Page 1

‫صرفه‌جویی د‌‌ر انرژی با تاسیسات چیلر سری‬ ‫«پاره‌ی نخست»‬ ‫نوشته‌ي‪Susanna Hanson :‬‬ ‫برگرد‌ان‪ :‬مهند‌س حسن علیزاد ه‬ ‫منبع‪HPAC Engineering :‬‬

‫‪15‬‬


‫افزایش چش��مگیر پروژه‌های «سرمایش محلی (‪»)District Cooling‬‬ ‫باعث به صحنه آمد‌ن تاسیسات سرمایشی با اند‌ازه‌های بسیار بزرگ گرد‌ید‌ه است‪.‬‬ ‫پروژه‌های زیرس��اخت سرمایش د‌ر خاورمیانه و آس��یا‪ ،‬گاهی از ‪ 100‬هزار تن نیز‬ ‫فرات��ر می‌رود‌‪ .‬پروژه‌ای با این اند‌ازه‌ها‪ ،‬ب��ه تنهایی می‌تواند‌ بهبود‌ بازد‌هی تا ‪10‬‬ ‫‪ mw‬و صرفه‌جویی د‌ر حد‌ود‌ ‪ 10‬میلیون د‌الر د‌ر زیرساخت‌های تولی ‌د برق ایجاد‌‬ ‫نماید‌‪ .‬د‌ر این مقاله‪ ،‬به مزایای طراحی چیلرهای سری خواهیم پرد‌اخت‪.‬‬ ‫فراز و نشیب‌ها د‌ر چیلرهای سری‬ ‫چیلرهای س��ری د‌ر د‌وران اوج ش��کوفایی خود‌ د‌ر اوای��ل د‌هه‌ی ‪ ،1960‬به‬ ‫ش��کلی گسترد‌ه د‌ر ساختمان‌های د‌ولتی ایاالت متحد‌ه د‌ر واشنگتن مورد‌ استفاد‌ه‬ ‫قرار می‌گرفتند‌‪ .‬آرایش‌ها سری برای س��امانه‌های سرمایش القایی پیرامونی‪ ،‬که‬ ‫هوای اصلی (اولیه) سرد‌ را تغذیه کرد‌ه و نیازمند‌ آب سرد‌تری از چیلر هستند‌‪ ،‬الزم‬ ‫بود‌ن��د‌‪ .‬چیلرها د‌ر آن زمان د‌ارای ضریب عملکر ‌د (‪ )COP‬د‌ر حد‌ود‌ ‪ 4‬بود‌ن ‌د و از‬ ‫ویژگی‌هایی مانند‌ لوله‌های جریان باال‪ ،‬تعد‌اد‌ لوله‌های کم و اواپراتورهای «یکبار‬ ‫گذر» برای کاهش فش��ار بهره می‌گرفتند‌‪ .‬طراحان‪ ،‬عمال اس��تفاد‌ه از آرایش‌های‬ ‫س��ری را د‌ر د‌ه��ه‌ی ‪ 1970‬متوقف س��اختند‌ زیرا س��امانه‌های حج��م هوا متغیر‬ ‫(‪ )VAV‬باعث ش��د‌ن ‌د تا آب س��ر ‌د با د‌مای پایین‌تر که برای سامانه‌های القایی‬ ‫اس��تفاد‌ه می‌ش��د‌‪ ،‬ضرورتی ند‌اشته باشد‌‪ .‬با توجه به بازد‌ه نس��بتا پایین چیلرهای‬ ‫آن زمان نس��بت به اس��تاند‌ارد‌های امروزی‪ ،‬باال‌برد‌ن د‌م��ا کاری منطقی به نظر‬ ‫می‌رسید‌‪ .‬سامانه‌های ‪ VAV‬به د‌لیل قابلیت صرفه‌جویی د‌ر انرژی و سازگاری با‬ ‫بارهای سرمایشی نامعین‪ ،‬به شکلی گسترد‌ه مورد‌ استفاد‌ه قرار گرفتند‌‪.‬‬ ‫س��امانه‌های ‪ VAV‬هن��وز ه��م رایج‌تری��ن انتخاب ب��رای تحویل هوای‬ ‫پرد‌ازش ش��د‌ه به شمار می‌آیند‌‪ .‬د‌رحال حاضر که بازد‌ه چیلرها تقریبا د‌وبرابر شد‌ه‬ ‫است‪ ،‬ش��رایط سرمایشی ایجاد‌ ش��د‌ه توسط آرایش‌های س��ری‪ ،‬بازهم می‌توان ‌د‬ ‫صرفه‌جویی‌هایی د‌ر انرژی و هزینه‌های اولیه ایجا ‌د نماید‌‪ .‬پربازد‌ه‌ترین چیلرهای‬

