banner-promise

لينک دانلود فايل پس از پرداخت وجه به ايميلتان ارسال و همچنين در فاکتور شما فعال مي شود.

در صورت داشتن هر گونه سوالي در مورد محصولات سايت ميتوانيد با شماره 09303735383 تماس بگيريد.

تماس از طریق تلگرام

پروژه کاربرد ذخیره سازی سرما جهت پیک سایی

 شناسنامه محصول

نوع فایل  ورد-Word قابل ویرایش و پرینت با کیفیت بالا
نحوه ارسال ایمیل – دانلود از سایت
تعداد صفحات  ۱۲ صفحه

رایگان!

  • توضیحات

توضیحات محصول

ذخیره سازی سرما به استفاده از گرمای نهان ذوب یخ می تواند یکی از راه های پیک سایی و کم کردن دیماند انرژی همراه با کاستن هزینه های سرمایه ای و راهبری سیستمهای خنک کننده تراکمی باشد .ذخیره سازی سرما قدمتی بیش از چها سال دارد لیکن در ایران که برق نسبتاً ارزان می باشد اهمیت آن از جانب طراحان سیستمهای خنک کننده مورد توجه قرار نگرفته است . این روش بر پایه تولید یخ به وسیله سیستم خنک کننده در مواقعی که بارشبکه حداقل بوده واستفاده از گرمای نهان ذوب آن در زمان اوج بار جهت رفع نیاز سیستم خنک کننده می باشد.این پروژه که با دیاگرام تک خطی و نشان دادن مزایای اقتصادی و جزئیات دانش فنی آن به طراحان سیستمهای خنک کننده و مسئولین شرکتهای تولید کننده برق می باشد . عمومیت دادن نتایج این پروژه به سیستمهای خنک کننده تراکمی می تواند قله مصرف برق را در تابستانها به زمانهای کم مصرف (نیمه های شب) منتقل نماید .این روش هزینه های سرمایه ای وراهبری سیستهای خنک کننده تراکمی را نیز تا حد قبول اقتصادی پایین می آورد .

یکی از مسائل اساسی که صنعت برق با آن روبرو است تامین برق مشترکین در ساعات اوج یا پیک بار می باشد . در ایران زمان اوج مصرف عموماً در ساعات اولیه شب بوده و مربوط به مصارف روشنایی است و در سایر ساعات مصرف انرژی الکتریکی که به وجود آورنده پیک می باشد مربوط به روشنایی است که امکان جابجایی آن به ساعات دیگرعملی نیست . مصرف کننده دیگر انرژی الکتریکی در ساعات پیک ، سیستمهای حرارتی وبرودتی ساختمانها می باشد. بررسی پیک بار در فصول چهار گانه سال نشان می دهد پیک مصرف انرژی الکتریکی مربوط به ماههای تابستان و به ویژه مرداد ماه است.

توجه به نکات فوق نشان می دهد که بار های برودتی ساختمانها در ایجاد پیک بار نقش عمده ای را داشته ضمن اینکه جابجایی آن با روش ذخیره ساز سرما امکان پذیر است .

ذخیره سازی سرما

کاربرد یخ به عنوان یک منبع ذخیره سرما از نظر اصول ترمودینامیکی روش شناخته شده پلاستیکی می باشد با توجه به ازدیاد بهای تولید انرژی الکتریکی و عدم صرف یکسان آن در شبانه روز و داشتن اوج مصرف از این روش می توان استفاده نمود و زمان اوج مصرف انرژی الکتریکی را به نفع تولید کنندگان انرژی الکتریکی جابجا کرد و دیماند برق مورد نیاز ساختمانهای اداری و تجاری را تقلیل داد که نتیجه آن کم کردن هزینه های اولیه نصب تاسیسات برودتی ساختمان و همچنین هزینه های کاربردی آن می باشد .

در این روش دستگاه خنک کننده کمپرسوری  Water chiller در شب یا بعد از زمان اوج مصرف هنگامی که مصرف انژی الکتریکی ساختمان حداقل می باشد یخ تولید کرده و در مخزن یا مخزنهای مشابه ذخیره می کنند (۸۰ کیلو کالری  به ازای هر کیلو گرم یخ ایجاد شده ) ودر روز بعد که ساختمان که نیاز به خنک کردن وارد عمل شده و قسمتی یا تمام بار پیک ساختمان را بسته به حجم مخزن انتخابی تامین می کند بکار گیری مخزن ذخیره سرما نه تنها می تواند هزینه راه بری ساختمان را از نظر انرژی الکتریکی کاهش دهد بلکه هزینه های سرمایه های تاسیسات مورد نیاز ساختمانهای جدیدی که بر این مبنا طراحی شوند را تا حد نصف تقلیل می دهد . از مزایای  دیگر این جابجایی که در اصطلاح که به ان پیک سایی می گویند این است که مشکلات بهره برداری (Operation) نیروگاه ها در ساعات کم باری را نیز تقلیل می دهد .

