Jak zlepšit účinnost procesního chlazení a chlazené vody
Proč je teplota chlazené vody hlavní proměnnou, plus volné chlazení, sekvencování, čerpání a snížení zátěže pro účinné procesní chlazení.
Jak systém chlazené vody využívá energii
Typický systém procesního chlazení má chladič, který vyrábí studenou vodu, čerpadla, která ji obíhají ke spotřebičům, a systém odvodu tepla — chladicí věže nebo vzduchem chlazené kondenzátory — který pohlcené teplo odvádí do atmosféry. Kompresor chladiče je obvykle největším jednotlivým spotřebitelem energie, ale čerpadla a ventilátory kolem něj přidávají významný podíl a často se nechávají běžet naplno bez ohledu na poptávku.
Příběh účinnosti je o třech věcech: přimět chladič pracovat méně usilovně na každou jednotku chlazení, přepravovat vodu a vzduch ne rychleji, než je potřeba, a negenerovat chladicí zátěž, která nemusela existovat. Největší jednotlivá páka leží v první z nich.
Teplota chlazené vody: hlavní proměnná
Chladič pracuje usilovněji, čím větší je rozdíl mezi teplotou, kterou musí vyrobit, a teplotou, do níž teplo odvádí. Takže čím studenější chlazenou vodu má vyrobit, tím nižší je jeho účinnost. Mnoho systémů je nastaveno na výrobu vody mnohem studenější, než spotřebiče skutečně potřebují, prostě proto, že nastavená hodnota nebyla nikdy přehodnocena.
Zvýšení nastavené hodnoty chlazené vody, kde to proces dovolí, je často jediným největším dostupným zlepšením účinnosti — přímo zvyšuje účinnost chladiče. Podobně cokoli, co snižuje teplotu, do níž se teplo odvádí (chladnější kondenzátorová voda, chladnější okolí), snižuje zdvih, který musí kompresor překonat. Zúžení tohoto teplotního rozdílu je jádrem účinného chlazení.
Volné chlazení
Když je venkovní vzduch dostatečně studený, mohou chladicí věže nebo suché chladiče pokrýt část nebo celou chladicí zátěž, aniž by se kompresor vůbec rozeběhl — to je volné chlazení. U provozů s chladicí poptávkou během chladnějších měsíců mohou být úspory velké, protože nejvíce energeticky náročná komponenta se vypne nebo odlehčí.
Realizace vyžaduje řízení, které příležitost rozpozná a automaticky přepne, a nastavenou hodnotu chlazené vody dostatečně vysokou, aby ji okolní podmínky mohly po užitečnou část roku splnit. Volné chlazení a rozumná nastavená hodnota se vzájemně posilují.
Čerpadla, ventilátory a proměnné otáčky
Čerpadla chlazené vody a ventilátory kondenzátoru/věže jsou klasické odstředivé zátěže, kde průtok a výkon strmě klesají s klesajícími otáčkami. Přesto mnoho z nich běží na pevné otáčky proti škrticím ventilům a plýtvá energií. Přechod na proměnný průtok — měnění otáček čerpadla k udržení tlakového rozdílu a otáček ventilátoru k udržení teploty kondenzátoru — zachytí velké úspory při částečném zatížení, kde tyto systémy tráví většinu svého života.
Totéž platí pro staging: namísto nepřetržitého provozu každého čerpadla a ventilátoru je řiďte podle poptávky. Provoz při částečném zatížení je normálním stavem, takže jeho správné zvládnutí záleží více než jmenovitá hodnota při plném zatížení.
Sekvencování více chladičů
Tam, kde má provoz několik chladičů, jejich sekvencování určuje účinnost systému. Provoz příliš mnoha lehce zatížených strojů nebo nesprávného stroje pro dané podmínky plýtvá energií. Dobré sekvencování zatíží nejúčinnější stroje nejdříve, slaďuje počet běžících chladičů se zátěží a používá každý chladič v jeho účinném rozsahu.
