سایت تخصصی صنعت تاسیسات مکانیکی گرمایش و تهویه مطبوع

راهبردهاي سيستم هاي تهويه مطبوع

نوشته شده توسط ترجمه: مهندس محمد عسگري يكشنبه ، 17 ارديبهشت 1391 ، 23:31

هم اكنون سيستم هاي گرمايش و تهويه مطبوع در حدود 50 تا 80 درصد مصرف انرژي ساختمان هاي تجاري، نهادها و سازمانهاي عمومي را به خود اختصاص داده اند. با يك چنين درصد بالاي مصرف انرژي كه در اين دو بخش متمركز شده تعجبي ندارد كه افزايش اخير قيمت هاي انرژي و نگراني در باره قابليت اعتماد تامين كنندگان انرژي مديران نگهداري و مهندسي را بر دارد تا توجه خود را بر اين سيستم ها و بخصوص ديگ ها و چيلرها متمركز كنند. حتي يك بهبود اندك در راندمان عملياتي اين قطعات به معناي كاهش قابل ملاحظه مصرف انرژي و هزينه هاي آن است. فرض كنيد كه بار متوسط در يك دستگاه چيلر بزرگ 3000 تن باشد.اگر مديري بتواند ميانگين راندمان عملياتي آن را از 0.91Kw در هر تن به 0.70Kw در تن برساند ، با فرض آنكه متوسط قيمت انرژي الكتريكي 0.06 دلار در هر كيلووات باشد. صرفه جوئي ماهانه اي كه بعمل مي آيد چيزي در حدود 27,000, دلار خواهد بود.
ضمن آنكه مديران مي توانند گام هاي زيادي براي بهبود راندمان عملياتي چيلرها و ديگ ها بردارند ، تمام برنامه هاي بهينه سازي مصرف انرژي در وحله اول بايد با هدف بهبود بخشيدن هر چه بيشتر راندمان عملياتي دستگاه ها و تجهيزات موجود آغاز شوند.
تكنيسين ها چگونه مي توانند به اين هدف تحقق بخشند؟ به اجرا درآوردن دو اقدام مي تواند موجب تقويت كارائي عملياتي شود كه عبارتند از نظارت و نگهداري. كارهاي اوليه نگهداري از قبيل تميزكاري و تنظيمات موجب تداوم عملياتي بودن ديگ ها و چيلرها با مصرف انرژي پايين تر مي شود.
اما تنها راه دستيابي به حداكثر راندمان عملياتي، نظارت منظم بر پارامترهاي عملياتي است. داده هاي حاصله از يك برنامه نظارت مي تواند نحوه تنظيم دستگاه ها را به اپراتورها يادآور شده و نياز به انجام كارهاي نگهداري را مشخص نمايد.


نظارت بر چيلر

چيلرها همواره از نظر راندمان عملياتي براي مديران چالش برانگيز بوده اند. با وجود آنكه
سازندگان نسبت راندمان چيلرها را روي بار كامل تنظيم مي كنند، ولي اكثر چيلرهاي ساختماني بندرت در شراط بار كامل كار مي كنند. راندمان هاي بارهاي جزئي پاينترند و تحت تاثير پارامترهاي مختلف از قبيل دماهاي آب رفت و آب سرد برگشتي ، دماي آب ورودي به كندانسور و نسبت هاي دبي آب كندانسور و آب سرد تغيير مي كنند.
چيزي كه اين چالش را پيچيده تر مي كند ميزان دقت لازم براي اندازه گيري هر پارامتر براي محاسبه دقيق راندمان است. خطائي حتي به ميزان 1 درجه در اندازه گيري دماي آب مي تواند موجب خطا در محاسبه راندمان به ميزان 1 تا 2% شود. خطاي مشابه در اندازه گيري دبي حتي مي تواند موجب خطاي بزرگتري در محاسبه راندمان شود. بنابراين نصب كردن فلومترها و سنسورهاي دماي با كيفيت و نگهداري مناسب آنها از اهميت حياتي برخوردار است.
يك برنامه نظارت بر راندمان چيلر براي موثر بودن بايد تداوم داشته باشد. از آنجا كه اطلاعات تحت شرايط عملياتي گوناگون جمع آوري مي شوند مديران بايد يك خط مبناي راندمان عملكرد براي چيلر طراحي كنند. تكنيسين ها بايد به مقايسه اين خط مبنا با منحني بازدهي مندرج در مدارك فني سازنده پرداخته واز مطابقت هر چه بيشتر راندمان عملياتي چيلر با منحني هاي مذكور اطمينان حاصل نمايند.
همزمان با جمع آوري اطلاعات ، تكنيسين هاي فني قادر به نظارت بر گرايشات راندمان عملياتي دستگاه خواهند بود. به عنوان مثال چنانچه مديران با اندكي كاهش راندمان ناشي از سايش و فرسودگي عادي سيستم مواجه شدند بايد به دنبال گرايشاتي بگردند كه ممكن است لزوم انجام عمليات نگهداري از قبيل تميز كردن لوله هاي چيلر ، تعويض مبرد يا بازبيني و تعميرات كلي چيلر (اورهال) را نشان دهد.
خوشبختانه هم اكنون دستگاهي از نسل جديد تجهيزات نظارتي براي كمك به مديران در نظارت بر راندمان چيلر در بازار موجود است. اين دستگاه اطلاعات لازم را جمع آوري كرده و راندمان چيلر را بطور خودكار محاسبه مي كند و سپس پارامترهاي عملياتي و راندمان محاسبه شده را با مقادير راندمان قبلي مقايسه كرده و در صورتي كه يكي از مقادير به كمتر از دامنه قابل انتظار نزول كرده باشد آلارمي را فعال مي كند. اين سيستم ها با نظارت مداوم بر عملكرد چيلر به مديران تاسيسات كمك مي كنند تا چيلرها را در حداكثر راندمان عملياتي نگهداشته و تكنيسين ها را نيز در عيب يابي و رفع اشكالات ياري مي كنند.