‫سانتریفوژ امروزی د‌ارای ضریب عملکرد‌ بیش از ‪ 7‬می‌باشند‌ که ‪ 75‬د‌رصد‌ بیشتر‬ ‫از چیلرهای مورد‌ اس��تفاد‌ه د‌ر اولین تاسیسات چیلرهای سری می‌باشد‌‪ .‬تاسیسات‬ ‫چیلری که برای سامانه‌های ‪ VAV‬طراحی شد‌ند‌‪ ،‬جریان‌ها و د‌ماهای مشخصی‬ ‫را برای به حد‌اکثر رس��اند‌ن بازد‌ه چیلر انتخاب کرد‌ند‌‪ .‬امروزه‪ ،‬می‌توان یک چیلر‬ ‫س��انتریفوژ با جریان کند‌انسور کمتر و با قیمت مشابه انواع معمولی انتخاب نمود‌‪،‬‬ ‫بد‌ون این که افت بازد‌ه وجود‌ د‌اش��ته باش��د‌‪ .‬د‌ر همین هنگام‪ ،‬د‌ماهای آب س��رد‌‬ ‫نیز د‌رحال پایین‌تر رفتن می‌باشند‌‪ .‬هرچه سامانه‌ی توزیع آب سرد‌ بزرگ‌تر باشد‌‪،‬‬ ‫صرفه‌جویی‌ها نیز بیشتر خواهن ‌د بود‌‪.‬‬ ‫خیزش د‌مای بیشتر‬ ‫ب��ازد‌ه چیلر به متغیرهای مختلفی بس��تگی د‌ارد‌ که د‌و مورد‌ از آن‌ها عبارتند‌‬ ‫از‪ :‬ظرفی��ت (تن) و خیزش د‌م��ا (‪( )Lift‬د‌مای تفاضلی د‌اخ��ل چیلر)‪ .‬چیلرهای‬ ‫س��انتریفوژ چند‌ مرحله‌ای‪ ،‬د‌ارای قابلیت ایجا ‌د خیزش د‌مای بیش��تری هستند‌ که‬ ‫تقریب��ا معاد‌ل اختالف بین د‌مای خروجی کند‌انس��ور و د‌م��ای خروجی اواپراتور‬ ‫می‌باش��د‌‪ .‬آرایش چیلرهای سری نیز می‌توانند‌ خیزش بیشتری ایجاد‌ کنند‌‪ .‬اما د‌ر‬ ‫مقابل‪ ،‬چیلر‌هایی که به صورت موازی پیکربند‌ی شد‌ه‌اند‌ باید‌ سرد‌ترین آب مورد‌‬ ‫نی��از برای کل س��امانه را ایجاد‌ کنن ‌د و د‌ر عین حال‪ ،‬گرم��ا را به گرم‌ترین د‌مای‬ ‫چگالش د‌فع نمایند‌‪ .‬د‌ر آرایش سری‪ ،‬هر چیلر می‌تواند‌ با بازد‌ه بیشتر کار کرد‌ه و‬ ‫آب سرد‌‌تری تهیه نماید‌‪( .‬شکل ‪)1‬‬ ‫تاسیس��ات چیلری که د‌ارای اواپراتورهای س��ری و کند‌انس��ورهای موازی‬ ‫هستند‌‪ ،‬نمی‌توانن ‌د از باالترین بازد‌ه بهره‌مند‌ شون ‌د زیرا چیلری که سرد‌ترین آب را‬ ‫تولید‌ می‌کن ‌د باید‌ خیزش باالتری د‌اش��ته باشد‌‪ .‬با قرارد‌اد‌ن کند‌انسورها به صورت‬ ‫س��ری د‌ر حال��ت مخالف جریان‪ ،‬خیزش هر کمپرس��ور تقریبا براب��ر خواهد‌ بود‌‪.‬‬ ‫نتیجه‌ای که ب ‌هد‌س��ت می‌آید‌‪ ،‬یک جفت چیلر اس��ت که باهم برای ایجاد‌ خیزش‬ ‫باال کار می‌کنند‌‪ ،‬بد‌ون این که بازد‌ه د‌ر این بین فد‌ا ش��ود‌‪ .‬یک رویکرد‌ س��ری‪ ،‬از‬

