سیستم فری کولینگ (Free Cooling)

سیستم فری کولینگ چیست ؟

سیستم فری کولینگ به فرآیندی گفته می شود که در آن با خارج کردن چیلر از مدار می توان با استفاده از دمای پایین هوای محیط که معمولا در اواخر پاییز ، زمستان و اوایل بهار در دسترس است ، آب چیلد (سرمایشی) مورد نیاز برای سرمایش را فراهم کرد. فری کولینگ (Free Cooling) یک روش اقتصادی است که در آن با استفاده از هوای سرد محیط (هوای با دمای کم) می توان به کاهش دمای آب چیلد کمک کرد و از این آب برای مصارف سرمایشی تهویه یا سرمایش صنعتی بهره برد. این آب سرد یا می تواند بلافاصله در مدار مورد استفاده قرار بگیرد و یا اینکه داخل مخزنی ذخیره شود. حال اینکه این تجهیزات یا می تواند از ابتدا بر روی چیلر به صورت یکپارچه نصب شده باشد و یا اینکه آن را به عنوان تجهیزاتی مجزا می توان به مدار چیلر در راستای بهینه سازی مصرف انرژی اضافه نمود.

چگونگی عملکرد سیستم Free Cooling :

وقتی که دمای هوای محیط تا حد مورد انتظاری که از قبل روی دستگاه تعریف شده ، کاهش می یابد ، یک شیر سه راهه (Valve) تمام یا قسمتی از آب چیلد (آب سرد) مدار چیلر را بای پس (by-pass به معنی میانبر زدن یا از مدار خارج کردن) کرده و به سمت تجهیزات سیستم فری کولینگ هدایت می کند که در آن شبیه یک مبدل حرارتی هوا خنک ، دمای پایین محیط بیرون با چرخش تعدادی فن از اطراف کویل های حاوی آب عبور داده شده و منجر به کاهش دمای آب چیلد می شود. سپس این آب وارد مدار چیلر شده و اگر دمای آن هنوز به اندازه کافی کاهش پیدا نکرده باشد ، یک یا تعدادی از کمپرسورهای چیلر فعال شده و دمای آب را به دمای مورد نظر می رساند.

چگونگی عملکرد سیستم Free Cooling

زمانی که دمای هوای محیط خیلی پایین باشد (یعنی دمای هوای محیط پایین تر دمای آب سرد مورد نیاز باشد) ، کل چیلر خاموش شده و تمام آب مورد نیاز توسط سیستم فری کولینگ سرد می شود.

چگونگی عملکرد سیستم فری کولینگ

در روزهای گرم سال نیز وقتی که دمای هوای محیط بالا است ، شیر سه راهه ، آب را به سمت فری کولینگ هدایت نکرده و مستقیما به سمت اواپراتور چیلر ارسال می کند.

اجزای سیستم فری کولینگ :

اجزای چیلر فری کولینگ کاملا مشابه چیلرهای معمولی است ولی با این تفاوت که مبدل های حرارتی هوا خنک به همراه یک شیر سه طرفه و نیز قطعات کنترلی به آن اضافه شده است.

این تجهیزات معمولا به دو صورت نصب می شود :

۱ . به صورت مجزا

همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید ، در طی روزهای سرد سال ، آب قبل از ورود به چیلرها وارد کویل سیستم فری کولینگ شده و توسط هوای خنکی که به وسیله فن ها دمیده می شود ، سرد می گردد. اگر دمای این آب سرد شده به اندازه مورد نیاز پایین باشد ، چیلرها به طور کامل غیر فعال می شوند و اگر هنوز دمای آب به حد کافی پایین نیامده باشد ، وارد اواپراتور چیلر شده و متناسب با نیاز تنها بخشی از کمپرسورهای چیلر فعال شده تا دمای آب را به حد کافی کاهش دهند و بدین ترتیب چیلر تنها با بخشی از توان کل کار کرده و به همان اندازه انرژی برق مصرف می کند.