ديگ ها

در محاسبات راندمان چيلرها، راندمان كل تعيين مي شود كه با نسبت انرژي ورودي به انرژي خروجي بيان مي شود. اما محاسبه راندمان ديگ ها متفاوت است و با محاسبه راندمان احتراق بدست مي آيد.
محاسبه راندمان احتراق ديگ نشان مي دهد كه سوخت مشعل ديگ تا چه اندازه كامل است و كارآئي انتقال گرمايش توليد شده به آب يا بخار تا چه اندازه است. در اين اندازه گيري ميزان تلفات گرمايشي از سطح ديگ ، تلفات تخليه ديگ يا انرژي مصرفي توسط تجهزات جانبي به حساب نمي آيد. تكنيسين ها با استفاده از تجهيزات تست مناسب مي توانند راندمان احتراق ديگ را با دقت 98% يا بالاتر اندازه گيري كنند.
مديران به دو دليل به جاي استفاده از تست راندمان كل از تست احتراق استفاده مي كنند . اول آنكه اندازه گيري تمام پارامترهاي لازم از جمله ظرفيت انرژي سوخت عملا امكان پذير نيست. مهمتر آنكه با حذف تلفات ديگ از محاسبه راندمان احتراق ، اين تلفات نسبتا ثابت باقي مي مانند. ضمن آنكه تكنيسين ها بايد در فواصل زماني منظم تلفات مذكور را چك كنند اما نظارت مداوم آنها ضرورتي ندارد.
آزمون راندمان احتراق يكي از دقيق ترين راه هاي تنظيم ديگ و تجهيزات جانبي آن به منظور عملكرد ايمن همراه با راندمان بالا مي باشد. براي اجراي اين آزمون تكنيسين ها مي توانند يك دستگاه تست قابل حمل را به صورت موقت بر روي ديگ نصب كرده و يا با نصب دائمي براي نظارت مداوم بر راندمان احتراق ديگ از آن استفاده كنند.
تكنيسين ها اغلب از حسگرهاي اكسيژن براي تست راندمان احتراق ديگ استفاده مي كنند. اين دستگاه با استفاده از يك حسگر الكترونيك كه در مسير دودكش ديگ نصب مي شود مقدار اكسيژن موجود در گازهاي خروجي احتراق را اندازه گيري مي كند. تغيبرات راندمان احتراق ديگ مانند تغيراتي كه منشاء آنها متغير بودن هواي اضافي مي باشد خود را به صورت مقادير متغير اكسيژن در گازهاي خروجي نشان مي دهد.
در مورد ديگ هاي كوچك ، تكنيسين ها اكثرا از يك دستگاه قابل حمل تست راندمان احتراق كه همه ساله در ابتداي فصل سرد راه اندازي مي شود استفاده مي كنند. در مورد سيستم هاي مركب از چندين ديگ كوچك نيز مديران باتنظيم سالانه ديگ ها مي توانند بدون نياز به سرمايه گذاري قابل توجه به سطوح بالاتري از راندمان عملياتي دست يابند.
در باره ديگ هاي سايز متوسط نيز مي توان از همين ترتيبات استفاده كرد، اما تكنيسين ها تنها با تست كردن ديگ با حداقل توالي ماهانه در طي فصول سرد مي توانند راندمان بالاتري از اين ديگ ها دريافت كنند. در مورد ديگ هاي بزرگ ، نصب دائمي دستگاه تست و وصل كردن آن به سيستم كنترل ديگ بيشترين دستاورد را در زمينه افزايش راند مان اين نوع از ديگ ها در بر خواهد داشت. در اين پيكر بندي تكنيسين مي تواند از دستگاه تست براي تنطيم كردن ديگ در طي تمام بارهاي گرمايشي براي حصول حداكثر راندمان عملياتي استفاده كند.


