تصميم محطات التبريد(3) –( عزل أنابيب- أنابيب المياه للمكثف- أنابيب التوزيع بالعودة العكسية/العودة المباشرة- مواد الأنابيب وتصميمها )
عزل أنابيب
أنابيب المياه المبردة يجب أن تكون معزولة بسبب أن درجة حرارة المياه وبالتالي الأنابيب غالبًا ما تكون أقل من نقطة الندى. سيتكون الندى عليها وسيحدث فقدان للحرارة. إذاَ الهدف من العزل هو تقليل فقدان الحرارة والحفاظ على السطح الخارجي فوق نقطة الندى للهواء المحيط.
أنابيب المياه للمكثف
في معظم الحالات، تعتبر أنابيب المياه للمكثف دائرة مفتوحة. فعندما لا يكون هناك الضخ، سيكون المستوى في أنابيب التوريد والعودة عند مستوى التجميع. وعند تشغيل الضخ، يجب أن يتغلب على فقد الاحتكاك في النظام و”يرفع” الماء من مستوى التجميع إلى القمة من االدارة. عادة ما تكون أنابيب المياه للمكثف غير معزولة نظرًا لعدم وجود اكتساب أو فقد في الحرارة ولن تحدث التعرق. ومع ذلك، إذا تعرضت الأنابيب لظروف جوية باردة، فقد تحتاج إلى عزلها وتتبعها بالحرارة لتجنب التجمد.
أنابيب التوزيع بالعودة العكسية/العودة المباشرة:
أنابيب التوزيع بالعودة العكسي
أنابيب التوزيع بالعودة العكسية.
تم تصميم أنابيب التوزيع بالعودة العكسية بحيث يكون المسار من خلال أي حمل طولًا متساويًا وبالتالي يكون تقليل الضغط المائي تقريبًا نفس القيمة. أنابيب التوزيع بالعودة العكسية تكون متوازنة تلقائيًا. كما تتطلب المزيد من الأنابيب وبالتالي تكون أكثر تكلفة.
أنابيب التوزيع المباشرة
أنابيب التوزيع المباشرة
تؤدي أنابيب التوزيع المباشرة إلى أن يكون الحمل الأقرب إلى محطة التبريد له المسار الأقصر وبالتالي الضغط المائي الأدنى. باعتماد تصميم الأنابيب، يمكن أن يكون الفرق في تقليل الضغط بين حمل قريب من محطة التبريد وحمل في نهاية تشغيل الأنابيب كبيرًا. سيكون هناك حاجة إلى صمامات توازن. ميزة التوزيع المباشر هي توفير التكلفة من الأنابيب الأقل.
لتحديد صمام التحكم السليم، من الضروري معرفة الفرق في الضغط بين تزويد الطاقة وعنوان العودة. على الرغم من أنه قد يبدو في البداية مع أنابيب العودة العكسية، أن انخفاض الضغط سيكون نفسه لجميع الأجهزة، إلا أن هذا ليس مؤكدًا. التغييرات في حجم الأنابيب في الرؤوس الرئيسية، وطول مختلف وتجهيزات، تؤدي جميعها إلى فروقات في الضغط لكل جهاز. عندما يكون انخفاض الضغط للجهاز كبيرًا بالنسبة لخسائر الضغط في الأنابيب، يتم تقليل الفارق.
في أنابيب العودة المباشرة، تتفاوت انخفاضات الضغط لكل جهاز في الظروف التصميمية اعتمادًا على مكانها في النظام. سيشاهد الصمام الأقرب إلى المضخات تقريبًا كل رأس الضخ. سيُشاهد للصمامات في نهاية الحلقة بعيدة أقل فارق ضغط مطلوب. مُستشعر فارق الضغط موجود في الطرف الأبعد، يجب اختيار جميع الصمامات في نظام العودة المباشر بناءً على أدنى فارق ضغط. هذا لأنه إذا كان أي جهاز هو الوحيد الذي يعمل، سيحافظ تحكم فارق الضغط على الفارق الأدنى عبر ذلك الجهاز.
