بازدید: 7576 بازدید

در این بخش از آموزش به بررسی و استفاده از بافر تانک در سیستم های هیدرونیک اشاره شده است. 

در یک پیکربندی 2 لوله ای، ممکن است مقداری از جریان از منبع حرارت، پیش از آنکه به مخزن ذخیره حرارت برسد به سمت ساختمان تغییر جهت دهد. این وضعیت زمانی که اتفاق بیفتد، مزایای متعددی دارد:

  • در صورت لزوم، اجازه می دهد جریان از منبع حرارت مستقیما به بار برسد، بدون اینکه ابتدا با جرم حرارتی در بخش بالایی مخزن “تعامل” داشته باشد.
  • وقتی جریان از طریق منبع حرارت و به سمت بار وجود دارد، نرخ جریانی که به بخش بالایی مخزن ذخیره حرارت وارد می شود کاهش می یابد. این مورد در شکل 4-3 برای نرخ جریان یک منبع حرارت به میزان 10 gpm و یک نرخ جریان به بار متناظر 8 gpm نشان داده شده است.

با پیکربندی 2 لوله ای، نرخ جریان ورودی به بخش بالایی مخزن 2 gpm است و نرخ جریان رو به پایین به سمت مخزن نیز همین مقدار است. در حالی که اگر مخزن یکسانی با 4 لوله شکل گرفته بود، نرخ جریان ورودی به مخزن 10 gpm بود، که به 8 gpm جریان از مخزن به سمت خروجی بالا سمت راست و 2 gpm جریان قائم به سمت پایین تقسیم می شد.

ice 5 1 - ذخیره سازی حرارت به روش Ice Storage بخش 4

هر چه نرخ جریان ورودی به مخزن بالاتر باشد، سرعت جریان بیشتر است و در نتیجه عمل اختلاط درون مخزن بیشتر انجام می گیرد. اختلاط معمولا باعث طبقه بندی دمایی می شود و باید از آن اجتناب کرد. در نتیجه، یک پیکربندی 2 لوله ای تحت این سناریوی جریان، با توجه به دیدگاه حفظ طبقه بندی دمایی، ترجیح داده می شود.

یک پیکربندی مخزن 2 لوله ای، پتانسیل این را دارد که هزینه نصب را اندکی کاهش دهد، به این خاطر که اتصالات لوله کشی کمتری دارد. به هر حال، مخازن با اتصالات اضافی از جمله اتصالاتی که در پیکربندی 4 لوله ای استفاده می شود، باز هم به طور بالقوه برای اتصال به دیگر بارها یا ابزار اندازه گیری از جمله سنسورهای دما، ترمومترها، فشارسنج ها و آب سنج ها کاربرد دارند. در نتیجه، بافر تانک با اتصالات بیشتر عموما به علت انعطاف پذیری که برای جای دادن لوله کشی و ابزار اندازه گیری دارند ترجیح داده می شوند. اگر مخازن با اتصالات اضافی برای یک پیکربندی 2 لوله ای استفاده شوند، اتصالات بدون استفاده را می توان به سادگی جدا کرد.

بافر تانک 4 لوله ای یا 2 لوله ای می توانند جداسازی هیدرولیک بسیار خوبی بین سیرکولاتورهای مورد استفاده برای منابع حرارت یا بارها فراهم کنند.

هنگام استفاده از پیکربندی 2 لوله ای، مهم است سه راهی های متصل به لوله کشی بار را تا حد ممکن نزدیک به مخزن نگه داشت. همچنین لوله کشی هِدِر بین این سه راهی ها و مخزن باید آزادانه اندازه بندی شود تا افت هد را تا نزدیک به صفر کاهش دهد. در نتیجه، لوله کشی که مدار منبع حرارت و مدار باز بطور مشترک دارند، افت هد بسیار کمی خواهد داشت، که در شکل 5-3 نشان داده شده است. این موضوع جداسازی هیدرولیک بسیار خوبی را تضمین می کند.

ice 5 2 - ذخیره سازی حرارت به روش Ice Storage بخش 4

حرکت پرده حرارتی THERMOCLINE 

یک مخزن خوب طبقه بندی شده در حالت استراحت را در نظر بگیرید (بطور مثال، بدون ورود یا خروج جریان). تحت این شرایط، یک ناحیه انتقال به نام پرده حرارتی، بین آب گرمتر در بالا و مایع سردتر در پایین شکل می گیرد، همانطور که در شکل 6-3 نشان داده شده است.

ice 5 3 - ذخیره سازی حرارت به روش Ice Storage بخش 4

بسته به اینکه حرارت به مخزن از پیش اضافه یا از آن کم شده باشد، همچنین میزان رسانایی گرمایی دیواره های مخزن و سیستم عایق بندی مورد استفاده روی مخزن، عمق پرده حرارتی متغیر خواهد بود. شیب های دمایی بیش از ºF50 در بعضی شرایط امکان پذیر است.

