راهنمای نهایی سیستم های چیلر. تمام آنچه نیاز است بدانید.

سیستم های چیلر چیست؟
ساختمانهای تجاری از سیستمهای گرمایش ، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC) برای کمبود هوا و خنک کننده ساختمان استفاده می کنند. ساختمانهای تجاری مدرن به عنوان بخشی از ابتکارات گسترده تر با محوریت عملکرد ساختمان و پایداری ، به دنبال سیستم ها و مؤلفه های HVAC کارآمد هستند. به طور مشابه سرنشینان ساختمان انتظارات زیادی را به همراه دارند ، که سیستم HVAC همانطور که در نظر گرفته شده عمل خواهد کرد. . . صرفنظر از شرایط بیرونی ساختمان ، محیط داخلی راحت ایجاد شود.

چیلرها به یک مؤلفه اساسی HVAC از طیف گسترده ای از امکانات تجاری ، از جمله هتل ها ، رستوران ها ، بیمارستان ها ، عرصه های ورزشی ، کارخانه های صنعتی و تولیدی و غیره تبدیل شده اند. این صنعت از مدت ها قبل شناخته شده است که سیستم های چیلر نماینده بزرگترین مصرف کننده برق در اکثر موارد است. امکانات آنها به راحتی می توانند بیش از 50٪ از کل مصرف برق را در دوره های فصلی مصرف کنند. طبق اعلام وزارت انرژی ایالات متحده (DOE) ، چیلرها می توانند با استفاده از تقریباً 20٪ از کل انرژی الکتریکی تولید شده در آمریکای شمالی. علاوه بر این ، DOE تخمین می زند که چیلرها به دلیل ناکارآمدی های مختلف عملیاتی می توانند تا 30٪ در مصرف انرژی اضافی هزینه کنند. این عدم کارآیی تأیید شده برای شرکت ها و تأسیسات ساخت سالانه میلیارد ها دلار است.

به طور کلی ، یک چیلر انتقال گرما از یک محیط داخلی به یک محیط خارجی را تسهیل می کند. این وسیله انتقال گرما به حالت جسمی مبرد در گردش در سیستم چیلر متکی است. مطمئناً چیلرها می توانند به عنوان قلب هر سیستم HVAC مرکزی عمل کنند.

چیلر چگونه کار می کند؟
یک چیلر روی اصل فشرده سازی بخار یا جذب بخار کار می کند. چیلرها جریان مداوم مایع خنک کننده را به سمت سرد سیستم آب فرآوری با دمای مطلوب حدود 50 درجه فارنهایت (10 درجه سانتیگراد) تأمین می کنند. مبدل خنک کننده از طریق فرآیند پمپ می شود ، و گرما را از ناحیه یک تاسیسات (به عنوان مثال ، ماشین آلات ، تجهیزات پردازش ، و غیره) بیرون می کشد زیرا دوباره به قسمت برگشت سیستم آب فرآیند جریان می یابد.

چیلر از سیستم تبرید مکانیکی فشرده سازی بخار استفاده می کند که از طریق وسیله ای به نام اواپراتور به سیستم آب فرآیند متصل می شود. مبرد از طریق تبخیر کننده ، کمپرسور ، کندانسور و دستگاه انبساط چیلر در گردش است. یک فرایند ترمودینامیکی در هر یک از اجزای فوق چیلر اتفاق می افتد. اواپراتور بعنوان مبدل حرارتی عمل می کند به گونه ای که گرمای حاصل از جریان مایع خنک کننده فرآیند به مبرد مبدل می شود. با انتقال گرما ، مبرد مبدل می شود و از یک مایع با فشار کم به بخار تبدیل می شود ، در حالی که درجه حرارت مایع خنک کننده فرایند کاهش می یابد.

مبرد سپس به یک کمپرسور جریان می یابد ، که عملکردهای مختلفی را انجام می دهد. ابتدا مبرد را از تبخیر کننده خارج کرده و اطمینان حاصل می کند که فشار در اواپراتور به اندازه کافی باقی می ماند تا گرما را با سرعت مناسب جذب کند. دوم ، این فشار در بخار مبردهای خروجی را افزایش می دهد تا اطمینان حاصل شود که دمای آن به اندازه کافی بالا باقی می ماند تا هنگام رسیدن به کندانسور ، گرما آزاد شود. مبرد در حالت خازن به حالت مایع باز می گردد. گرمای نهانیده شده با تغییر مبرد از بخار به مایع ، توسط محیط خنک کننده (هوا یا آب) از محیط خارج می شود.

انواع چیلرها:
همانطور که توضیح داده شد ، دو ماده خنک کننده مختلف (هوا یا آب) می توانند انتقال گرمای نهان را با تغییر مبرد از بخار به مایع تسهیل کنند. بنابراین ، چیلرها می توانند از دو نوع خازن مختلف ، هوا خنک و آب خنک شده استفاده کنند.