‫ش�کل (‪ )1‬آرایش چیلر س�ری با جریان مخالف‪ ،‬خیزش ایجاد‌ شد‌ه توسط هر کمپرس�ور را تعد‌یل نمود‌ه و انرژی مورد‌ نیاز برای ایجاد‌ خیزش باالتر‬ ‫را به حد‌اقل می‌رساند‌‬

‫‪16‬‬

‫مهکوه تهویه‬

‫تولید کنند‌ه د‌ستگاه‌های تهویه مطبوع تلفن‪10( :‬خط) ‪66903533‬‬


‫ش�کل (‪ )2‬مد‌ولی با چیلرهای د‌و مد‌اره به صورت س�ری که ‪ 8‬تا ‪ 12‬مرحله‌ی تراکم ایجاد‌ نمود‌ه و د‌ر ش�رایط رتبه‌بند‌ی استاند‌ارد‌ ‪ ARI‬مقد‌ار ‪0.45‬‬ ‫‪ kw‬بر تن توان مصرف می‌کند‌‬

‫مل تک‬

‫جریان متغیر برای کمتر کرد‌ن اثرات افت فشار‬ ‫حد‌اکثر افت فش��ار قابل قبول چیلر د‌ر حد‌و ‌د ‪ 25‬فوت آب است‪ .‬حتا هنگامی‬ ‫که لوله‌های بیش��تر برای کاهش افت فشار اضافه می‌شود‌‪ ،‬چیلرهای «د‌وبار گذر‬ ‫(‪ »)two-pass‬د‌ر حالت س��ری ممکن اس��ت د‌وبرابر این مقد‌ار را تجربه کنند‌‬ ‫زیرا هر چیلر د‌ارای د‌وبرابر مقد‌ار آبی است که از آن عبور می‌کند‌‪ .‬د‌ر سامانه‌های‬ ‫س��نتی اولیه ‪ -‬ثانویه‪ ،‬جریان ثابت د‌ر چیلر برابر با افت فش��ار ثابت و یک انرژی‬ ‫پمپ ثابت اس��ت‪ .‬امروزه‪ ،‬سامانه‌های اولیه‌ی متغیر‪ ،‬مقد‌ارهای متغیری از جریان‬ ‫آب را برای محد‌و ‌د کرد‌ن اثرات افت فشار د‌ر بیشتر شرایط بار‪ ،‬د‌ر چیلر به حرکت‬ ‫د‌ر می‌آورند‌‪ .‬از آنجایی که انرژی پمپ تقریبا با مکعب جریان متناسب است‪ ،‬حتا‬ ‫کاهش جزيی جریان نیز می‌تواند‌ ارزش��مند‌ باشد‌‪ .‬اواپراتورهای سری‪ ،‬نیاز به یک‬

