طراحی چیلر های آبی

– طراحی چیلر های آبی

این سیستم برای سرد کردن و رطوبت زدائی ساختمان به کار می رود، سیستم آب سرد هوا (chilled water)را در سراسر ساختمان به گردش در میاورد سیستم آب سرد برای خنک کردن سایر ساختمان ها نیز به کار می رود .

– آشنایی با عملکرد

1.کد ها و استاندارد هایی که راهنمای طراحی سیستم سرمایش چیلر و نیاز مندی های مصرف انرژی هستند.

2.آشنایی با اصول طراحی و اعمال آن در موارد در خواستی .

3.آشنایی با وسایل کلیدی و جمع بندی مصرف انرژی موثر .

بدون توجه به اینکه طرح برای یک سیستم جدید سرمایشی باشد با طراحی تغییرات طراحی در یکی از سیستم های موجود باشد یک آشنایی اجمالی به کد ها و استاندارد ها لازم است که به صورت هدفمند در به دست آوردن یک راه حل که طراح را جهت جلوگیری از اتلاف وقت کمک کند می تواند ضروری باشد . موقعیت محلی که نیاز به گرفتن مجوز را ایجاب می کند به طوری که روی نوع تجهیزات تاثیر می گذارد مثل : نقشه های اصلی – برج خنک کن – لوله های دفن شده – انبار مواد سوختی –آلودگی صوتی و محیطی – سرو صدا – کیفیت آب – امنیت –کلیه استاندارد هایی که بر سیستم و تجهیزات و تست ها تاثیر می گذارند.

چندین اجزای اصلی در سیستم آب سرد یافت می شود . چیلر دستگاهی است که مولد ذرات هوای سرد است که برای تغییر هوای گرم به سرد به کار می رود . زمانی که چیلر برای یک فضای محدود در نظر گرفته می شود طراح می بایست با عوامل اجرائی همکاری داشته باشد و زمانی که طراح در جست و جوی به دست آوردن حداقل مصرف انرژی است، در ارتباط با انتخاب تجهیزات مورد نیاز لیستی به صورت فهرستی از اجزائی نظیر : آب – هوا – سیستم لوله کشی تهیه و با آنها مشاوره نماید .

– سیستم آب سرد چیست ؟

از همان ابتدا کاربرد آب سرد یعنی انتقال گرما از فضای سنگین خیلی گرم به محیط مولد بخار در گردش یا سیستم خنک کننده با موفقیت کاربرد داشته است. سیستم آب سرد براساس قسمت های ذیل قرار دارد :

یک دستگاه مکنده مانند چیلر
یک کمپرسور تحت جریان گردش ذرات هوای سرد
یک قسمت در مقابل ورودی هوای گرم
لوله کشی سیستم آب سرد
هر دوی لوله کشی جذبی آب (جهت سرد کردن آب ) و دیگر لوله کشی مربوط به انتشار ذرات سرد هوا (برای تولید هوای سرد ) یک مخزن تولید و انتشار سرمایش که به طور مجزا مایع درون سیستم را به قسمت های مربوطه به جریان در می آورد .
هر کدام مدار آب سرد(chilled water) و مدار آب خنک (cooled water)سرمایشی دارای قسمت های متفاوت مثل پمپ کمپرسور – منبع تحت فشار – انشعاب هوا – پرت هوا – آب – دخول ذرات سرد هوا – وسایل فیلتر کردن – عایق کردن – شیر کنترل – سیستم کنترل متشکل از تعدادی درجه کنترل حرارت – فشار – اندازه گیری – دستگاه های کنترل کننده می باشند . برای چیلر جهت سرد کردن در ارتباط با متراکم کردن هوا نیازی به منبع تحت فشار ، لوله کشی و منبع آب سرد و پمپ ندارد و در اینجا فقط آب تنها مورد بحث است . دخالت آب سرد در این سیستم که در حال گردش است و جریان بین چیلر و کل ساختمان از طریق پمپاژ به وسیله پمپ ها برقرار است که به صورت ثابت و تا مرحله ای می تواند عمل نماید . برای سرمایش چیلر آبی ، آب و دستگاه تقطیر کننده مورد نیاز آنها زمانی عمل می کنند که چیلر آماده راه اندازی است . در این بخش یک در این بخش یک پمپ تقطیر کننده لازم است که آب خنک را به گردش در آورد و از طریق اتصالات لوله به یک چیلر و منبع آب سرد یا دستگاه دمنده آب سرد وصل می شود. معمولاً یک سیستم آب خنک با عملکرد ثابت است ولی سیستم هایی که جدیدتر هستند می توانند به طور متناوب عملکرد داشته باشند که به صورت دوره ای از کار میفتند .

