تقنية توفير الطاقة لأنظمة تكييف الهواء

يتكون نظام التكييف الهوائي أساسًا من أربعة أنظمة رئيسية: الهواء والماء المثلج والمبرد والماء البارد. خلال التشغيل الفعلي ، ستتغير هذه الأنظمة الأربعة مع تغيير حمل التكييف ، وتتنسق مع تغيير تدفق الهواء وتحكم تدفق الماء المثلج وضبط تدفق المبرد لتحقيق توازن الحمل ونقل حمل الحرارة من الداخل إلى الخارج.

توفير الطاقة لمضيف تكييف الهواء

وفقًا للبيانات ذات الصلة لساعات التدفئة والتبريد الشهرية ، إذا لم يتم تصميم المبنى وتطبيقه بالتهوية الطبيعية ، فإن التكييف الهوائي مطلوب على مدار السنة تقريبًا. معنى ساعات التبريد هو أنه عندما تكون درجة الحرارة الخارجية في الساعة أعلى من 26 درجة مئوية ، يتم تراكمها ساعيًا. لذلك ، كلما زاد الطلب على حمل التبريد في ذلك الشهر ، زاد استهلاك الطاقة لتكييف الهواء المطلوب. تتغير قمم وأوقات الذروة لحمل التكييف على مدار السنة بشكل واضح للغاية. في الأساس ، ساعات تشغيل الحمل الجزئي المختلفة لمضيف الكيلر على مدار السنة تقريبًا كما هو موضح تقريبًا في الشكل. نسبة ساعات تشغيل الحمل الكامل بنسبة 100٪ للمضيف صغيرة جدًا ، ومعظم الوقت يكون في تشغيل الحمل الجزئي من 50 إلى 70٪.

يشكل استهلاك الطاقة لمضيف الكيلر نسبة كبيرة في نظام التكييف المركزي. بالإضافة إلى أداء الكفاءة العالية لمضيف الكيلر عند التشغيل بحمل كامل بنسبة 100٪ ، من الضروري ضمان قدرة المضيف على التشغيل لفترة طويلة تحت شرط معدل حمل جزئي من 50 إلى 75٪ والحفاظ على معايير الكفاءة العالية للحصول على أفضل تأثير لتوفير الطاقة. لذلك ، تكون طرق توفير الطاقة لمضيف الكيلر على النحو التالي:

1. حساب حجم المعدات القصوى لمضيف تكييف الهواء بدقة

يجب تحديد سعة المعدات للكيلر بواسطة عوامل مثل الحمل القصوى للتكييف الهوائي ، وكفاءة المعدات ، والعوامل الجوية وحمل الحرارة. يتطلب محاكاة الحمل الديناميكي الحصول على حجم المعدات المناسب لتكييف الهواء. لذلك ، من الضروري حسابه من خلال إجراءات الحساب المعتمدة لتكييف الهواء ، وظروف التشغيل الداخلية القياسية والبيانات الجوية لتحديد حجم التصميم المعقول للمعدات.

2. استخدام مضيف تكييف هواء عالي الكفاءة

يجب أن يستخدم الكيلر مضيفات ذات كفاءة أعلى من معيار كفاءة الكيلر الذي أعلنته دائرة الطاقة في وزارة الشؤون الاقتصادية لتقليل استهلاك الطاقة. نظرًا لأن المضيف لا يعمل تحت حمل كامل لفترة طويلة ، عند اختيار كيلر ، من الضروري فحص الكفاءة عند الحمل الكامل والكفاءة عند الحمل الجزئي في نفس الوقت ، والقيمة القياسية الدنيا لكفاءة الحمل الكامل COP وكفاءة الحمل الجزئي IPLV (قيمة الحمل المتكاملة). بالإضافة إلى ذلك ، يمكنك أيضًا اختيار كيلر يحتوي على وظيفة تحكم في سرعة التردد المتغير بدلاً من استخدام الطريقة التقليدية لتغيير زاوية الريشة الموجهة للمدخل لمطابقة الحمل ؛ أو اختيار مضيف تكييف هواء يمكن أن يعمل بكفاءة عالية تحت معدل حمل جزئي من 25 إلى 75٪ لفترة طويلة لزيادة الكفاءة عند الحمل الجزئي.

3. استخدام عدة مضيفات للتشغيل

عند تشغيل مضيفات متعددة بشكل متوازي ، إذا كان بإمكان إيقاف أحد المضيفات عند الحمل المنخفض في نفس الوقت ، يمكن الحفاظ على المضيف عند كفاءة عالية. عند تشغيل مضيف واحد ، لأن طنه كبير ، يتسبب في تشغيل حمل منخفض ، لذا يجب عليك النظر في تثبيت مضيف بطن أصغر للحفاظ على التشغيل بكفاءة عالية.

