Pour fournir une certaine redondance dans la conception du CVC, la plupart des concepteurs auront besoin de deux refroidisseurs ou plus. Plusieurs refroidisseurs offrent également la possibilité d'améliorer les performances globales de la charge des pièces du système et
réduire la consommation d'énergie. Les plantes de refroidisseur parallèle sont simples à concevoir et sont facilement modifiées pour le flux primaire variable.
Opération de base
La figure ci-dessous montre une plante de refroidissement parallèle refroidie par eau. L'eau réfrigérée est diffusée par l'eau réfrigérée ou la pompe primaire à travers les deux refroidisseurs jusqu'à la charge et vers les refroidisseurs. La boucle d'eau réfrigérée peut
être soit un écoulement constant, soit un flux variable. Les systèmes d'écoulement variable augmentent la complexité mais offrent des économies de travail de pompe importantes. Ils résolvent également le problème du séquençage du refroidisseur qui se produit avec des refroidisseurs parallèles, un flux constant.
Les systèmes d'écoulement variable sont couverts dans les systèmes primaires / secondaires et la conception de l'écoulement primaire variable. Une boucle de condenseur est nécessaire pour les refroidisseurs refroidis par eau. Cela comprend une pompe à condenseur, une tuyauterie et une tour de refroidissement ou un refroidisseur de circuit fermé. La boucle du condenseur fonctionne chaque fois que les refroidisseurs fonctionnent.
Pour les systèmes d'écoulement constant, la plage de température de l'eau réfrigérée varie directement avec la charge. Selon la diversité de la charge, la plage de températures de conception du refroidisseur sera inférieure à la plage de température observée à chaque charge. Dans ce cas, la plage de température du refroidisseur est de 8 ° F tandis que la plage de bobine de refroidissement est de 10 ° F. Le résultat global est l'augmentation du coût de la pompe à eau réfrigérée et de la capitale du tuyau plus un coût de pompage annuel plus élevé.
Composants de base
Les refroidisseurs parallèles éprouvent le même pourcentage de charge. Par exemple, considérons une usine de refroidisseur avec un refroidisseur de 100 tonnes et de 1000 tonnes opérant à 50%. Les deux refroidisseurs opérant, les deux refroidisseurs fonctionneront à 50% de capacité. Le refroidisseur de 100 tonnes aura lieu à 50 tonnes et le refroidisseur de 1000 tonnes sera à 500 tonnes. Cela se produit tant que les flux ne changent pas (c'est-à-dire, le flux primaire variable) et les deux refroidisseurs voient la même température de l'eau de retour.
Refroidisseurs
Dans la plupart des cas, la somme des capacités de refroidisseur répond à la conception du bâtiment ou du processus. Une capacité supplémentaire peut être ajoutée, si nécessaire, en oversize des refroidisseurs. Il est courant que les refroidisseurs parallèles soient de la même taille et du même type bien que ce ne soit pas une exigence. Des refroidisseurs refroidis par eau, refroidis ou refroidi par évaporation peuvent être utilisés. L'air et les refroidisseurs refroidis par évaporation ne nécessitent pas de boucle de condenseur, y compris la tuyauterie, la tour de refroidissement et la pompe.
Pompes
Les pompes peuvent être constantes ou un flux variable. La pompe à eau réfrigérée est dimensionnée pour le débit de conception. La figure ci-dessous montre une pompe à eau réfrigérée principale fournissant un débit aux deux refroidisseurs. Une autre méthode consiste à avoir deux pompes plus petites desservant des refroidisseurs dédiés. La figure ci-dessous montre également des pompes à condenseur et des tours de refroidissement dédiées pour chaque refroidisseur. Les pompes et la tuyauterie sont dimensionnées pour le flux de condenseur de conception pour chaque refroidisseur. Chaque fois que le refroidisseur fonctionne, la pompe du condenseur fonctionne.
Tours de refroidissement
Les refroidisseurs refroidis par eau auront besoin de tours de refroidissement. La figure ci-dessus montre des tours de refroidissement dédiées pour chaque refroidisseur. Une tour de refroidissement commune est également possible mais pas courante pour les refroidisseurs parallèles.
