două tipuri diferite de condensatoare, răcite cu aer și răcite cu apă.
- Condensatoarele răcite cu aer seamănă cu „radiatoarele” care răcesc motoarele automobilelor. Folosesc o suflantă motorizată pentru a forța aer pe o rețea de linii de agent frigorific. Cu excepția cazului în care sunt special concepute pentru condiții de mediu ambiant, condensatoarele răcite cu aer necesită temperaturi ambiante de 35 ° C (95 ° F) sau mai mici pentru a funcționa eficient.
- Apă- condensatoarele răcite îndeplinesc aceeași funcție ca și condensatoarele răcite cu aer, dar necesită doi pași pentru a finaliza transferul de căldură. În primul rând, căldura se mută de la vaporii de agent frigorific în apa condensatorului. Apoi, apa caldă a condensatorului este pompată într-un turn de răcire unde procesul de căldură este în cele din urmă descărcat în atmosferă.
Răcitoare cu răcire cu apă:
Răcitoarele cu răcire cu apă au un condensator răcit cu apă conectat cu un turn de răcire. utilizat pentru instalații medii și mari care au o alimentare suficientă cu apă. Chi răcit cu apă Lele pot produce o performanță mai constantă pentru aerul condiționat comercial și industrial datorită independenței relative față de fluctuațiile temperaturii ambiante. Răcitoarele de răcire cu apă variază în mărime de la modele cu capacitate mică de 20 de tone până la câteva modele de mii de tone care răcesc cele mai mari facilități din lume, cum ar fi aeroporturi, centre comerciale și alte facilități.
Un răcitor tipic răcit cu apă folosește recircularea apei din condensator dintr-un turn de răcire pentru a condensa agentul frigorific. Un răcitor de răcire cu apă conține un agent frigorific dependent de temperatura de intrare a condensatorului (și debitul), care funcționează în raport cu temperatura mediului ambiant umed. Deoarece temperatura bulbului umed este întotdeauna mai mică decât temperatura becului uscat, temperatura (și presiunea) de condensare a agentului frigorific într-un răcitor de răcire cu apă poate funcționa adesea semnificativ mai mică decât un răcitor de răcire cu aer. Astfel, răcitoarele răcite cu apă pot funcționa mai eficient.
Răcitoarele răcite cu apă locuiesc de obicei în interior într-un mediu protejat de elemente. Prin urmare, răcitorul răcit cu apă poate oferi o durată de viață mai lungă. Chillerele răcite cu apă reprezintă de obicei singura opțiune pentru instalațiile mai mari. Sistemul suplimentar de turn de răcire va necesita cheltuieli suplimentare de instalare și întreținere în comparație cu răcitoarele de răcire cu aer.
Răcitoarele de răcire cu aer:
Răcitoarele de răcire cu aer se bazează pe un condensator răcit de mediu de aer. Astfel, răcitoarele de răcire cu aer pot găsi aplicații comune în instalații mai mici sau medii unde pot exista constrângeri de spațiu. Un răcitor de răcire cu aer poate reprezenta cea mai practică alegere în scenarii în care apa reprezintă o resursă limitată.
Un răcitor de răcire tipic cu răcire cu aer poate avea ventilatoare cu elice sau cicluri mecanice de refrigerare pentru a atrage aerul ambiant peste o bobină cu aripioare. condensează agentul frigorific. Condensarea vaporilor de agent frigorific din condensatorul răcit cu aer permite transferul de căldură în atmosferă.
Răcitoarele de răcire cu aer oferă avantajul semnificativ al costurilor mai mici de instalare. O întreținere mai simplă rezultă, de asemenea, datorită simplității lor relative în comparație cu răcitoarele răcite cu apă. Răcitoarele de răcire cu aer vor ocupa mai puțin spațiu, dar vor locui mai ales în afara unei instalații. Astfel, elementele exterioare le vor compromite durata de viață funcțională.
Natura all-inclusive a răcitoarelor răcite cu aer reduce costurile de întreținere. Simplitatea lor relativă, combinată cu cerința de spațiu redusă, produce avantaje mari în multe tipuri de instalații.
Acțiuni pentru creșterea eficienței sistemelor de răcire:
Costurile răcitorului de lichid consumă o parte substanțială din facturile de utilități ale clădirii dvs. . Ce măsuri ar trebui luate pentru a obține economii de energie prin eficiența maximă a sistemului de răcire? Să examinăm câteva posibilități.