هر کدام از جریان های متناوب در آب خنک و آب سرد موجب تکمیل طرح در ساختار و راه اندازی سیستم می شوند و در پروژه های سبک در حال حاضر پائین آمدن متقابل مصرف جریان برق موجب صرفه جوئی در انرژی می شود .

تصمیم در مورد سیستم ثابت ویا مرحله ای در طراحی مشخص می شود.که در مدار حرکت کمپرسور چیلر از کار بیفتد که در سیستم سرمایشی انرژی به هدر نرود .همچنین در خیلی از سیستم های آب سرد یک یا دو دستگاه به صورت کمکی نصب می شوند در شرایطی این مسئله موجب جبران مصرف انرژی می شوند و در راه اندازی و قطع جریان در مقاطع زمان کوتاه تر تاثیر می گذارد. استثنائاتی بین تولیدکنندگان که دو نوع چیلر دو ظرفیتی می سازند و 50% نسبت به ظرفیت چیلر یک کمپرسوره موثرتر خواهد بود که این خود باعث ایجاد وجوه اقتصادی در طراحی می شود .

ساختمان با یک چیلر نمایش داده می شود. در شکل دو یک سیستم مشابه را نشان می دهد و در جایی که اگر چند قسمت متفاوت در مدار قرار داشته باشند در طرح چیلر آن ساختمان با بار تاسیساتی بزرگتری مورد نیاز است ( N+1) در هر دو مورد تک چیلری و چند چیلری به کار گرفته می شود . مدار آب سرد می تواند با جریان یکسره و یا جریان منقطع طراحی شود . کاربرد دو یا چند چیلرمرحله ای کارایی سیستم چیلر را بهبود می بخشد و به کاهش مصرف انرژی کمک می کند. این چیلر ها به صورت سری یا موازی در مدارها می توانند طراحی شوند .(شکل 6) یک چیلر بزرگ با ظرفیت 450 تن را نشان می دهد . به کارگیری موازی چیلر ها بهترین شکل برای چیلر هایی است که آنها از یک نوع و تناژ می باشند ولی حتماً الزامی نیست . هر چیلری لازم نیست که منفرداً برای کل ظرفیت یک ساختمان انتخاب شود . ولی چند چیلر با هم می توانند برای ظرفیت معین در یک ساختمان محاسبه شوند که به صورت موازی نصب شوند در چنین شرایطی هر دوی آنها مثل هم کار می کنند . به کارگیری چیلر ها در گردش سیستم آب سرد طوری است که در هر دو چیلر افزایش فشار آب به طور صعودی است و هر دو چیلر می توانند با سرعت های متناوب کار کنند . آب سرد و همچنین کندانسورهای آب می توانند هر یک با گردش ثابت یا متغیر بگردند و در نهایت ساختمان و یا ساختمان هایی ممکن است برج خنک کن و یا چیلرمستقردر ساختمان نداشته باشند ولی لوله کشی و سیم کشی از مرکزکنترل چیلر داشته باشند و توسط آن سرمایش صورت بگیرد. معمولاً چیلر های مرکزی آب سرد چندین ساختمان با تیپ های متفاوت و مصالح و قدمت و با تاسیساتی متفاوت را سرویس دهی می کنند .سیستم لوله کشی در داخل ساختار ساختمان می توانند با و یا بدون پمپ گردش نمایند . دریک سیستم وسیع سرمایشی که با سیستم چیلر مرکزی تغذیه می شوند از نوع چیلرهای موازی ممکن است با پمپ در محل ساختمان و یا داخل چندین ساختمان با پمپ مرکزی کار نمایند.

