فری کولینگ چیست؟
سیستم فری کولینگ (Free Cooling) که با نام سرمایش رایگان هم شناخته می شود، یکی از تکنولوژی های به کار رفته در چیلر است که می تواند میزان مصرف انرژی را به طور محسوسی کاهش دهد. منظور از فری کولینگ، استفاده از سرمای محیط به منظور کاهش دمای آب خنک کننده در چیلر است. در حالت عادی کارکرد یک دستگاه چیلر تراکمی هواخنک، آب با دمای پایین از طریق سیکل تبرید تراکمی به دست می آید که در آن کمپرسور، کندانسور و اواپراتور مشغول به کار می باشند. اما در سیستم فری کولینگ، تمام یا بخشی از قسمت های چیلر و از همه مهم تر کمپرسور آن، از کار می ایستد و با بهره گیری از دمای پایین محیط، سرمایش در واحدهای مورد نظر اتفاق می افتد. شاید این پرسش ایجاد شود که در صورت سرد بودن محیط، چه نیازی به کارکرد دستگاه چیلر است و کاربرد سیستم فری کولینگ چیست؟ پاسخ به این پرسش و بررسی کامل چیلرهای فری کولینگ را در ادامه مطلب ارائه کرده ایم.
چیلر فری کولینگ
چیلر فری کولینگ از دستگاه های اقتصادی در تهویه مطبوع است که کاربردهای گسترده ای دارد. با اینکه استفاده از این فناوری ساده و در عین حال کاربردی، می تواند تا 75 درصد مصرف برق یک سیستم تهویه مطبوع صرفه جویی کند، اما هنوز به اندازه کافی در کشور ما در این مورد اطلاع رسانی صورت نگرفته و تولید کنندگان چیلر در ایران، به سمت این تکنولوژی سوق داده نشده اند. چیلر فری کولینگ سیستمی است که به کمک آن می توان از سرمای هوای محیط بهره گرفت تا دمای آب در گردش چیلر را کاهش داد و از آن برای مصارف سرمایشی بهره جست. اوایل بهار و پاییز که دمای هوا به سمت خنک شدن پیش می رود، زمان مناسبی است که بتوان از این قابلیت استفاده کرد. هم چنین شب ها به طور کلی نسبت به روز، دمای پایین تری داشته و بهره گیری از سیستم فری کولینگ، اجرایی تر است. چیلر فری کولینگ می تواند به صورت آماده و از کارخانه به این قابلیت مجهز شده باشد و یا بعد از خرید چنین امکانی را بر روی آن قرار داد. ویدیو کوتاهی از ساختار چیلرهای فری کولینگ در این بخش آورده شده است.
در ادامه به بررسی اجزای سیستم فری کولینگ و طرز کار آن پرداخته ایم.
اجزای سیستم فری کولینگ
اجزای چیلر فری کولینگ تفاوتی با چیلرهای معمولی نداشته و در بخش های اصلی با یکدیگر مشترکند. این سیستم می تواند به دو شکل متفاوت در سیکل تبرید چیلر تراکمی هواخنک استقرار پیدا کند. این دو شیوه در ادامه به همراه بررسی تصویری ارائه شده اند.
چیلر فری کولینگ مجزا
اجزای سیستم فری کولینگ مجزا، حاوی کویل یا لوله های ورود آب و فن های خنک کننده می باشند. آب وارد شده به این کویل ها، توسط هوای خنکی که در محیط وجود دارد و به واسطه فن ها، به کویل دمیده می شود، کاهش دما پیدا کرده و سرد می شود. در صورتی که آب به اندازه کافی خنک شده باشد که بتواند سرمایش مورد نیاز کاربر را تامین کند، دستگاه چیلر به طور کامل از کار افتاده و این آب مستقیما به واحدهای توزیع که می تواند فن کویل یا هواساز باشد، وارد می شود. اگر دمای آب هم چنان نیاز به کاهش داشته باشد، از لوله های سیستم فری کولینگ به اواپراتور چیلر وارد شده و در آنجا به دمای ایده آل خواهد رسید. برای خنک سازی آبی که از سیستم فری کولینگ به مدار چیلر وارد شده، نیاز به روشن شدن همه یا تنها تعدادی از کمپرسورهاست. به این ترتیب با توجه به میزان دمای محیط و خنک سازی آب، همه یا بخش هایی از چیلر کار نخواهند کرد که در کاهش هزینه ها و افزایش طول عمر آن تاثیر شایانی خواهد داشت.
چیلر فری کولینگ یکپارچه
سیستم یکپارچه در این دستگاه ها، به این شکل است که تعدادی کویل یا لوله برای عبور آب در کنار کویل های کندانسور قرار می گیرد. در فصولی از سال که امکان استفاده از سرمای محیط وجود دارد، آب وارد کویل های سیستم فری کولینگ شده و با به گردش درآمدن هوا توسط فن ها خنک می شود. آب خنک شده توسط این سیستم وارد یک مبدل حرارتی شده و به کاهش دمای آبی که به اواپراتور وارد می شود، منجر خواهد شد. به این ترتیب آب اصلی که در سیکل تبرید چیلر هواخنک در گردش است، قبل از ورود به اواپراتور خنک خواهد شد. تفاوت این سیستم با نوع مجزا، عدم نیاز به فن های جداگانه برای کویل هاست و از همان فن های کندانسور برای به گردش درآمدن هوا بهره گرفته می شود.