کندانسورهای خنک کننده هوا شبیه "رادیاتورها" هستند که موتورهای اتومبیل را خنک می کنند. آنها از نیروی منفی استفاده می کنند تا هوا را از طریق شبکه خطوط مبرد مجبور کند. مگر در مواردی که به طور خاص برای شرایط محیط بالا طراحی شده باشند ، کندانسورهای خنک کننده هوا برای کارآمد کار کردن نیاز به دمای محیط 95 درجه فارنهایت (35 درجه سانتیگراد) یا پایین تر دارند.
کندانسورهای خنک کننده با آب همان عملکرد کندانسورهای خنک کننده هوا را انجام می دهند ، اما برای تکمیل انتقال حرارت به دو مرحله نیاز دارند. اول ، گرما از بخار مبرد به داخل آب کندانسور حرکت می کند. سپس ، آب کندانسور گرم به یک برج خنک کننده پمپ می شود که در نهایت حرارت فرآیند به جو منتقل می شود.
چیلرهای با آب سرد:
چیلرهای دارای آب خنک کننده دارای کندانسور آب خنک شده و متصل به برج خنک کننده هستند. آنها معمولاً برای تاسیسات متوسط ​​و بزرگ که دارای منبع کافی آب هستند مورد استفاده قرار می گیرند. چیلرهای خنک کننده آب به دلیل استقلال نسبی نسبت به نوسانات دمای محیط ، می توانند عملکرد ثابت تری در تهویه مطبوع تجاری و صنعتی ایجاد کنند. چیلرهای با آب خنک از مدل های کوچک ظرفیت 20 تنی تا چندین مدل هزار تنی که بزرگترین امکانات جهان مانند فرودگاه ها ، مراکز خرید و سایر امکانات را خنک می کند ، متفاوت است.

چیلر معمولی با آب خنک کننده از آب کندانسور چرخشی از برج خنک کننده برای چگال کردن مبرد استفاده می کند. چیلر با آب خنک کننده حاوی مبرد وابسته به دمای آب کندانسور ورودی (و سرعت جریان) است که در رابطه با دمای لامپ مرطوب محیط کار می کند. از آنجا که دمای لامپ خیس همیشه پایین تر از دمای لامپ های خشک است ، دمای چگالش مبرد (و فشار) در یک چیلر با آب خنک می تواند اغلب به میزان قابل توجهی پایین تر از چیلر با هوا خاموش عمل کند. بنابراین ، چیلرهای با آب خنک می توانند کارآمدتر عمل کنند.

چیلرهای با آب خاموش معمولاً در محیطی که از عناصر محافظت می شود ، در داخل خانه مستقر می شوند. از این رو ، چیلر با آب خنک می تواند طول عمر بیشتری داشته باشد. چیلرهای با آب خاموش معمولاً تنها گزینه نصب های بزرگتر را نشان می دهند. سیستم برج خنک کننده اضافی در مقایسه با چیلرهای خنک کننده هوا به هزینه نصب و نگهداری اضافی احتیاج دارد.

چیلرهای خنک کننده با هوا:
چیلرهای خنک کننده هوا به یک خازن خنک شده توسط هوای محیط تکیه می کنند. بنابراین ، چیلرهای خنک کننده هوا ممکن است کاربردهای متداول را در تاسیسات کوچکتر یا متوسط ​​که محدودیت های فضایی وجود دارد پیدا کنند. چیلر با هوا می تواند عملی ترین انتخاب را در سناریوهایی نشان دهد که آب نشانگر یک منبع کمیاب است.

چیلر خنک کننده هوا معمولی می تواند فن های پروانه یا چرخه های برودتی مکانیکی را به منظور جلب هوای محیط بر روی یک سیم پیچ ریز دار برای خنک کننده مبرد داشته باشد. تراکم بخار مبرد در کندانسور هوا خنک شده امکان انتقال گرما به جو را فراهم می کند.

چیلرهای خنک کننده هوا مزیت قابل توجهی از هزینه های نصب پایین تر را ارائه می دهند. نگهداری ساده تر نیز به دلیل سادگی نسبی آنها در مقایسه با چیلرهای با آب خنک انجام می شود. چیلرهای خنک کننده هوا فضای کمتری را اشغال می کنند ، اما اکثراً در خارج از یک مرکز مستقر می شوند. بنابراین ، عناصر در فضای باز طول عمر عملکردی آنها را به خطر می اندازند.

طبیعت فراگیر چیلرهای خنک کننده هوا هزینه های نگهداری را کاهش می دهد. سادگی نسبی آنها همراه با کاهش نیازهای فضا در بسیاری از انواع تاسیسات مزایای بزرگی را ایجاد می کند.

اقدامات برای افزایش بهره وری از سیستم های چیلر:
هزینه های چیلر بخش قابل توجهی از قبض های سودمندی ساختمان شما را مصرف می کند. برای دستیابی به صرفه جویی در مصرف انرژی از طریق بهره وری حداکثر سیستم چیلر ، چه اقداماتی باید انجام شود؟ بگذارید برخی از احتمالات را بررسی کنیم.

