Jak działają pozaszczytowe systemy chłodzenia

Zielona energia to obecnie duży temat, a lista sposobów na bardziej efektywne generowanie energii i zarządzanie nią stale rośnie. Jednym z innowacyjnych sposobów mądrego wykorzystania energii jest zastosowanie pozaszczytowych systemów chłodzenia. Chłodzenie poza godzinami szczytu jest dość pomysłowe, ponieważ zużywa energię w nocy, gdy zapotrzebowanie jest niskie. Klimatyzacja to świnia energetyczna, a kiedy część energii elektrycznej potrzebnej do schłodzenia całego powietrza jest rozprowadzana w godzinach wieczornych i nocnych, odciąża sieć energetyczną w najbardziej wymagających porach dnia.

Powoduje to redystrybucję zapotrzebowania na energię elektryczną, pomagając uniknąć przerw w dostawie prądu i przerw w dostawie prądu, a także wykorzystuje niższe stawki za energię elektryczną poza godzinami szczytu. Pozaszczytowe systemy chłodzenia mają też inne zalety. Konwencjonalne klimatyzatory zużywają więcej energii, gdy stają się cieplejsze, a im więcej energii pobierają, tym mniej efektywnie ją wykorzystują. Pozaszczytowe systemy chłodzenia nie tylko przenoszą zapotrzebowanie na energię na inną porę dnia, ale tworzą bardziej stabilne środowisko chłodzenia, które może zapewnić taką samą wydajność chłodzenia przy mniejszym zużyciu energii.

Firmy użyteczności publicznej muszą w każdy możliwy sposób zaspokajać zapotrzebowanie na energię w okresach szczytu. Dostarczają do sieci mniej wydajne, brudniejsze elektrownie, jeśli ich potrzebują, i kupują energię od innych elektrowni znajdujących się w sieci po wyższych cenach, przekazując te opłaty swoim klientom. Rozbudowują również swoje obiekty, gdy nie są w stanie zaspokoić obecnego lub przewidywanego zapotrzebowania. Zwiększenie wydajności sieci energetycznej poprzez rozłożenie zapotrzebowania na energię elektryczną i zmniejszenie zużycia energii dzięki optymalnej pracy klimatyzacji zmniejsza emisje gazów cieplarnianych i zapobiega potrzebie większej liczby elektrowni do obsługi obciążenia. To dobra wiadomość dla środowiska i pomaga utrzymać pod kontrolą koszty energii [źródło: Katz ].

Na następnej stronie przyjrzymy się, jak pozaszczytowe systemy chłodzenia mogą działać w nocy i nadal chłodzić powietrze w najgorętszych porach dnia.

1. Podstawy chłodzenia poza szczytem
2. Pozaszczytowe systemy chłodzenia do lekkich zastosowań komercyjnych i mieszkaniowych
3. Przyszłość chłodzenia poza szczytem

Pozaszczytowe systemy chłodzenia wykorzystują energię elektryczną do zamrażania wody w specjalnie izolowanych zbiornikach, które zawierają wężownice wypełnione czynnikiem chłodniczym. Wężownice te cyrkulują glikol etylenowy lub propylenowy i mieszankę wody, która jest super schłodzona do temperatury znacznie poniżej zera. Gdy woda zamarznie, w nocy, gdy zapotrzebowanie na energię jest niskie, jest gotowa do schłodzenia powietrza następnego dnia. Nazywa się to ładowaniem , a naładowany system chłodzenia poza godzinami szczytu zużywa bardzo mało energii, aby utrzymać zimno w trybie gotowości, dopóki nie będzie gotowy do użycia do chłodzenia powietrza w budynku biurowym lub w domu.

Gdy budynek zaczyna się nagrzewać w ciągu dnia, włącza się klimatyzacja, a schłodzony czynnik chłodniczy z pozaszczytowego systemu chłodzenia utrzymuje chłodne powietrze w budynku. Glikol przechodzi okresowo przez zbiorniki wypełnione lodem, aby ponownie ostygnąć po wystawieniu na działanie gorącego powietrza, a ostatecznie ta wymiana ciepła na zimno topi lód. Wieczorem system ładuje się ponownie, zamrażając stopiony lód chillerem i przygotowując system na kolejny upalny dzień.

