بررسی و انتخاب انواع سیستمهای مختلف آیس بانک ICE BANK
فهرست مطالب
مقدمه 10
چكيده 12
علائم و اصطلاحات بكار گرفته شده 13
فصل اول – معرفي كلي 14
مقدمه 14
1 – 1 تعريف و معرفي مخزن ذخيره سرمايي (Cool Thermal Storage) 14
شكل 1-3 شكل شماتيك شرايط آب (آب وگليكول) ورودي و 18
1 – 3 موارد كاربرد و استفاده مخزن ذخيره 22
فصل دوم – پارامترهاي اصلي طراحي 28
2-1 محاسبه پروفيل بار سرمايي 29
+ پروفيل بار موجود 31
2-2 انواع مختلف مخازن ذخيره سرمايي 32
2-2-1 ماده مبرد مخزن 32
ج ) نمك اوتكتيك 33
2-2-2 تقسيم بندي مخازن ذخيره از نظر نوع انرژي مصرفي 34
2-2-3 تكنولوژي هاي مختلف مخزن ذخيره 35
1 – سيستم يخسازي بروي كويل (خارجي) : (External Melt Ice-On-Coil) 35
2 – سيستم يخسازي بروي كويل (داخلي) : (Internal Melt Ice-On-Coil) 35
3 – سيستم يخسازي كپسول يخ : (Encapsulated Ice) 35
5 – سيستم يخسازي : (Ice Harvesting) 36
6 – مخزن ذخيره آب سرد : (Chilled Water Storage) 36
2- 3 تجهيزات 37
2-3-1 تجهيزات سرمايش 37
جدول 2-2 – مقايسه بازده كاري انواع چيلرهاي مختلف [1] 38
+ كندانسورها 38
ماده مبرد 39
كنترل چيلر 39
2-3-2 بدنه مخزن ذخيره 39
مخازن فلزي 40
مخازن بتوني 41
مخازن پلاستيكي 42
2 – 3 – 3 بحث كنترل و تجهيزات 43
2-4 انواع استراتژي هاي كاري 44
1- استراتژي كاري تمام مخزن (Full Storage) 44
2- استراتژي كاري “قسمتي از مخزن و يكنواخت كردن بارّ (Partial Storage, Load Leveling) 45
3- استراتژي كاري “قسمتي از مخزن و كم كردن پيك مصرفّ (Partial Storage, Demand Limiting) 45
2-4– 2 نوع زمان بندي شارژ مخزن 48
شكل2-9 – شكل شماتيك اجراي روش ّتقدم چيلر ّ 49
2 – 5 تعامل مخزن با دستگاههاي ديگر سيستم 51
جدول 2-3 – دماي معمول خروجي از انواع مختلف مخزن ذخيره [1] 52
2-5-2 توزيع هواي سرد 55
2-5-3 ملاحظات پمپاژ 55
جدول 2-4 مقايسه دماي انجماد و جوشش درصدهاي مختلف محلول اتيلن گليكول[2] 58
2-5-5 بازيابي انرژي گرمايي (Heat Recovery) 59
2-5-6 استفاده از اختلاف دماي شب و روز در صرفه جويي بيشتر انرژي 60
2-5-7 كاربرد تانك ذخيره بعنوان منبع آب اطفا حريق 61
2-6 تعيين سايز مخزن ذخيره 61
2-7 بررسي اقتصادي طرح 62
ب) بررسي قيمت برق مصرفي 63
ج) هزينه هاي مربوط به بازدهي و كاركرد سيستم 64
2-8 عمليات لازم بر روي آب و سيستم 65
+ تميز نمودن سيستم 65
+ عمليات شيميايي بروي آب 66
2-9 راه اندازي (مشاوره) و نظارت مهندسي (Comissioning) 67
2-9-1 لزوم انجام (Comissioning) 68
2-9-2 مراحل (Comissioning) 68
فصل سوم – مقايسه سيستمهاي مختلف مخزن ذخيره 70
جدول 3-1 مقايسه پارامترهاي مختلف روشهاي (تكنولوژي هاي) مختلف مخزن ذخيره[1] 72
ب) حجم سيال 72
ج) هزينه 72
د) بازده شارژ مخزن 73
ه) دماي خروجي از مخزن 73
4-1 مشخصات كلي اين روش 74
شكل 4-2 نماي شارژ و تخليه در روش يخسازي بروي كويل خارجي (External Melt Ice on Coil) [1] 75
شكل 4-3 روش يخسازي بروي كويل خارجي روش مستقيم (External Melt Ice on Coil) [1] 76
4-2 مشخصات مخزن ذخيره 77
4-3 ابزار كنترل 78
4-4 تخمين اندازه مورد نياز 80
فصل پنجم – روش يخسازي بروي كويل (داخلي) 82
ويژگيهاي شارژ و تخليه مخزن 85
بازده و هزينه هاي بلندمدت 88
كاركرد نگهداري سيستم 88
راه اندازي 88
فصل ششم – روش كپسولهاي يخ (Encapsulated Ice) 90
مشخصات كلي روش 91
سيكل تبريد 93
مخزن ذخيره 93
+ ابزار كنترلي 94
در روش كپسولهاي يخ 95
ويژگيهاي شارژ و تخليه 96