تعمیر و نگهداری مداوم
سیستم های چیلر از طریق نگهداری مناسب در حال انجام کارایی بیشتری خواهند داشت. اکثر سازمانها این ارزش را به رسمیت می شناسند و بعنوان بخشی از بهترین روش های مدیریت تسهیلات روزانه خود گام برداشته اند. برخی از بهترین روشهای رایج در سیستم های چیلر عبارتند از:

کویل های کندانسور را بازرسی و تمیز کنید. انتقال حرارت تأثیر زیادی در سیستم های چیلر دارد و برای تولید کارآمد چیلر اساسی است. تعمیر و نگهداری معمول باید از کویل های کندانسور برای گرفتگی و عبور هوای آزاد بازرسی کند.
شارژ مبرد را حفظ کنید. مقدار خنک کننده یک چیلر به میزان مناسب مبرد در سیستم بستگی دارد. حفظ شارژ مناسب مبرد می تواند با کاهش هزینه های خنک کننده نزدیک به 5-10٪ بازده انرژی را تا حد زیادی تحت تأثیر قرار دهد.

حفظ آب کندانسور: حلقه های آب کندانسور که از برج های خنک کننده استفاده می شود باید جریان آب مناسب را به عنوان طراحی شده حفظ کند. هر گونه آوار مانند ماسه ، مواد جامد فرسایش و مواد آلوده کننده می تواند بر حلقه آب کندانسور تأثیر بگذارد. پاشیدن یا مقیاس گذاری می تواند جریان آب را مهار کرده و کارایی عملکرد چیلر را به شدت تحت تأثیر قرار دهد.
تعمیرات قابل پیش بینی
هوش مصنوعی (AI) در کاربردهای عملی روزمره به پیشرفت خود ادامه می دهد. ماشین آلات مانند سیستم های چیلر از الگوریتم های هوش مصنوعی بهره مند می شوند که می توانند خرابی های احتمالی را قبل از بروز آنها تشخیص دهند. پیش بینی پیش بینی جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده های عملیاتی سیستم چیلر برای تعیین اینکه چه زمانی اقدامات تعمیر و نگهداری باید قبل از خرابی فاجعه بار انجام شود. از آنجا که سیستم های چیلرها قلب اکثر سیستم های HVAC مدرن را نشان می دهند ، جلوگیری از خرابی فاجعه بار که باعث ایجاد "خرابی مهمی" می شود ، در هزینه های تعمیرات اضطراری و همچنین شهرت صرفه جویی می کند. نقش اساسی که توسط سیستم چیلر ایفا می شود ، افزایش دقیق آن را ضمانت می کند. داده های بزرگ و هوش مصنوعی خرابی را به حداقل می رسانند و بهره وری را به حداکثر می رسانند.

اینترنت اشیاء (IoT) ابزار جمع آوری داده ها را فراهم می کند که می تواند برنامه های هوش مصنوعی مانند نگهداری پیش بینی را فعال کند. در حقیقت ، آینده HVAC AI و IoT است. IoT جمع آوری داده های زمان واقعی از چیلر را قادر می سازد تا تجزیه و تحلیل مداوم از عملکرد آن را انجام دهد. داده های گرانشی IoT که از یک چیلر جمع می شوند بسیار فراتر از اطلاعات بدست آمده توسط بازرسی بصری هستند. IoT مهندسان ساختمان را به دید واقعی دارایی های HVAC در زمان واقعی متصل می کند ، از این طریق امکان نظارت آگاهانه از شرایط عملیاتی را فراهم می کند.

بهینه سازی
چیلرها به عنوان بخشی از یک سیستم پیچیده HVAC کار می کنند. چیلرهای خنک کننده آب به دلیل اتصال به سیستم برج خنک کننده دارای پیچیدگی بیشتری هستند. بنابراین ارزیابی عملکرد کلی کارخانه چیلر شامل تجزیه و تحلیل مصرف کل انرژی کمپرسور ، پمپ ها ، پنکه های برج خنک کننده ، و غیره خواهد بود تا اقدامات جامع بهره وری مانند kW / t را ارزیابی کند.

بهینه سازی گیاه چیلر کلی باید بصورت جامع انجام شود. تنظیمات مختلف با تمرکز بر روی نقاط تنظیم بهینه آب سرد ، توالی چیلر و توازن بار ، مدیریت تقاضای اوج ، مدیریت آب برج خنک کننده و غیره فقط با داده های عملیاتی قابل انجام است. IoT می تواند ابزارهایی را برای چنین بهینه سازی با ارائه نظارت در زمان واقعی بر مصرف انرژی از هر قسمت از کارخانه چیلر ، دمای تأمین / بازگشت از چیلر و برج خنک کننده ، میزان جریان آب از حلقه آب کندانسور و غیره IoT پیدا کرده است. کاربرد عملی در HVAC برای تسهیل بهینه سازی واقعی.

نتیجه:
بهره وری عملیاتی چیلر تأثیر زیادی روی هزینه های عملیاتی ساختمان شما خواهد گذاشت. تعمیر و نگهداری روزمره حداقل از منظر مدیریت تأسیسات را نشان می دهد. پیش بینی و بهینه سازی سیستم چیلر به داده های عملیاتی در زمان واقعی نیاز دارد. IoT درهای مختلفی از کارآیی چیلر را باز کرده است.