No mundo consciente de energia de hoje, os sistemas eficientes de rejeição de calor desempenham um papel vital na manutenção de temperaturas ideais para várias aplicações industriais e comerciais. Com uma ampla variedade de configurações de sistema disponíveis, escolher o caminho certo para suas necessidades pode ser uma tarefa assustadora. Este guia abrangente analisa cinco configurações principais do sistema de rejeição de calor, permitindo que você tome decisões informadas e melhore o desempenho de sua infraestrutura de resfriamento.
Exploraremos os prós e contras das seguintes configurações: Sistema refrigerado a ar direto, Sistema refrigerado a água direta com torre de resfriamento, Sistema refrigerado a água indireta com torre de resfriamento, Sistema refrigerado a água salgada direta e Sistema refrigerado a água marinha indireta com calor Permutador. Compreendendo os princípios, vantagens e limitações de cada configuração, você estará mais bem equipado para selecionar e implementar a solução de rejeição de calor mais eficaz para suas necessidades específicas. Então, vamos mergulhar no mundo dos sistemas de rejeição de calor e descobrir os segredos para otimizar seu desempenho.
Fenômenos de Rejeição de Calor
O refrigerante dentro de um resfriador emite calor que é então transferido para um meio de resfriamento externo e levado para um local onde possa ser descartado com segurança - pode ser o ar externo ou, se tiver sorte, um rio, lago ou mar ! Um resfriador a ar usa ar enquanto um resfriador a água usa água como meio de resfriamento.
Principais equipamentos de uma central de água gelada
Se o ar não for usado como fonte direta de resfriamento, um dispositivo de transferência de calor, como uma torre de resfriamento ou radiador, deve ser empregado para liberar o calor para a atmosfera. Além disso, se a fonte de água não alimentar diretamente os condensadores do chiller, um trocador de calor deve ser usado para transferir o calor para a água.
Sistema refrigerado a ar direto
Um sistema refrigerado a ar direto é um sistema de resfriamento que não requer um refrigerante para dissipar o calor. Esse tipo de sistema de resfriamento é mais eficiente do que um sistema tradicional refrigerado a água, pois não requer componentes adicionais, como bomba, radiador e tanque de refrigerante. O sistema funciona usando um ventilador para circular o ar sobre a fonte de calor e dissipar o calor do sistema. Os sistemas refrigerados a ar direto podem ser usados para uma variedade de aplicações, incluindo refrigeração eletrônica, ar condicionado e até mesmo refrigeração do interior de um veículo. Esse tipo de sistema de refrigeração é frequentemente preferido em relação aos sistemas refrigerados a água devido à sua maior eficiência e ao fato de não exigir o uso de componentes adicionais.
A maneira mais simples de rejeitar o calor do condensador é usar ar para resfriar o condensador, o que é o caso quando são usados chillers refrigerados a ar. Um chiller refrigerado a ar é equipado com serpentinas de tubos aletados como seu condensador e ventiladores para extrair o ar externo para fluir através das lacunas entre as aletas das serpentinas do condensador para resfriar o refrigerante que está sendo alimentado através dos tubos. O condensador e os ventiladores, bem como o compressor, evaporador, dispositivo de expansão, painel de controle e outros acessórios são normalmente montados em uma unidade de embalagem, que pode ser usada uma vez fixada no local e com tubos de água gelada e fornecimento de eletricidade conectados. Os chillers refrigerados a ar são normalmente instalados ao ar livre, mas, se necessário, podem ser instalados em ambientes fechados com exaustão canalizada.
Sistema refrigerado a água direto com torre de resfriamento
Um sistema de resfriamento direto a água com torre de resfriamento é um sistema de resfriamento eficaz para aplicações industriais. Ele usa um sistema de circuito fechado para transferir o calor gerado pelo maquinário para a torre de resfriamento. A água é então resfriada pelo processo de troca de calor e devolvida ao maquinário para reaproveitamento. Este sistema é conhecido por sua eficiência energética e é frequentemente usado em aplicações onde grandes quantidades de resfriamento são necessárias, como em usinas de energia, fábricas de produtos químicos e outros processos industriais. Além disso, a torre de resfriamento oferece uma maneira mais eficiente de dissipar o calor, tornando-a a escolha ideal para muitos setores.