-برنامه پمپ آب سرد

صرف نظر از محل طرح آب سرد در سطح کل مجتمع هائی با برنامه پمپاژ آبرسانی که بر اساس نقشه های تخصصی که نیاز به طراحی برگزیده داشته باشند و یا اگر بدون برنامه پمپاژ آبرسانی باشند برای گرداندن آب سرد دو شکل معمولی برای برنامه ریزی طرح پمپاژ آب سرد که با انتخاب تجهیزات آب سرد مربوط می شود کار خواهند کرد .

برنامه ای جهت طراحی راه اندازی چیلر در هر گروه ساختمانی وجود دارد :

طرح اولیه و ثانویه ( PS )
متغیر- اولیه ( VP)
در برنامه PSسیستم چیلر مدار اولیه یک حجم از جریان ثابت است مدار ثانویه یک حجم از جریان متغیر می باشد . سیستم های دیگری هم وجود دارد که مدار ثانویه به صورت ثابت عمل کند . این مدارها با نصب شیرهای سه راهی در قسمت هایی از ساختمان امکان نیاز به حداقل جریان را به وجود می آورد .چنانچه این سیستم ها به طور معمول جا به جا شوند به خاطر بالا رفتن کار آمدی چیلر و یا بالا رفتن هزینه مصرف انرژی در ارتباط با راه اندازی و کاراندازی سیستم VP بعضی اوقات سیستم تهویه مطبوع و پمپ حرارتی هوا راسرد می کند و همچنین در سیستم رطوبت زدایی می شود. و چون هوای گرم گرفته از روی ورودی اواپراتور ها می توانند رطوبت را نگه دارند و آن هم در زمانی که گرم است و هنوز سرد نشده است لذا رطوبت اضافه جذب شده می تواند خارج شود و به یک درین متصل شود این جریان در یک روز گرم و مرطوب اتفاق می افتد ،مثل اینکه یک قطره بخارآب روی یک بطری سرد بنشیند ، این جریان در رمستان به مراتب بیشتر اتفاق می افتد .پمپ حرارتی گرما را از هوای خارج و یا از طبیعت می گیردواگر یک پمپ حرارتی ژئوترمال که در داخل زمین نصب شده که گرما را به داخل سیستم می فرستد به طوری که هوای گرم از رادیاتور (اواپراتور) به جریان گردش هوا در فضا اضافه می شود و از طرفی از جهت خارج پمپ حرارتی گرما را و یا همچنین سرما را در یک روزسرد به داخل منزل شما می فرستد،زیرا ذرات هوای سرد یک جریان نسبی است. سرمای 30 درجه هنوزمقداری وجه حرارتی دارد مثلاً هوای (200-) درجه هیچ گونه گرمایی را با خود حمل نمی کند. یک پمپ حرارتی به دستگاه مبدل حرارتی می تواند گرما را با فشار از هوای سرد مجزا کند و به داخل منزل منتقل کند و کمک دمنده آن را به گردش درآورد.

– انواع سیستمها

نوع اول سیستم اسپلیت است که به صورت تجهیزات سرمایی –گرمایی در ساختمان و کنداسورکه در خارج قرار دارند شکل دیگری نیز وجود دارد که آن راسیستم پکیج می نامند.

 

سیستم میتواند با جریان ثابت یا متغیر وجود داشته باشند . مجددا چون جریان هزینه مصرف انرژی خیلی مهم است این مدار معمولا جریان متغییر و یا غیر متغیر یا جریان متغیر متناوب در مدار پمپ اولیه قرار می گیرد . طراحان باید هوشیار باشند نسبت به مزایا و معایب هر دو برنامه فکر کنند به صورتی که طرح از همه جهات مورد بررسی قرار گیرد چه از لحاظ اندازه موتور پمپ مورد نیاز و چه از لحاظ مقدار سرمایه گذاری و زیر ساخت و تغییرات دما بازشناسی شود .

