فناوری خنک‌سازی هوشمند، راندمان انرژی HVAC را افزایش می‌دهد

در ساختمان‌های تجاری بزرگ، سیستم‌های چیلر به عنوان تجهیزات خنک‌کننده اصلی عمل می‌کنند و راندمان انرژی آن‌ها مستقیماً بر هزینه‌های عملیاتی و پایداری تأثیر می‌گذارد. با این حال، آنچه اغلب نادیده گرفته می‌شود این است که خود اتاق چیلر یک منبع گرمای قابل توجه است. مدیریت و کنترل مؤثر بارهای حرارتی در این فضاها به عنوان یک عامل حیاتی در بهینه‌سازی عملکرد کلی سیستم تبرید ظاهر شده است.

اگر چیلرها قلب سیستم‌های خنک‌کننده را تشکیل می‌دهند، اتاق‌های چیلر به عنوان «رگ‌ها و اعصاب» عمل می‌کنند که این اندام حیاتی را حفظ می‌کنند. با این حال، این فضاهای بی‌ادعا پتانسیل مصرف انرژی قابل توجهی را در خود جای داده‌اند. اجزای الکتریکی مختلف در اتاق‌های چیلر - از جمله موتورهای کمپرسور، موتورهای پمپ، درایوهای فرکانس متغیر (VFD) و ترانسفورماتورها - در حین کار گرمای قابل توجهی تولید می‌کنند. این خروجی حرارتی نه تنها راندمان و طول عمر تجهیزات را کاهش می‌دهد، بلکه تقاضای خنک‌کننده اتاق را نیز افزایش می‌دهد و در نهایت مصرف انرژی کل سیستم را افزایش می‌دهد.

برای دستیابی به خنک‌سازی هوشمند و کاهش انرژی در کارخانه‌های چیلر، مهندسان ابتدا باید منابع بار حرارتی را به طور جامع درک کنند - درست مانند پزشکانی که قبل از تجویز درمان، بیماری‌ها را تشخیص می‌دهند.

موتورهای کمپرسور معمولاً بزرگترین منبع گرما در کارخانه‌های چیلر هستند. اینها بر اساس روش‌های خنک‌کننده به دو دسته تقسیم می‌شوند:

• چیلرهای هرمتیک: موتورها و کمپرسورها در داخل واحدهای مهر و موم شده قرار دارند که توسط گردش مبرد خنک می‌شوند. این طراحی گرمای موتور را مستقیماً به مبرد منتقل می‌کند و تأثیرات زیست‌محیطی را به حداقل می‌رساند.
• چیلرهای درایو باز: موتورها از طریق کوپلینگ‌های خارجی به کمپرسورها متصل می‌شوند و از خنک‌کننده هوا یا آب استفاده می‌کنند. این طرح‌ها گرمای موتور را مستقیماً به اتاق‌های کارخانه آزاد می‌کنند و بارهای خنک‌کننده را افزایش می‌دهند.

در حالی که موتورهای پمپ منفرد ممکن است گرمای کمتری نسبت به موتورهای چیلر تولید کنند، چندین پمپ که همزمان کار می‌کنند می‌توانند خروجی حرارتی قابل توجهی تولید کنند. استاندارد 90.1 ASHRAE الزامات حداقل راندمان را برای موتورهای ساختمان‌های تجاری تعیین می‌کند، با واحدهای بزرگتر (200+ اسب بخار) که به راندمان 95٪+ می‌رسند. با این حال، حتی این موتورهای با راندمان بالا مقداری از انرژی را به گرما تبدیل می‌کنند.

اگرچه VFDها با تنظیم سرعت موتور، راندمان بار جزئی را بهبود می‌بخشند، اما در حین تبدیل توان گرما تولید می‌کنند. روش‌های خنک‌کننده متفاوت است:

• VFDهای خنک‌شونده با هوا: اینها برای پمپ‌های کوچکتر و فن‌های برج خنک‌کننده استفاده می‌شوند و گرما را مستقیماً به اتاق‌های کارخانه آزاد می‌کنند.
• VFDهای خنک‌شونده با آب: معمولاً برای کنترل چیلر استفاده می‌شوند، اینها گرما را به آب خنک‌کننده منتقل می‌کنند و تأثیرات زیست‌محیطی را کاهش می‌دهند. با این حال، VFDهای ولتاژ متوسط (4160 ولت+) اغلب هنوز به خنک‌کننده هوا نیاز دارند.

• ترانسفورماتورهای واقع در اتاق‌های کارخانه
• تجهیزات کاهش هارمونیک
• انتقال حرارت پوسته ساختمان
• منابع متفرقه (روشنایی، لوله‌های عایق‌بندی نشده، سیستم‌های UPS و غیره)

پس از شناسایی منابع گرما، مهندسان باید رویکردهای مدیریتی مناسب را اجرا کنند، که در درجه اول از طریق تهویه یا خنک‌کننده مکانیکی انجام می‌شود.

تهویه با معرفی هوای بیرون، حذف گرمای اقتصادی را فراهم می‌کند. استاندارد 15 ASHRAE حداقل نرخ تهویه 0.5 cfm/sq.ft یا 20 cfm در هر اشغالگر را الزامی می‌کند، با افزایش حداکثر دما که از 18 درجه فارنهایت تجاوز نمی‌کند. ملاحظات کلیدی عبارتند از:

• الگوهای جریان هوا که تمام منابع گرما را پوشش می‌دهد
• ورودی‌های هوای فیلتر شده مناسب
• لوورهایی که برای جریان هوای مؤثر اندازه‌گیری شده‌اند (با در نظر گرفتن 50-60٪ منطقه آزاد معمولی)

هنگامی که تهویه ناکافی باشد، خنک‌کننده مکانیکی با استفاده از هندلرهای هوا، کویل‌های فن یا تجهیزات مشابه ضروری می‌شود. طراحی مستلزم ایجاد نقاط تنظیم دما، محاسبه بارهای خنک‌کننده و انتخاب تجهیزات مناسب است.

• انتخاب تجهیزات با راندمان بالا
• بهینه‌سازی طرح‌بندی تجهیزات برای جریان هوای مؤثر
• اجرای برنامه‌های نگهداری دقیق
• استفاده از کنترل‌های هوشمند با نظارت بی‌درنگ
• بررسی فرصت‌های بازیابی گرمای تلف شده

در نهایت، مدیریت بار حرارتی اتاق چیلر یک جنبه حیاتی اما اغلب نادیده گرفته شده از طراحی HVAC است. مهندسان از طریق برنامه‌ریزی و اجرای دقیق می‌توانند سیستم‌های خنک‌کننده‌ای با راندمان بالا ایجاد کنند که از عملیات ساختمانی پایدار پشتیبانی می‌کنند.