کاربرد سیستم فری کولینگ چیست؟
نحوه عملکرد چیلر فری کولینگ تا حدی کاربرد های این دستگاه را مشخص می سازد و می توان درک کرد که در چه مناطق آب و هوایی و در چه زمان هایی می توان از قابلیت سرمایش رایگان این سیستم استفاده کرد. کاربرد سیستم فری کولینگ بسیار بیش تر از استفاده های مسکونی در سطح خرد است و این تکنولوژی می تواند در بسیاری از مصارف صنعتی که نیاز به استفاده دائمی از چیلر در تمام فصول وجود دارد، بهره جست. در ادامه به مهم ترین کاربردهای چیلر فری کولینگ اشاره شده است.
خنک سازی دستگاه های صنعتی
چیلر فری کولینگ می تواند برای خنک سازی دستگاه های صنعتی که همواره در حال کار هستند، گزینه ای مناسب باشد. چنان چه سیستم کنترلی چیلرهای صنعتی به طور هوشمند طراحی شده باشد، در زمان هایی که دمای هوای بیرون کاهش پیدا می کند، می توان از قابلیت Free Cooling این دستگاه ها بهره برد و دمای آب مورد نیاز برای سرمایش را به کمک این چرخه کاهش داد. به این ترتیب بخش های عمده ای از دستگاه چیلر، از مدار خارج شده و ضمن کاهش هزینه های برق دستگاه، طول عمر آن نیز افزایش پیدا خواهد کرد. چیلر دستگاه تزریق پلاستیک، دستگاهی است که می تواند با بهره گیری از این فرآیند، به شیوه ای اقتصادی و به صرفه فعالیت کند.
فری کولینگ در دیتا سنتر
دیتا سنترها از مراکزی هستند که به طور دائمی کار کرده و نیاز به خنک سازی تجهیزات در آنها بسیار ضروری است. خنک سازی این پایگاه ها، هزینه بالایی داشته و برق مصرفی دستگاه های خنک کننده این تجهیزات چشم گیر است. استفاده از سیستم فری کولینگ در این مراکز، یکی از راه های به صرفه و کاربردی است که با مصرف برق حداقلی می تواند خنک سازی را به انجام برساند.
کاربرد فری کولینگ در مراکز تجمع
کلیه کاربری هایی که محل تجمع افراد زیاد است، ممکن است به سرمایش، حتی در فصول سرد سال نیاز داشته باشد. به عنوان مثال یک مرکز خرید که در آن افراد زیادی حاضر هستند، در زمستان نیز به هوای خنک نیاز پیدا می کند. اگرچه بخش هایی از این مراکز نظیر مغازه ها به گرمایش نیاز دارند، اما فضای ازدحام و شلوغی را باید به نحوی خنک کرد. استفاده از چیلر فری کولینگ یا سرمایش رایگان، می تواند در این شرایط با صرف هزینه بسیار کم، این وظیفه را به انجام برساند.
کاربردهای سیستم Free Cooling در همه مکان هایی که به صورت 4 فصل نیاز به سرمایش دارند، مطرح است و می تواند مورد استفاده قرار گیرد. این کاربرد می تواند به شکل تهویه مطبوع و یا خنک کاری دستگاه یا فرآیند باشد. فری کولینگ در چیلرهای هوایی کاربرد داشته و در چیلرهای آب خنک از این قابلیت بهره گرفته نمی شود. زیرا در چیلرهای آبی می توان آب موجود در برج خنک کننده که دمای آن توسط هوای محیط کاهش پیدا کرده است را به طور مستقیم به فن کویل یا هواساز وارد نمود.
کاربردهای چیلر فری کولینگ را در این جدول می توانید مشاهده کنید.
| کاربرد فری کولینگ | جزئیات |
|---|---|
| خنک سازی دستگاه ها و فرآیندهای صنعتی | استفاده از دمای پایین محیط در فصول سرد به منظور خنک سازی دستگاه ها و فرآیندهای صنعتی که نیاز به خنک کاری همیشگی دارند. |
| استفاده در دیتاسنتر | خنک سازی دیتاسنترها که در همه فصول نیاز به کاهش دما و خنک کاری خواهند داشت. |
| استفاده در مراکز تجمع و ازدحام |
تامین سرمایش محیط های تجمع مردم در فصول سرد سال نظیر پاساژها، سالن های گردهمایی و … |
مزایای سیستم فری کولینگ چیست؟
مزایای Free Cooling که با هدف استفاده از دمای هوای خنک محیط به منظور خنک سازی ساختمان یا دستگاه ها طراحی شد، از بعد های مختلفی قابل بررسی می باشد. در این قسمت مهم ترین نقاط قوت چیلر فری کولینگ را مطرح کرده ایم.
