تعریف و معرفی مخزن ذخیره سرمایی

تعریف و معرفی مخزن ذخیره سرمایی

اسلاید 1: بسم‌اللّه‌الرّحمن‌الرّحیم

اسلاید 2: موضوعتعریف و معرفی مخزن ذخیره سرمایی (Cool Thermal Storage)

اسلاید 3: مخزن ذخیره گرما را از ماده مبرد در طول مدت زمانی که به سرمایش کمتری نیاز است گرفته و این سرمای باصطلاح ذخیره شده در مبرد در زمان دیگری جهت تکمیل بار سرمایی محل مورد استفاده قرار می گیرد این ماده مبرد می تواند آب سرد، یخ یا نمک باشد.به بیان ساده تر مثل این که چیلر در طول شب که به تبرید احتیاج نباشد یا به مقدار کمی مورد نیاز است به کار بپردازد و درطول روز که پیک بار سرمایی موردنیاز رخ می‌دهد این مخزن برای تأمین بار سرمایی محل مورد استفاده قرار می‌گیرد.3/100

اسلاید 4: اولین فایده ای که این کار دارد کوچک شدن سایر چیلر به نصف و حتی کمتر می باشد و این به معنای کاهش هزینه اولیه خواهد بود.در پروژه های بزرگ که کوچک کردن سایز چیلر باعث کم شدن تعداد آنها می شود، معمولاً ساخت مخزن ذخیره هزینه کمتر از مقدار صرفه جویی شده خواهد داشت و از نظر هزینه اولیه ساخت تحول بسیار مناسب است.اما در واقع چرا کار لازم است؟4/100

اسلاید 5: دومین فایده سیستم‌های با مخزن ذخیره این است که چیلر مجبور نخواهند بود تا در گرمترین ساعات روز با بازدۀ پائین به کار بپردازند و در مقابل در ساعات شب با پایین بودن دمای ینگ (Condensing) در بازده بسیار بالاتری کار خواهند نمود و این از نظر مصرف انرژی کافی در جهت صرفه جویی در مصرف خواهد بود.فایده ی دیگر استفاده از مخازن ذخیره کاهش هزینه های مصرف انرژی است. زیرا قیمت برق مصرفی در تمام ساعات روز یکسان نیست و برای تشویق مصرف کنندگان به انتقال مصرف خود به ساعات غیر پیک مصرف انرژی، قیمت برق در ساعاتی که مصرف کم است بسیار پایین می شود.5/100

اسلاید 6: (این حرکت جدیداً در ایران آغاز شده و اداره برق کنتورهای دو تعرفه و سه تعرفه ای را به هر مشتری متقاضی واگذار می‌کند.)در تعرفه های صنعتی نیز با این که قیمت هر kwh برق مصرفی ثابت می باشد اما در مقابل هزینه دیماند تعریف می‌گردد که مبلغی را به ازای ماکزیمم kw- کیلو وات مصرفی به مبلغ برق مصرفی مصرف کننده می افزایند. در نتیجه جهت جلوگیری از بالا رفتن این هزینه (جریمه) دیماند بهتر آن است که حتی الامکان کارکرد چیلرها به ساعاتی که دستگاه‌های دیگر خاموش هستند منتقل نمود. در سیستم هایی که دارای مخزن ذخیره هستند بعلت پایین تر بودن دمای سیال تغذیه با کوچکترین سایز لوله‌کشی و اندازه پمپ‌ها در هزینه این تجهیزات و همچنین انرژی مصرفی برای پمپاژ صرفه جویی خواهد شد.6/100

اسلاید 7: چیلر جذبی7/100

اسلاید 8: استفاده از مخزن ذخیره در سیستمهای با چیلر تراکمی اغلب موجب می گردد که با کوچکتر شدن سایز چیلر تعداد کمپرسورهای آن نیز کاهش یابد و برای مثال از 4 کمپرسور به 3 کمپرسور و یا حتی کمتر برسد.در این صورت چون کمپرسور از اجزای گرانقیمت چیلر محسوب می شود به ازای حذف هر کمپرسور 2 تا 3 میلیون تومان در هر چیلر 20 میلیون تومانی (حدد 10 تا 15 درصد قیمت کل )در هزینه خرید چیلر صرفه جویی خواهد شد. لذا بررسی امکان ایجاد یک مخزن ذخیره ضروری بنظر می‌رسد. اما نقطه ضعف هایی وجود دارد!!!8/100

