بازدید: 4468 بازدید

در این مقاله در خصوص تحول جرمی در سیستم های ایس بانک اشاره شده است.

دسترسی به مواد جدید، فرآیندهای ساخت، شیوه های مهندسی و تقاضای بازار، بطور قابل ملاحظه ای چگونگی ساخت سیستم های گرمایش و سرمایش هیدرونیک را در مقایسه با روش هایی که در نیمه دوم قرن بیستم استفاده می شده اند، تغییر داده اند.

از نظر دیدگاه های کلی جرم حرارتی و ناحیه بندی، سیستم های با جرم حرارتی بالا و ناحیه بندی کوچک به سیستم های با جرم خیلی کمتر و با ناحیه گسترده تر تحول یافته اند. این گذار هم پیامدهای مثبت و هم منفی دارد.

برتری جرم حرارتی کوچک، در واکنش سریع حرارتی است. منابع حرارتی با جرم کم در ترکیب با سیستم های توزیع و ساطع کننده های حرارت با جرم کم، می توانند گرما را به محض دریافت سیگنال از طرف ترموستات، با سرعت نسبتا بالا به فضا منتقل کنند. سیستم های با جرم کم همچنین به طور قابل ملاحظه ای حاوی سیال کمتری هستند، که در نتیجه، اندازه مخزن انبساط را کاهش داده و مقدار ضد یخ لازم، زمانی که محافظت در برابر یخ زدگی مورد نیاز است را کاهش می دهند.

با این حال، سیستم های با جرم حرارتی کم، جرم حرارتی طبیعی که باعث ثبات سیستم های قدیمی تر بود را ندارند (مثل توانایی ذخیره حرارت). در نتیجه، وقتی یک منبع حرارتی با نرخ تولید حرارت حداقلی 20000 Btu/hr روشن می شود تا یک ناحیه کوچک که تنها 3000 Btu/hr نیاز دارد را تامین کند، مقدار جرم بسیار کمی موجود است که 17000 Btu/hr تولید حرارت مازاد را جذب نماید. این موضوع باعث می شود، دمای آب در منبع حرارت، سریعا افزایش یابد. دما به سرعت به نقطه ای مشخص شده می رسد که در آن نقطه، یک کنترل کننده، منبع حرارت را برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد خاموش می کند. در صورت عدم پیش بینی یا عدم توجه به این مسئله در حین طراحی، این ویژگی های عملیاتی باعث چرخه های کوتاه نامطلوب خواهند شد (مبحث سیستم های ایس بانک). 

به این خاطر که چرخه کوتاه در سیستم های قدیمی تر متداول نبوده، ممکن است گفته شود که این صنعت باید به همان شیوه “قطعات سنگین” در ساخت دیگ بخار برگردد. شاید بهتر است از  لوله های پِکس و رادیاتورهای پنلی به سیستم هایی بازگردیم که لوله های آهنی و رادیاتورهای چدنی بسیار بزرگ داشتند. شاید باید حتی ساخت پمپ های حرارتی در مقیاس مسکونی با کندانسورهایی با صدها کیلوگرم فولاد را به جای مبدل های حرارتی هم محوری که 2 تا 5 کیلوگرم وزن دارند و حدود دو لیتر آب در خود دارند، در نظر بگیریم.

در هر حال، پیش از چنین نتیجه گیری، در نظر داشته باشید که یک مخزن ذخیره حرارتی کاملا عایق بندی شده، چه چیزی را به عنوان جایگزین، بجای رویکرد “قطعات سنگین” ارائه می دهد.

