Para fornecer alguma redundância no design do HVAC, a maioria dos designers exigirá dois ou mais chillers. Vários chillers também oferecem a oportunidade de melhorar o desempenho geral da carga de parte do sistema e
reduzir o consumo de energia. As plantas de resfriador paralelo são diretas para o design e são facilmente modificadas para o fluxo primário variável.
Operação basica
A figura abaixo mostra uma planta de resfriador refrigerada a água paralela. A água refrigerada circula pela água gelada ou pela bomba primária através dos dois chillers até a carga e de volta aos chillers. O loop de água gelado pode
ser fluxo constante ou fluxo variável. Os sistemas de fluxo variáveis aumentam a complexidade, mas oferecem economia significativa no trabalho da bomba. Eles também resolvem o problema sobre o sequenciamento do chiller que ocorre com chillers paralelos, fluxo constante.
Os sistemas de fluxo variáveis são abordados em sistemas primários/secundários e no projeto de fluxo primário variável. Um loop de condensador é necessário para chillers refrigerados a água. Isso inclui uma bomba de condensador, tubulação e uma torre de resfriamento ou resfriador de circuito fechado. O loop do condensador opera sempre que os chillers operam.
Para sistemas de fluxo constantes, a faixa de temperatura da água gelada varia diretamente com a carga. Dependendo da diversidade de carga, a faixa de temperatura do projeto do chiller será menor que a faixa de temperatura vista em cada carga. Nesse caso, a faixa de temperatura do chiller é de 8 ° F, enquanto a faixa da bobina de resfriamento é de 10 ° F. O resultado geral é o aumento da bomba de água refrigerada e o custo de capital do tubo, além de um custo anual de bombeamento anual mais alto.
Componentes básicos
Os chillers paralelos experimentam a mesma carga percentual. Por exemplo, considere uma planta de chiller com um chiller de 100 toneladas e 1000 toneladas operando com capacidade para 50%. Com os dois chillers operando, os dois chillers funcionarão com 50% de capacidade. O chiller de 100 toneladas estará em 50 toneladas e o chiller de 1000 toneladas estará em 500 toneladas. Isso ocorre desde que os fluxos não mudem (ou seja, o fluxo primário variável) e os dois chillers veem a mesma temperatura da água de retorno.
Resfriadores
Na maioria dos casos, a soma das capacidades do resfriador atende ao design do edifício ou processo. Capacidade adicional pode ser adicionada, se necessário, ao excesso dos chillers. É comum que os chillers paralelos sejam do mesmo tamanho e tipo, embora isso não seja um requisito. Chillers refrigerados a água, refrigerados a ar ou refrigerados por evaporativamente podem ser usados. O ar e os chillers refrigerados por evaporativamente não requerem um loop de condensador, incluindo tubulação, torre de resfriamento e bomba.
Bombas
As bombas podem ser fluxo constante ou variável. A bomba de água gelada é dimensionada para a taxa de fluxo de projeto. A figura abaixo mostra uma bomba de água refrigerada principal, fornecendo fluxo para os dois chillers. Um método alternativo é ter duas bombas menores que servem chillers dedicados. A figura abaixo também mostra bombas de condensador dedicadas e torres de resfriamento para cada chiller. As bombas e a tubulação são dimensionadas para o fluxo do condensador de design para cada chiller. Sempre que o chiller opera, a bomba do condensador opera.
Torres de refrigeração
Chillers resfriados a água exigirão torres de resfriamento. A figura acima mostra torres de resfriamento dedicadas para cada chiller. Uma torre de resfriamento comum também é possível, mas não é comum para chillers paralelos.
Sequência de operação paralela ao resfriador
As plantas de resfriador paralelo criam uma situação única quando usadas em um sistema de fluxo constante. Considere o sistema operando em 50%. De um aspecto de desempenho do chiller, é desejável desligar um resfriador e operar o outro com capacidade total. No entanto, isso não acontecerá. Com capacidade para 50%, a água de retorno será de 49 ° F. O chiller desligado deixa a água passar por ele inalterada. O chiller operacional verá apenas uma carga de 50% (49 ° F de retorno) e esfriará a água até o ponto definido de 44 ° F. Os dois riachos de água refrigerada misturarão a 46,5 ° F de temperatura de alimentação.
Se o sistema for operado dessa maneira, a água refrigerada mais quente fará com que as válvulas de controle sejam abertas (aumente o fluxo) para atender aos requisitos de espaço. Um processo iterativo ocorrerá e o sistema pode se estabilizar. A questão é se as bobinas de resfriamento podem atender às cargas locais com a temperatura mais alta da água gelada. Dependendo das condições reais de projeto, a carga sensata do edifício pode ser atendida, mas a alta temperatura resfriada da água dificultará o atendimento da carga latente. Como é provável que esse cenário ocorra durante o clima intermediário, a desumidificação pode não ser um problema. Nas áreas onde a umidade é um problema, esse arranjo pode resultar em alta umidade dentro do espaço.
Uma solução é operar os dois chillers o tempo todo. Isso funciona e é uma solução simples, no entanto, não é eficiente em termos de energia e causa desgaste desnecessário de equipamentos.
Outra possibilidade é diminuir o ponto de ajuste do chiller operacional para compensar a temperatura da água mista. Isso também funciona, mas tem algumas dificuldades. A abaixamento do ponto de ajuste de água gelada exige que o chiller trabalhe mais, diminuindo sua eficiência. Em condições extremas, pode causar problemas de estabilidade do chiller.
Adicionar válvulas de isolamento para interromper o fluxo através de um chiller quando não está operando não é recomendado para um sistema de fluxo constante. É improvável que a bomba possa fornecer fluxo de design se toda a água gelada for direcionada através de apenas um chiller. A bomba montará sua curva e ocorrerá uma perda de fluxo. Sem fluxo de projeto, é improvável que todas as cargas individuais recebam seus fluxos necessários. No caso de a bomba poder fornecer o fluxo através de um chiller, a taxa de fluxo máxima permitida para o chiller pode ser excedida, resultando em sérios danos ao chiller.
A resposta segura é operar os dois chillers o tempo todo é necessário, no entanto, isso é tão caro quanto operar uma única planta de chiller. A encenação nas bombas e torres de resfriamento é semelhante à descrita para chillers únicos.
Exemplo de Planta de Resfriamento Paralela
Considere o mesmo edifício de modelo usado no exemplo único de chiller. O desempenho da carga de design é idêntico à planta única de chiller. Existem pequenas mudanças nas aplicações reais quando dois chillers são usados em vez de um. Por exemplo, não é provável que as seleções de bomba e chiller ofereçam desempenho idêntico, além de ter metade do tamanho.
O mais interessante é que o uso anual de energia é o mesmo para chillers únicos e paralelos. Isso ocorre porque os dois chiller foram operados para fornecer água refrigerada de 44 ° F em qualquer carga de planta. Com os dois chillers operando, todas as bombas e torres também tiveram que operar. Não houve oportunidade de usar apenas um chiller em cargas leves, desligar uma torre e bomba condensador e mudar o único chiller para cima sua curva de desempenho.
Isso pode ser realizado mudando para o fluxo primário variável, o que permitiria que um chiller fosse isolado em cargas leves, bem como reduzir o tamanho da bomba de água refrigerada e diminuir seu custo de operação.
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