پمپ ها

مديران اغلب در هنگام جستجو بدنبال يافتن راههائي براي بهبود بخشيدن راندمان عملياتي سيستم هاي تهويه مطبوع توجه چنداني به پمپ ها نمي كنند. در نتيجه راندمان پايين عملياتي پمپ ها در تمام طول عمر كاري سيستم ادامه پيدا مي كند. و بخاطر آنكه اين پمپ ها اكثرا در تمام طول مدت عمليات سيستم هاي تهويه مطبوع كار مي كنند، پايين بودن راندمان آنها موجب تلفات مقادير زيادي انرژي
مي شود.
شايد مهمترين عامل در نصب پمپ ها آن باشد كه طراحان سيستم بايد مشخصات فني پمپ ها را منطبق با نيازهاي سيستم تعيين كنند. افزايش يا كاهش نسبت دبي از نقطه طراحي پمپ موجب كاهش راندمان پمپ مي شود. بنابر اين ، اين نكته حائز اهميت است كه مديران پمپ ها را بر اساس نسبت دبي مورد نياز سيستم و فشار وارده بر سيستم پمپاژ انتخاب كنند. در صورتي كه عملكرد سيستم در مقادير بالاتري از يك محدوده (رنج) معين نسبت دبي ضرورت داشته باشد در اين صورت با استفاده از يك سيستم پمپ سرعت متغير بالاترين راندمان عملياتي حاصل مي شود.
تكنيسين ها در هنگام كار سيستم بايد پمپ ها را از نظر مناسب بودن دبي و فشار ديفرانسيل در فواصل زماني منظم چك كنند. و با رسم نمودار مقادير قرائت شده و مقايسه آن با منحني هاي پمپ كه توسط سازنده ارائه شده از عملكرد پمپ در محدوده تعيين شده اطمينان حاصل نمايند.

محركه ها ي سرعت متغير، صرفه جوئي مداوم

چيلرهاي گريز از مركز اسبابهاي بسيار كارآمدي براي توليد آب سرد به شمار مي روند. چيلرهاي نسل جديد قادر به عرضه راندمان عملياتي 0.50kW در تن سرمايش در بار اسمي هستند. اما مشكلي كه پيوسته با عملكرد اين چيلرها همراه است كاهش قابل ملاحظه راندمان عملياتي آنها به موازات كاهش بار چيلر است.
به عنوان مثال ، راندمان عملياتي همين چيلري كه راندمان بالائي دارد در بار 50% ممكن است تا 0.75 kw در تن افت كند. كاهش بيشتر بار سرمايش موجب كاهش باز هم بيشتر راندمان عملياتي چيلر مي شود. در اكثر چيلرهاي گريز از مركزي كه در 95% اوقات در كمتر از پيك بار خود كار مي كنند
راندمان عملياتي بارهاي جزئي عامل مهمي محسوب مي شود.
با استفاده از يك محركه سرعت متغير (VSD) بطرز موثري مي توان راندمان عملياتي بار هاي جزئي چيلر هاي گريز از مركز را بهبود بخشيد. محركه هاي سرعت متغير ، سرعت چيلر را با تغيير دادن ولتاژ و فركانس توان ورودي به موتور محركه آن تنظيم مي كنند.
با كاهش بار سرمايش چيلر ، محركه سرعت متغير سرعت موتور محركه چيلر را كاهش مي دهد. اين كاهش سرعت ، موجب كاهش ظرفيت چيلر و بالطبع موجب كاهش توان مصرفي موتور محركه چيلر مي شود. نتيجه آن است كه با كاهش بار، راندمان دستگاه تنها اندكي كاهش مي يابد.
نظارت بر راندمان چيلر با استفاده از محركه سرعت متغير براي مديران همان مزايايي را دربر دارد كه بدون آن.
Monitoring the efficiency of a chiller with a VSD provides the same benefits to managers as monitoring one without a VSD.
اين محركه ها قادر به تعيين راند مان خط مبنا هستند و مي توانند با مقايسه راندمان هاي اندازه گيري شده انرژي و مقادير خط مبنا گرايش هاي راندمان عملياتي را مشخص كنند.
اين دستگاه ها همچنين بجاي توالي هاي نگهداري استاندارد ، توالي كارهاي نگهداري را بر اساس تقاضا با استفاده از داده هاي گردآوري شده تعيين مي كنند. نظارت مستمر ، سيستم را در تمام بارهاي سرمايشي در پيك راندمان عملياتي خود نگه مي دارد

از: جيمز پايپر
ترجمه: مهندس محمد عسگري
سايت IRNETCOM.com .