Întreținere continuă
Sistemele de răcire vor funcționa mai eficient printr-o întreținere continuă adecvată. Majoritatea organizațiilor recunosc această valoare și au luat măsuri ca parte a celor mai bune practici de gestionare a facilităților de zi cu zi. Câteva bune practici comune pentru sistemele de răcire includ:
- Inspectați și curățați bobinele condensatorului. Transferul de căldură are un efect mare asupra sistemelor de răcire și rămâne fundamental pentru a produce o funcționare eficientă a răcitorului. Întreținerea de rutină ar trebui să inspecteze bobinele condensatorului pentru înfundarea și trecerea liberă a aerului.
- Mențineți încărcarea cu agent frigorific. Coeficientul de răcire al răcitorului de lichid depinde de nivelurile adecvate de agent frigorific din sistem. Menținerea unei încărcări adecvate a agentului frigorific poate avea un impact semnificativ asupra eficienței energetice prin reducerea costurilor de răcire cu aproape 5-10%.
- Menținerea apei din condensator: buclele de apă ale condensatorului utilizate cu turnurile de răcire trebuie să mențină debitul de apă corespunzător așa cum a fost proiectat. Orice resturi precum nisipul, solidele erozive și materialele de contaminare pot afecta bucla de apă a condensatorului. Mizeria sau scalarea pot inhiba fluxul de apă și pot avea un impact semnificativ asupra eficienței funcționării răcitorului.
Întreținere predictivă
Inteligența artificială (AI) continuă să avanseze în aplicațiile practice de zi cu zi. Mașinile, cum ar fi sistemele de răcire, vor beneficia de algoritmi AI care pot detecta potențiale defecțiuni înainte ca acestea să apară. Întreținerea predictivă valorifică colectarea și analiza datelor operaționale ale sistemului de răcire pentru a determina când trebuie întreprinse acțiuni de întreținere înainte de eșecul catastrofal. Deoarece sistemele de răcire reprezintă inima celor mai moderne sisteme HVAC, prevenirea eșecurilor catastrofale care produc „perioade de nefuncționare” semnificative vor economisi atât costurile reparației de urgență, cât și reputația. Rolul critic jucat de un sistem de răcire justifică controlul sporit. Big Data și AI va reduce timpul de nefuncționare și va maximiza productivitatea.
Internetul obiectelor (IoT) oferă instrumentul de colectare a datelor care poate permite aplicații AI, cum ar fi întreținerea predictivă. De fapt, viitorul HVAC este AI și IoT. IoT permite colectarea de date în timp real de la un răcitor pentru a permite analiza continuă a funcționării acestuia. Datele IoT granulare colectate de la un răcitor vor depăși cu mult cele obținute prin inspecția vizuală. IoT conectează inginerii de construcții la vizibilitatea în timp real a activelor critice HVAC , permițând astfel monitorizarea în cunoștință de cauză a condițiilor reale de funcționare.
Optimizare
Răcitoarele funcționează ca parte a unui sistem HVAC complex.Răcitoarele răcite cu apă au o complexitate mai mare datorită conectării la un sistem de turn de răcire. Evaluarea performanței globale a instalației de răcire va implica, prin urmare, o analiză a consumului total de energie al compresorului, pompelor, ventilatoarelor de răcire etc. pentru a evalua măsuri de eficiență cuprinzătoare, cum ar fi kW / tonă. trebuie realizată holistic. Diverse ajustări axate pe punctele de setare optime ale apei răcite, secvențierea răcitorului și echilibrarea sarcinii, gestionarea cererii de vârf, gestionarea apei turnului de răcire etc. pot fi efectuate numai cu date operaționale. IoT poate oferi instrumentele pentru o astfel de optimizare oferind monitorizarea în timp real a consumului de energie din fiecare parte a instalației de răcire, temperaturile de alimentare / retur de la răcitor și turnul de răcire, debitele de apă din bucla de apă a condensatorului, etc. aplicație practică în HVAC pentru a facilita optimizarea reală.
Concluzie:
Eficiența operațională a răcitorului va avea un impact semnificativ asupra costurilor de funcționare a clădirii. Întreținerea de rutină continuă reprezintă minimul din perspectiva managementului instalației. Întreținerea predictivă și optimizarea sistemului de răcire necesită date operaționale în timp real. IoT a deschis ușa către noi forme de eficiență a refrigeratorului.