Vad är kylaggregat?
Kommersiella byggnader använder system för uppvärmning, ventilation och luftkonditionering (HVAC) för att avfukta och kyla byggnaden. Moderna kommersiella byggnader söker effektiva HVAC-system och komponenter som en del av bredare initiativ med fokus på byggnadens prestanda och hållbarhet. Byggnadsinvånare har också stora förväntningar på att HVAC-systemet ska fungera som avsett. . . för att skapa en bekväm inredningsmiljö oavsett förhållandena utanför byggnaden.
Kylaggregat har blivit en viktig HVAC-komponent i en mängd olika kommersiella anläggningar, inklusive hotell, restauranger, sjukhus, idrottsarenor, industri och tillverkning anläggningar etc. Branschen har länge erkänt att kylsystem utgör den enskilt största konsumenten för elanvändning i de flesta anläggningar. De kan lätt konsumera mer än 50% av den totala elanvändningen under säsongsperioder. Enligt US Department of Energy (DOE) kan kylaggregat kombineras för att använda cirka 20% av den totala elkraften i Nordamerika. Dessutom uppskattar DOE att kylaggregat kan använda upp till 30% i ytterligare energianvändning på grund av olika ineffektivitet. Dessa erkända ineffektiviteter kostar företag och byggnadsanläggningar miljarder dollar årligen.
I allmänhet underlättar en kylare överföringen av värme från en intern miljö till en extern miljö. Denna värmeöverföringsanordning är beroende av det fysiska tillståndet hos ett köldmedium när det cirkulerar genom kylsystemet. Visst kan kylaggregat fungera som hjärtat i alla centrala HVAC-system.
Hur fungerar en kylaggregat?
En kylaggregat fungerar på principen om ångkomprimering eller ångabsorption. Kylaggregat ger ett kontinuerligt flöde av kylvätska till den kalla sidan av ett processvattensystem vid en önskad temperatur av cirka 50 ° F (10 ° C). Kylvätskan pumpas sedan genom processen och extraherar värme från ett område i en anläggning (t.ex. maskiner, processutrustning etc.) när det strömmar tillbaka till processvattensystemets retursida.
En kylare använder ett ångkomprimeringsmekaniskt kylsystem som ansluter till processvattensystemet genom en anordning som kallas förångare. Köldmedium cirkulerar genom en förångare, kompressor, kondensor och expansionsanordning för en kylare. En termodynamisk process sker i var och en av ovanstående komponenter i en kylaggregat. Förångaren fungerar som en värmeväxlare så att värme som fångas upp av processens kylvätskeflöde överförs till köldmediet. När värmeöverföringen sker, avdunstar köldmediet och övergår från en lågtrycksvätska till ånga medan temperaturen på processkylmedlet minskar.
Köldmediet flyter sedan till en kompressor, som utför flera funktioner . För det första tar det bort köldmediet från förångaren och säkerställer att trycket i förångaren förblir tillräckligt låg för att absorbera värme i rätt hastighet. För det andra höjer det trycket i utgående köldmediumånga för att säkerställa att dess temperatur förblir tillräckligt hög för att frigöra värme när den når kondensorn. Köldmediet återgår till flytande tillstånd vid kondensorn. Den latenta värmen som avges när kylmediet ändras från ånga till vätska transporteras bort från omgivningen av ett kylmedium (luft eller vatten).
Typer av kylaggregat:
Som beskrivs, två olika kylmedier (luft eller vatten) kan underlätta överföringen av latent värme som ges när kylmediet ändras från ånga till vätska. Således kan kylaggregat använda två olika typer av kondensorer, luftkylda och vattenkylda.
- Luftkylda kondensorer liknar ”radiatorerna” som kyler bilmotorer. De använder en motoriserad fläkt för att tvinga Luftkylda kondensorer kräver omgivningstemperaturer på 35 ° C eller lägre för att fungera effektivt.
- Vatten- kylda kondensorer utför samma funktion som luftkylda kondensorer, men kräver två steg för att slutföra värmeöverföringen. För det första flyttas värmen från kylmedelsånga till kondensvattnet. Därefter pumpas det varma kondensvattnet till ett kyltorn där processvärmen slutligen släpps ut till atmosfären.
Vattenkylda kylaggregat:
Vattenkylda kylaggregat har en vattenkyld kondensor ansluten till ett kyltorn. används för medelstora och stora installationer som har tillräcklig vattenförsörjning. Vattenkyld chi llers kan producera mer konstant prestanda för kommersiell och industriell luftkonditionering på grund av den relativa oberoende till variationer i omgivningstemperaturen. Vattenkylda kylaggregat varierar i storlek från små modeller på 20 ton till flera tusen ton modeller som kyler världens största anläggningar som flygplatser, köpcentra och andra anläggningar.
En typisk vattenkyld kylare använder återcirkulerande kondensvatten från ett kyltorn för att kondensera kylmediet. Ett vattenkyld kylaggregat innehåller ett köldmedium som är beroende av den ingående kondensvattentemperaturen (och flödeshastigheten), som fungerar i förhållande till den omgivande temperaturen på våtlampan. Eftersom temperaturen på den våta lampan alltid är lägre än temperaturen på den torra lampan, kan kondenseringstemperaturen (och trycket i kylmediet) i en vattenkyld kylare ofta fungera betydligt lägre än en luftkyld kylare. Således kan vattenkylda kylaggregat fungera mer effektivt.
Vattenkylda kylaggregat finns vanligtvis inomhus i en miljö skyddad från väder och vind. Därför kan vattenkyld kylaggregat erbjuda en längre livslängd. Vattenkylda kylaggregat är vanligtvis det enda alternativet för större installationer. Det extra kyltornsystemet kräver ytterligare installationskostnader och underhåll jämfört med luftkylda kylaggregat.