اسلاید 9: یک از نقاط ضعف این سیستمها این است که در مخزن ذخیره به جزء متحول ذخیره ای که مستقیماً آب را سرد می کند چون چیلر مربوطه ناچاراً به ایجاد یک مخزن یخ می باشد ناچار است در دمای زیر صفر کار کند. در حالت معمول چیلر برای تهیه آب سرد در دمای (8°C) 46°F تا (12°C) 54°F کار می کند اما اگر قرار باشد که یک مخزن یخ درست شود باید چیلر سیالی با دمای حدود ( -5°C) 23°F ایجاد نماید. تا این سیال بتواند با استفاده از مبدل یا روشهای دیگر باعث انجماد آب موجود در مخزن ذخیره گردد.9/100

اسلاید 10: اما در بحث ترمودینامیکی این موضوع مشخص است که کاهش دمای اوپراتور باعث پائین آمدن بازده سیکل تبدید (پائین آمدن CoP ) خواهد شد و این دقیقاً نقطه ضعف دوم سیستم های مخزن ذخیره می باشد که دارای بازده کمتری نسبت به سیستم های مخزن دیگر می باشدکه دارای بازده کمتری نسبت به سیستم های بدون مخزن ذخیره می باشند.10/100

اسلاید 11: موارد کاربرد و استفاده از مخزن ذخیرهاستفاده از مخزن ذخیره برای انواع کاربردهای مسکونی- تجاری- تولیدی و کارخانه جات صنعتی متداول بوده و محدود به مورد خاصی نمی باشد.معمولاً طراحی ذخیره برای پروژه ها و سیستم هایی انجام می‌گردد که جزء یکی از دسته بندی های زیر قرار گیرد.1- ماکزیمم بارسرمایی موردنیاز به طرز قابل ملاحظه بالاتر از میزان متوسط بار مورد نیاز باشد.(این مورد در خیلی از موارد مسکونی صادق می باشد به این ترتیب که در طول روز فقط چند ساعت به بار سرمایی بالایی نیاز است و بعد از آن با خنک شدن هوا به بارسرمایی بسیارکمی احتیاج می باشد.)11/100

اسلاید 12: 2- یک سیستم موجود تبرید باید گسترش یا اضافه ظرفیت پیدا کند. در برخی موارد برای مثال در یک ساختمان بالافاصله پس از چند سال ساخت ممکن است فضاها و بناهایی اضافه گردد و باعث می شود تا سیستم های تهویه مطبوع دیگر پاسخ گو نباشد در این موارد با اضافه کردن یک مخزن در واقع این اجازه را می دهد تا قسمتی از ظرفیت سیستم که الان در ساعت های کمی بار سرمایی بلا استفاده مانده است استفاده گردد. همچنین اضافه کردن چیلر در چنین مواقعی زیادی نسبت به ساخت یک مخزن ذخیره دیگر از بَر خواهد داشت.12/100

اسلاید 13: 3- ایجاد سرمایش برای کشور با مکانی مورد نظر است که تجهیزات و دستگاه های سرمایشی در آنجا بسیار گران قیمت هستند و تجهیزات سرمایشی باید از خارج وارد گردد و قیمت تمام شده آنها بالا خواهد بود. خریداری یک چیلر با ظرفیت پائین صرفه جویی قابل توجهی ایجاد خواهد نمود و می توان قسمتی از آن را صرف ساختن مخزن ذخیره نمود.4-درمحل‌ها یا پروژه‌هایی که انرژی‌الکتریکی محدود است و یا فقط برای ساعات مشخص از روز قابل دستیابی است و یا اینکه مصرف بیش از مقدار موجود انرژی مجاز نیست اضافه کردن یک مخزن ذخیره می تواند مشکل را حل کرده و از هزینه‌های بالا جهت ایجاد انرژی الکتریکی اضافه جلوگیری کند.13/100

اسلاید 14: 5- درمواردی که به ظرفیت تبرید اضافه به نیاز و ذخیره نیاز باشد. برای نمونه در اتاق های نگهداری سرورها و کامپیوترهای بزرگ و یا اپراتوره و یا مکانهای کشت محصولات کشاورزی یا پرورش گل که در صورت بالا رفتن دما از حد مشخص دچار آسیب خواهد شد همواره باید یک مخزن شارژ شده آماده استفاده وجود داشته باشد در مواردی نیز مخزن ذخیره باید طوری باشدکه در صورت خراب شدن چیلر تا تعمیر و راه اندازی مجدد آن بتواند بار مورد نیاز را تأمین نمایند تا قسمتهای حساس دچار صدمه نشود.14/100

اسلاید 15: پارامترهای اصلی طراحیدر این بخش به بررسی موارد زیر پرداخته می شود.محاسبه پروفیل بار سرماییانواع مخزن ذخیره سرماییپارامترهای تجهیزات بکار رفتهاستراتژی های کاری کنترلیتهامل تجهیزات با یکدیگر و با سیستم ساختمان یا محلتخمین اندازه طرح و سیستم و مخزنبررسی اقتصادکارکرد اقتصادیراه اندازی و اجراء15/100

