آشكار است پيك بار در گرمترين روز سال، در تيرماه يا مردادماه در شبكه سراسري ايران روي مي‌دهد، كه ناشي از كاركرد سيستمهاي برودتي همانند كولرها، يخچالهاي خانگي و صنعتي، فريزرها، چيلرها، تونلهاي انجماد و سردخانه‌هاست. بنابر آمار موجود نزديك به 30 درصد از كل مصرف انرژي در فصل تابستان صرف سرماسازي مي‌شود. نابرابري توليد و مصرف انرژي در تابستان باعث قطع مكرر برق مي‌شود و در پي آن آسيبهاي زيادي به شبكه و مصرف‌كنندگان وارد مي‌شود. گفتني است با استفاده از سيستمهاي تبريد‌جذبي به جاي سيستمهاي تبريد تراكمي مي‌توان مولفه‌هاي بار را اصلاح كرد وكمبود انرژي الكتريكي كشور را در وضع كنوني برطرف ساخت. بي‌گمان دستيابي به ترازمندي در توليد و مصرف بدون بكاربردن روشهاي مديريت مصرف اقدامي غيراقتصادي است، زيرا راه ديگر جز كاهش هزينه‌هاي گزاف خريد و نصب نيروگاههاي بزرگ وجود ندارد
.نيروگاههاي بزرگي، كه تنها در زمان كوتاهي از سال هنگام پيك بار سالانه كه تقريباً 9 درصد از كل زمان بهره‌برداري است وارد شبكه مي‌شوند. يكي از رهيافتها كاربرد سيستمهاي تبريد جذبي است
ويژگيهاي سيستمهاي تبريد جذبي
گفتني است شكل منحني بار شبكه نيز در ميزان سود حاصل از بكارگيري سيستمهاي انباره سرما و ميزان كاهش بار پيك شبكه موثر است. افزوده مي‌شود كه براي استفاده موثر از اين سيستم، پيك بار شبكه برق بايد با پيك بار سرمايي ساختمانها همزمان باشد.
بنابراين، چنانچه بار سرمايي تاثير چنداني در تشكيل بار نداشته باشد، كاربرد سيستم انباره سرما محدود مي‌شود.
سيستم انباره سرما
سيستم انباره سرما بر مبناي نوع ماده انبار شونده طبقه‌بندي مي‌شود مانند انباره آب يا يخ و يا تغيير حالت (فاز)، تقسيم‌بندي دوم بر پايه نوع كاركرد سيستم است، كه نقش تعيين ظرفيت سيستم را دارد. گروه يكم: انباشت جزيي، گروه دوم: انباشت با ديماند محدود و گروه سوم: انباشت كامل.مواد انباشت سرماسيستم انباره سرما براي نگهداري سرما به ماده‌اي با ظرفيت حرارتي زياد نياز دارد كه حجم (انباشت) زيادي لازم نباشد. آب اين ويژگي را داراست. بعلاوه هم ارزان است و هم در دسترس.بنابراين براي بيشتر سيستمهاي انباشت در ساختمانهاي تجاري از آب سرد يا يخ استفاده مي‌شود. ديگر مواد انباشت همانند مواد تغيير حالت و تركيبهاي جداساز (مخلوط آب و مبردها) نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
سيستم انباشت آب سرد
اين سيستم از نوع انباشت گرماي محسوس است، كه از ظرفيت حرارتي آب استفاده مي شود.درحالت كلي، اين سيستم، آب را با دماي 6 درجه صد بخشي يا سانتي گراد توليدمي‌كند تا براي سرد كردن ساختمان استفاده شود. سيستم آب سرد به دليل همانند با سيستم تهويه مطبوع متداول داراي ويژگيهاي زير است:
در سيستم استاتيك، يخ روي سطح اواپراتور تشكيل مي‌شود و تا زماني كه به وسيله بار حرارتي ساختمان ذوب شود در آنجا باقي مي‌ماند.در سيستم ديناميك، يخ در اواپراتور تشكيل مي‌شود و تا زمان ذوب شدن به وسيله بار حرارتي ساختمان در آنجا باقي مي‌ماند. در سيستم ديناميك، يخ در اواپراتور تشكيل مي شود و سپس در مخازن نگهداري مي شود.سيستم استاتيك انباشت يخاين سيستم را يخ‌ساز مي‌گويند و مي‌تواند به شكل روباز يا سرپوشيده باشد. در سيستم روباز معمولاً مدبل حرارتي براي جداسازي آب پيرامون يخ و آب بازگشتي ساختمان استفاده مي‌شود. از آنجا كه سطح فوقاني مخزن باز است، آب بيرونشد مخزن ممكن است بر اثر گرد و خاك آلوده شود. براي صرفه‌جويي در فضا، مخازن روباز را مي‌توان بر روي بام نصب كرد.