 

– ملاحضات مربوط به سیستم آب سرد:

سیستم چیلر با توجه به مناطق مختلف با آب و هوای متفاوت و با تغییرات دمایی و تامین آب بین مسیر رفت و برگشت و علاوه بر آن بین چیلر و تاسیسات ساختمان باید طراحی شده باشد . این تغییرات دمایی روی تجهیزات (هوادهی و فن کوئل ) تاثیر میگذارد و نیز هزینه پمپاژ و دستگاه دمنده و نیز اندازه چیلر و هزینه های در ارتباط با میزان مصرف انرژی مورد نیاز جهت تشخیص تفاوت ها تغییرات دما مربوط است تعیین تغییرات دمایی با مقدار حجم هوا امنیت و قیمت چیلر را بالا خواهد برد همانطور که روی چیلر و رادیاتور ها موثر واقع می شود که به معنای اختلاف درجه حرارت بین آنها میباشد ( LMTD) در نتیجه نیاز به تیوپ طولانی تر و یا گذاشتن در جریان بیشتر از چیلر را دارد . به طوری که فشار چیلر افت می کند که به وسیله پمپ ها باید متعادل گردد ( به جدول 2 مراجعه شود ) در این جدول بخش و قرار گرفتن میزان قیمت پمپ اعلام می گردد . برای سیستم برنامه ریزی طراحان نیاز به انتخاب متفاوت عرضه درجه حرارت در چیلر را باید در نظر داشته باشند اضافه به انتخاب حد متوسط تغییرات دمایی چیلر که یک تعادل خوبی برای هر کدام به دست دهد انتخاب چیلر با تغییرات دمایی بالا ممکن است سایر قیمت ها را در قسمت های دیگر پایین آورد در صورت متغیر حرارتی بین 12 تا 18 عرضه آب با جریان پایین حرارتی بین 30 تا 40 F وکنترل جریان با شیرهای متفاوت ضمن طراحی میتواند هزینه مصرف انرژی و پمپ و هزینه حجم نصب در مسیر لوله ها را تغلیل دهد.

– مصرف آب :

چنانچه سیستم با درجه حرارت ملایمتری جاری باشد و چنانچه انرژی بیشتری نیاز داشته باشد بدین معنی نیست که بازده بیشتری در پمپاژ و صرفه جویی در مصرف انرژی مورد نیاز دردمنده را منعکس میکند – جاری بودن آب سرد به معنی مصرف بالای میزان برق در کمپرسور ها می باشد. انتخاب تغییر دما روی سیستم هوا سازی و هوادهی ساختمان در ارتباط با جریان هوا تاثیر میگذارد. مدار تقسیمات هدایت گرما باید منطبق با حرارت و میزان رطوبت ساختمان تحت کنترل باشد . مصرف انرژی سالانه با توجه به این انتخاب ها ارتباط دارد.

– تشخیص نارسایی تغییرات دمایی ملایم :

ناکارایی تغییرات دمایی ملایم وقتی مشخص می شود که درجه حرارت در سیستم چیلر به طور متوسط بالا نرود و در هر برنامه یا سیستم چلیر در طول روشن بودن سیستم حتما ملایم بودن تغییرات دمایی را تجربه میکند و یا به آن بر می خورند . این پیش آمد مخصوص ، موجب می شود که در دستگاه پمپ های اضافی و سرد کننده رفع اشکال شود . و باعث پایین آمدن و از دست رفتن سرما و انرژی میشود . در یک سیستم چیلر ظرفیت تولید میتواند توسط معادلهQ= BlW=500*GPM*DELTA تعریف شود . زیرا بار سرمایشی مستقیما به طور نسبی به دنبال تاثیر ارزش تغییرات دما قرار می گیرد – یک تغییر در دما موجب تغییر در جریان در همان بارگیری می شود . یک تغییر در میزان ارزاش جریان جاری یک تغییر را در دمای همان بارگیری ایجاد و در یک دستگاه اگر تغییرات دمایی ملایم باشد نهایتا سه مشکل پیش می آید – مصرف زیاد انرژی در پمپ2 – بالا رفتن مصرف انرژی در چیلر3 – یک نقصان در ایجاد سرمایش سستم – طراحان باید در مورد این جریان مخصوص دقت بنمایند ولی وجود تغییرات دمایی مشکلی است که علت این تغییرات در درون اواپراتور ساختمان می شود و امکان ایجاد بار زیاد از حد در پمپاژ و دستگاه چیلرشود.( به جدول مراجعه شود ).

