Los grandes sistemas de agua enfriada con seis o más enfriadores (Figura siguiente) enfrentan desafíos diferentes a los de los sistemas más pequeños. Ejemplos de estos tipos de sistemas se encuentran comúnmente en campus con múltiples edificios, distritos céntricos y desarrollos residenciales y comerciales de uso mixto.
La creación de un sistema centralizado de agua helada requiere una importante previsión, inversión inicial y desarrollo del edificio con un plan maestro de varios años. Si la planta inicial se construye para acomodar muchos edificios o cargas futuras, el desafío inicial es operar el sistema de manera eficiente con cargas mucho más bajas que las que experimentará cuando se complete el proyecto. Es posible que el sistema necesite combinar configuraciones en paralelo y en serie para adaptarse a la amplia gama de cargas que experimenta la planta durante la construcción por fases.
Otro tipo de sistema grande de agua enfriada podría en realidad comenzar como más de un sistema de agua enfriada. Se puede agregar gradualmente un conjunto de edificios existentes al sistema central o se pueden conectar dos sistemas de agua enfriada geográficamente distantes.
La operación de grandes sistemas de agua enfriada también puede ser diferente. A medida que cae la carga del sistema, los enfriadores se apagan. Las características de descarga de los enfriadores individuales no son tan importantes, porque los enfriadores en funcionamiento están más cargados.
Tamaño de la tubería
Las limitaciones prácticas del tamaño de las tuberías comienzan a afectar el tamaño máximo de un sistema de agua enfriada. A medida que los sistemas crecen, se vuelve más difícil acomodar los tamaños de tubería cada vez mayores, tanto en costo como en espacio. Los ΔT grandes pueden ayudar a reducir el flujo y el tamaño de tubería requerido.
En general, cuanto más grande sea el sistema, mayor debería ser el ΔT.
Agua
Los sistemas grandes casi siempre están refrigerados por agua. Tanto las tuberías de agua enfriada (un circuito cerrado) como las de agua del condensador (generalmente un circuito abierto) deberán llenarse con agua. En algunos lugares, es difícil encontrar suficiente agua dulce para llenar un sistema muy grande, especialmente si el sistema de agua enfriada está bastante lejos de las cargas. Las torres de refrigeración consumen agua, que puede ser importante y difícil de obtener en algunos lugares.
La búsqueda de agua de reposición disponible localmente y ahorros de energía puede llevar a la exploración de fuentes de condensación alternativas como agua de lago, río o pozo. En raras ocasiones, se puede aplicar agua salada o salobre si el sistema utiliza un intercambiador de calor intermedio o si el enfriador está construido con tubos especiales.
Fuerza
Los grandes sistemas de agua enfriada pueden verse desafiados por la disponibilidad de energía del sitio. El tamaño del transformador puede estar dictado por las regulaciones locales. La generación de energía in situ puede ser parte del proyecto, lo que llevará al uso de voltajes más altos dentro del sistema de agua enfriada para evitar pérdidas y costos en el transformador. Los combustibles alternativos para algunos o todos los enfriadores pueden resultar atractivos.
Para minimizar la energía, los sistemas grandes deben ser muy eficientes. La ventaja de un sistema grande es la amplificación del ahorro de energía. Un porcentaje relativamente pequeño de la energía ahorrada se vuelve más valiosa. Por esta razón, la disposición en serie a contracorriente, altamente eficiente, es popular para sistemas grandes.
Control S
Es más probable que los diseñadores de sistemas de agua enfriada medianos y grandes consideren los pros y los contras de los controles digitales directos (DDC) frente a los controles lógicos programables (PLC). Estas plataformas ofrecen resultados similares, dependiendo del diseño, programación, puesta en servicio y operación adecuados.
Una forma de pensar en PLC es "control rápido, centralizado y redundante". El PLC tiene una velocidad de procesamiento más rápida, con algunas características de redundancia en caliente, como un procesador de sistema completamente redundante que está listo para tomar el control si falla el procesador principal del sistema.
Por el contrario, el DDC puede considerarse “control estable y distribuido con confiabilidad”. Los controles DDC presentan una programación sencilla y un funcionamiento fácil de usar. En el entorno DDC, una falla del procesador del sistema da como resultado que los procesadores de nivel inferior adopten de forma predeterminada un modo operativo predeterminado.
La velocidad del sistema PLC puede ser uno de sus desafíos. Los controles que son constantes y no reaccionan exageradamente a cambios menores funcionan muy bien, incluso en grandes sistemas de agua enfriada.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The optimal chiller configuration for a large chilled water system depends on various factors, including the system’s load profile, piping layout, and available space. A combination of parallel and series configurations may be necessary to accommodate the wide range of loads the plant will experience over its lifetime. A thorough analysis of the system’s requirements and constraints is essential to determine the most efficient and cost-effective configuration.
Blending parallel and series chiller configurations in large chilled water systems offers several benefits, including increased flexibility, improved efficiency, and enhanced reliability. Parallel configurations allow for better load matching and reduced energy consumption, while series configurations provide increased pressure and flow rate capabilities. By combining both configurations, system designers can create a more robust and adaptable system that can efficiently meet varying load demands.
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When selecting chillers for large chilled water systems, key considerations include chiller size and type, efficiency, reliability, and maintainability. Chillers should be selected based on their ability to meet the system’s load profile, operate efficiently at partial loads, and provide redundancy and backup capabilities. Additionally, factors such as noise levels, footprint, and environmental impact should also be taken into account.
