سیستم های خنک کننده چیلر، در اغلب صنایع به طور دائم در حال کار هستند که هزینه انرژی بالایی را به همراه می آورند. امروزه پیشرفت تکنولوژی راه کار هایی را پیشنهاد می دهد که به کمک تجهیزات جدید مصرف انرژی و هزینه ها را پایین بیاوریم. سیستم فری کولینگ راهکاری مقرون بصرفه برای تولید برودت و سرمای مورد نیاز در صنایع سیستم تهویه مطبوع و سرمایشی است. در ادامه به معرفی بیشتر این تکنولوژی می پردازیم.
سیستم فری کولینگ چیست؟
سیستم فری کولینگ (free cooling) یا سرمایش رایگان روشی برای کاهش دمای هوا در ساختمان یا سیستم ها، با استفاده از هوا یا آب خنک طبیعی به جای تبرید مکانیکی است. هوای بسیار از مناطق جغرافیایی، در بخش هایی از روز به طور قابل توجهی سرد و خنک است. معمولا در زمستان و بهار می توان با بهره گیری از هوای سرد محیط، سرمایش مورد نیاز را فراهم آورد و دستگاه چیلر را از مدار حذف نمود.
فری کولینگ در عمل کاملاً رایگان (FREE) نیست؛ زیرا به پمپ ها، به فن ها و سایر تجهیزات جابجایی هوا یا آب نیاز دارد. همچنین این تجهیزات نیاز به تعمیر و نگهداری دوره ای دارند. فری کولینگ یک تکنیک اقتصادی است. همچنین در آن از هوای سرد محیط برای سرد کردن آب همراه با گردش در این سسیستم استفاده می شود. سیستم فری کولینگ به صورت یکپارچه و مجزا قابل استفاده است. تجهیزات فری کولینگ می تواند بصورت یکپارچه بر روی چیلر متصل باشد یا اینکه در مواقع نیاز تجهیزات آن را وارد مدار کرد.
سیستم های خنک کننده صنعتی تنها زمانی مورد نیاز خواهند بود که دمای هوای بیرون بیش از حد بالا باشد و فری کولینگ پاسخگوی تامین نیازهای سرمایشی سیستم نباشد.
عملکرد فری کولینگ چگونه است؟
زمانی که دمای محیط خارج از ساختمان به اندازه معین پایین بیاید در چیلرهای هوا خنک می توان از سیستم هوشمند فری کولینگ استفاده کرد. در این سیستم یک شیر سه راهه(Three way vavle) بخشی از آب چیلر یا همه آن را بای پس(Bypass) می کند. همچنین به سمت کویل های فری کویلینگ هدایت می کند. این کویل ها بر روی کندانسورهای چیلر تعبیه می شوند. پس از آن، آب در گردش چیلر با هوای محیط تبادل حرارت می کند.
در ادامه آب سرد شده جهت خنک کاری به صورت مستقیم مورد استفاده قرار می گیرد یا اینکه در جایی مناسب ذخیره و هنگام نیاز از آن استفاده می شود. آب سرد شده در خنک سازی سیستم ها و دستگاه های صنعتی، فرآیند تهویه مطبوع و کویل های سرمایشی هواساز یا فن کویل ها به کار برده می شود.
در این سیستم هوشمند زمانی که دمای هوای محیط خارج از آب خنک مورد نیاز در سیستم تبرید پایین تر باشد، دستگاه چیلر به طور کلی از فعالیت می ایستد و فری کولینگ تمام آب مورد نیاز را تامین می کند. در فصل های گرم سال، زمانی که دمای هوا بالا می رود، شیر سه راهه فری کولینگ را از مدار حذف می کند و آب را مستقیما به اپراتور چیلر منتقل می کند.
اجزای فری کولینگ
تجهیزات سیستم های فری کولینگ همانند چیلر های متداول است. فری کولینگ دارای مبدل های حرارتی هوا خنک، شیر سه راهه و بخش های کنترل کننده ای است که نسبت به سیستم های سرمایشی رایج این قطعات را اضافه تر دارد.
همان طور که گفته شد، فری کولینگ می تواند به صورت یکپارچه یا مجزا به کار برده شود. در راه اندازی بصورت یکپارچه، تعدادی کویل به کویل های کندانسور افزوده می شود. در مواقعی که دمای هوای خارج پایین است، آب به درون کویل وارد می شود و به وسیله گردش هوای کندانسور خنک می شود. سپس آب خنک شـده به یک مبدل وارد خواهد شد که در آن آب، قبل از ورود به اپراتور به میزان کافی سرد می شود. این مکانیزم جایگزین فن های مبدل مرسوم می گردد و فن های کندانسور کار خنک کردن آب کویل ها را انجام می دهد.
در پیاده سازی مجزای فری کولینگ، آب قبل از وارد شدن به سیستم چیلر بوسیله فن های کویل سرد می شود. اگر در نتیجه آب حاصل به میزان کافی سرد باشد، چیلرها از مدار خارج می شوند. در غیر این صورت فقط بخشی از کمپرسورهای چیلر فعال شـده تا سرمای مورد نیاز آب را فراهم کند. توجه داشته باشید که در این روش سیستم چیلر فقط با بخشی از توانش فعالیت می کند و متناسب با آن انرژی برق مصرف می شود.