انواع سیستمهای ذخیره ساز سرما

سیستمهای ذخیره ساز سرما بر اساس نحوه ذخیره سازی سرما به دو دسته تقسیم        می شوند : الف )  ذخیره سازی با به کار گیری گرمای نهان ذوب یا phase change

ب ) ذخیره سازی با به کار گیری تغییر گرمای محسوس یا sensible heat

ماده به کار گیر ی شده در سیتمهای ذخیره ساز سرما آب می باشد که در ان گرمای نهان ذوب یخ ذخیره شده ۸۰ کیلوکالری بر لیتر وگرمای محسوس آن ۱کیلو کالری در نظر گرفته می شود . سیستمهای ذخیره سرما را برمبنای عملکرد آن نیز به دو گروه تقسیم می کنند :

گروه ۱- سیستم ذخیره سازی جزئی یا partial storage

گروه ۲ : سیستم ذخیره سازی کامل یا full storange

که در آنها یا بخشی از بار زمان پیک یا تمام بار زمان پیک ذخیره می شود .

بنابراین در حالت کلی می توان به چهار نوع سیستم ذخیره سازی سرما اشاره نمود :

 ذخیره سازی جزئی با به کارگیری گرمای نهان ذوب یخ :

در این روش فقط بخشی از بار سرمایی زمان پیک با کار چیلر تامین می شود .

ذخیره سازی کامل با به کارگیری گرمای نهان ذوب یخ :

در این روش تمام بار سرمایی ساعت پیک با کار چیلر در ساعات غیر پیک (نیمه شب) به وسیله یخ سازی در مخزن سرما ذخیره شده و در ساعات پیک چیلر اصلی خاموش و بار سرمایی ساختمان از مخزن ذخیره ساز تامین می شود . در این روش ظرفیت چیلر ومخازن ذخیره سرما متفاوت از روش قبلی می باشد.

 ذخیره سازی جزئی با به گاری گیری گرمای محسوس آب :

در این روش آب مخزن ذخیره سازی سرما تا ۳ درجه سانتی گراد در ساعات غیر پیک سرد  و در مخزن که عموماً استخر گونه با عایق کافی است ذخیره شده و در ساعات پیک بخشی از بار ساختمان را تاین می کند . با توجه به پایین بودن گرمای محسوس آب ۱کیلو کالری بر لیتر درمقایسه با گرمای نهان انجماد یخ ، حجم مخزن ذخیره سرما به مراتب بزر تر از مخزن ذخیره یخ می باشد .

ذخیره سازی کامل با به کار گیری گرمای محسوس آب :

در این روش تمام بار سرمایی پیک بار چیلر در ساعات غیر پیک (عموماً نیمه های شب) به وسیله سرد کردن آب مخزن سرما تا ۳ درجه سانتیگراد به صورت سرمای محسوس آب در مخزن ذخیره شده و این سرمای ذخیره شده در ساعات پیک بار سرمای مورد نیاز ساختمان را تامین می نمایند.

انتخاب سیستم ذخیره سازی سرما

سیستمهای چهار گانه مذکور از نظر جزئیات فنی ، اقتصادی و مصارف انرژی الکتریکی با یکدیگر متفاوت می باشند . اما سیستمهای ذخیره سازی که در آن از گرمای نهان ذوب یخ گرمای با گرمای محسوس آب که ۸۰ به ۱ می باشد کم حجم تر بوده و به فضای کمتری جهت مخازن نیاز می باشد ضمناً سیستم ذخیره سازی جزئی با مخزن یخ جهت مصرف کننده کم هزینه تر از سیستم ذخیره سازی کامل می باشد .

محاسبات اقتصادی برای هر ساختمان می تواند راهگشای انتخاب نوع ذخیره سازی باشد .عموماً در ساختمان های قدیمی که بازسازی و سطح زیر بنای آنها اضافه می شود روش ذخیره سازی جزئی مقرون به صرفه است . زیرا نیازی هافزون ظرفیت چیلرها نبوده و اضافه نمود مخزن ذخیره سرما می تواند پاسخگویی بار اضافی ناشی از توسعه ساختمان باشد .