تأثیر فری کولینگ در مصرف برق چیلر
چیلر فری کولینگ این قابلیت را دارد تا میزان مصرف برق دستگاه را به طور چشم گیری کاهش دهد. به طور کلی می توان ادعا کرد که مصرف برق در چیلر تراکمی فری کولینگ تا 75 درصد در زمان هایی که دمای هوا پایین است، کاهش پیدا می کند. هم چنین میزان مصرف انرژی دستگاه به طور کلی می تواند تا حدود 50 درصد کاهش داشته باشد. این میزان بازدهی با توجه به دمای هوای محیطی که چیلر در آنجا نصب شده است، متغیر بوده و هرچه دما در یک محدوده پایین تر باشد، راندمان عملکردی سیستم فری کولینگ افزایش پیدا می کند.
افزایش عمر چیلر
نحوه عملکرد چیلر فری کولینگ به شکلی است که نیاز به کارکرد کمپرسور و برخی قسمت های دیگر دستگاه چیلر وجود نخواهد داشت. به این ترتیب می توان انتظار داشت که دستگاه هایی که به سیستم Free Cooling مجهز می باشند، کمتر از دیگر چیلرها کارکرد داشته و طول عمر بیش تری خواهند داشت. مهم ترین بخش چیلر که کمپرسورهای آن است، در این سیستم، استهلاک کمتری را تجربه می کند و این فناوری نوعی سرمایه گذاری برای حفظ دستگاه چیلر محسوب می شود.
سادگی در ساخت و نگه داری
سیستم های فری کولینگ دارای تجهیزات بسیار ساده ای هستند که می تواند در هر چیلر تراکمی هواخنکی به کار برده شود. هزینه نصب این سیستم در دستگاه چیلر بالا نیست و تنها به فن، کویل های حاوی آب و کنترل های هوشمند نیاز خواهد داشت. هم چنین هزینه های نگهداری از این سیستم سنگین نیست و برای اکثر مصرف کنندگان قابل استفاده می باشد.
در این جدول می توانید مزیت های این سیستم را مشاهده کنید.
| مزایای استفاده از سیستم فری کولینگ | جزئیات |
|---|---|
| کاهش مصرف انرژی | هزینه های مصرف انرژی در چیلر فری کولینگ به دلیل استفاده کمتر از کمپرسور و فن ها، کاهش محسوسی دارد. |
| افزایش عمر چیلر | عدم استفاده از کمپرسور و یا کارکرد کمتر آن سبب می شود که عمر چیلر افزایش پیدا کرده و استهلاک آن کاهش یابد. |
| ساخت ساده و نگه داری آسان | فناوری فری کولینگ، ساده و کم هزینه است و می توان در همه انواع چیلرهای هواخنک از آن بهره برد. |
نتیجه آنکه
سیستم فری کولینگ که در چیلرهای هواخنک پیاده سازی می شود، تکنولوژی ساده ای است که به کمک کویل، فن و کنترل های هوشمند اجرایی خواهد شد. این سیستم با هدف استفاده از هوای سرد محیط به منظور کاهش دمای آب مورد استفاده در چیلرها به کار برده می شود. به این ترتیب در ساختمان های مسکونی که از چیلر استفاده می کنند، می توان در زمان هایی که دمای هوا خنک تر از داخل است، نظیر بهار و پاییز و نیز شب ها، از این قابلیت بهره برد. هم چنین دستگاه های صنعتی که به طور 4 فصل به خنک کاری نیاز دارند، از دیگر بخش هایی هستند که چیلرهای فری کولینگ در آن کاربرد خواهد داشت. استفاده از این سیستم به طور محسوسی میزان برق مصرفی دستگاه را کاهش خواهد داد و به طول عمر مفید چیلر و کمپرسور آن اضافه خواهد کرد. اگر مایل به استفاده از این سیستم در چیلرهای خود هستید و یا قصد خرید چیلر هواخنک با سیستم فری کولینگ را دارید، می توانید از طریق شرکت تاپ تهویه که تولید کننده و وارد کننده دستگاه های چیلر با ضمانت پس از فروش است، اقدام کنید. هم چنین امکان خرید قسطی چیلر در این مرکز برای شما فراهم آمده است و تحویل دستگاه در محل شما در زمانی کوتاه اتفاق خواهد افتاد.
سوالات متداول
سیستم فری کولینگ چیست؟
چیلر فری کولینگ سیستمی است که به کمک آن می توان از سرمای هوای محیط بهره گرفت تا دمای آب در گردش چیلر را کاهش داد و از آن برای مصارف سرمایشی بهره جست.
کاربرد سیستم فری کولینگ کجاست؟
کاربردهای سیستم Free Cooling در همه مکان هایی که به صورت 4 فصل نیاز به سرمایش دارند، خنک سازی دستگاه ها و فرآیندهای صنعتی، خنک سازی ساختمان ها در ابتدای بهار و پاییز و شب ها خواهد بود.
مزایای چیلر فری کولینگ چیست؟
کاهش مصرف برق دستگاه چیلر فری کولینگ، افزایش طول عمر و کاهش استهلاک کمپرسور و دیگر بخش های آن، از مهم ترین مزیت های این فناوری است.