Luftkylda kylaggregat:
Luftkylda kylaggregat är beroende av en kondensor som kyls av miljö luft. Således kan luftkylda kylaggregat hitta vanlig tillämpning i mindre eller medelstora installationer där utrymmesbegränsningar kan finnas. En luftkyld kylaggregat kan representera det mest praktiska valet i scenarier där vatten representerar en knapp resurs.
En typisk luftkyld kylaggregat kan ha propellerfläktar eller mekaniska kylcykler för att dra omgivande luft över en flänsad spole till kondensera köldmediet. Kondensationen av kylmedelsångan i den luftkylda kondensorn möjliggör överföring av värme till atmosfären.
Luftkylda kylaggregat erbjuder den betydande fördelen med lägre installationskostnader. Enklare underhåll resulterar också på grund av deras relativa enkelhet jämfört med vattenkylda kylaggregat. Luftkylda kylaggregat tar mindre plats, men kommer mestadels att ligga utanför en anläggning. Således kommer utomhuselementen att kompromissa med deras funktionella livslängd.
Den luftkylda kylaggregatets allomfattande karaktär minskar underhållskostnaderna. Deras relativa enkelhet i kombination med minskade utrymmeskrav ger stora fördelar i många typer av installationer.
Åtgärder för att öka effektiviteten hos kylaggregat:
Kylaggregatskostnader förbrukar en betydande del av byggnadens elräkningar . Vilka åtgärder ska man vidta för att få energibesparingar genom maximal effektivitet i kylsystemet? Låt oss undersöka några möjligheter.
Pågående underhåll
Kylsystem fungerar mer effektivt genom korrekt löpande underhåll. De flesta organisationer känner igen detta värde och har vidtagit åtgärder som en del av deras bästa praxis för daglig förvaltning. Några vanliga bästa metoder för kylaggregat inkluderar:
- Inspektera och rengör kondensorspolar. Värmeöverföring har en stor effekt på kylaggregat och är fortfarande grundläggande för att producera effektiv kylaggregat. Rutinmässigt underhåll bör inspektera kondensorspolarna för igensättning och fri luftpassage.
- Behåll köldmediet. En kylares kylkvot beror på korrekt kylmedelsnivå i systemet. Att bibehålla korrekt köldmedietillförsel kan påverka energieffektiviteten avsevärt genom att minska kylkostnaderna med nästan 5-10%.
- Underhåll av kondensvatten: Kondensvattenöglor som används med kyltorn måste bibehålla korrekt vattenflöde enligt plan. Eventuellt skräp som sand, erosiva fasta ämnen och föroreningar kan påverka kondensvattenslingan. Förorening eller skalning kan hämma vattenflödet och påverka kylaggregatets effektivitet avsevärt.
Prediktivt underhåll
Artificiell intelligens (AI) fortsätter att utvecklas i praktiska vardagliga tillämpningar. Maskiner som kylsystem kan dra nytta av AI-algoritmer som kan upptäcka potentiella fel innan de inträffar. Prediktivt underhåll utnyttjar insamling och analys av driftdata för kylaggregatet för att avgöra när underhållsåtgärder ska vidtas före katastrofalt fel. Eftersom kylsystem representerar hjärtat av de flesta moderna VVS-system kommer förebyggande av katastrofala fel som ger betydande ”stilleståndstid” att spara både reparationskostnader och anseende. Den kritiska roll som ett kylsystem spelar motiverar den ökade granskningen. Big Data och AI minimerar stillestånd och maximerar produktiviteten.
Internet of Things (IoT) tillhandahåller datainsamlingsverktyget som kan möjliggöra AI-applikationer som förutsägbart underhåll. Faktum är att HVAC-framtiden är AI och IoT. möjliggör insamling av realtidsdata från en kylaggregat för att möjliggöra kontinuerlig analys av dess funktion. De granulära IoT-data som samlats in från en kylaggregat kommer att gå långt utöver det som erhålls genom visuell inspektion. IoT ansluter byggnadsingenjörer till realtidsvisibilitet av kritiska VVS-tillgångar , vilket möjliggör informerad övervakning av faktiska driftsförhållanden.
Optimering
Kylaggregat fungerar som en del av ett komplext VVS-system.Vattenkylda kylaggregat har större komplexitet på grund av anslutningen till ett kyltornsystem. Utvärdering av den totala kylanläggningens prestanda kommer därför att innebära en analys av den totala energiförbrukningen för kompressorn, pumparna, kyltornets fläktar etc. för att utvärdera omfattande effektivitetsåtgärder som kW / ton.
Optimering av den totala kylanläggningen måste utföras helhetsmässigt. Olika justeringar med fokus på optimala börvärden för kylvatten, kylningssekvensering och belastningsbalansering, topphantering, kylhantering, vattenhantering etc. kan endast utföras med driftsdata. IoT kan tillhandahålla verktygen för sådan optimering genom att tillhandahålla realtidsövervakning av energiförbrukningen från varje del av kylanläggningen, tillförsel- / returtemperaturer från kylaren och kyltornet, vattenflödeshastigheter från kondensvattenslingan etc. IoT har hittat praktisk tillämpning i HVAC för att underlätta verklig optimering.
Slutsats:
Kylaggregatets effektivitet kommer att påverka dina byggnaders driftskostnader avsevärt. Pågående rutinunderhåll representerar det minsta ur perspektivet för anläggningshantering. Förutsägbart underhåll och optimering av kylsystemet kräver driftsdata i realtid. IoT har öppnat dörren för nya former av kylaggregat.