Para que um chiller resfrie a água usada em um sistema de resfriamento, ele deve primeiro extrair calor da água e depois descarregá-lo para um meio de resfriamento disponível. Este processo é igual ao funcionamento de uma geladeira doméstica, que retira o calor dos alimentos de seu interior e depois o rejeita na parte traseira do aparelho por meio da serpentina preta que aquece o ar circundante. Da mesma forma, um resfriador comercial deve rejeitar o calor que capta.
A rejeição de calor pode ser alcançada de diversas maneiras. A abordagem mais simples é combinar o sistema de rejeição de calor e o resfriador em uma única unidade chamada resfriador empacotado. Está localizado no exterior e incorpora um ou mais ventiladores que aspiram ar fresco através da unidade para dissipar o calor. Os chillers grandes geralmente possuem um sistema de rejeição de calor separado, conectado por tubulações, permitindo que o chiller seja localizado em uma sala de fábrica.
Um sistema de rejeição de calor pode assumir diversas formas. A mais eficiente é a torre de resfriamento evaporativo que utiliza o efeito de resfriamento da evaporação da água para aumentar o resfriamento fornecido pelo ar fresco. Esta abordagem tornou-se menos popular durante os últimos 10 a 15 anos como resultado do risco de doença do legionário associado à má manutenção. No entanto, para algumas aplicações em edifícios, as torres de refrigeração com manutenção adequada continuam a ser o método preferido de rejeição de calor devido à sua elevada eficiência (que também permite uma pequena área ocupada).
Um sistema mais amplamente utilizado para fornecer rejeição de calor separada é o refrigerador seco. Consiste em uma unidade de baixo perfil contendo um ou mais ventiladores que conduzem ar fresco através de uma serpentina. A serpentina contém água quente do resfriador que é resfriada e bombeada de volta para o resfriador. Alternativamente, a serpentina pode conter refrigerante quente diretamente do processo de refrigeração, que é resfriado da mesma maneira e depois retorna ao resfriador.
Os principais tipos de equipamentos de rejeição de calor comumente utilizados em edifícios são:
Condensador refrigerado a ar
Os ventiladores induzem o fluxo de ar sobre a tubulação com aletas na qual o refrigerante condensa.
Conveniente e comum para chillers de até 100 kW. Livre de riscos de higiene e não necessita de canalização de água. Pode ser adaptado para fornecer resfriamento gratuito com sistemas termossifão.
Resfriador de ar seco
Semelhante a um condensador resfriado a ar, mas uma solução aquosa de glicol ou água passa pelos tubos em vez de refrigerante.
Menos eficiente que um condensador resfriado a ar porque um processo adicional de transferência de calor e bombas são necessários para rejeitar o calor da planta de refrigeração. Pode resfriar a água o suficiente no inverno para evitar a necessidade de operar uma instalação de refrigeração (resfriamento gratuito). Requer uma área de planta maior do que outras opções. Sprays adiabáticos podem ser adicionados para melhorar seu desempenho.
Torre de refrigeração
A água é borrifada sobre um material de embalagem. O fluxo de ar sobre a embalagem evapora parte da água, fazendo com que ela seja resfriada.
Mais eficiente que o condensador resfriado a ar ou o resfriador de ar seco porque é necessário menos ar e a água é resfriada alguns graus acima da temperatura de bulbo úmido. Pode resfriar a água o suficiente para evitar a necessidade de operar uma planta de refrigeração, conhecida como resfriamento gratuito. Alta exigência de manutenção.
condensador evaporativo
A água é borrifada sobre a tubulação na qual o refrigerante se condensa. O fluxo de ar através da tubulação evapora parte da água, fazendo com que a água e os tubos sejam resfriados.
O método mais eficiente de rejeição de calor de uma instalação de refrigeração. Possui requisitos de manutenção semelhantes aos da torre de resfriamento. Pode ser adaptado para fornecer resfriamento gratuito com sistemas termossifão.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
Heat rejection systems can take several forms, including packaged chillers, air-cooled condensers, and evaporative cooling towers. Packaged chillers combine the heat rejection system and chiller into a single unit, while air-cooled condensers use fans to dissipate heat to the surrounding air. Evaporative cooling towers, which use the cooling effect of evaporating water to boost cooling, are considered the most efficient option.
An evaporative cooling tower works by using the cooling effect of evaporating water to boost the cooling provided by fresh air. As warm water from the chiller is pumped to the top of the tower, it is sprayed over a fill material, allowing some of the water to evaporate. This evaporation process cools the remaining water, which is then collected at the bottom of the tower and re-circulated to the chiller. The cooled water is then used to cool the building or process.
The advantages of using an evaporative cooling tower over other heat rejection systems include higher efficiency, lower energy consumption, and reduced noise levels. Evaporative cooling towers can achieve higher cooling capacities than air-cooled condensers, making them ideal for large commercial and industrial applications. Additionally, they are generally quieter and more environmentally friendly than other heat rejection systems.
The location of the chiller can affect the heat rejection system in several ways. For example, if the chiller is located indoors, a separate heat rejection system may be required to dissipate the heat outside. On the other hand, if the chiller is located outdoors, a packaged chiller with a built-in heat rejection system may be sufficient. The location of the chiller also affects the piping layout and insulation requirements for the heat rejection system.
To ensure optimal performance of a heat rejection system, regular maintenance is essential. This includes cleaning the fill material and fans in evaporative cooling towers, checking and replacing air filters in air-cooled condensers, and inspecting piping and insulation for damage or corrosion. Additionally, the heat rejection system should be inspected regularly for signs of scaling, fouling, or biological growth, which can reduce system efficiency and performance.
