Естественное охлаждение - Free cooling

Естественное охлаждение это экономичный метод использования низких температур наружного воздуха для охлаждения воды, которую затем можно использовать в промышленных процессах, или кондиционер системы. В охлажденная вода можно использовать немедленно или хранить в течение короткого или длительного периода времени. Когда температура наружного воздуха ниже, чем температура в помещении, эта система использует холодный наружный воздух в качестве источника естественного охлаждения. Таким образом, система заменяет чиллер в традиционных системах кондиционирования воздуха при достижении того же результата охлаждения. Такие системы могут быть выполнены для одиночных построек или централизованное охлаждение сети.

Операция

Для версии, управляемой человеком, см. яхчал.

Когда температура окружающего воздуха падает до заданной температуры, регулирующий клапан позволяет полностью или частично охлаждать воду в обход существующей чиллер и работать через систему естественного охлаждения, которая потребляет меньше энергии и использует более низкую температуру окружающего воздуха для охлаждения воды в системе.

Это может быть достигнуто путем установки воздухоохладителя с любым существующим чиллером или отдельно. При низких температурах окружающей среды установка может обходить существующий чиллер, обеспечивая экономию энергии до 75% без ущерба для требований к охлаждению.^[1]

В системах отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC ) в зимние месяцы внутренние помещения больших коммерческих зданий могут нуждаться в охлаждении, даже если периметральные пространства могут нуждаться в обогреве.^[2] Естественное охлаждение - это производство охлажденной воды без использования чиллер, и может использоваться в основном поздней осенью, зимой и ранней весной, в умеренные зоны.^[3] Естественное охлаждение не является полностью бесплатным, поскольку чиллер все еще работает.

Методы

Предполагая, что система может использовать естественное охлаждение, есть три способа использования естественного охлаждения:

Цикл фильтра

В градирни вода может быть напрямую связана с потоком через охлажденная вода схема. Если градирня открыта, то требуется сетчатый фильтр для удаления любого мусора, который может накапливаться внутри градирни. Экономия средств связана с ограниченным использованием воды. чиллер энергия. При использовании этого метода повышается риск коррозии.

Пластинчато-рамочный теплообменник

А теплообменник будет передавать тепло непосредственно от контура охлажденной воды к контуру градирни. Теплообменник отделяет воду из градирни от охлаждающей жидкости, протекающей через охлаждающие змеевики. Таким образом, вода в чиллере предварительно охлаждается, и здание становится с жидкостным охлаждением. Экономия энергии достигается за счет уменьшения нагрузки чиллера и, следовательно, снижения потребления энергии. Повышается стоимость из-за того, что насосу необходимо компенсировать разницу давлений.

Холодильная миграция

Клапан внутри водоохладителя открывает прямой путь между конденсатор и испаритель. Относительно теплая жидкость в контуре чиллера испаряет хладагент, и энергия переносится непосредственно в конденсатор, где она охлаждается и конденсируется водой из градирни.^[2] Этот метод основан на идее, что хладагент стремится двигаться к самой холодной точке в холодильном контуре. Снижение затрат, связанное с этим методом, связано с бездействием компрессора, поскольку нагнетатель, вентиляторы и насосы находятся в рабочем состоянии.

Сезоны

Высокая температура окружающей среды

Когда температура возвратной воды равна или ниже температуры окружающего воздуха, естественное охлаждение не подходит. Трехходовой клапан системы будет обходить теплообменник естественного охлаждения и направлять поток жидкости через чиллеры для охлаждения до требуемой заданной температуры.

Среднесезонная эксплуатация

Для работы в середине сезона вода частично охлаждается компрессором, а частично - температурой окружающей среды. Процент естественного охлаждения, достигаемый в середине сезона, зависит от сезонных температур, хотя частичное естественное охлаждение начинается, когда температура окружающего воздуха 1 ° C ниже температуры обратной воды технологического процесса. Вода частично охлаждается через естественный охладитель, затем протекает через охладители для достижения требуемой заданной температуры.

Зимняя эксплуатация

Зимой, когда температура наружного воздуха достаточно низкая, вода охлаждается исключительно за счет змеевика естественного охлаждения. Это позволяет компрессорам чиллеров останавливаться, экономя значительное количество энергии. Единственная электроэнергия, используемая в зимнем режиме, предназначена для работы вентилятора. Этого можно добиться, когда температура окружающего воздуха снизится. 3 ° C к 5 ° C ниже температуры технологической воды.

Ограничения

Замерзание может произойти, когда температура окружающего воздуха станет ниже 0 ° C. Еще одно ограничение - разница температур в теплообменнике. Теплообменник с очень низким перепадом температур может стать экономически нереальным. Экономичность теплообменника позволяет обеспечить минимальную температуру воды естественного охлаждения около 5 ° C.^[3]

Дата-центры и серверные комнаты

Энергоэффективность

На центры обработки данных приходится 2% мирового потребления электроэнергии.

объединенное Королевство: В 2013 году канцлер Джордж Осборн согласились сделать уступку центрам обработки данных, которые будут освобождены от обязательств по сокращению выбросов углерода (CRC) и позволят им составить собственное Соглашение об изменении климата (CCA). Это также признано новой Европейской комиссией по сокращению выбросов парниковых газов в ЕС на 40% к 2030 году. Для охлаждения центров обработки данных или серверных помещений требуется много энергии, поэтому естественное охлаждение может быть идеальным решением для экономии энергии.^[4]

Типы

Существует два варианта естественного охлаждения для центра обработки данных или серверного помещения, первый из которых представляет собой встроенный змеевик естественного охлаждения или чиллер, который работает вместе с блоком свободного охлаждения. Встроенные чиллеры идеально подходят для участков с ограниченным пространством и высокой энергоэффективность уровни. Эти агрегаты оснащены высококачественными компонентами, включая спиральные и винтовые компрессоры, осевые вентиляторы и трехходовые регулирующие клапаны.

Другой вариант - это независимый свободный охладитель, который имеет большую теплообменную способность, так как его размер обеспечивает максимальную эффективность, что позволяет увеличить площадь для передачи тепловой энергии. Независимые бесплатные охладители показали экономию энергии до 70%.

Источники

Существует четыре основных источника естественной охлаждающей энергии.^{[нужна цитата ]}

Глубокая морская вода (или глубокая озерная вода)

Высотный холод

Ночная холодность

Подземный геотермальная энергия

Рекомендации

1. Посладек, Джина. «Магистр энергетических систем и окружающей среды» (PDF). Стратклайдский университет. Получено 5 октября 2010.
2. МакКвистон, Фэй К., Джеральд Д. Паркер и Джеффри Д. Спитлер. Отопление, вентиляция, кондиционирование. Хобокен: John Wiley & Sons, Inc., 2005.
3. Келли, Дэвид В. "Соображения по естественному охлаждению". Отопление, трубопроводы, кондиционер (1996): 51-57.
4. Мортлман, Джим (6 декабря 2013 г.). «Канцлер Джордж Осборн объявляет о налоговых льготах для центров обработки данных в осеннем заявлении». www.computerweekly.com. Получено 24 февраля, 2015.