ذخیره حرارتی بر پایه آب این مزایا را داراست

  • اجازه می دهد تا حرارت در مخزنی ذخیره شود که خیلی بهتر از دیگ بخار، عایق بندی شده است. حرارت بسیار کمتری از طریق فرآیندهای غیر قابل کنترل از جمله از طریق پوشش دیگ یا از طریق جریان های همرفتی هوا در بالای دودکش هدر می رود.
  • اجازه می دهد که مبدل حرارت دیگ کوچک و سبک باشد. این مسئله هزینه را کاهش داده و زمان پاسخ را به میزان زیادی بهبود می بخشد. با کنترل های مناسب، همچنین اجازه می دهد دیگ به سرعت تا دماهایی گرم شود که از تراکم پایدار گاز دودکش جلوگیری کند.
  • اجازه می دهد دیگر منابع حرارتی که ممکن است در سیستم حضور داشته باشند یا در آینده به آن اضافه شوند با ذخیره حرارتی در تعامل باشند.
  • موجب طبقه بندی سودده دما در داخل آب می شود.
  • در صورت لزوم، می تواند آب گرم را در فصل گرمایش و همچنین آب سرد شده را برای خنک سازی در تابستان ذخیره کند.
  • در بسیاری از ساختمان ها، ساده تر است مخزن خالی را به مکان مشخصی ببریم و آن را با آب پر کنیم، نسبت به این که دیگی که صدها کیلوگرم وزن دارد را به همان مکان ببریم.
  • حجم مشخصی از آب می تواند تقریبا 16 درصد حرارت بیشتری نسبت به همان حجم چدن ذخیره نماید.

حرکت رو به جلو در سیستم های ایس بانک

ذخیره حرارت بر پایه آب، اگر به شکل مناسبی سایز زنی، جایگذاری و لوله کشی شود، ابزاری مهم در طراحی سیستم گرمایش و سرمایش هیدرونیک مدرن است و عنصر طراحی تطبیق پذیری است که می تواند با توجه به خصوصیات منحصر بفرد منابع حرارتی مختلف، چیلرها و سیستم های توزیع هیدرونیک طراحی شود. این مهم بعنوان عاملی عمل می کند که سیستم های گرمایشی و چیلرها را توانمند می سازد تا با حداکثر توان خود فعالیت کنند، در حالی که سیستم های لوله کشی توزیع، در شرایط غیر پیک، آسایش افراد را فراهم می نمایند.

طبقه بندی در مخازن سیستم های ایس بانک

چگالی آب به طور قابل ملاحظه ای با دما تغییر می کند. هنگامی که آب حرارت می بیند، منبسط شده و چگالی اش کم می شود. هنگامی که آب سرد می شود، منقبض شده و چگالی اش زیاد می شود. زمانی که آب داغ با چگالی کمترش به آهستگی به قسمت بالایی مخزن ذخیره وارد می شود، تمایل دارد به صورت “شناور”، بالاتر از آب سرد موجود در مخزن بماند. این پدیده “طبقه بندی دمایی” نام دارد و اثری مطلوب در همه کاربری های ذخیره حرارت دارد.

شکل 1-3 دو مخزن ذخیره حرارت یکسان را نشان می دهد. فرض بر این است که هر دو برای کاربرد گرمایشی مورد استفاده قرار می گیرند. مخزن سمت چپ طبقه بندی شده است. دمای آب در قسمت بالا 120º F است. دمای آب در پایین 100 º F است. اگر برای دما یک شیب خطی از بالا به پایین فرض کنیم، دمای آب متوسط در این مخزن 110 º F است.

ice str 2 1 - ذخیره سازی حرارت به روش Ice Storage بخش 2

مخزن سمت راست کاملا مخلوط شده است. دمای آب در بالا، وسط و پایین به طور یکنواخت 110 º F است. هر دو مخزن حاوی میزان یکسانی حرارت هستند. با این حال، طبقه بندی دما در مخزن سمت چپ به آن “برتری ترمودینامیک” می بخشد. برای درک این موضوع، باید قاعده ترمودینامیک اِکسِرژی را دانست، که بر پایه قانون دوم ترمودینامیک می باشد.

بخش اول 

بخش سوم

بخش چهارم

این مطلب ادامه دارد …

رفرنس

https://www.caleffi.com