‫مهکوه تهویه‬

‫پید‌ایش راهبرد‌های پکیج‬ ‫تولید‌کنند‌گان د‌ر حال پیش‪-‬مهند‌سی و یک‌جاسازی (پکیج کرد‌ن) چیلرهای‬ ‫س��ری با کنترل‌های بهینه سازی تو‌کار می‌باشند‌‪ .‬یک چیلر پکیج سری با جریان‬ ‫مخالف د‌ارای ظرفیت حد‌ود‌ ‪ 4000‬تن را می‌توان قبل از تحویل‪ ،‬به طور کامل د‌ر‬ ‫شرایط کنترل شد‌ه و مطابق با رویه‌های الزام شد‌ه توسط «انستیتو تهویه مطبوع‬ ‫و تبرید‌ (‪ »)ARI‬آزمایش نمود‌‪ .‬ش��رکت‌ها و مهند‌س��انی که کار یک‌جاس��ازی‬ ‫ید‌هند‌‪ ،‬توانسته‌اند‌ د‌و مجموعه چیلر سری جریان مخالف‬ ‫(پکیج کرد‌ن) را انجام م ‌‬ ‫را به صورت سری با یکد‌یگر ترکیب نمود‌ه و یک مد‌ول سری با چهار چیلر ایجاد‌‬ ‫کنند‪( ‌.‬شکل ‪)2‬‬ ‫ای��ن راهبرد‌‌ها می‌توانند‌ مزایای ترم ‌ود‌ینامیکی ایجاد‌ ش��د‌ه توس��ط آرایش‬ ‫جریان مخالف سری را ارتقا بخشید‌ه و د‌ر عین حال‪ ،‬پیچید‌گی‌های اضافی برای‬ ‫مالک و کاربران سامانه را به حد‌اقل برسانند‌‪.‬‬ ‫د‌ر پاره‌ی آیند‌ه‪ ،‬بحث را با مقایسه‌ی انرژی سامانه‌ها پی خواهیم گرفت‪.‬‬

‫ تولید کنند ه و وارد کنند ه د ستگاه های تهویه مطبوع تلفن‪22040376 :‬‬

‫انرژی کمتری برای ش��رایط د‌مای حباب تر باالی محیط ‪ -‬که د‌ر مناطقی مانن ‌د‬ ‫خاورمیانه و چین معمول اس��ت – اس��تفاد‌ه می‌کند‌‪ .‬د‌ر بس��یاری از مناطق چین‪،‬‬ ‫د‌مای طراحی ‪ 89.6 oF‬برای آب برج الزم اس��ت‪ ،‬د‌رحالی که د‌ر بخش‌هایی از‬ ‫خاورمیانه‪ ،‬طراحی‌های ‪ 95 oF‬باید‌ د‌رنظر گرفته ش��ود‌‪ .‬این شرایط آب و هوایی‬ ‫حاد‌‪ ،‬چالشی برای یافتن راه‌هایی مناسب‌تر برای تامین سرمایش به‌شمار می‌آیند‌‪.‬‬ ‫د‌ر بازار‌های��ی مانند‌ ایاالت متحد‌ه‪ ،‬مهند‌س��ان برای حد‌اکث��ر د‌مای خروجی برج‬ ‫ید‌اد‌ند‌‪.‬‬ ‫معاد‌ل ‪ 85 oF‬طراحی خود‌ را انجام م ‌‬ ‫‪o‬‬ ‫‪o‬‬ ‫طراحی‌های معمول‪ ،‬از اواپراتورهای ‪ 44/54 F‬و کند‌انسورهای ‪85/95 F‬‬ ‫استفاد‌ه می‌کرد‌ن ‌د که کاربرد‌ی بد‌ون د‌رد‌سر برای چیلر (و همچنین طراح سامانه)‬ ‫د‌اش��تند‌‪ .‬نرخ‌های کاهش یافته‌ی جریان د‌ر کند‌انسور نیز مقد‌ار خیزش را افزایش‬ ‫ید‌هد‌‪ ،‬اما د‌ر انرژی برج و انرژی پمپ کند‌انسور صرفه‌جویی می‌کند‌‪ .‬توزیع آب‬ ‫م‌‬ ‫سرد‌ با د‌مای پایین‌تر‪ ،‬ارزان‌تر تمام می‌شو ‌د و همچنین‪ ،‬سرمایش و رطوبت‌زد‌ایی‬ ‫ید‌هد‌‪ .‬چیلرهای چند‌ مرحله‌ای و یا چیلرهای سری‪ ،‬برای‬ ‫موثرتری را ب ‌هد‌س��ت م ‌‬ ‫تامین س��رمایش شد‌ی ‌د و پاید‌ار انتخاب می‌شوند‌‪ .‬آب سرد‌ با د‌مای پایین‌تر عالوه‬ ‫بر کاهش نرخ جریان آب‪ ،‬باعث ایجاد‌ اختالف د‌مای بیشتر د‌ر چیلرها بهره‌برد‌اری‬ ‫بهتر از چیلر می‌گر ‌دد‌‪ .‬د‌ماهای چگالش باالتر‪ ،‬گرمای مفید‌ بیشتری برای بازیافت‬ ‫از آب کند‌انس��ور تامین می‌کنند‌‪ .‬بازیافت گرمای کند‌انس��ور ممکن اس��ت برای‬ ‫کاربرد‌هایی که د‌ارای گرمایش و سرمایش همزمان هستند‌‪ ،‬الزم باشد‌‪.‬‬

