Получение и применение ледяной воды. Воды ледяной
Получение и применение ледяной воды
Под ледяной подразумевается вода, охлажденная до температуры, близкой к границе замерзания, – в пределах от +0,5...2°С. Такие параметры востребованы там, где требуется быстрое охлаждение при помощи нетоксичного и абсолютно безопасного хладоносителя – в пищевой, строительной промышленности, кондиционировании. Его получение сопряжено с определенными трудностями, так как соблюсти нулевой диапазон, не допуская замерзания и нарушений в работе теплообменника, довольно сложно.
Наиболее значимые характеристики ледяной воды
Ледяная вода используется в качестве промежуточного хладоносителя и обладает следующими свойствами.
Абсолютная безопасность
Используется самая обыкновенная водопроводная вода – первичная или отработанная, предварительно отфильтрованная.
Экология
Доступность
На территории любого предприятия имеется водопровод или скважина, вода из которой идеально подходит для использования в качестве хладоносителя. Еще один источник - отработанная техническая вода.
Низкая стоимость
Это самый дешевый и распространенный хладоноситель, который не нужно специально покупать или вырабатывать.
Высокие теплопередающие характеристики, не агрессивность и низкая вязкость. Физические и химические показатели воды идеальны для охлаждения любых жидкостей, особенно пищевых.
Использование в качестве низкотемпературного хладоносителя именно воды очень экономично и рационально.
Области применения ледяной воды
Вода нулевой температуры активно используется в пищевой промышленности, при выплавке пластмасс, производстве бетона, кондиционировании зданий. Она необходима для реализации следующих процессов.
- Пастеризация, охлаждение и хранение молока, кисломолочных продуктов, мороженого, соков, овощной и фруктовой продукции.
- Изготовление сыра – дозревание головок в холодильных камерах.
- Промывка, хранение, упаковка охлажденного мяса, птицы, рыбы.
- Приготовление сырья для пива и поддержание температурного режима брожения.
- Замешивание и доведение теста до нужной консистенции в хлебобулочном производстве.
- Кондиционирование воздуха в развлекательных центрах, кинозалах и прочих заведениях.
- Производство бетона и цементных смесей.
- Охлаждение экструдеров при выплавке пластмассовых изделий.
- Поддержание температурного режима технических столов в кондитерской, мясо- и рыбоперерабатывающей отрасли
Как вырабатывается ледяная вода?
Самый эффективный способ получения ледяной воды – это применение пленочного чиллера. В этом агрегате используется панельный испаритель, поршневые или винтовые холодильные компрессоры. Количество последних зависит от мощности установки и объема вырабатываемой ледяной воды. Наличие автоматических контроллеров позволяет настраивать и поддерживать нужный режим работы, менять его по мере необходимости.
Применение пленочных чиллеров актуально для производств с постоянной нагрузкой и неизменным режимом работы. Функционируют они с хладагентами R22, R404a, R507, R717.
Принцип работы панельного (пленочного) испарителя
Панельным этот агрегат назван из-за конструкции – секции теплообменника по внешнему виду напоминают панели батарей. Эффективное охлаждение воды до максимально низких температур достигается за счет ее стекания тонкой пленкой по поверхности пластин. На них вода попадает из распределительного бака. В него поступает первичная водопроводная или отработанная техническая вода. Она тонкой струйкой стекает на панели испарителя, образуя пленку.
Благодаря большой рабочей поверхности и тонкому слою жидкости охлаждение осуществляется максимально быстро и эффективно. К потребителю ледяной хладоноситель поступает из аккумуляторного бака, где он накапливается после охлаждения. В нем поддерживается температура в диапазоне +0,5...2°С.
Преимущества панельного испарителя
Получать ледяную воду можно и другими способами, но использование панельного (пленочного) испарителя наиболее эффективно. Это обусловлено следующими факторами.
- Высокий показатель теплопередачи – до 2000 Вт/м²К.
- Охлаждение воды до минимальных значений – до +0,5°С.
- Защита теплообменника от размораживания.
- Экономичность – нет необходимости использования других устройств.
Возможность очистки во время работы. Для этого достаточно открыть крышку, не выключая агрегат.
Эффективная работа даже с плохо отфильтрованной водой.
Схемы получения ледяной воды
Существует несколько схем получения ледяной воды в зависимости от стабильности нагрузки и объема водоразбора.
Проточная (одноконтурная)
Вода из распределительного бака поступает на панели испарителя и, охладившись, накапливается в нижнем баке, откуда осуществляется разбор. Обязательным условием ее использования является ровный водоразбор и стабильная производственная нагрузка.
С баком смешивания
Подразумевает использование насосной станции рециркуляции и зоны смешивания. Такой принцип работы актуален для нестабильного водоразбора. Он обеспечивает постоянный расход воды для панельного испарителя и разбор ледяного хладоносителя по мере необходимости. При не постоянном разборе охлажденная вода переливается назад в зону смешивания.
Комбинированная схема (с аккумуляцией льда)
Предполагает рециркуляционный насос, зону смешивания и систему аккумуляции льда. Эта схема используется на предприятиях с периодическими тепловыми нагрузками – попеременно работают панельный испаритель и аккумулятор льда, восстанавливающий запас льда в период между пиковыми тепловыми нагрузками.
Подбор нужной комплектации пленочного чиллера стоит доверить профессионалам, которые гарантируют его стабильную работу и производят сервисное обслуживание.
Назад в раздел
remont-chillera.ru
Ледяная вода
Вода имеет рад свойств, что отличают ее от других веществ, которые используются в холодильной технике в качестве промежуточного хладоносителя. Кроме того, что вода неагрессивна, нетоксична и дешевая, оно имеет небольшую вязкость и большую теплоемкость. Благодаря этим качествам вода, как хладоноситель, нашла широкое применение в разных отраслях пищевой промышленности:
- молочная промышленность (охлаждения молока после приемки и пастеризации)
- мясная промышленность (контактное охлаждение птицы)
- рыбная промышленность (охлаждения тузлука)
- а также кондитерская, хлебопекарная, пивоваренная и другие отрасли.
Для обеспечения эффективности охлаждения продукта, а также достижения максимального качества протекания технологических процессов воду необходимо охлаждать до температуры максимально близкой к температуре замерзания.«Ледяная» вода — это вода с температурой +2 ± 1°С, а ее свойство изменять свое агрегатное состояние при 0°С является решающим фактором в конструктивных особенностях холодильных установок. Сегодня существует несколько принципиальных схем получения воды с такой температурой.
Использование в таких установках традиционных пластинчатых или кожухотрубных теплообменников имеет сложности в связи с возможностью их размораживания и, как следствие, разрушения. В таких системах используется сложная система защиты от замерзания. Но так как эти теплообменники более дешевые и компактные, они тоже применяются, хотя минимальная температура воды на выходе, которую можно достичь в таком случае, не ниже +3°С.
Широкое распространение для получения ледяной воды получили теплообменники открытого типа, так как они не бояться намерзания льда и позволяют получать воду с более низкой температурой, чем вышеуказанные закрытые теплообменники.
Сегодня на старых предприятиях (молокоперерабатующих, пивзаводах и т. д.) часто встречаются панельные погружные теплообменники. Эти теплообменники состоять из вертикальных панелей, погруженных в ванну с водой. Панели штампуются из металлического листа с присоединительными элементами, которые остается только соединить. Внутри этих панелей есть каналы, где кипит хладагент (чаще всего аммиак). Такие испарители применяются как для охлаждения жидкости, так и для намораживания льда. В период малых тепловых нагрузок на поверхности панелей намораживается слой льда толщиной 30–40 мм, который тает в период пиковых нагрузок, уменьшая тем самым нагрузку на холодильную установку. Но та как теплообменная поверхность их не велика, невозможно накопить большое количество льда. В целом же эти теплообменники позволяют получать воду с необходимой температурой, они надежны, долговечны, и простые в эксплуатации.
Другой более современный тип теплообменников, которые сегодня широко используются, для получения ледяной води — панельные пленочные теплообменники. Принцип их работы заключается в том, что теплая вода подается в накопительный бак, расположенный над теплообменными панелями. Панели состоят из гофрированных пластин, внутри их есть каналы, где кипит хладагент (аммиак или фреон). Вода из бака через специальные распределительные устройства попадает на панели, и стекая по их теплообменной поверхности тонкой пленкой, охлаждается. За счет пленочного стекания воды коэффициент теплопередачи этих испарителей достегает 2000 Вт/м2К. Температура кипения хладагента поддерживается на уровне -5…-4°С. Вода на выходе из панельного пленочного испарителя достегает 0,5°С без риска размораживание, при этом даже в случае намерзания льда на пластинах, теплообменник продолжает устойчиво работать.
Эти испарители проектируются на максимально возможную нагрузку, соответствующей мощности подбираются компрессора. Такие установки просты в эксплуатации, а теплообменники можно чистить даже при работающей установке.
Другим способом получения ледяной воды является аккумуляция льда. Для этого применяются погружные трубчатые теплообменники. Принцип их работы заключается в том, что в баке с водой находиться трубная решетка, внутри этих труб кипит хладагент, температура кипения поддерживается на уровне -8°С, но в процессе намораживания льда оно падает до -12…-15°С. Процесс теплообмена интенсифицируется с помощью мешалки или барботирования воздухом, на поверхности труб намораживается лед. Эти теплообменники имеют развитую поверхность теплообмена и способны накапливать достаточное количество льда для преодоления пиковых нагрузок. В нужное время отепленная вода с производства подается на аккумуляторы льда, где охлаждается за счет его таянья до необходимой температуры +1…+2°С, таким способом мощность эксплуатируемого на производстве оборудования может быть существенно снижена.
Расчет аккумулятора льда производиться индивидуального для каждого предприятия, исходя из суточного графика нагрузок:
1)Рассчитывают общую суточную потребность в холоде в кВт×час:
где, Qi — нагрузка в течении определенного интервала времени, кВт; Δτi — интервал времени с постоянной нагрузкой, ч.
2)Минимальная необходимая установленная мощность холодильной установки рассчитывается как среднесуточная нагрузка в кВт:
где, τp — продолжительность работы холодильной станции в сутки, обычно принимается не больше 22 ч/сут.
3) Определение необходимого количества аккумулированного холода в кВт × час:
где, QIi=Qi — Qху — превышение нагрузки по сравнению со среднесуточной производительностью холодильной установки.
4)Определение необходимого количества аккумулированного льда в кг:
где, c — удельная аккумулирующая способность льда, 330 кДж/кг.
5)Расчет площади теплообменной поверхности аккумулятора, исходя из условий, что она должна быть достаточной для передачи среднесуточной нагрузки на холодильную станцию, а также масса льда, накопленная на его поверхности должна быть достаточной для преодоления пиковых нагрузок, м2 (выбирается значение больше):
где, k — коэффициент теплопередачи при накопленной расчетной толщине льда, (Вт м2)/К; ts ак — средняя температура в баке аккумуляторе, °С; t0 — температура кипения хладагента в конце процесса намораживания, °С; δл — толщина накопленного слоя льда, мм; ρл — плотность льда, кг/м3.
В целом способ получения ледяной воды способом аккумуляции льда есть менее энергоэффективным, чем при помощи панельного пленочного испарителя, так как в первом случае холодильная установка работает при более низкой температуре кипения. Но это позволяет использовать холодильные станции значительно меньшей мощности, а при возможности использовать ночной тариф на электроэнергию, можно получить значительную экономию.
Выбор системы охлаждения ледяной водой
Ледяная вода:Водный 30-процентный раствор этиленгликоля температурой около 6ºC. используется в основном в системах охлаждения как хладагент.
Выбор систем охлаждения должен осуществляться с учетом требований объекта – от конфигураций с возможностью наращивания или модульных решений до центральных систем на крупных предприятиях. Проект окончательного решения обычно зависит от требований, связанных с ожидаемой нагрузкой, стоимости установки и эксплуатации.Сейчас преобладает философия проектирования, согласно которой объединяют небольшие, независимые модульные системы. Чаще всего это вызвано экономическими факторами и концепцией, что маленькое лучше, более производительное и… дает возможность избежать высоких эксплуатационных расходов. В некоторых случаях проще заменить поврежденные модульные компоненты, чем пережить катастрофическую аварию крупного устройства. Такой способ мышления имеет и положительные стороны, но на некоторых объектах он не позволяет достичь максимальной производительности решения благодаря применению центральной системы ледяной воды.