اهداف طرح و هزینه های اجرای آن

ایده روش ذخیره سازی سرما از نظر ترمودینامیکی کاملاً شناخته شده می باشد لیکن ازدیاد بهای انرژی وهزینه های سرمایه گذاری برای نیروگاه ها در طی دو دهه گذشته کاربرد آن را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه کرده است . چون جزئیات اجرایی این روش عملاً برای مهندسین تاسیسات در ایران شناخته شده نبوده و به موازات آن نیز مسئولین شرکتهای تولید برق به آن توجهی نکرده اند ، اهداف این طرح که با موفقیت در دانشگاه اصفهان اجرا شد عباتند از :

الف ) توجیه عملی آن برای مسئولین شرکتهای تولید برق .

ب ) نشان دادن جزئیات اجرایی به مهندسین تاسیسات برای به کار گیری آن در پروژه های خود

در اجرای این طرح سعی شده از تجهیزات و وسایل موجود در بازار ایران استفاده شود.

هزینه های اجرایی این طرح به شرح زیرتامین شده است :

الف ) داشنگاه اصفهان بادر اختیار گذاشتن یک دستگاه چیلر ساخت کارخانه  Trane.

ب) شرکت تابان نیرو با تامین تجهیزات

پ) شورای تحقیقات برق منطقه ای استان اصفهان با پرداخت هزیه های حق التحقیق و لوازم جانبی مصرفی

تغییرات اساسی در چیلر

تغییر محلول در گردش سیکل تبرید :

 باتوجه به این که به منظور یخ سازی در مخزن ذیخره سرما لازم است دمای سیال در جریان در اپراتور تا حد منهای ۵ درجه سانتیگراد پایین آورده شودمحلول ۲۵ در صد آب و گلیکول (ضد یخ) به جای آب معمولی جایگزین گردید .

 تغییرات مکانیکی در سیکل تبرید :

به منظور پایین آوردن دمای محلول آب و گلیکول خروجی از اوپراتور در چیلر در حد منهای ۴ تا منهای ۵ درجه سانتیگراد ، شیرهای انبساط ترموستاتیکی آن تعویض و یک عدد اکومولاتور در مسیر گاز ورود به کمپرسور جهت اطمینان از جلوگیری از ورود مایع فیون ۲۲ به کمپرسور اضافه گردید در عمل با اندازه گیری دما و فشار گاز خروجی از اوپراتور مشاهده شد که نیازی به اکومولاتور نمی باشد .

–         سیستم کنترل اضافی :

آگاهی از کارکرد سیستم کنترل چیلر ، ۶ عدد لامپ سیگنال به مدار کنترل اضافه گردید تا از عمل فشار سنجها (Lo – Hi) فشار سنج روغن وترموستات اطمینان حاصل شود .

مخزن ذخیره سرما (مخزن یخ)

–         حجم مخزن ذیخره سرما :

مبنای محاسبات حجم مخزن بر پایه میزان ساعاتی است که پیک بار لازم است جابجا شود . در این زمان جابجا شده است که سیستم خنک کننده (چیلر)یخ ساخته ودر مخزن یخ ذخیره می کند . ظرفیت مخزن یخ که مبدل حرارتی نیز می باشد باید طوری محاسبه شود که با توجه به گرمای نهان ذوب یخ (۸۰ کیلو کالری بر کیلو گرم) بتواند سرمای چیلر را جذب و آب یخ را به یخ تبدیل نماید .با توجه به این موارد به ازاء هر تن برودتی ۱۲۰۰۰ بی تی یو در ساعت یا ۵/۳۷ کیلو گرم یخ در ساعت و با توجه به جرم مخصوص یخ معادل ۴۰ لیتر حجم برای مخزن در نظر گرفته می شود.

در این طرح زمان جابجایی پیک در حدود ۳ ساعت در نظر گرفته شده که حجم مخزن با توجه به ظرفایت واقعی چیلر (۷۰ تن) ۸۶۶۰ لیتر بوده و ابعاد مخزن ۶/۱*۲*۳ متر در نظر گرفته شده است .

 سطوح حرارتی مبدل یخ ساز (مخزن ذخیره سرما) :

برای محاسبه سطوح حرارتی مبدل یخ ساز (مخزن یخ) می توان از روشهای کلاسیک متداول با توجه به نکات زیر استفاده نمود.

الف ) آب اطراف لوله های مبدل سرما ساکن بوده و فقط گرما از طریق لوله فولادی با ضریب هدایت حرارتی ۵۹w/mc به آب ساکن منتقل و آبی که اطراف جدار لوله قرار دارد یخ زده می شود و ضریب هدایت حرارتی یخ برابر ۲/۲ w/mc است .