Séquence d'opération de refroidissement parallèle
Les plantes de refroidisseur parallèles créent une situation unique lorsqu'elle est utilisée dans un système d'écoulement constant. Considérez le système fonctionnant à 50%. Depuis un aspect des performances de refroidisseur, il est souhaitable de désactiver un refroidisseur et de faire fonctionner l'autre à pleine capacité. Cependant, cela n'arrivera pas. À 50%, l'eau de retour sera de 49 ° F. Le refroidisseur qui est éteint permettra à l'eau de le passer inchangé. Le refroidisseur de fonctionnement ne verra qu'une charge de 50% (49 ° F de l'eau de retour) et refroidira l'eau jusqu'au point de consigne de 44 ° F. Les deux cours d'eau réfrigérés se mélangeront ensuite à une température d'alimentation de 46,5 ° F.
Si le système fonctionne de cette manière, l'eau réfrigérée plus chaude entraînera l'ouverture des vannes de commande (augmentation du débit) pour répondre aux exigences de l'espace. Un processus itératif se produira et le système peut se stabiliser. Le problème est de savoir si les bobines de refroidissement peuvent répondre aux charges locales avec la température de l'eau refroidie plus élevée. Selon les conditions de conception réelles, la charge raisonnable du bâtiment pourrait être remplie, mais une température d'eau réfrigérée élevée rendra difficile la charge de la charge latente. Étant donné que ce scénario est susceptible de se produire par temps intermédiaire, la déshumidification peut ne pas être un problème. Dans les domaines où l'humidité est un problème, cet arrangement peut entraîner une humidité élevée dans l'espace.
Une solution consiste à faire fonctionner les deux refroidisseurs tout le temps. Cela fonctionne et est une solution simple, cependant, il n'est pas économe en énergie et provoque une usure d'équipement inutile.
Une autre possibilité consiste à réduire le point de consigne du refroidisseur de fonctionnement pour compenser la température de l'eau mixte. Cela fonctionne également mais a des difficultés. L'abaissement du point de consigne de l'eau refroidie nécessite que le refroidisse travaille plus dur, ce qui réduit son efficacité. Dans des conditions extrêmes, il peut provoquer des problèmes de stabilité des refroidisseurs.
Adding isolation valves to stop flow through a chiller when it is not operating is not recommended for a constant flow system. It is unlikely that the pump will be able to provide design flow if all the chilled water is directed through just one chiller. The pump will ride its curve and a loss of flow will occur. Without design flow, it is unlikely that all the individual loads will receive their required flows. In the event the pump could actually provide the flow through one chiller, the maximum allowable flow rate for the chiller may be exceeded resulting in serious damage to the chiller.
The safe answer is to operate both chillers all the time chilled water is required, however, this is as expensive as operating a single chiller plant. Staging on the pumps and cooling towers is similar to that outlined for single chillers.
Exemple d'installation de production de froid parallèle
Consider the same model building used in the Single Chiller example. The design load performance is identical to the single chiller plant. There are small changes in real applications when two chillers are used instead of one. For instance, pump and chiller selections are not likely to offer identical performance, other than being half the size.
Ce qui est plus intéressant, c'est que la consommation d'énergie annuelle est la même pour les refroidisseurs simples et parallèles. Cela se produit parce que les deux refroidisseurs ont été utilisés pour fournir de l'eau réfrigérée à 44 ° F à n'importe quelle charge de plante. Les deux refroidisseurs fonctionnant, toutes les pompes et les tours ont également dû fonctionner. Il n'y avait aucune possibilité d'utiliser un seul refroidisseur à des charges légères, d'arrêter une tour et une pompe à condenseur et de déplacer le refroidisseur unique plus haut dans sa courbe de performance.
Cela pourrait être accompli en passant à un débit primaire variable, ce qui permettrait à un refroidisseur d'être isolé à des charges légères, ainsi que de réduire la taille de la pompe à eau réfrigérée et de réduire son coût de fonctionnement.
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