در سيستم سرپوشيده، سطح فوقاني مخزن پوشانده مي‌شود و بنابراين، مخزن را مي‌توان در زير زمين نصب كرد. در اين سيستم، بار سرمايي ساختمان مستقيماً با چرخش آبي كه اطراف يخ دور اواپراتور است تامين مي‌شود.سيستم ديناميك انباشت يخدر اين سيستم، يخ بر روي سطح اواپراتور تشكيل مي‌شود و پس از رسيدن به ضخامت معيني در يك مخزن ذخيره مي‌شود. يخ را مي‌توان با استفاده از تجهيزات مكانيكي و ياتزريق گاز داغ به داخل ورقه‌هاي اواپراتور جدا كرد. در بيشتر سيستم‌ها، واحد يخ‌سازي بر روي مخزن نصب مي‌شود.سيستمهاي يخدار نسبت به سيستمهاي آب سرد ويژگيهاي زيادي دارند و اين ويژگيها به سبب فشردگي سيستم است و اما ويژگيهاي اين سيستم:
ويژگيها
1- بيشترين كاهش هزينه برق
2- استفاده از سيستمهاي با كنترل ساده و ارزان
3- امكان استفاده با سيستم هاي برودتي موجود
كاستيها
1- نياز به فضاي زياد
2- نياز به بيشترين حجم انباشت و تاسيسات
3- نياز به سرمايه‌گذاري اوليه بيشتر براي تجهيزات و مخزن
در اين روش، در همسنجش با سيستمهاي سرمايي معمولي يا استاندارد مي‌توانحداكثر بار سرمايي ساختمان را به اندازه 80 تا 90 درصد كاهش داد.هزينه‌هاي تعميرات و نگهداري سالانههزينه هاي جاري سالانه سيستمهاي برودتي (باستثناي هزينه‌هاي برق، آب و گاز طبيعي) شامل هزينه‌هاي دوره‌اي سالانه (مربوط به تعميرات و نگهداري) مي‌شود.
در ميان سيستمهاي مورد بررسي، تنها چيلرهاي تراكمي داراي هزينه‌هاي دورهاست. هزينه‌هاي مزبور كه هر 5 سال يكبار اتفاق مي‌افتد معادل 5 درصد هزينهخريد چيلر تراكمي در نظر گرفته شده است.هزينه‌هاي سالانه كه شامل تعميرات، سرويس يا نگهداري و شارژ مي‌شود، براي سيستمهاي تراكمي با ظرفيت 150 تن معادل 2500 هزار ريال است، كه به ازاي هر تن افزايش ظرفيت حدود 10 هزار ريال به اين هزينه اضافه مي‌شود. هزينه‌هاي مذكور در مورد سيستمهاي جذبي با ظرفيت 300 تن يا كمتر معادل 3000 هزار ريال است، كه به ازاي هر تن افزايش ظرفيت حود 10 هزار ريال به هزينه‌هاي مذكور افزوده مي‌شود.
مصرف برق، گاز طبيعي و آب توان مصرفي انرژي مكانيكي در سيستمهاي تراكمي به ازاي هر تن ظرفيت 9/0 كيلوولت درنظر گرفته شده است. در سيستمهاي جذبي بين ظرفيت و توان مصرفي نسبت خطي برقرار نيست. براي چيلرهاي 50، 100، 180، 240، 410 تني به ترتيب: صفر، 6، 9، 6/9، 4/10 كيلووات در نظر گرفته شده است. هيچيك از سيستم‌ها به استثناي سيستم جذبي، گاز طبيعي مصرف نمي‌كنند. مصرف گاز چيلرهاي جذبي به ازاي هر تن ظرفيت 57/0 مترمكعب در ساعت در نظر گرفته شده است. همچنين هيچيك از سيستم‌ها به استثناي كولر آبي مصرف‌كننده آب نيستند و يا مصرف آب آنها بسيار جزيي و قابل جشم‌پوشي است.