Центральные системы
Центральные системы ледяной воды обычно спроектированы таким образом, чтобы они поставляли ледяную воду в разные пункты из одного центрального распределительного пункта. В инструкции по системам и оборудованию HVAC ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers) 2008 рекомендуется, чтобы системы такого типа составляли около 25% решений. Такие системы обычно используются в крупных коммерческих объектах, учреждениях здравоохранения, университетских кампусах, промышленных зданиях и других объектах, в которых потребность в охлаждении различна.Чтобы принять решение о внедрении центральной системы, необходимо учесть несколько факторов. Во-первых, достаточно ли дифференцированная нагрузка? Во-вторых, действительно ли будет выгодном консолидированное решение в одном месте? В-третьих, будет ли конечный пользователь располагать персоналом, который сможет обслуживать и поддерживать систему? Последним и наиболее важным фактором является стоимость и окупаемость вложений по сравнению с альтернативными решениями. Когда эти вопросы будут решены, можно продолжать проектирование системы.Существует несколько типов устройств, которые могут производить ледяную воду, два основных – это охлаждение водой и воздухом. В рамках каждого типа существует много видов компрессоров: поршневой, спиральный, винтовой и центробежный. В крупных системах чаще всего встречается компрессионная или центробежная холодильная машина. Благодаря современным технологиям удалось максимально увеличить производительность этих устройств, используя компрессоры с переменной скоростью, чтобы лучше адаптировать их переменной потребности в охлаждении. Также часто применяются абсорбционные холодильные машины, использующие пар, природный газ или горячую воду. Существуют даже устройства, которые используют воду, подогретую с помощью солнечных батарей. Пока они используются в незначительном масштабе, прежде всего на Юго-Западе США, тем не менее, у этой технологии большой потенциал.Успешность внедрения и производительность системы зависят от «соответствия размеров». Другими словами, размер системы должен точно соответствовать рассчитанной нагрузке. Должна также существовать возможность поддержания высокого уровня производительности в зависимости от меняющихся требований к охлаждению, вызванных текущими нуждами.
Расчет размера
Анализ начинается с определения дифференциации системы. Примером может служить крупный офисный комплекс, в котором у каждого здания разные потребности в охлаждении в зависимости от расположения, типа конструкции и эксплуатации. Было бы странно, если бы все здания одно временно нуждались в 100% производительности системы охлаждения. Компьютерное моделирование — это самый эффективный способ проанализировать все переменные. У каждого здания будет проект потребности в охлаждении и время, в которое эта потребность появляется. Расчет нагрузки для всех зданий покажет время максимальной нагрузки для всей системы. Как и в случае проекта системы с переменным количеством воздуха, у всех зон или зданий не будет пиковой нагрузки в одно и тоже время. Нагрузка на блок – это максимальная нагрузка на здание, которая меньше суммы пиковых нагрузок. Этот принцип работает для проектов систем ледяной воды и известен как «дифференциация». Решение задачи поможет определить суммарную емкость системы и необходим для расчета параметров холодильных машин.Перед началом моделирования необходимо обсудить требования, связанные с избыточностью, а также возможность снижения пиковой нагрузки с помощью хранения льда или применения других решений, которые можно включить в проект. К другим опциям можно отнести машины, работающие от электричества, абсорбционные холодильные машины или их сочетания.Традиционно предпочтение отдается абсорбционным холодильным машинам, если мы имеем дело с излишками тепла – в этом случае можно добиться заметной экономии на оперативном уровне, в зависимости от степени полезности или ограничения потребности в электроэнергии.Процесс начинается с оценки типа и производительности необходимых машин, считая резервные мощности. Для иллюстрации процесса выбора может послужить пример, когда необходима нагрузка на уровне 3200 тонн HVAC (1 тонна HVAC это примерно 3,5 кВт). Решением могут быть 1000-тоннеы машины, две 1500-тонные машины и одна 500-тонная, либо одна 2000-тонная и одна 1500-тонная. Комбинации и различная производительность могут вводить в заблуждение.Стоит также учесть сезонную нагрузку. Потребность в охлаждении весной или осенью может быть намного меньше, чем летом. При учете количества часов вне пиковой потребности в цикле, а также производительности холодильной машины, может оказаться, что лучшим решением будет выбор небольшого устройства для этого временного интервала, чем мощного, работающего в условиях неполной нагрузки и не достигающего полной производительности. Разумеется, наружная температура не всегда является показателем, поскольку в выбранных объектах должен также учитываться уровень влажности. Проектировщик должен учесть все факторы.