+ هزينه هاي كاركرد و بازده 98
مرحله اول محاسبه در حالت تخليه مخزن 104
فصل هفتم – نمكهاي اوتكتيك تغيير فاز دهنده 110
+ بسته هاي نمك اوتكتيك 113
كاركرد و برنامه هاي كنترلي 113
+ هزينه اوليه 115
كاركرد و نگهداري 116
راه اندازي و نظارت 116
فصل هشتم – مخزن ذخيره يخساز مستقيم (Ice Harvester) 117
شكل 8-1 – يك سيستم مخزن ذخيره يخسازي مستقيم (Ice Harvester) 118
فصل نهم – مخزن ذخيره آب سرد 119
فصل دهم – پروسه طراحي 122
يك محاسبه سرانگشتي نمونه 126
مخزن ذخيره روزانه با استراتژي كاري 128
مخزن ذخيره هفتگي – استراتژي كاري 128
مثال طراحي : مقايسه اقتصادي 128
تعيين پارامترهاي مخزن و چگونگي لوله كشي 131
مثال طراحي 134
1- هزينه اوليه و هزينه هاي كاركرد 136
مثال طراحي : بررسي هزينه هاي كاركرد 137
ضميمه A – مثالي كاربردي در استفاده از مخزن ذخيره در صنايع لبنيات 138
1 – مرحله سرمايش اوليه (Cheese starter) 138
جدول A-1 بارهاي برودتي مورد نياز 140
انتخاب تجهيزات 141
شكل – A1 – بار سرمايي و وضعيت مخزن در ساعات مختلف روز 141
شكل A – 2 – نماي شماتيك از يك سيستم مخزن ذخيره با تكنولوژي Slurry ice making 142
نحوه كاركرد 143
References 143
] بحث و بررسي بيشتر در مورد هزينه ها و مصرف انرژي در اين پروژه [ 144
جدول A-2 تعرفه مصارف توليد (صنعت و معدن) عادي و آزاد شركت برق منطقه اي استان تهران 145
جدول A-3 بررسي هزينه مصرف برق ماهانه چيلر در يك سيستم بدون مخزن ذخيره 146
جدول A -4 . بررسي هزينه مصرف برق ماهانه چيلر در يك سيستم مخزن ذخيره با استراتژي كاري 149
جدول A -5 . بررسي هزينه مصرف برق ماهانه چيلر در يك سيستم مخزن ذخيره با استراتژي كاري 151
جدول A -7 . بررسي هزينه هاي اوليه و جاري اجراي طرح در وضعيت هاي مختلف 155
مقدمه
بحث استفاده از مخازن ذخيره سرمايي (Cool Thermal Storage) از سالهاي 1970 و 1980 آغاز گرديد. در اين زمان نيروگاه هاي توليد انرژي الكتريكي متوجه ضرورت كاهش پيك مصرف انرژي براي سهولت و حتي پيشرفت در امر توليد و توزيع شده بودند و در خيلي از موارد بخصوص در روزهاي گرم سال، مقدار ماگزيمم مصرف انرژي در يك پروژه بيشتر به سهم دستگاهها و تجهيزات تهويه مطبوع اختصاص داشت.
در بررسي انجام شده در ايالات متحده مشخس گرديد كه در بسياري از ايالتها تبريد در تابستان بيش از %35 كل برق مصرفي را بخود اختصاص داده است. (درنتيجه صحبت بر سر بهينه سازي ملياردها دلار هزينه انرژي مصرفي مي باشد).
در نتيجه صنعت به اين امر توجه نمود كه اگر بتوان تبريد را در زمان غير يك مصرف انرژي به طريقي ذخيره نمود و بعداً مورد استفاده قرار داد بار مصرفي زيادي از دوش شبكه در زمان پيك مصرف برداشته خواهد شد و در نتيجه ظرفيت بيشتري براي مصارف ديگر در طول اين زمان در دست خواهد بود و همچنين از ظرفيت اوقات غير پيك مصرف انرژي نيز بطور كامل استفاده خواهد گرديد.
در نتيجه بسياري از شركتها و نيروگاههاي توليد كننده انرژي الكتريكي از راههاي مختلف از جمله با تغيير تعرفه خود، اضافه كردن مبالغ قابل توجهي به قيمت مصرف در زمان پيك مصرف انرژي، تعيين مبلغي اضافه براي مصرف كننده بر اساس مقدار ماكزيمم انرژي مصرفي در طول يك ماه ( هزينه ديماند Demand) ) (و نه براساس مقدار كل انرژي مصرفي) وحتي تعيين وامها و سوبسيد هايي براي ترغيب مصرف كننده ها به انتقال پيك مصرف انرژي خود به ساعتهاي غير پيك، سعي در انتقال قسمتي از انرژي الكتريكي از ساعات پيك مصرف به ساعات غير پيك نمودند.
