Freecooling Chiller Üniteleri: Çalışma Prensibi ve Enerji Verimliliği

Freecooling chiller nedir?

Freecooling, uygun dış hava koşullarında proses akışkanındaki ısının bir hava-akışkan eşanjörü üzerinden çevreye aktarılmasıdır. Burada ele alınan hidronik serbest soğutmada dış hava proses suyuna veya üretim alanına doğrudan karıştırılmaz.

Serbest soğutma bataryası chiller gövdesine entegre edilebilir veya ayrı bir kuru soğutucu ve uygun hidrolik bağlantılarla kurulabilir. Standart bir hava soğutmalı chiller, yalnızca dışarıda çalıştığı için freecooling özellikli sayılmaz; bu işlev için uygun eşanjör, vana düzeni ve kontrol gerekir.

Mekanik, kısmi ve tam serbest soğutma modları

Mekanik soğutmada dış hava serbest soğutma için yeterli değildir; gerekli yük kompresörlü soğutma çevrimiyle karşılanır. Kısmi freecooling modunda dış hava dönüş akışkanını ön soğutur, kalan yükü kompresörler karşılar.

Tam freecooling modunda eşanjör, mevcut yükü istenen çıkış sıcaklığında karşılayabilir ve kompresörler durdurulabilir. Fanlar, pompalar ve kontrol sistemi çalışmaya devam eder. Bu nedenle serbest soğutma, sıfır elektrik tüketimi anlamına gelmez.

Hangi sıcaklıkta devreye girer?

Bütün projeler için geçerli tek bir dış hava geçiş sıcaklığı yoktur. Kısmi soğutma için dış hava ile dönüş akışkanı arasında kullanılabilir bir sıcaklık farkı gerekir. Tam freecooling için ise eşanjörün yükü karşılaması ve istenen besleme sıcaklığını sağlaması gerekir.

Eşanjör yaklaşım sıcaklığı, debi, glikol oranı ve varsa ara eşanjörün sıcaklık kaybı seçim hesabına dahil edilir. Proses izin veriyorsa daha yüksek besleme sıcaklığı serbest soğutma fırsatlarını artırabilir; ancak enerji tasarrufu amacıyla ürünün veya ekipmanın izin verilen çalışma sıcaklığı aşılmamalıdır.

Hangi uygulamalarda değerlendirilir?

Veri merkezleri, plastik işleme hatları ve yıl boyunca ısı uzaklaştırılması gereken endüstriyel prosesler değerlendirme alanlarıdır. Uygunluk, sektör adından çok tesisin gerçek sıcaklık ve yük gereksinimleriyle belirlenir. Yalnızca yazın çalışan bir tesiste ekonomik sonuç farklı olabilir.

Balkanlar, Kuzey Afrika veya başka bir bölge için ülke adı tek başına yeterli seçim ölçütü değildir. Kurulum şehrinin saatlik iklim verileri, gece-gündüz koşulları ve üretim takvimi birlikte incelenmelidir. Çok soğuk su isteyen proseslerde kullanılabilir saatler, daha yüksek sıcaklıkta çalışan devrelere göre sınırlı kalabilir.

Glikol, hidrolik ayırma ve donma koruması

Dış ortamda kalan batarya ve borular donma riskine karşı korunmalıdır. Glikol türü ve oranı; beklenen en düşük sıcaklık, ekipman üreticisinin gereklilikleri ve akışkan uyumluluğuna göre belirlenir. Suya göre değişen ısı taşıma özellikleri ve viskozite, kapasite ile pompa hesabında dikkate alınır.

Proses devresinde glikol istenmiyorsa dış ortam devresi uygun bir ara eşanjörle ayrılabilir. Bu çözüm ek pompa, basınç kaybı ve sıcaklık yaklaşımı getirir; seçim buna göre yapılır. Elektrik kesintisi ve duruş koşulları da donma koruma planına dahil edilmelidir.

Otomasyon, bakım ve kararlı çalışma

Kontrol sistemi; dış hava, dönüş ve besleme sıcaklıklarını izleyerek vana konumlarını, fanları, pompaları ve kompresörleri koordine etmelidir. Mod geçişlerinde debi sınırları korunmalı, sık açma-kapamayı önleyecek kontrol aralıkları ve minimum çalışma süreleri proje gereksinimlerine göre düzenlenmelidir.

Temiz batarya yüzeyleri, doğru sensör ölçümleri, çalışan vanalar ve uygun su kalitesi performans için önemlidir. Yerleşimde hava kısa devresi, sıcak hava geri emişi ve bakım erişimi değerlendirilmelidir. Freecooling bulunması, yedeklilik veya bütün yıl kesintisiz çalışma garantisini kendiliğinden sağlamaz.

Enerji tasarrufu ve geri ödeme nasıl hesaplanır?

Değerlendirme, aynı soğutma görevini karşılayan referans sistem ile freecooling çözümünün yıllık toplam elektrik tüketimini karşılaştırmalıdır. Hesapta saatlik dış hava ve yük, kompresör kısmi yük davranışı, fan ve pompa tüketimi ile hidrolik kayıplar birlikte ele alınır.

Tek bir tasarruf yüzdesi veya bütün tesisler için sabit geri ödeme süresi vermek doğru değildir. İlk yatırım farkı, bakım giderleri, elektrik tarifesi ve gerçek çalışma saatleri ekonomik sonucu değiştirir. Devreye alma sonrasında enerji ve sıcaklık kayıtlarıyla hesabın doğrulanması önerilir.

Teklif için hangi bilgiler hazırlanmalı?

• Kurulum ülkesi ve şehri; en yüksek ve en düşük tasarım dış hava sıcaklıkları
• İstenen besleme ve dönüş suyu sıcaklıkları, debi ve kullanılabilir basınç
• Saatlik veya mevsimlik soğutma yükü ve yıllık çalışma takvimi
• Akışkan türü, glikol gereksinimi ve su kalitesi
• Mevcut chiller, kuru soğutucu ve tesisat bilgileri; yerleşim ve ses sınırları
• Elektrik beslemesi, otomasyon bağlantıları ve yedeklilik beklentisi
• Enerji fiyatı, mevcut tüketim ölçümleri ve yatırım değerlendirme kriterleri

CEMS Chiller ile proje değerlendirmesinde bu bilgiler üzerinden uygun çözüm ele alınabilir. Entegre veya ayrı devre seçimi, gerçek çalışma koşulları ve teknik teklif kapsamında netleştirilmelidir.