4. ضبط درجة حرارة الماء المثلج المحددة

وفقًا لمبدأ دورة التبريد في الديناميكا الحرارية ، كلما زادت درجة حرارة التبخر لمضيف الماء المثلج ، كلما زادت الكفاءة. لذا ، يمكن زيادة درجة حرارة توريد الماء لمضيف الماء المثلج أو درجة حرارة التبخر للمبرد للحفاظ على مضيف الماء المثلج عند كفاءة عالية. كل زيادة بدرجة مئوية واحدة في درجة حرارة الماء المثلج يمكن أن تزيد كفاءة المضيف بنسبة حوالي 3٪. عندما تنخفض درجة حرارة الماء المثلج ، ينخفض أداء المضيف ، ويزيد استهلاك الطاقة لمضيف الماء المثلج ، ولكن ينخفض استهلاك الطاقة لمضخة الماء ، لذا هناك نقطة تشغيلية مثلى ، كما هو موضح في الشكل. ومع ذلك ، عندما تزيد درجة حرارة مخرج الماء المثلج ، ستنخفض قدرة تجفيف صندوق مكيف الهواء ، لذا من الضروري فحص متطلبات البيئة لاتخاذ قرار.

إدارة جودة مياه التبريد أو المياه المبردة

نظف المبادل الحراري بانتظام لمنع تكلس المبادل الحراري والتأثير على كفاءة نقل الحرارة. سيؤثر التكلس على كفاءة المضيف بأكثر من 20٪.

نظام تكييف الهواء بحجم المياه المتغير (VWV)

طريقة توصيل المياه في أنظمة التكييف الهوائي التقليدية تعتمد في الغالب على طريقة التحكم بمضخة حجم المياه الثابتة، وتعديل درجة حرارة المياه للتعامل مع ظروف الحمل الجزئي. تسمى هذه النظام بنظام التدفق الثابت (CWV، Constant Water Volume). يستخدم نظام حجم المياه المتغير (VWV) توريد مياه ثابت لتحسين كفاءة المبرد، ويغير حجم توريد المياه عن طريق التحكم في عدد المضخات أو باستخدام محول تردد لتوفير طاقة المضخة. بالمقارنة مع النظام ذو التدفق الثابت، يمكن للنظام ذو التدفق المتغير تغيير حجم توريد المياه وفقًا لتغير حمل التدفئة الداخلي، مما يمكن تقليل قوة التوصيل وتحقيق توفير الطاقة.

نظام تكييف الهواء بحجم الهواء المتغير (VAV)

يستخدم النظام العام لتكييف الهواء حجم هواء معين لتوريد تكييف الهواء الداخلي. بالنسبة للتغييرات في حمل الداخلي، يتحكم في تغيير درجة حرارة توريد الهواء، ويُسمى هذا النظام بنظام الهواء الثابت الحجم (CAV). يقوم نظام الهواء المتغير الحجم (VAV) بتثبيت درجة حرارة توريد الهواء ويعدل حجم توريد الهواء للتعامل مع تغيرات حمل تكييف الهواء. مع خصائص تشغيل المروحة، يمكنه توفير أكثر من نصف استهلاك طاقة المروحة.

نظام مبادل حراري كلي

في الصيف، يُستخدم حوالي 30% إلى 40% من استهلاك طاقة تكييف الهواء للتعامل مع حمل الحرارة للهواء الخارجي. لذلك، تقليل حمل الحرارة للهواء الخارجي هو أحد نقاط توفير الطاقة الرئيسية لتكييف الهواء. لضمان جودة الهواء الداخلي، يقوم النظام الجيد لتكييف الهواء عادة بتقديم حوالي 30% من الهواء الطازج من الخارج و 70% من الهواء المعاد تكييفه، ثم يتم معالجته إلى هواء توريد مكيف مناسب للظروف الداخلية. يتم استبدال حوالي 30% من الهواء المعاد تكييفه بالهواء الطازج من الخارج. إذا يمكن استرداد وإعادة استخدام الطاقة للهواء ذو درجة الحرارة المنخفضة والرطوبة المنخفضة المخرج من الهواء المعاد تكييفه، يمكن تحقيق الهدف من توفير الطاقة. توجد أساسًا نوعين من مبادلات الحرارة الكلية، ويتم تقديم مقدمة تقريبية لهما على النحو التالي:

نوع التدفق العرضي الثابت

هناك العديد من القنوات المسطحة في مبادل الحرارة الكلي عرضي الثابت، ويتم فصل التدفقين على جانبي كل لوحة بواسطة حواجز وأجهزة ختم، واتجاه التدفق هو اتجاه عرضي. تكون اللوحات في الغالب من الألياف النافذة، ويمكن للماء الممتص على جانب واحد اختراق الجانب الآخر ليتم إخراجه من مبادل الحرارة الكلي بواسطة التدفق الآخر. هذا المعدات نفسها لا تحتاج إلى طاقة وسهلة الصيانة، وهذا هو ميزتها الرئيسية.

نوع دوار

يتطلب المبادل الحراري الكلي الدوار محركًا صغيرًا لتسبب دوران هذه العجلة النحلية. هناك عدد لا يحصى من القنوات الصغيرة المتوازية في العجلة النحلية، تشكل منطقة تبادل كبيرة. يجب أن يكون هناك جهاز على العجلة لتقسيمها إلى جانبين. عندما يمر الهواء الخارجي من خلال جانب واحد، يتم امتصاص جزء من الحرارة والرطوبة في العجلة. يستمر الجزء المشبع في التدفق إلى الجانب الآخر. يمر الهواء الناتج منخفض الحرارة والرطوبة عبر الجانب الآخر، مأخذًا الحرارة والرطوبة بعيدًا عن العجلة، مما يحقق تأثير تجديد قدرة امتصاص الحرارة والرطوبة.