As torres de resfriamento são equipamentos de transferência de calor que permitem que o calor do condensador de chillers resfriados a água seja descartado para a atmosfera. Uma análise detalhada sobre o princípio operacional e o processo das torres de resfriamento será fornecida mais adiante neste capítulo. Ao usar esse método de rejeição de calor, são instaladas bombas de água para circular a água do condensador entre os resfriadores e as torres de resfriamento. O abastecimento de água é necessário para repor as perdas de água no processo, e o tratamento da água é necessário para controlar a qualidade da água e prevenir o surto da doença do legionário. Um sistema de controle de temperatura de limite baixo é normalmente instalado para evitar que a temperatura da água do condensador que entra no resfriador caia abaixo de um limite baixo (~16°C), o que pode acontecer no inverno e causar operação instável do resfriador.
Sistema indireto de refrigeração a água com torre de resfriamento
Um sistema indireto de refrigeração a água com torre de resfriamento é uma maneira eficiente de resfriar um edifício ou instalação industrial. Este sistema inclui uma torre de resfriamento que funciona evaporando a água e liberando o calor para a atmosfera. A água é então resfriada à medida que passa pela torre e é bombeada de volta para o prédio ou instalação para fornecer ar frio. Este tipo de sistema é ideal para instalações industriais maiores e mais complexas e pode ser facilmente adaptado para qualquer tamanho ou forma de edifício. É também uma maneira econômica de manter um edifício ou instalação refrigerado e é energeticamente eficiente, tornando-se uma ótima opção para quem procura reduzir seus custos de energia.
O circuito de água do condensador no sistema de rejeição de calor acima mencionado pode ser dividido em dois que são conectados termicamente por um trocador de calor entre eles. Este projeto pode ser usado quando a água do mar é usada no circuito através da torre de resfriamento e água doce é usada no circuito através do chiller, para proteger o condensador do chiller dos efeitos de corrosão e erosão da água do mar. Bombas são necessárias em cada circuito de água para o transporte de calor.
Sistema de Resfriamento Direto com Água do Mar
Os sistemas de resfriamento direto com água do mar utilizam o ambiente natural para resfriar e condensar o vapor de uma usina de energia. Este processo é mais eficiente e ecológico do que os sistemas de refrigeração tradicionais. Ao usar as propriedades naturais do oceano para transferir o calor para longe da usina, os sistemas de resfriamento direto com água do mar reduzem o consumo de energia, diminuem as emissões e exigem menos manutenção do que outros sistemas de resfriamento. Além disso, esse sistema é econômico, pois não requer grandes quantidades de energia para funcionar e não requer recursos adicionais para resfriamento. No geral, os sistemas de resfriamento direto com água do mar são uma alternativa eficaz e sustentável aos sistemas de resfriamento tradicionais.
Para um edifício próximo a um porto, uma estação de bombeamento pode ser construída para extrair água do mar para o resfriamento do condensador. A água do mar retirada pelas bombas de água do mar pode ser alimentada diretamente através dos condensadores do chiller, e a água do mar usada será bombeada de volta ao porto para descarte. Equipamentos de filtragem e dosagem de produtos químicos/biocidas são necessários para controlar a qualidade da água e prevenir o crescimento de micro-organismos
Sistema de Resfriamento por Água do Mar Indireto com Trocador de Calor
O sistema indireto de resfriamento de água do mar com trocador de calor é um sistema de resfriamento eficiente e ecológico que usa água do mar para resfriar e transferir calor. Esse sistema funciona bombeando a água do mar do oceano para um trocador de calor, onde o calor é transferido da água do mar para um circuito de água doce. Esse circuito de água doce é então circulado por uma torre de resfriamento, que ajuda a dissipar o calor, e depois retorna ao trocador de calor para ser resfriado. A água do mar resfriada pode então ser devolvida ao oceano. Este sistema está se tornando cada vez mais popular devido à sua alta eficiência, custo-benefício e seu impacto ambiental mínimo.
Para proteção dos condensadores do chiller, o circuito de água do condensador no sistema acima mencionado pode ser dividido em dois que são conectados termicamente por trocadores de calor entre eles. Isso permite que água doce seja usada no circuito através do chiller, embora seja necessário mais um grupo de bombas.