To jest przykład prostego układu chłodzenia poza szczytem. Bardziej złożone systemy mogą wykorzystywać inne formy czynnika chłodniczego do chłodzenia lub stosować różne strategie projektowe do przechowywania lodu. Niektóre systemy wykorzystują magazynowanie poza godzinami szczytu tylko do części swojego ogólnego zapotrzebowania, zaspokajając część ich zapotrzebowania na chłodzenie z agregatów pracujących w godzinach szczytu zużycia energii. Chociaż te częściowe systemy mają wyższe koszty operacyjne, inwestycja kapitałowa jest niższa, ponieważ agregaty chłodnicze mogą być mniejsze, co sprawia, że ​​sam sprzęt jest tańszy.

Chłodzenie poza szczytem lub magazynowanie energii cieplnej (TES) jest zwykle stosowane w dużych budynkach, takich jak kompleksy biurowe, szpitale czy szkoły. Starsze systemy TES wymagały dużych zbiorników, a ich modernizacja była trudna i kosztowna w istniejących zastosowaniach budowlanych lub mieszkalnych. Obecnie opracowywane są mniejsze, bardziej ekonomiczne systemy do użytku w budynkach mieszkalnych, a duże instalacje mogą umieszczać zbiorniki niemal wszędzie, od zakopanych pod ziemią po wnętrze samego budynku.

Lwia część oszczędności w systemach chłodzenia poza godzinami szczytu pochodzi z wykorzystania niższych kosztów energii dostępnych poza godzinami szczytu. Jeśli struktury stawek za energię ulegną zmianie, a oszczędności poza godzinami szczytu staną się mniej atrakcyjne, pieniężne korzyści płynące z chłodzenia poza szczytem mogą prawie zniknąć. W tym przypadku wartość chłodzenia poza godzinami szczytu polega na tym, że można wykorzystać sposób, w jaki firmy energetyczne dziś sprzedają energię, a nie na projekcie lub wartości pieniężnej samego sprzętu.

W następnej sekcji omówimy niektóre elementy systemów chłodzenia poza szczytem i ich związek z zastosowaniami mieszkalnymi.

Cały czas opracowywane są nowe projekty systemów chłodzenia poza godzinami szczytu. Podczas gdy jednostki na dużą skalę wykorzystują duże, izolowane zbiorniki z polietylenu, agregat chłodniczy i dedykowany system dystrybucji do chłodzenia i cyrkulacji powietrza w pomieszczeniach, teraz istnieją również mniejsze style i konfiguracje, które umożliwią chłodzenie poza szczytem w zastosowaniach na małą skalę, takich jak produkcja lekka , komercyjne i mieszkaniowe.

Wielkość systemu wymaganego do chłodzenia konkretnego budynku będzie zależeć od obszaru, który ma być chłodzony. Objętość klimatyzacji jest zwymiarowana w tonach i potrzeba jednej tony (0,9 tony metrycznej) do schłodzenia 12 000 BTU (3,5 kilowatów) w ciągu godziny. Jeśli jesteś zdezorientowany, oznacza to około 500 stóp kwadratowych (46,45 metra kwadratowego) [źródło: ACU Air ].

System Ice Bear 50 firmy Ice Energy jest przeznaczony do małych zastosowań komercyjnych lub dużych obiektów mieszkalnych. Jest to jednostka kompatybilna z dachem lub systemem dzielonym, która będzie współpracować z istniejącymi przewodami systemu klimatyzacji w celu chłodzenia do 30 ton godzin przy maksymalnym obciążeniu 5 ton (4536 kilogramów). Według Ice Energy, integracja Ice Bear, która wykorzystuje konwencjonalny system HVAC poza godzinami szczytu, z istniejącym systemem może zmniejszyć szczytowe zapotrzebowanie na energię nawet o 95 procent od pierwszego dnia użytkowania. Ice Bear może kosztować od 4000 do 18 000 USD w zależności od zastosowanego klimatyzatora i specyfiki instalacji [źródło: Ice Energy ]

IceCycle produkuje również jednostkę przeznaczoną do modernizacji o nazwie IceCycle Retro i, podobnie jak Ice Bear, działa na instalacjach dachowych i podzielonych, wykorzystując istniejącą konfigurację do konwersji z konwencjonalnej klimatyzacji na chłodzenie poza szczytem.