سیستم فری کولینگ

۲ . به صورت سرهم (یکپارچه)

منظور از یکپارچه این است که مطابق شکل زیر در کنار کویل های کندانسور حاوی مبرد ، یک ردیف کویل حاوی آب جاسازی می شود که از یک مدار خاص و در روزهایی از سال که دمای هوای محیط پایین است ، آب وارد کویل شده و توسط هوایی که به وسیله فن های کندانسور به حرکت درآمده ، خنک می شود و این آب خنک وارد یک مبدل صفحه ای شده و آب مدار اصلی سرمایش را قبل از ورود به اواپراتور چیلر ، سرد می کند. این طرح باعث حذف فن های مبدل طرح قبلی (که در بالا اشاره شد) می گردد و در واقع با همان فن های کندانسور ، عمل خنک کاری آب درون کویل ها انجام می گیرد.

سیستم free cooling چیلر

کاربردهای سیستم Free Cooling :

۱ . برای مثال در قسمت های داخلی یک پاساژ بزرگ تجاری حتی در برخی روزهای زمستان هم به علت ازدحام جمعیت به تهویه هوا با دمای پایین (فعال شدن حالت سرمایش سیستم تهویه) نیاز است. در حالی که به طور همزمان محیط پیرامونی پاساژ (مغازه ها یا اماکن نزدیک به دیواره ها) به گرمایش نیاز دارد. در چنین شرایطی ضمن فعال بودن سیستم گرمایش پاساژ ، سیستم سرمایش نیز فعال شده و در صورت وجود تجهیزات فری کولینگ دیگر نیازی به کارکرد دائمی تجهیزات ایجاد آب سرد نیست و با کمک هوای سرد زمستان می توان دمای آب سردی که قرار است برای مثال در هواسازها یا فن کویل ها به گردش درآید را در سیستم فری کولینگ به دمای مورد نظر رساند.

۲ . برخی از دستگاه های صنعتی تقریبا در تمام روزهای سال در حال کار هستند و اگر در مدار آنها برای سرمایش از چیلر استفاده شده باشد ، یکی از مناسب ترین گزینه ها برای نصب تجهیزات فری کولینگ هستند. کافی است که مدار کنترل این چیلرها را به صورت اتوماتیک و هوشمند طراحی نمود تا به محض کاهش دمای هوای محیط ، سیستم بای پس چیلر فعال شده و آب مدار سرمایشی چیلر صنعتی مورد نظر به سمت سیستم Free Cooling منحرف شده و بدون نیاز به کارکرد چیلر بتوان آب سرد مورد نیاز را تامین کرد.

۳ . از جمله کاربردهایی که بایستی در تمام طول سال و به طور مداوم از تجهیزات سرد کننده استفاده نمود ، دیتا سنترها (مراکز پردازش اطلاعات با سوپر کامپیوترها) هستند که علی الخصوص برق زیادی نیز مصرف می کنند و یکی از مناسب ترین مکان ها برای نصب تجهیزات فری کولینگ محسوب می شوند. کافی است با نصب تجهیزات فری کولینگ بر روی چیلرهای این مراکز ، در روزهای سرد سال به طور تقریبا رایگان و با حداقل مصرف برق ، این پردازنده ها را خنک نمود.

۴ . و هر نوع کاربرد سرمایش تهویه یا صنعتی که در آن به سرمایش در تمام روزها یا بخشی از روزهای سرد سال نیاز باشد.

مزایای Free Cooling :

۱ . کاهش مصرف برق تا ۷۵ درصد در روزهای سرد سال به علت غیرفعال شدن کمپرسورها و فن های چیلر (میزان برق مصرفی سیستم سرمایشی فقط به اندازه چرخش فن های مبدل هوا خنک فری کولینگ و پمپ آب چیلد محدود می شود) و همچنین کاهش حدودا ۲۰ تا ۵۰ درصدی هزینه مصرف انرژی سالیانه با توجه به منطقه ای که دستگاه در آنجا نصب می شود. به طوریکه هر چه دمای هوای میانگین در یک منطقه کمتر باشد ، بهینه سازی بیشتر خواهد شد.