زمانی که آب گرم شده که دمایی معادل یا بالاتر از دمای بخش بالایی مخزن دارد به هدر بالایی مخزن وارد می شود، پرده حرارتی به سمت پایین حرکت می کند. این موضوع زمانی اتفاق می افتد که نرخ جریان از منبع حرارت، بزرگتر از نرخ جریان به بار باشد. زمانی که نرخ جریان به بار از نرخ جریان از منبع حرارت بیشتر شود، پرده حرارتی به سمت بالا حرکت می کند. این دو موقعیت در شکل 7-3 نشان داده شده اند (مبحث بافر تانک ).

حرکت عمودی پرده حرارتی می تواند برای روشن یا خاموش کردن منبع حرارت مورد استفاده قرار گیرد. این موضوع نیاز به هماهنگی با محل قرارگیری سنسور در مخزن دارد. این تکنیک که بعدا با جزئیات بیشتری مورد بحث قرار می گیرد، برای تطبیق دادن واکنش مخزن حائل با زمان مورد نیاز آماده سازی و گرم شدن در منابع حرارتی کند-واکنش مانند دیگ های بخار که سوختشان با چوب تامین می شود کاربرد دارد.

ice 5 4 - ذخیره سازی حرارت به روش Ice Storage بخش 4

یک موقعیت که باید از آن اجتناب کرد (طبقه بندی مختل کننده جریان)

برخی یافر تانک های تحت فشار با سطح مقطع نیمه بیضوی که به پوسته های استوانه ای متصل اند، ساخته می شوند. وقتی چنین مخازنی بطور قائم نصب می شود، اغلب با اتصال مرکزی در بالا و پایین مجهز می گردد. اگر جریان از سمت برگشت سیستم توزیع به سمت اتصال مرکزی پایین حرکت کند، یک جت جریان عمودی برقرار خواهد شد که به اختلاط درون مخزن منجر می شود. تجربه نشان می دهد این مورد می تواند طبقه بندی دمایی را کاهش داده یا حتی از بین ببرد (مبحث بافر تانک ).

از این نوع اتصال باید اجتناب کرد مگر زمانی که مخزن با یک پخش کننده جریان داخلی مجهز شود که می تواند جریان را از قائم به افقی تغییر جهت دهد و سرعتی که در آن این جریان با آب در بخش پایین مخزن مخلوط می شود را کاهش دهد. شکل 8-3 جزئیات لوله کشی برای جلوگیری از مورد ذکر شده و یک ایده برای پخش کننده جریان که اختلاط داخلی را بطور چشمگیری کاهش می دهد، نشان می دهد.

ice 5 5 - ذخیره سازی حرارت به روش Ice Storage بخش 4

استفاده از مخازن بافر در سیستم های خنک کننده با آب سرد

همانطور که منابع حرارتی هنگام تامین سیستم های توزیع با منطقه بندی گسترده ممکن است چرخه کوتاه داشته باشند، در چیلرهای متصل به سیستم های توزیع با آب سرد و با منطقه بندی گسترده نیز این امکان وجود دارد. بکار گیری مخزن بافر در سیستم این اجازه را می دهد که چیلر برای چرخه های طولانی تر فعالیت کند، که در نتیجه بهره وری بهتری را به دست می آورد. 

شکل 9-3 نمونه ای از یک سیستم آب سرد با یک مخزن ذخیره حرارت در پیکربندی 2 لوله ای را نشان می دهد. خنک کنندگی توسط یک سیستم توزیع شامل 4 هواساز با کنترل مجزا تامین می شود.

ice 5 6 - ذخیره سازی حرارت به روش Ice Storage بخش 4

جریان از چیلر به اتصال بخش پایینی مخزن ذخیره حرارت می رود. این برخلاف نحوه اتصال لوله از منبع گرما به مخزن است. این موضوع اجازه می دهد جهت جریان با طبقه بندی دمایی که درون مخزن برقرار شده “هماهنگ” شود. سردترین آب در پایین و گرمترین آب در بالا قرار می گیرد.

بخش اول 

بخش دوم

بخش سوم

این مطلب ادامه دارد …

رفرنس

https://www.caleffi.com