کاربردهای فری کولینگ
- استفاده در کاربردهای سرمایشی صنعتی و تهویه: در فصول سرد، سیستم‌هایی که نیازمند کارکرد مداوم هستند می‌توانند از فری کولینگ بهره ببرند.
- خنک کردن تجهیزات صنعتی: تجهیزاتی که به صورت دائم کار می‌کنند و معمولاً با چیلر خنک می‌شوند، می‌توانند در شرایط هوای خنک بیرونی از فری کولینگ استفاده کنند. در این حالت، به جای چیلر، سرمایش از طریق هوای بیرون تأمین می‌شود.
- مراکز تجاری بزرگ در فصل زمستان: حتی در زمستان، نیاز به تهویه با هوای خنک وجود دارد. اگر هوای بیرون سرد باشد، فری کولینگ می‌تواند جایگزین سیستم‌های سرمایشی شود و از فعالیت دائمی آنها جلوگیری کند، به این ترتیب با استفاده از هوای خنک بیرونی، سرمایش مورد نیاز فراهم می‌شود.
مزایای سیستم فری کولینگ
از مزایای فری کولینگ یا سرمایش رایگان می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- صرفه‌جویی در مصرف انرژی: تا ۷۵ درصد در فصول سرد سال، به دلیل توقف فعالیت بخش‌های زیادی از چیلر. در کل سال، مصرف انرژی ۲۰ تا ۵۰ درصد کاهش می‌یابد، که به شرایط جغرافیایی منطقه وابستـه است. در مناطق با دمای پایین‌تر، صرفه‌جویی بیشتر خواهد بود.
- افزایش عمر دستگاه و کاهش استهلاک: با استفاده از فری کولینگ، کمپرسور و فن‌های چیلر کمتر کار می‌کنند، که این امر به کاهش فرسودگی و استهلاک دستگاه‌ها کمک کرده و عمر آنها را افزایش می‌دهد.
- سادگی در پیاده‌سازی و هزینه‌های پایین‌تر: راه‌اندازی سیستم سرمایش با فری کولینگ پیچیدگی زیادی ندارد و بدون نیاز به هزینه‌های بالا قابل اجرا است.
نتیجه می شود اگر در محیطی میانگین دمای هوا در روزهای سرد سال پایین باشد، راه اندازی فری کولینگ یک گزینه مناسب برای صرفه جویی در هزینه، انرژی و افزایش عمر دستگاه خواهد بود.
سخن پایانی
استفاده از فری کولینگ در مناطقی با میانگین دمای هوای پایین، یک گزینه مناسب برای سرمایش آب جهت خنک کاری در سیستم های تهویه و فن کویل هاست. در این سیستم از هوای سرد بیرون برای سرد کردن آب بدون کمک کمپرسورهای مدار تبرید چیلر، استفاده می شود. شرکت فنی مهندسی ریواس با بیش از دو دهه سابقه با رویکردی نوین در طراحی، اجرا، خرید و مدیریت سیستم های تهویه صنعتی در صنایع مختلف آمـاده خدمت رسانی به شما عزیزان است.
منبع: ریواس جنوب
سوالات متداول
- چرا تهویه مطبوع در نیروگاه‌ها مهم است؟
تهویه مطبوع برای کنترل دما و رطوبت، کاهش خطر آتش‌سوزی، حفظ کیفیت و عمر طولانی تجهیزات و افزایش بهره‌وری در نیروگاه‌ها حیاتی است. - سیستم HVAC چیست و چگونه در نیروگاه‌ها عمل می‌کند؟
سیستم HVAC (گرمایش، تهویه و تبرید) برای کنترل دما، رطوبت و جریان هوا در نیروگاه‌ها استفاده می‌شود. همچنین شامل سه بخش گرمایش، تبرید و تهویه است. - چگونه طراحی سیستم تهویه مطبوع در نیروگاه‌ها انجام می‌شود؟
طراحی سیستم‌های تهویه مطبوع در نیروگاه‌ها با توجه به نوع سیستم، اندازه و فضای موجود، نیازهای کانال و تهویه، بارهای خنک‌کننده، بهره‌وری انرژی، مقرون به صرفه بودن و الزامات بهداشت و ایمنی انجام می‌شود. - چه دستگاه‌های تهویه‌ای برای نیروگاه‌ها مناسب هستند؟
دستگاه‌های مختلفی مانند سیستم‌های تک گـذره، سیستم‌های بسته، استخر خنک‌کنـنده، سیستم‌های خشک و خنک‌کننـده‌های ترکیبی برای نیروگاه‌ها مناسب هستند. اما سیستم VAV به دلیل کارایی بالا و قابلیت تنظیم حجم هوای متغیر اغلب ترجیح داده می‌شود.