ب ) به تدریج که آب اطراف لوله یخ می زند به قطر یخ اطراف لوله به طور مساوی افزوده و از مقدار انتقال سرماکاسته می شود .با توجه به این نکته لازم است فاصله بین دو لوله مبدل نسبتاً کوچک در نظر گرفته شود که خود عامل تعیین کننده است . این فاصله با توجه به اطلاعات تجربی در این طرح تقریباً ۵ سانتیمتر از هر طرف در نظر گرفته شده است .آنچه سازندگان مخازن یخ برای سطح حرارتی موردنیاز توصیه کرده اند ۰/۳۴m به ازاء هر کبلو وات سرما سازی است که ر این طرح نیز به آن توجه شده است . با توجه به موارد مذکور ۸۵۵ متر لوله ۴/۳ اینچ به منظور تامین سطح حرارتی لازم در این مخزن نصب شده است.

طراحی سیستم لوله کشی موتور خانه

با توجه به استفاده از مخزن لازم است در سیستم لوله کشی موتورخانه تغییرات لازم اعمال گرددو به نحوی طراحی شود تا مخزن یخ در مدار مربوطه قرار گیرد . بدین لحاظ تهیه و بر مبنای آن تغییرات سعی شده که از سیستمهای دستی که کنترل آن ساده تر و قابل لمس تر است استفاده شود.

 راه اندازی – آزمایش ونتایج

در تاریخ ۶/۵/۸۰ پس از شارژ سیستم برودتی با گاز فریون ۲۲ و همچنین شارژ مدار چیلر و مخزن ذخیره سرما (مخزن یخ) با محلول گیلگول ۲۵ در صد و آزمایشهای  نشتی لازم سیستم راه اندازی شد و به منظور اطمینان از عدم ورود مایع فریون از اپراتور به سوپاپهای ورودی کمپرسور ، دو عدد ترمومتر در روی لو.له روودی به اکومولاتور و و خروجی از آن (ورود به مکش کمپرسور) نصب گردید . این دما د رحداقل منهای ۲۰ درجه سانتیگراد قرارداشت . با توجه به فشار بین ۳۰-۴۰ psi اطمینان حاصل گردید که ضمن کار سیستم فریون ۲۲ قبل از ورود به کمپرسور حالت گازی خود را حفظ نموده و مایعی از اواپراتور به داخل سیلندر کمپرسور وارد نمی شود.

پس از اطمینان از عملکرد چیلر از نظر مکانیکی ، الکتریکی و سیستم کنترل آن ، آزمایشهای ترمودینامیکی سیستم به عمل آمد که نتایج آن بدین شرح است :

۱-  نتایج ترمودینامیکی 

درجه حرارت سطح آب داخل مخزن یخ که از قبل برای آزمایش نشتی در ان قرار داشت با حجم تقریبی ۱۰۰۰۰ لیتر ، ۳۷ درجه سانتیگراد بود . پس از راه اندازی درجه حارت این آب در مدت ۵/۳ ساعت به حدود ۱درجه سانتیگراد تنزل یافت. از این زمان به بعد درجه حرارت اوپراتور در کمتر از ۵/۰ ساعت به منهای ۴ درجه سانتیگراد و آب مخزن به ۵/۰- تنزل یافته و اولین لایه یخ روی لوله های مخزن یخ (مبدل حرارتی ) مشاهده شد . در این حالت درجه حرارت آب داخل مخزن در حد ۵/۰- درجه سانتیگراد ثابت ومرتباً به قطر یخ اطراف لوله های اضافه می گردید .

با توجه به اهداف اصلی این طرح که عبارت بودند از :

الف ) نشان دادن جزئیات اجرایی ذخیره سازی سرما به مسئولین تولید و توزیع انرژی الکتریکی وامکان اضافه نمودن مخزن ذخیه سرما به سیستمهای قدیمی .

ب) ذخیره سازی سرما (ساخت یخ ) در ساعات کم باری شبکه و سپس استفاده از آن در ساعات پیک بار شبکه .نتایج حاصله کاملاً رضایت بخش بوده و با اطمینان می توان از این سیستم  درجهت پیک سایی بهره مند شد .

با تعمیم این روش به دستگاههای خنک کننده موجود در کشور که بیش از ۱۰۰۰۰ دستگاه برآورد می شود می توان با حدود ۱۰۰۰ مگا وات در فصول گرم سال در ساعات پیک ، بار شبکه برق رسانی را تقلیل داد .