منبع
ويژگيهاي سيستمهاي تبريد جذبي
- برخورداري از روش ساخت ساده نسبت به سيستمهاي تبريد تراكمي
- داراي تعداد قطعات متحرك كم، استهلاك، سر و صدا و ارتعاش ناچيز و هزينه تعمير و نگهداري نسبتاً كمتر
- مواد بكار رفته درچيلرهاي جذبي (آب و ليتيوم برومايد)، نسوز و غيرسمي است و در صورت بروز نشتي، خطرناك نيست، و محيط‌زيست را نمي‌آلايد. در حالي كه در سيستمهاي تبريد تراكمي از CCF ها مانند فريون استفاده مي‌شود، كه براي لايه ازون زيان‌آور است و محيط‌زيست را مي‌آلايد
- . صرفه‌جويي قابل توجه در مصرف انرژي الكتريكي به عبارت ديگر سيستم تبريد جذبي نياز اندكي به انرژي الكتريكي يا مكانيكي دارد. اين نياز حدود 1 درصد نياز سيستمهاي تبريد تراكمي است.
- انرژي مورد نياز سيستمهاي جذبي، از نوع حرارتي است كه از هر منبع انرژي (مانند خورشيدي يا ژئوترمال) مي‌توان آنرا تامين كرد.
- اصلاح ضريب بار شبكه و صاف شدن منحني بار سالانه، (ويژگيهاي بهبود ضريب بار: رفع مشكلات بهره‌برداري، رفع تنش از واحدهاي توليد، افزايش ظرفيت توليد و انتقال وتوزيع، كاهش زيانهاي ناشي از خاموشي به شبكه و مصرف‌كنندگان)
حذف جريانهاي راه‌اندازي بارهاي سنگين ناگهاني، بويژه در ساعتهاي پيك، كه باعث ناپايداري شبكه مي‌شود.- بي نيازي از نيروگاههاي جديد براي تامين بار در ساعتهاي پيك
- كاهش هزينه برق براي مصرف‌كنندگان
- بي‌نيازي از نصب خازن
- آزادسازي ظرفيت بزرگي از توان توليدي شبكه در بخش خدمات، كه مي‌توانددربخش صنعت مورد استفاده قرار گيرد. به عبارت ديگر اصلاح مولفه‌هاي بار.
- عدم برنامه‌ريزي براي گسترش نصب سيستم انباره سرما
- اجراي برنامه‌هاي آگاهاننده
- ضمانت كاركرد انباره‌هاي سرما از سوي شركت
- دهش وامهاي كم‌بهره (2 درصد كمتر از نرخ بهره‌بازار)
- ضمانت بازگشت سرمايه (شركت به مشتركاني كه دوره بازگشت سرمايه آنهاكمتر از 7 سال باشد، به اندازه‌اي تخفيف دهد، كه دوره بازگشت سرمايه آنها به 3 سال بعد كاهش يابد.
- تخفيف به مشتركان (به ازاي هر يك كيلووات كاهش بار، 100 دلار تخفيف داده شود(
- نتايج به دست آمده نشان داد، كه گزينه 6، دهش تخفيف به مشترك، بيشترين تاثير را درگسترش بازار سيستمهاي انباره سرما داشته است.
بنابراين، چنانچه بار سرمايي تاثير چنداني در تشكيل بار نداشته باشد، كاربرد سيستم انباره سرما محدود مي‌شود.