Выбор стандарта
Для определения производительности холодильных машин используется несколько стандартов. В случае холодильных машин, питаемых электрическим током, используются показатели, определяющие расход энергии (в кВт/тонну) при полной или частичной нагрузке. Система холодильных машин редко будет загружена на 100% постоянно, за исключением охлаждения для производственных процессов. В связи с ограниченным временем, в течение которого холодильная машина работает с полной нагрузкой, важно определить величину расхода энергии с частичной нагрузкой, а также количество часов, в течение которых устройство работает с частичной нагрузкой. Эти цифры могут быть связаны с графиком занятости, погодными условиями или изменениями в распределении нагрузки.Стандарт Института кондиционирования воздуха и холодильной техники (ARI – Air-Conditioning and Refrigeration Institute) – ARI 550/590 – применяется для определения производительности поршневых, винтовых и центробежных холодильных машин. Для определения средней производительности холодильной машины в стандарте используется формула, известная как интегральный показатель при частичной нагрузке (IPLV – Integrated Part-Load Value). Она основана на четырех оперативных показателях, использующих «процент спроектированной нагрузки» (охлаждающей нагрузки), а также главной части, относящейся к давлению охладителя, и является функцией показаний сухого термометра – для устройств, охлаждаемых воздухом – и показаний смоченного термометра, влияющих на хладагент в устройствах с водяным охлаждением.Формула предусматривает процентную долю времени работы при 100%-нагрузке, при температуре поступающей ледяной воды (ECWT – Entering Chilled Water Temperature) на уровне 30ºC, в течение 42% времени система работает с нагрузкой 75% при 24ºC ECWT, в течение 45% времени система загружена на 50% при 18,5ºC ECWT и в течение 12% времени система работает с нагрузкой 25% при 18,5ºC ECWT. Другие параметры модели это температура выходящей ледяной воды на уровне 6,7ºC, 30ºC ECWT при наружной температуре сухого термометра на уровне 35ºC, расход хладагента на уровне 3 гал/мин, а также расход ледяной воды на уровне 2,4 гал/мин на тонну.Изменение каждого из этих факторов меняет профиль нагрузки (кВт/тонна). Чтобы принять эти условия, ARI выделяет также показатель нестандартного значения частичной нагрузки (NPLV – Nonstandard Part Load Value). Есть технические отчеты, из которых следует, что мотором производительности холодильные машины является главная часть, являющаяся функцией погодных факторов, и одинаково влияет на множество холодильных машин одновременно. Оба метода дают в реальности похожие результаты и оба являются признанными методами для определения производительности при частичной нагрузке.Учитывается несколько факторов, влияющих на оценку. Во-первых, внутреннее охлаждение составляет 35–45% нагрузки, что можно определить с помощью соответствующих расчетов. Во-вторых, поскольку внутренняя нагрузка относительно стабильна, и учитывая условия нагрузки, погодные условия будут оказывать большее влияние на работу холодильных машин. Из-за этого соотношение показателей IPLV/NPLV выражено в значениях 25%, 50%, 75% и 100%, а соответствующие графики производительности используются для расчета прогнозируемого расхода энергии.