يجب أن تكون القرارات المتعلقة باستخدام أنابيب العودة المباشرة أو العودة العكسية مبنية على قابلية تشغيل النظام مقابل التكلفة الأولية. عند استخدام أنابيب العودة المباشرة، يجب توضيب صمامات توازن التدفق بعناية حتى يمكن توازن النظام.
مواد الأنابيب وتصميمها
لها تأثير كبير على انخفاض ضغط النظام، الذي بدوره يؤثر على عمل المضخة. العديد من القرارات التي يتم اتخاذها في تصميم نظام الأنابيب ستؤثر على التكلفة التشغيلية لمحطة التبريد في كل ساعة يعمل فيها المصنع لمدى حياة المبنى. عند النظر من هذا الزاوية الدورية، يجب مراعاة أي تحسينات يمكن أن تقلل من انخفاض ضغط التشغيل. بعض المجالات التي يجب مراعاتها هي:
– مواد الأنابيب. لكل مادة عوامل احتكاك مختلفة.
– حجم الأنابيب. تزيد الأنابيب الصغيرة من انخفاض الضغط. يجب توازن هذا مع التكلفة الرأسمالية والنظر في مدى حياة النظام.
– التجهيزات. يجب تقليل التجهيزات قدر الإمكان.
– الصمامات. تمثل الصمامات انخفاضات ضغط كبيرة ويمكن أن تكون مكلفة. يجب توضيب صمامات العزل والتوازن بشكل استراتيجي.
– العودة المباشرة مقابل العودة العكسية.
عزل الأنابيب يقلل من امتصاص الحرارة إلى الماء المبرد. لهذا تأثير مركب. أولاً، أي تأثير تبريد يفقد بسبب امتصاص الحرارة يعد حملاً إضافيًا على محطة التبريد. ثانيًا، في معظم الحالات، لمواجهة الارتفاع في درجة الحرارة الناتجة، يجب خفض نقطة تعيين الماء المبرد لتوفير درجة حرارة الماء المورد الصحيحة للحمل. هذا يزيد من الرفع على المبردات ويخفض أدائها.
ASHRAE 90.1-2001 تتطلب ما يلي لأنظمة الأنابيب:
يجب تغليف الأنابيب كما هو محدد في ASHRAE Standard 90.1 جدول 6.2.4.1.3. (انظر الجدول 1)
الاستثناءات تشمل:
– العزل المثبت في المصنع.
– الأنظمة التي تعمل بين 60 درجة فهرنهايت و105 درجة فهرنهايت.
– يجب أن يتم توازن النظام الهيدروليكي بطريقة تقلل في البداية من فقدانات التشبع ومن ثم تقليص الدوّار أو ضبط السرعة لتلبية ظروف تدفق التصميم (6.2.5.3.3)
الاستثناءات تشمل:
– مضخات تحتوي على محركات بقوة أقل من 10 حصان.
– عندما يؤدي التشبع إلى عدم تجاوز 5% من قوة حصان اللوحة الأسمية أو 3 حصان، أيهما أقل.
– لا يُسمح بوجود أنظمة ثلاث أنابيب مع عودة مشتركة للتدفئة والتبريد. (6.3.2.2.1)
– الأنظمة ذات النقل الثنائي المفتاحي مقبولة بشرط: (6.3.2.2.2)
– تقييد التغييرات بناءً على فجوة جافة تقدر بـ15 درجة فهرنهايت.
– يجب أن يعمل النظام في وضع لا يقل عن 4 ساعات.
– تعمل ضوابط إعادة الضبط على تقليل نقطة التبديل إلى 30 درجة فهرنهايت أو أقل.
– يجب أن تكون النظم التي تحتوي على إجمالي قوة حصان المضخة الأسمية تزيد عن 10 حصان قابلة للتدفق المتغير قادرة على التعديل لأسفل إلى 50%. (6.3.4)