سيستم انباره سرما
سيستم انباره سرما بر مبناي نوع ماده انبار شونده طبقه‌بندي مي‌شود مانند انباره آب يا يخ و يا تغيير حالت (فاز)، تقسيم‌بندي دوم بر پايه نوع كاركرد سيستم است، كه نقش تعيين ظرفيت سيستم را دارد. گروه يكم: انباشت جزيي، گروه دوم: انباشت با ديماند محدود و گروه سوم: انباشت كامل.مواد انباشت سرماسيستم انباره سرما براي نگهداري سرما به ماده‌اي با ظرفيت حرارتي زياد نياز دارد كه حجم (انباشت) زيادي لازم نباشد. آب اين ويژگي را داراست. بعلاوه هم ارزان است و هم در دسترس.بنابراين براي بيشتر سيستمهاي انباشت در ساختمانهاي تجاري از آب سرد يا يخ استفاده مي‌شود. ديگر مواد انباشت همانند مواد تغيير حالت و تركيبهاي جداساز (مخلوط آب و مبردها) نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
سيستم انباشت آب سرد
اين سيستم از نوع انباشت گرماي محسوس است، كه از ظرفيت حرارتي آب استفاده مي شود.درحالت كلي، اين سيستم، آب را با دماي 6 درجه صد بخشي يا سانتي گراد توليدمي‌كند تا براي سرد كردن ساختمان استفاده شود. سيستم آب سرد به دليل همانند با سيستم تهويه مطبوع متداول داراي ويژگيهاي زير است:
- امكان استفاده از چيلرها، لوله‌كشي و تجهيزات متداول
- امكان استفاده ازچيلرهاي موجود
- آشنايي قبلي مهندسان با نحوه طراحي آنها (شباهت با سيستمهاي سرمايي متداول)
- فضاي بزرگتر براي استقرار تانك يا مخزن
- تلفات حرارتي بيشتر از سطح مخزن
- نياز به ساخت فونداسيون اساسي براي جلوگيري از نشتي
سيستم انباشت يخ
براي استفاده از ظرفيت انباشت بيشتر مي‌توان از آب (در نقش ماده انباشت تغيير فاز يا حالت) استفاده كرد. سيستم انباشت يخ به دو دسته تقسيم مي شود: نوع استاتيك و نوع ديناميكدر سيستم استاتيك، يخ روي سطح اواپراتور تشكيل مي‌شود و تا زماني كه به وسيله بار حرارتي ساختمان ذوب شود در آنجا باقي مي‌ماند.در سيستم ديناميك، يخ در اواپراتور تشكيل مي‌شود و تا زمان ذوب شدن به وسيله بار حرارتي ساختمان در آنجا باقي مي‌ماند. در سيستم ديناميك، يخ در اواپراتور تشكيل مي شود و سپس در مخازن نگهداري مي شود.سيستم استاتيك انباشت يخاين سيستم را يخ‌ساز مي‌گويند و مي‌تواند به شكل روباز يا سرپوشيده باشد. در سيستم روباز معمولاً مدبل حرارتي براي جداسازي آب پيرامون يخ و آب بازگشتي ساختمان استفاده مي‌شود. از آنجا كه سطح فوقاني مخزن باز است، آب بيرونشد مخزن ممكن است بر اثر گرد و خاك آلوده شود. براي صرفه‌جويي در فضا، مخازن روباز را مي‌توان بر روي بام نصب كرد.
در سيستم سرپوشيده، سطح فوقاني مخزن پوشانده مي‌شود و بنابراين، مخزن را مي‌توان در زير زمين نصب كرد. در اين سيستم، بار سرمايي ساختمان مستقيماً با چرخش آبي كه اطراف يخ دور اواپراتور است تامين مي‌شود.سيستم ديناميك انباشت يخدر اين سيستم، يخ بر روي سطح اواپراتور تشكيل مي‌شود و پس از رسيدن به ضخامت معيني در يك مخزن ذخيره مي‌شود. يخ را مي‌توان با استفاده از تجهيزات مكانيكي و ياتزريق گاز داغ به داخل ورقه‌هاي اواپراتور جدا كرد. در بيشتر سيستم‌ها، واحد يخ‌سازي بر روي مخزن نصب مي‌شود.سيستمهاي يخدار نسبت به سيستمهاي آب سرد ويژگيهاي زيادي دارند و اين ويژگيها به سبب فشردگي سيستم است و اما ويژگيهاي اين سيستم:
- ظرفيت سرمايي بيشتر براي حجم معين
- نياز به فضاي كمتر
- تلفات حرارتي كمتر
- محدوده انتخاب سيستم وسيع نيست و بازار رقابتي محدودتري دارد.