– مدل کردن هیدرولیکه سیستم

بعضی از فرمهای هیدرولیکی در ارتباط با مدل ساختمان یا به عبارتی عرضه شرح وظایف عملکرد حرارتی در سیستم چیلر باید برای هر طراحی تکمیل شود. زیرا تناسب حجم ارزش جریان جاری در سیستم با فشار موجود در سیستم باید برقرار باشد. فشار موجود در سیستم نوع جهت انتخاب قسمتهای مختلف تجهیزاتی را تعیین می کند مثل (نوع چیلر-نوع پمپ و غیره )مثلا فشار روی همه لوله کشی ها و آببندی آنها و ضمن اینکه نوع شیرها که داخل سیستم عرضه شده اند را نیز تعیین می کند. سیستم متعارف یک چیلر یا دستگاه مرکزی یک واحد مدار بسته آبی است که این بدین معنی است که مبدا شروع و ختم آن در سیستم یک نقطه است. توضیح اینکه دستگاه سیستم جذبی آبی یک مدار باز است ولی در ارتباط با استفاده از تجهیزات با یک سیستم حرارتی بسته متفاوت می باشد. هر بخشی در داخل سیستم چیلر روی فشار داخل هر یک از نقاط چیلر تاثیر می گذارد و در نتیجه فشار را در هر سطحی ثابت نگه میدارد و یا فشار را بالا و پایین می آورد. منبع تحت فشار در یک سیستم مدار بسته به عنوان عامل ثبوت فشار و تحت عنوان فشار کل سیستم مطرح است و امکان می دهد جهت انبساط و انقباض در سیستم چیلر همزمان با تغییرات در حجم و حرارت در یک سیستم بسته کار کند فشار در پمپ های چیلر زمانی که فشار ماکزیمم در پمپ در شرایط خیلی فعال سیستم بالا میرود و روح فعالیت مطلق در سیستم برابر است با اوج تخلیه نهایی اوج مکش در سیستم پمپ آب سرد که معمولا با تکمیل حجم آب منظور میشود .همه تجهیزات داخل سیستم و همه لوله کشی ها و قفل ولت آنها و عایق ها و شیشه های کنترل و سایر قطعات فشار داخل سیستم را در اثر اصطحکاک و جریان آب در سیستم را پایین می آورد.

– طراحی سیستم چیلر آبی

کنترل سیستم –نگهداری

مرحله کنترل کلیه اداره مصرف انرژی و صرفه جویی است . اکثراً برنامه کنترل چیلرها خیلی راحت و هموار است . راه اندازی یک یا چند چیلر در یک مدار همه چیلرها دارای یک مرحله درونی راه اندازی و یک سری مدرج های ایمنی هستند که بدون بروز خطری راه اندازی آنها کلید می خورد و راه می افتد. فرای همه مواظبت کم و از کار انداختن سالیانه سیستم و به راه اندازی آن است به طوری که این مسئله می تواند به هدر رفتن انرژی در راه اندازی زمانی که به سیستم نیازی نیست و یا به مرحله اتوماتیک راه انداختن آن به نام bas منجر شود . برنامه نگهداری سیستم آب سرد با توجه به تفاوت در اندازه و پیچیدگی سیستم متغیر است به خصوص با توجه به انتخاب پمپ ها مسیر سیستم آب سرد می تواند از طریق موازنه استاتیکی فشار کنترل شود. بطوری که این موجب نیاز به بعضی اتصالاتی که جلوگیری از نرمش در تغییر راه اندازی شود که در نتیجه در اثر فزونی میزان پمپاژ انرژی به هدر رود و یا آب سرد در جریان تغذیه سیستم و یا در محلهای هیدرولیکی دور دست و یا مسیر آب سرد از طریق استفاده از تغییرات متفاوت در فشار یعنی (دلتا-p) در مدار سیستم انجام شود. به اضافه این که در بعضی از انواع چیلرها که با نصب کیلووات شمار فشار روی موتور یا سایر اندازه گیری ها مثل (btu) و یا اندازه گیری مراحل بعدی مسیر انجام می گیرد.

 

مطالب اخیر

آسانسورها

الزامات اولیه انتخاب آسانسور طراح باید تعداد,ظرفیت و نوع (مسافربر,باربرو …)آسانسورهای ساختمان را در مراحل

ادامه مطلب »

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *