تحلیل عملکرد و بهینه سازی چیلرهای جذبی یا تراکمی با تمرکز بر کاهش مصرف انرژی

چیلرهای تراکمی با استفاده از چرخه تبرید تراکم بخار و مصرف انرژی الکتریکی بالا در کمپرسورها کار می کنند، در حالی که چیلرهای جذبی با بهره گیری از منابع حرارتی (مانند بخار، آب داغ یا شعله مستقیم) و یک فرآیند شیمیایی، برودت تولید می کنند. چالش اصلی در چیلرهای تراکمی، وابستگی مستقیم به بازدهی مکانیکی کمپرسور و دمای تقطیر است، در حالی که در چیلرهای جذبی، بهره وری سیستم به شدت تحت تاثیر عملکرد برج خنک کننده و راندمان مبدل های حرارتی قرار دارد. درک دقیق ترمودینامیکی این چرخه ها، اولین گام برای شناسایی نقاط اتلاف انرژی و ارتقای عملکرد سیستم است. بهینه سازی مصرف انرژی در چیلرهای تراکمی عمدتا بر تکنولوژی های نوین نظیر استفاده از درایوهای فرکانس متغیر (VFD) برای کنترل دور کمپرسور، بهره گیری از مبردهای دوست دار محیط زیست با ویژگی های انتقال حرارت بهتر و طراحی بهینه کندانسورها متمرکز است. مدیریت بار بخشی (Part-Load) اهمیت ویژه ای دارد، چرا که چیلرها در اکثر مواقع سال با ظرفیت کامل کار نمی کنند؛ لذا استفاده از سیستم های کنترل هوشمند که بتوانند دمای آب خروجی را بر اساس نیاز لحظه ای ساختمان تنظیم کنند، منجر به کاهش چشمگیر مصرف برق می شود. در چیلرهای جذبی، استراتژی بهینه سازی بر مدیریت سیکل غلظت و بهبود فرآیند انتقال جرم استوار است. برای کاهش مصرف انرژی (منابع حرارتی)، استفاده از فناوری های بازیابی حرارت از گازهای دودکش یا سایر فرآیندهای صنعتی در سیکل جذبی، راهکاری بسیار موثر است. همچنین، نگهداری دقیق سیستم خلاء و جلوگیری از نفوذ هوا به داخل دستگاه، از پیش نیازهای حیاتی برای حفظ راندمان در چیلرهای جذبی محسوب می شود، زیرا وجود گازهای غیرقابل تقطیر (NCG) به سرعت کارایی انتقال حرارت را کاهش داده و مصرف انرژی حرارتی را افزایش می دهد. رویکرد جامع در بهینه سازی، ترکیب نگهداری پیش گیرانه با سیستم های کنترل مدیریت انرژی (EMS) است. پایش مستمر شاخص هایی مانند ضریب عملکرد (COP)، اختلاف دمای آب ورودی و خروجی و فشار مبرد، به اپراتورها اجازه می دهد تا قبل از افت راندمان سیستم، مداخلات لازم را انجام دهند. یکپارچه سازی عملکرد چیلر با سایر اجزای سیستم تهویه مانند پمپ ها و برج های خنک کننده در قالب یک سیستم هوشمند واحد، پتانسیل بالایی برای کاهش هزینه های عملیاتی و افزایش طول عمر تجهیزات دارد. این مقاله به روش کتابخانه ای و به شیوه توصیفی تحلیلی انجام شده است. یافته ها: یافته های بررسی نشان می دهد که با اجرای استراتژی های ترکیبی می توان مصرف انرژی چیلرها را بین ۱۵ تا ۳۵ درصد کاهش داد. مهم ترین این یافته ها شامل تاثیر فوق العاده «کنترل دقیق دمای آب کندانسور» است که با کاهش دمای آب ورودی به کندانسور در شرایط محیطی مساعد، فشار کاری کمپرسور یا فشار مولد چیلر جذبی به شدت کاهش می یابد. همچنین، یافته ها حاکی از آن است که ارتقای سیستم های کنترل از حالت های ساده (On/Off) به سیستم های تطبیقی (Adaptive Control) که بر پایه هوش مصنوعی و تحلیل داده های هواشناسی و نرخ اشغال ساختمان عمل می کنند، دقیق ترین پاسخ را برای مدیریت بار بخشی ارائه می دهد. علاوه بر این، تمیزکاری دوره ای و شیمیایی لوله های مبدل های حرارتی (کندانسور و اواپراتور) برای حذف رسوبات، به تنهایی می تواند ۱۰ درصد بهبود در ضریب عملکرد (COP) ایجاد کند، چرا که مقاومت حرارتی ناشی از رسوب، عامل پنهان و اصلی اتلاف انرژی در سیستم های برودتی است.

کلیدواژه ها:

چیلر ، بهینه سازی ، ترمودینامیک ، برودت ، انرژی