- بازده چرخه سرمايي به سبب كم بودن دماي مكش، كمتر است.
- استفاده از تجهيزات غيراستاندارد باعث افزايش شمار آموزشهاي كاركنان و تعميركاران مي‌شود
انباشت كامل
در اين روش با انتقال انرژي مصرفي از ساعتهاي پيك به ساعتهاي غيرپيك، هزينه سرمايي به كمترين مقدار خود مي‌رسد. در اين روش، سيستم سرمايي اصلي در ساعتهاي پيك بكار نمي‌افتد و تمام بارهاي سرمايي ساختمان از طريق مخزن تامين مي‌شود. از آنجا كه كل بار سرمايي روزانه ساختمان بايد بوسيله انرژي انباشته در ساعنهاي غيرپيك تامين شود، اين روش به مخازن بزرگ نياز دارد. ويژگيها و كاستيهاي اين روش در زير برشمرده مي‌شود:ويژگيها
1- بيشترين كاهش هزينه برق
2- استفاده از سيستمهاي با كنترل ساده و ارزان
3- امكان استفاده با سيستم هاي برودتي موجود
كاستيها
1- نياز به فضاي زياد
2- نياز به بيشترين حجم انباشت و تاسيسات
3- نياز به سرمايه‌گذاري اوليه بيشتر براي تجهيزات و مخزن
در اين روش، در همسنجش با سيستمهاي سرمايي معمولي يا استاندارد مي‌توانحداكثر بار سرمايي ساختمان را به اندازه 80 تا 90 درصد كاهش داد.هزينه‌هاي تعميرات و نگهداري سالانههزينه هاي جاري سالانه سيستمهاي برودتي (باستثناي هزينه‌هاي برق، آب و گاز طبيعي) شامل هزينه‌هاي دوره‌اي سالانه (مربوط به تعميرات و نگهداري) مي‌شود.
در ميان سيستمهاي مورد بررسي، تنها چيلرهاي تراكمي داراي هزينه‌هاي دورهاست. هزينه‌هاي مزبور كه هر 5 سال يكبار اتفاق مي‌افتد معادل 5 درصد هزينهخريد چيلر تراكمي در نظر گرفته شده است.هزينه‌هاي سالانه كه شامل تعميرات، سرويس يا نگهداري و شارژ مي‌شود، براي سيستمهاي تراكمي با ظرفيت 150 تن معادل 2500 هزار ريال است، كه به ازاي هر تن افزايش ظرفيت حدود 10 هزار ريال به اين هزينه اضافه مي‌شود. هزينه‌هاي مذكور در مورد سيستمهاي جذبي با ظرفيت 300 تن يا كمتر معادل 3000 هزار ريال است، كه به ازاي هر تن افزايش ظرفيت حود 10 هزار ريال به هزينه‌هاي مذكور افزوده مي‌شود.
مصرف برق، گاز طبيعي و آب توان مصرفي انرژي مكانيكي در سيستمهاي تراكمي به ازاي هر تن ظرفيت 9/0 كيلوولت درنظر گرفته شده است. در سيستمهاي جذبي بين ظرفيت و توان مصرفي نسبت خطي برقرار نيست. براي چيلرهاي 50، 100، 180، 240، 410 تني به ترتيب: صفر، 6، 9، 6/9، 4/10 كيلووات در نظر گرفته شده است. هيچيك از سيستم‌ها به استثناي سيستم جذبي، گاز طبيعي مصرف نمي‌كنند. مصرف گاز چيلرهاي جذبي به ازاي هر تن ظرفيت 57/0 مترمكعب در ساعت در نظر گرفته شده است. همچنين هيچيك از سيستم‌ها به استثناي كولر آبي مصرف‌كننده آب نيستند و يا مصرف آب آنها بسيار جزيي و قابل جشم‌پوشي است.
منبع