مخزن ذخيره يكي از اين راههاست كه كاركرد چيلرها را كه از پرمصرف ترين دستگاههاي تهويه مطبوع مي باشند به ساعات دلخواه موكول مي نمايد. در اكثر موارد نيز هزينه اي كه از كم كردن سايز چيلر صرفه جويي مي گردد براي ساختن يك مخزن يا خريد آن كافي مي باشد.
يكي از ضعف هايي كه در اكثر پايان نامه ها به چشم مي خورد مشخص نبودن منبع تك تك مطالب ذكر شده است؛ بطوريكه اگر خواننده به صحت بخشي از مطلب شك نمايد بطور مشخص متوجه نخواهد شد كه اين بخش و يا اين فرمول و يا حتي اين جمله دقيقا از كدام منبع نقل شده است و لذا امكان پيگيري معتبر بودن آن امكان پذير نبوده و يا با دشواري بسيار همراه خواهد بود. در اين پايان نامه سعي گرديده تا تمام قسمتهاي متن و حتي تك تك جملات با شماره هايي كه داخل كروشه [ ] قرار گرفته اند به منبع مورد نظر ارجاع داده شوند ؛ بطوريكه خواننده بتواند خود صحت و يا ميزان اعتبار تك تك جملات را بررسي و پيگيري نمايد.
مطالبي كه ناشي از اطلاعات شخصي يا دانسته ها يا نگرش مهندسي يا برداشت شخصي اينجانب گردآورنده اين پايان نامه مي باشد و يا در اثر پرس و جو و تحقيق اينجانب روشن گرديده است و داراي منبع مورد تاييد بين المللي اي نمي باشد، كلا داخل كروشه [……. ] نقل ميشود تا خواننده محترم پايان نامه خود در مورد صحت آن تصميم گيري يا بررسي نمايد.
اميدواريم اين پايان نامه به مهندسين و پيمانكاران و صاحبان صنايع در بررسي، آناليز و هم چنين انتخاب روش مناسب و با طراحي يك مخزن ذخيره (سرمايي) كمك نمايد.
چكيده
در اين پايان نامه به بررسي انواع سيستمهاي مختلف ايجاد يك آيس بانك (Ice Bank) يا يك مخزن ذخيره سرمايي (Cool Thermal Storage) پرداخته مي شود. روشهاي مختلفي كه مورد بررسي قرار مي گيرند عبارتند از :
1 – روش يخسازي بروي كويل (خارجي) (External Melt Ice-on-Coil Storage Storage System)
2 – روش يخسازي بروي كويل (داخلي) (Internal Melt Ice-on-Coil Storage Storage System)
3 – روش كپسولهاي يخ يا توپهاي يخ (Encapsulated Ice)
4 – روش نمك هاي اوتكتيك (Eutectic Salt Phase-Change Materials)
با استفاده از منابع معتبر سعي شده است تا تمام نكات قابل توجه و ضروري جهت ايجاد يك سيستم با مخزن ذخيره و همچنين نقاط قوت و ضعف هر روش مورد بحث و بررسي قرار گيرد.
در انتها چند مثال كاربردي در چگونگي انجام محاسبات و تخمين سايز مخزن مورد نياز آورده شده است.
علائم و اصطلاحات بكار گرفته شده
مخزن ذخيره سرمايي : Cool Thermal Storage
ASHRAE
HVAC & R
شارژ مخزن
تخليه مخزن
تكنولوژي مخزن
ARI
تن-ساعت (منظور از تن – ساعت حاصلضرب تناژ مورد نياز ساختمان در تعداد ساعاتي است كه اين بار مورد نياز مي باشد)
فصل اول – معرفي كلي
مقدمه
همانطور كه ذكر گرديد بحث استفاده از مخازن ذخيره گرمايي و سرمايي از سال 1980 آغاز گرديده و تاكنون بسياري از فوايد استفاده از مخازن ذخيره در تعديل نرخ و هزينه مصرف انرژي و كوچك تر كردن سايز تجهيزات مورد نياز روشن گرديده است. [1]
] يكي ديگر از مصارف مخزن ذخيره، استفاده از آيس بانك(Ice Bank) جهت داشتن سيال مبرد با دماي ثابت (0°C) 32°F مي باشد كه در صنايع غذايي و صنايع لبنيات و پاستوريزاسيون بسيار حائز اهميت است چون در اين صنايع زمان و درجه حرارت محصول بسيار مهم است در يك پروسه سرمايش كنترل شده، تنها سيستمي كه بتواند در تمام مدت پروسه يك سيال سرد با دماي ثابت و يكنواخت تامين نمايد، يك سيستم آيس بانك (Ice Bank) مي باشد در طول فصل به كليه مزاياي يك سيستم با مخزن ذخيره به تفصيل پرداخته خواهد شد.