۲ . کاهش استهلاک و افزایش عمر چیلر (به خاطر غیر فعال شدن کل یا بخشی از کمپرسورها و فن های چیلر)

۳ . عدم نیاز به تکنولوژی پیشرفته و طراحی و ساخت پیچیده و هزینه بر (چیلر فری کولینگ با افزودن یک مبدل هوا خنک و یک سیستم کنترل هوشمند به راحتی قابلیت ساخت دارد)

آیا استفاده از این سیستم در ایران به صرفه است ؟

در یک کشور اروپایی یک چیلر ۳۰۰ کیلو وات (تقریبا ۸۵ تن تبرید) حدودا بین ۳۵ تا ۴۹ هزار یورو در سال انرژی الکتریسیته مصرف می کند که معادل حدودا ۱ میلیارد تومان (اگر هر یورو تقریبا ۳۰ هزار تومان باشد) در سال است که خب به علت بالا بودن هزینه مصرف انرژی در اروپا ، تقریبا استفاده از هر سیستمی که بتواند منجر به کاهش مصرف انرژی گردد قابل توجیه بوده و شرکت ها همواره سعی بر آن دارند تا دستگاه های خود را بهینه سازی کنند. برای مثال تجهیزات فری کولینگ در کشور انگلستان (برای یک چیلر ۳۰۰ کیلو وات) با توجه به میانگین دمای هوا در طول سال می تواند تا ۳۵ درصد در مصرف انرژی سالیانه صرفه جویی کند که تقریبا معادل ۱۲ تا ۱۷ هزار یورو در سال می شود.

ولی خب در کشور ما به علت ارزان بودن هزینه انرژی معمولا چه از طرف مصرف کننده و چه از طرف تولید کننده ، اقبال بسیار کمتری برای استفاده از تکنولوژی های کاهنده مصرف وجود دارد که تنها در مواردی که با صرف هزینه کم بتوان به طور چشمگیری هزینه های انرژی را کاهش داد ، مورد استقبال قرار می گیرد که سیستم فری کولینگ می تواند برای برخی از کاربردهایی که به عنوان نمونه در بالا ذکر کردیم در ایران هم قابل توجیه باشد. کافی است که برای پروژه ای خاص مقدار هزینه های مصرف برق سالانه محاسبه و قیمت تجهیزات فری کولینگ نیز استخراج شود و با محاسبه و پیش بینی مقدار انرژی صرفه جویی شده و محاسبه مدت زمان بازگشت هزینه اولیه خرید تجهیزات ، آن را به کارفرما یا مصرف کننده ارائه داد تا در خصوص خرید یا عدم خرید سیستم فری کولینگ به همراه چیلر تصمیم بگیرد.

شرکت ماخ طراح و تولید کننده انواع سیستم های سرمایش ساختمانی و صنعتی در طرح ها و ظرفیت های مختلف است. کلیه محصولات شرکت ما مطابق با نیازهای هر مشتری به طور خاص طراحی و تولید شده و به صورت مستقیم از کارخانه و با قیمت مناسب به فروش می رسد. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره مشخصات فنی و استعلام قیمت روز دستگاه ها لطفا با مهندسان ما تماس بگیرید.

مهندس احمدی : ۰۹۱۹۴۴۲۷۴۷۰ – ۰۹۱۲۷۶۷۵۱۱۷

مهندس خورانی : ۰۹۱۹۱۶۳۹۳۶۳

مطالعه بیشتر درباره ساختار و ویژگی های چیلرهای ساختمانی در متن ⇐ چیلر ساختمانی

مطالعه بیشتر درباره ساختار و ویژگی های چیلرهای صنعتی در متن ⇐ چیلر صنعتی

مطالعه بیشتر درباره قیمت انواع چیلر تراکمی آبی و هوایی در متن ⇐ قیمت چیلر

مطالعه بیشتر درباره مزایا و طرز کار چیلرهای آدیاباتیک در متن ⇐ چیلر آدیاباتیک

مطالعه بیشتر درباره محاسبه و انتخاب قطعات سیکل تبرید ⇐ نرم افزار کول سلکتور

به این متن چند ستاره میدین؟ (ستاره سمت چپ بیشترین امتیاز رو داره. بدون نیاز به ثبت نام در سایت می تونید امتیاز بدید)
[کل: 1 میانگین: 4]
اشتراک گذاری :

دیدگاهتان را بنویسید

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

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.

فهرست