Lider branży CALMAC, który udostępnił systemy poza godzinami szczytu firmom takim jak IBM, American Airlines, McDonald's, Kohl's, DuPont, Marriott Hotels i JC Penney, również wkracza do niektórych dużych instalacji mieszkaniowych z modelem ICE-BANK 1045 C zbiornik, który jest przystosowany do 45 ton godzin chłodzenia [źródło: Miller ].

W następnej sekcji przyjrzymy się, co przyniesie przyszłość chłodzenia poza szczytem.

Kto wynalazł klimatyzator?

W 1902 roku, aby rozwiązać problem z rozmazanymi stronami w drukarni, Willis Carrier wynalazł system klimatyzacji, który usuwał wilgoć i redukował ciepło. Narodził się klimatyzator. Weathermaker, pierwszy klimatyzator domowy, został wprowadzony kilka lat później, w 1928 roku.

Dopóki firmy energetyczne będą oferować zachęty do korzystania z energii poza godzinami szczytu, przyszłość chłodzenia poza szczytem wygląda jasno. Co więcej, istnieją również czynniki zniechęcające dla firm korzystających z energii w godzinach szczytu w postaci taryf czasowych i opłat za zapotrzebowanie nałożonych przez firmy energetyczne w miejscach takich jak Południowa Kalifornia i inne lokalizacje o ograniczonym dostępie do energii. Z drugiej strony, niektóre z tych samych przedsiębiorstw użyteczności publicznej oferują bardzo atrakcyjne zachęty do konwersji sprzętu wykorzystującego energię poza szczytem, ​​w tym pokrywają rachunek za koszt sprzętu i oferują zniżki na energię [źródło: Du Bois ].

Na froncie mieszkaniowym wiele firm energetycznych już zapewnia klientom indywidualnym ustalanie cen czasu użytkowania i tendencja ta prawdopodobnie utrzyma się wraz ze wzrostem zapotrzebowania na energię. Z dniem 1 stycznia 2010 r. płyn chłodzący R22, którego prawdopodobnie używasz w swoim obecnym układzie klimatyzacji, zostanie wycofany na rzecz R410A, bardziej przyjaznej dla środowiska alternatywy. Jeśli parownik lub skraplacz Twojego klimatyzatora wymaga naprawy, będziesz musiał dokonać możliwie kosztownej konwersji, co może być dobrym momentem na rozważenie niektórych pozaszczytowych alternatyw dla Twoich potrzeb w zakresie klimatyzacji [źródło: ACU Air ].

Na następnej stronie znajdziesz więcej artykułów, które wyjaśniają praktyki zielonej energii oraz wiele innych interesujących informacji.

Projekt „Nocne niebo”

Korzystając z grantu amerykańskiego Departamentu Energii, Richard Bourn opracował montowany na dachu system wykorzystujący wodę chłodzoną rozpyłowo nocnym powietrzem do chłodzenia budynku w najgorętszych porach dnia. Przetestowano na dachach płaskich i o niskim nachyleniu, zastosowano kilka różnych typów instalacji. Analiza pięciu z tych systemów wykazała zmniejszenie szczytowego zapotrzebowania na chłodzenie od 50 do 90 procent. Przewidywano również, że system typu NightSky może podwoić żywotność dachu. Projekt NightSky to tylko jeden z przykładów na to, jak kreatywne oszczędzanie energii zmienia sposób, w jaki definiujemy nasze zapotrzebowanie na energię [źródło: Night Sky ].

Powiązane artykuły