To se stále častěji automatizuje softwarem pro optimalizaci provozu, který zohledňuje křivku částečného zatížení každého stroje, aktuální zátěž a okolní podmínky a dispečuje kombinaci s nejnižším celkovým výkonem. Zisky ze sekvencování jsou skutečné a nevyžadují žádné nové mechanické zařízení.
Snížení zátěže a monitorování
Nejlevnějším chlazením je chlazení, které nikdy nemusíte poskytnout. Tepelné zisky do chlazených prostor a okruhů — špatnou izolací, infiltrací, předimenzovanými průtoky a procesní neúčinností — všechny přidávají zátěž, kterou pak musí chladič odstranit. Snížení nežádoucího tepelného zisku u zdroje přímo snižuje chladicí poptávku a umožňuje každému dalšímu opatření pracovat na menší zátěži.
Nic z toho není řiditelné bez měření. Měření výkonu chladiče vůči dodanému chlazení dává hodnotu účinnosti, kterou lze trendovat; monitorování teplot chlazené a kondenzátorové vody, průtoků a výkonu čerpadel a ventilátorů odhaluje odchylky a potvrzuje úspory. Nepřetržité monitorování mění chladicí provoz z pevného nákladu na ovladatelný.
Často kladené otázky
Jaký je jediný největší způsob, jak udělat chladič účinnějším?
Zvyšte nastavenou hodnotu chlazené vody, jak nejvíce to proces dovolí. Chladič pracuje usilovněji, čím studenější vodu musí vyrobit, takže mnoho systémů plýtvá energií výrobou vody studenější, než spotřebiče potřebují. Zvýšení nastavené hodnoty přímo zlepšuje účinnost chladiče.
Co je volné chlazení?
Když je okolní vzduch dostatečně studený, mohou chladicí věže nebo suché chladiče pokrýt část nebo celou chladicí zátěž bez provozu kompresoru chladiče. Úspory mohou být velké pro provozy s chladicí poptávkou v chladnějších měsících, ale vyžaduje to vhodné řízení a dostatečně vysokou nastavenou hodnotu chlazené vody.
Proč převést čerpadla a ventilátory chlazené vody na proměnné otáčky?
Jsou to odstředivé zátěže, jejichž výkon strmě klesá s klesajícími otáčkami, a chladicí systémy tráví většinu času při částečném zatížení. Provoz na pevné otáčky proti škrticím ventilům plýtvá energií, zatímco měnění otáček k udržení tlaku nebo teploty zachytí velké úspory při částečném zatížení.
Záleží na sekvencování chladičů skutečně?
Ano. S více chladiči provoz příliš mnoha lehce zatížených nebo nesprávného stroje pro dané podmínky plýtvá energií. Sekvencování nejúčinnějších strojů nejdříve a slazení počtu běžících se zátěží zlepšuje účinnost systému bez nového mechanického zařízení.
Související průvodci
How to improve industrial refrigeration efficiency
The big refrigeration energy levers — suction and condensing pressure, defrost, compressor control, heat recovery and load reduction — and how to manage them.
Cooling tower efficiency
Cooling towers reject process heat to the air, and small improvements in approach, fan control and water treatment cut both energy and water use. The levers that matter and the faults that waste them.
Pump efficiency
Pumps are among the largest electricity users in industry, and many run far from their best efficiency point. Where pump energy is wasted — oversizing, throttling, wear — and how to recover it.
Fan and VFD optimization
Fans move air for ventilation, combustion, drying and cooling — and like pumps, they are often controlled by wasteful damping. How variable-speed drives and better system design cut fan energy.
Software, který pomáhá
Schneider EcoStruxure
IoT platform for energy and plant resource management.
AVEVA Predictive Analytics
Early-warning analytics for critical process and power assets.
Seeq
Advanced analytics for time-series process data.