Gratis kylning - Free cooling
Fri kylning är en ekonomisk metod för att använda låga yttre lufttemperaturer för att hjälpa till att kyla vatten, som sedan kan användas för industriella processer eller luftkonditioneringssystem . Det kylda vattnet kan antingen användas omedelbart eller förvaras på kort eller lång sikt. När utetemperaturen är lägre i förhållande till inomhustemperaturen använder detta system den svala utomhusluften som en fri kylkälla. På detta sätt ersätter systemet kylaggregatet i traditionella luftkonditioneringssystem samtidigt som det uppnår samma kylresultat. Sådana system kan tillverkas för enstaka byggnader eller fjärrkylnätverk .
Drift
För en mänsklig version, se yakhchal .
När den omgivande lufttemperaturen sjunker till en inställd temperatur tillåter en moduleringsventil att hela eller en del av det kylda vattnet går förbi ett befintligt kylaggregat och går genom frikylsystemet, som använder mindre effekt och använder den lägre omgivande lufttemperaturen för att kyla vattnet i systemet.
Detta kan uppnås genom att installera en luftbläsningskylare med existerande kylaggregat eller ensam. Under låga omgivningstemperaturer kan en installation kringgå en befintlig kylare som ger energibesparingar på upp till 75%, utan att kompromissa med kylbehovet.
Under uppvärmning, ventilation och luftkonditionering ( HVAC ) under vintermånaderna kan stora kommersiella byggnader behöva kylas, även om perimeterutrymmen kan behöva värmas. Fri kylning är produktionen av kylt vatten utan användning av kylaggregat och kan vanligtvis användas på senhösten, vintern och våren i tempererade zoner . Gratis kylning är inte helt gratis eftersom kylaggregatet fortfarande är i drift.
Metoder
Förutsatt att systemet kan använda gratis kylning finns det tre sätt att använda gratis kylning:
Silcykel
Den kyltorn vatten kan kopplas direkt in i flödet genom kylvattenkretsen. Om kyltornet är öppet krävs en sil för att eliminera eventuellt skräp som kan ackumuleras i tornet. Kostnadsbesparingarna är förknippade med den begränsade användningen av vattenkylarenergin . Det finns en ökad risk för korrosion med denna metod.
Plattvärmeväxlare
En värmeväxlare överför värme direkt från kylvattenslingan till kyltornsslingan. Växlaren håller kyltornets vatten separat från kylvätskan som strömmar genom kylbatterierna. Kylvattnet kyls således förkyld och byggnaden vätskekyldes . En energibesparing beror på minskad kylning och därmed minskad energiförbrukning. Det ökar kostnaden på grund av att pumpen behöver kompensera för tryckdifferenser.
Kylmigrering
Ett ventilarrangemang i vattenkylaren öppnar en direkt bana mellan kondensorn och förångaren . Den relativt varma vätskan i kylerslingan förångar köldmediet och energin transporteras direkt till kondensorn, där den kyls och kondenseras av vattnet från kyltornet. Denna metod drivs av tanken att köldmediet tenderar att röra sig mot den kallaste punkten i en kylkrets. Kostnadsbesparingarna i samband med denna metod beror på kompressorns inaktivitet, eftersom fläkten, fläktarna och pumparna alla är i drift.
Årstider
Hög omgivningstemperatur
När temperaturen för returvattnet i processen är lika med eller lägre än den omgivande lufttemperaturen är fri kylning inte lämplig. Systemets trevägsventil kommer att kringgå den frikylda värmeväxlaren och leda vätskeflödet genom kylarna som ska kylas till önskad börvärdestemperatur.
Mid-season operation
För drift under mitten av säsongen kyls vattnet delvis av kompressorn och delvis av omgivningstemperaturen. Procentandelen fri kylning som uppnås under säsongen är beroende av säsongstemperaturer, även om partiell fri kylning påbörjas när den omgivande lufttemperaturen är 1 ° C under processens returvattentemperatur. Vattnet kyls delvis genom Free Cooler och strömmar sedan genom kylarna för att uppnå önskad börvärdestemperatur.
Vinterdrift
På vintern, när utomhustemperaturerna är tillräckligt låga, kyls vattnet enbart av Free Cooling-spolen. Detta gör att kylaggregatens kompressorer kan sluta fungera, vilket sparar betydande mängder energi. Den enda elektriska kraften som används vid vinterdrift är för fläktdrift. Detta kan uppnås när den omgivande lufttemperaturen är 3 ° C till 5 ° C under processtillförselvattentemperaturen.
Begränsningar
Frysning kan inträffa en gång den omgivande luftens temperatur blir under 0 ° C . En annan begränsning är temperaturskillnaden över värmeväxlaren. En värmeväxlare som har en mycket låg temperaturskillnad över kan bli ekonomiskt orealistisk. Ekonomin för värmeväxlaren medger ett minimum gratis kylvatten temperatur av ca 5 ° C .
Datacenter och serverrum
Energieffektivitet
Datacenter står för 2% av den globala elförbrukningen.
Storbritannien : Under 2013 gick förbundskansler George Osborne med på att göra en eftergift för datacenter som är undantagna från Carbon Reduction Commitment (CRC) och låta dem producera sitt eget klimatförändringsavtal (CCA). Detta erkänns också av en ny EU-kommission för att minska EU: s växthusgasutsläpp med 40% fram till 2030. Kyla datacenter eller serverrum kräver mycket energi, därför kan gratis kylning vara en idealisk lösning för att spara energi.
Typer
Det finns två alternativ för gratis kylning för ett datacenter eller serverrum, varav det första är en integrerad fri kylspole eller en kylare som fungerar tillsammans med en gratis kylenhet. Integrerade kylaggregat är idealiska för platser som har begränsat utrymme och kan erbjuda höga energieffektivitetsnivåer . Dessa enheter har högkvalitativa komponenter inklusive rull- och skruvkompressorer, axiella fläktar och trevägs modulerande ventiler.
De andra alternativen är en oberoende fri kylare som har större kapacitet för värmeväxling, eftersom den är dimensionerad för att maximera effektiviteten vilket möjliggör ett större område för överföring av termisk energi. Oberoende fria kylare har visat energibesparingar på upp till 70%.