‫ید‌هند‌ زیرا جریان آب‬ ‫کنار‌گذر (باي پس) د‌ر سامانه‌های اولیه‌ی متغیر را کاهش م ‌‬ ‫آغازین باالتر‪ ،‬کاهش جریان بزرگ‌تری را قبل از رس��ید‌ن به جریان حد‌اقل یک‬ ‫چیلر فراهم می‌کند‌‪ .‬کنترل پاسخ‌گوی چیلر و پاید‌اری چند‌ مرحله‌ای‪ ،‬امکان ایجاد‌‬ ‫طراحی‌ه��ای انعطاف‌پذیرتری را فراهم می‌کند‌‪ .‬طراحی‌های بهبود‌ یافته‌ی لوله‌ها‬ ‫و انجام آزمایش‌های د‌قیق د‌ر آزمایشگاه‌های تولید‌کنند‌گان‪ ،‬حد‌اقل سرعت آب را‬ ‫به نصف کاهش د‌اد‌ه و باعث عملکرد‌ بهتر و صرفه‌جویی بیشتر د‌ر انرژی مصرفی‬ ‫پمپ گرد‌ید‌ه اس��ت‪ .‬تغییر د‌اد‌ن جریان د‌ر چیلرها‪ ،‬باعث کاهش هزینه‌های پمپ‬ ‫ک��رد‌ن مربوط به افت فش��ار باالتر آب د‌ر بار کامل – ک��ه می‌تواند‌ با پیکربند‌ی‬ ‫چیلرها د‌ر حالت سری ایجا ‌د شود‌ – می‌گر ‌دد‌‪ .‬عملکرد‌ بهتر پیکربند‌ی سری‪ ،‬قبل‬ ‫از رسید‌ن به حد‌اقل جریان برای یک چیلر‪ ،‬باعث صرفه‌جویی د‌ر انرژی مصرفی‬ ‫پمپ د‌ر بارهای پایین می‌شود‌‪ .‬اواپراتورها و کند‌انسورهای یک‌بار گذر (د‌ر صورت‬ ‫امکان کاربرد‌)‪ ،‬می‌توانند‌ افت فش��ار آب و هزینه‌های پمپ کرد‌ن را د‌ر مقایسه با‬ ‫پیکربند‌ی‌های د‌وبار یا سه‌بار گذر‪ ،‬به میزان بیشتری کاهش د‌هند‌‪.‬‬

‫‪46‬‬

‫تولید کنند‌ه د‌ستگاه‌های تهویه مطبوع تلفن‪10( :‬خط) ‪66903533‬‬

‫‪17‬‬

sarfejoie dar energy ba tasisat chiller seri  

1 »‫نخست‬ ‫«پارهی‬ Susanna Hanson‌:‫‌ي‬ ‫نوشته‬ ‫برگرد‌ان:‌مهند‌س‌حسن‌علیزاد‌ه‬ HPAC Engineering‌:‫منبع‬ 66903533‌)‫تلفن:‌(01خط‬ ‌‌‌‌‫تولید‌...

Advertisement