Охлаждающие башни
Часто забываю учесть производительность башен охлаждения в проекте. Существуют два основных типа: башня прямого контакта, или открытая, в которой жидкость подвергается непосредственному контакту с воздухом, и башня замкнутого цикла, в которой предусмотрен косвенный контакт между жидкостью и воздухом. Выбор башни зависит от температуры входа. В случае открытой башни это разница между наружной температурой смоченного термометра и требуемой температурой хладагента на входе, обычно 30ºC. Для получения температуры жидкости на уровне 30ºC максимальная температура смоченного термометра не может превышать 26ºC, при 4ºC температуры входа. Башни с замкнутым контуром имеют преимущество, поскольку хладагент находится в замкнутом цикле, что минимизирует потери на испарение и стоимость химикалий. Производительность этих устройств ограничена температурой сухого термометра. В некоторых случаях жидкость внутри отстойника распыляется на спирали, чтобы разгрузить систему охлаждения. В результате получает более холодный хладагент. Ограничением по-прежнему является фактор материала (спиральный радиатор), который отделяет воздух от хладагента. Чаще всего выбирается открытая башня охлаждения.При выборе охлаждающей башни вспоминается прилагательное «изящный» – башня или башни не должны быть слишком большими, существует также несколько простых дешевых или бесплатных элементов, которые могут дать финансовую выгоду. Как в случае большинства крупных элементов оборудования, существуют стандартные корпуса и размеры. Башни охлаждения выбираются на основании температуры подводки и наружной температуры смоченного термометра. Количество наполнителя определяет время задержки жидкости в корпусе башни, а также размер вентиляторов, необходимых для усиления охлаждающего эффекта парообразования. Увеличивая температуру смоченного термометра или слегка повышая нагрузку, можно получить возможность добавить немного больше наполнителя в стандартный корпус, увеличивая тем самым поверхность. При ее максимизации конвекционный поток воздуха замедлит действие установленных в градирни вентиляторов, что ограничит расход энергии. К другим возможностям максимизации производительности относится применение приводов вентиляторов с переменной скоростью. Различные стратегии предусматривают использование всех вентиляторов с переменной скоростью или только первых и последних секций. Это зависит от стоимости и локальных погодных условий. Контроль вентиляторов обычно основан на температуре поступающей воды. Принято как можно сильнее охлаждать жидкость, что дает максимизацию производительности холодильной машины.Если планируется работа в холодную погоду, необходимо подумать о внутреннем отстойнике жидкости. Другое решение – обогрев отстойников внутри башни или осушение отстойника каждый раз, когда возникает риск обледенения. Каждое из этих решений может быть дорогостоящим, как с точки зрения расхода воды, так и химикалий.Существует несколько стратегий выбора и обслуживания насосов хладагента. В самых простых проектах предусмотрено использование индивидуальных насосов для каждой холодильной машины, закрепленной за отдельной башней. Такое мышление можно назвать старой школой, которая предусматривает раздельные контуры (ограничивающие тем самым риск повреждения всей системы) и одинаковое время действия всех устройств. В некоторых случаях такой подход уместен, однако новые проекты обеспечивают более гибкие сочетания устройств.
Насосы и клапаны
В некоторых решениях приводы с переменной скоростью используются для ограничения стоимости перекачки. Насосы контролируются с помощью мониторинга давления на выходе или температуры жидкости. Здесь важен тщательный анализ их воздействия на производительность холодильных машин. Необходимо помнить, что стандартные показатели IPLV/NPLV основаны на стандартных условиях ARI: 3 гал. в мин. /тонну при 30, 24, 18,5 и 13ºC ECWT. При изменениях потока изменяется также температура воды и давление на выходе. Экономия на расходовании электроэнергии насосами должна быть сбалансирована производительностью холодильных машин, что потребует подробного анализа с участием производителя холодильных машин и соответствующей компьютерной модели.Следует учитывать тот факт, что некоторые производители не будут признавать гарантию или отвечать за недостаточную производительность, если минимальный поток не обеспечивается. Чаще используется решение, при котором каждой холодильной машине соответствует один насос, а если возможно, еще и дополнительный, находящийся в режиме ожидания. Эти насосы могут быть соединены между собой и подключены к циклу запуска холодильной машины. Элементы башни соединены с автоматическими клапанами, контролирующими температуру. По мере того, как температура растет, каждый модуль можно активировать, чтобы увеличить охлаждающую поверхность. При оттоке вода на вентиляторы подается питание, чтобы выйти на соответствующий порог работы. Как и в случае любой открытой системы при выборе насосов необходимо учитывать избыточное давление в емкости (NPSH – Net Positive Suction Head). Это разница между давлением на входе и самым низким значением давления внутри насоса. Отражает потери давления в части корпуса насоса на выходе.