اسلاید 16: محاسبه پروفیل بار سرماییدر طراحی سیستم های معمولی و بدون مخزن ذخیره تنها محاسبه پیک بار سرمایی مورد نیاز برای انتخاب چیلر و طراحی سیستم کافی می باشد اما در طراحی سیستم ها با مخزن به دست آوردن پروفیل بار سرعت به ساعت روزانه درست به همان اندازه مقدار پیک بار روزانه دارای اهمیت می باشد در نهایت با داشتن پروفیل بار روزانه و تعیین یک استراتژی کار معین است که می توان سایز چیلر و مخزن ذخیره را محاسبه نمود در صورتی که نیاز باشد تا برای پیک بار سرمایی در مصارف صنعتی مانند سرد کردن ناگهانی شیر پاستوریزه مخزن ذخیره طراحی می گردد.16/100

اسلاید 17: معمولاً در این گونه موارد با داشتن مقدار سرمای مورد نیاز در طول یک بازه زمانی مشخص پروفیل با مورد نظر به آسانی مشخص می گردد اما در موارد مسکونی پروفیل بار باید با توجه به پارامترهای مختلف از جمله شرایط دمای هوای محل و شرایط خود بنا و تعداد افراد ساکن وضعیت تابش خورشید و عوامل دیگر بصورت ساعت به ساعت مشخص گردد.محاسبه بار سرمایی یک محل یک پروسه طولانی همراه با جدول خوانی های فراوان می باشد که توسط مهندسین تهویه مطبوع انجام می شود. و توضیح آن از حیطه اهداف این بحث خارج می باشد.17/100

اسلاید 18: در محاسبه پروفیل طرح در صورت بدون استفاده از برنامه‌های کامپیوتری باید به نکات زیر توجه بسیاری کند در محاسبه پیک باری در سیستمهای بدون مخزن ذخیره بارهای جزیی مانند لامپ ها و تجهیزات الکتریکی مانند کامپیوترها و دیگر وسایل شاید چندان مهم نباشد و بدون محاسبه آنها نیز تعریف خوبی از پیک بار سرمایی مورد نیاز به دست خواهد آمد. اما طراح باید به این نکته توجه کنید که برای طراحی سیستم با مخزن با زمینه مجموع این بارها در طول 24ساعت کسر قابل توجهی از نیاز به بارسرمایی موردنیاز را در بر می‌گیرد و دیگر نمی توان از آن صرف نظر نمود.18/100

اسلاید 19: در کاربردهایی که مخزن ذخیره قرار است به یک سیستم تهویه موجود اضافه شود اندازه گیری بار موجود روش بهتر و دقیق تری نسبت به تخمین زدن بار می باشد. برای این منظور می توان از منابع زیر استفاده نمود.برنامه کلی و زمانی که برای کارکرد چیلر و یا دیگر دستگاه ها در نظر گرفته شده است.برنامه کاری چیلر و یا دیگر دستگاه ها که توسط اپراتور انجام می شود.اندازه گیری مستقیم بار در یک بازه چند روزه و یا حتی چند هفته ای در حدود و نزدیکی شرایط طراحی معدل کامپیوتری بر پایه اطلاعات جمع آوری شده در طول زمان های غیر پیک و اجرای آن در شرایط های طراحی19/100

اسلاید 20: انواع مختلف مخازن ذخیره سرماییتقسیم بندی مخازن ذخیره سرمایی را می توان به انواع محتلفی انجام داد.یک تقسیم بندی می تواند براساس ماده مبرد (منظور سیالی که در داخل مخزن ذخیره به گردش در می آید نیست) انجام می گردد. تقسیم بندی دیگر براساس نوع انرژی مصرفی و در نهایت تقسیم بندی دیگر براساس تکنولوژی خود مخزن انجام می گردد. 20/100

اسلاید 21: در تقسیم بندی اول مخازن ذخیره به 3 دسته ذخیره کننده آب سرد، یخ، نمک اوتکتیک تقسیم بندی می‌کنند.در تقسیم بندی دوم مخازن ذخیره به 4 دسته مصرف کننده انرژی الکتریکی، گاز طبیعی، بخار و یا گرمای بازیابی شده از سیستم های دیگر تقسیم بندی می گردد.در تقسیم بندی سوم تکنولوژی های مختلف مورد استفاده در مخزن ذخیره عبارتند از:یخسازی بر روی کویل، روش کپسول های یخ، روش بسته های نمک اوتکتیک ، مخازن یخ ساز و در نهایت مخازن ذخیره آب سرد.21/100