Насосы ледяной воды выбираются также, как насосы хладагента. Современные стратегии перекачки предусматривают несколько конфигураций работы насосов, такие как конфигурация главный-подчиненный (рис. 3), дифференцированные основные потоки или распределительные системы.Система главный-подчиненный состоит из главного насоса с поcтоянной скоростью, который соответствует требованиям потока для каждой холодильной машины. Подчиненные насосы могут быть настроены как индивидуальные насосы полного потока, работающие в режиме ожидания или параллельно, чтобы обеспечить поток жидкости, соответствующий потребностям системы ледяной воды. Перемычки используются для уравновешивания условий потока в случае частичной нагрузки, когда вторичный поток расходится с основным. Температура выходящей ледяной воды регулируется в соответствии с графиком BAS. С исторической точки зрения поддержание наиболее низкой температуры вытекающей жидкости и максимальной разницы температур для минимизации энергии насосов может принести пользу.Изменяющийся основной поток является гибридом системы главный-подчиненный. В такой конфигурации используются насосы с постоянной скоростью, что позволяет задать различные переменные значение потока ледяной воды в каждой холодильной машине. Обводная труба и клапан обеспечивают минимальный требуемый поток в холодильных машинах. В отклике на разницу в потоках следует учесть показатели отдельных холодильных машин.Распределительные системы насосов спроектированы с целью обеспечить циркуляцию ледяной воды внутри центральной системы. В каждом здании имеется система насосов, спроектированная таким образом, чтобы предотвратить падение давления между центральной системой и потребителем. Это имеет свои преимущества в решениях с несколькими зданиями, с протяженными коммуникациями. Если система насосов на центральной станции должна противодействовать падениям давления во всей промышленной системе, высока вероятность, того, что в зданиях вблизи центральной станции будут проблемы с повышенным давлением и контролем температуры.Другой вопрос, который стоит рассмотреть, – статическая высота подъема жидкости. Это касается всех крупных, состоящих из множества зданий насосных систем. Если планируются высокие здания, подумать об общей статической высоте подъема жидкости в системе. Это буде непосредственно влиять на классификацию давления клапанов, труб, фланцев и т.п., что может вызвать дополнительные расходы.Более эффективным решением может быть теплообменник по месту эксплуатации. Центральная система будет в этом случае производителем и подвергаться более низкому давлению, а сам теплообменник будет единственным компонентом, подверженным воздействию высокого давления. Это эффективный метод контроля оборудования и стоимости материалов.
Об автореЗак является главой Graef-USA Inc. (USA). Член ASHRAE и NCEES, а также консультант в журнале Consulting-Specifying Engineer.
Машинный зал в Международном аэропорту имени генерала Митчелла (США). На фото показана насосная станция ледяной воды (голубые трубы) и котлы (трубы выше)Источник: Graef-USA Inc.
Модернизация системы в аэропорту
В Международном аэропорту генерала Митчелла значительно увеличилось количество пассажиров во второй половине 90-х годов. Несмотря на планы ввода новых пунктов продажи билетов, приема багажа и вылетов в 1999 г. самым неотложным стало строительство нового многоуровневого паркинга.Руководство аэродрома поручило компании Graef-USA проектирование новой конструкции и поиска места, наиболее выгодного с финансовой точки зрения и удобного для пользователей. После многочисленных попыток расположить паркинг таким образом, чтобы он не мешал строительству нового терминала, было наконец найдено подходящее место. К сожалению, оно было как раз там, где находилась установка воды и котельная. Аэропорт использовал это как шанс увеличения производительности системы, ограничения эксплуатационных расходов и расширения в будущем, и спроектировал новую установку на значительном расстоянии от нынешней. Предстояло решить несколько сложных задач, например, соединить самые современные системы отопления и охлаждения с существующими системами распределения на терминалах.Компания Graef основывалась на предыдущем стратегическом плане, а также изучении существующих механических систем. Изучение показало недобор потоков, а также необходимость ремонтных работ как в самой системе, так и в оборудовании аэродрома. Оценка нынешних и будущих потребностей, а также их дифференциации позволило перепроектировать систему распределения.Новая установка была сдана в 2001 г. она состоит из четырех 1,7-мегаваттных центробежных холодильных машин и трех котлов производительностью 4,4 МВт. Для горячей воды, ледяной воды, а также хладагента первоначально принята стратегия перекачки меняющегося потока. Система спроектирована таким образом, чтобы принять две дополнительные 1,7-мегаваттные холодильные машины и один дополнительный 4,4-мегаваттный котел.Система насосов в здании терминала была ликвидирована, что означало ограничение потребление мощности насосов и моторов примерно на 370 кВт. Система распределения была перенастроена, установлены датчики контроля потока.Эксплуатационные расходы после первого года работы системы показали экономию на уровне 250 тыс. долларов США. Система готова к увеличению производительности по мере развития аэропорта.
controleng.ru
