تعیین موقعیت نصب بهینه چیلرهای هوا خنک

گردآورنده: حسین حاجی زین العابدینی

دی ماه 95 منبع : سایت ارکان ارزش

سرعت و جهت باد، فاصله بین چیلرها، فاصله از ساختمان مجاور و ارتفاع دیوار ساختمان می تواند بر پراکندگی گازهای خروجی از چیلرها (یکی از مهمترین تجهیزات مکانیکی تهویه مطبوع) تاثیر بگذارد و سبب افزایش دمای هوای ورودی به کندانسورهای هوایی شود. در این مقاله یک بررسی دینامیک سیالات محاسباتی انجام شده و اثر سرعت باد و جهت باد (موقعیت چیلرها نسبت به جهت باد)، فاصله بین چیلرها و فاصله چیلرها از ساختمان مجاور بررسی شده است.

بازده سرمایشی کندانسورهای هوا خنک بر اساس الگوی جریان هوا، پراکندگی  گازهای خروجی چیلر، و توزیع دمای هوای ورودی چیلرها  ارزیابی شده است. سهم حضور گازهای داغ خروجی در هوای ورودی و تاثیر آن بر بازده چیلرها متوسط دمای هوای ورودی را تخمین زده است و نتایج بدست آمده برای طراحان تاسیسات مکانیکی، مجریان تاسیسات مکانیکی و پیمانکاران تاسیسات ساختمان مفید و کاربردی خواهد بود.

بررسی مساله

مدل CFD غیر ایزوترمال، دائم و سه بعدی از یک دسته چهارتایی چیلر هوا خنک برای تحلیل این مساله آماده شده است. همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است، چیلرها در کنار یک ساختمان سه طبقه نصب شده اند که دارای m12 ارتفاع وm2 11100 مساحت است. هر چیلر دارای 16 عدد فن است که در دو ردیف قرار گرفته اند. نرخ جریان هوای ورودی برای هر فن  CFM 10000 در نظر گرفته شده است. و افزایش دمای هوا DT در عبور از کویل کندانسور 11 درجه سانتیگراد فرض شده است. بنابراین، هر چیلر دارای ظرفیت دفع گرمایkw 1020 است.

همانطور که در شکل 1C نشان داده شده است، هوا از یک طرف چیلر وارد شده و خروجی هوای از فن های کندانسور واقع در بالای چیلر می باشد. برای تحلیل مساله، دمای محیط0C 26.7 در نظر گرفته شده است که بر اساس شرایط 1% دمای حباب خشک طراحی در تابستان گرم شهرهایی مانند ساندیگو است.

راستای باد موازی و عمود بر هوای ورودی چیلرهاست. جهت باد با توجه به جهت گیری چیلرها بصورت یکسری فلش در شکل 1 نشان داده شده است.

موارد زیر در این مقاله بررسی شده اند. این تحلیل ها تنها با تغییر یک پارامتر در هر مرحله انجام گرفته است.

  • سرعت باد km/hr 8  و 16 و 24 و در دو جهت مختلف است در حالیکه فاصله بین چیلر ها ثابت وm7 در نظر گرفته شده است و فاصله از ساختمان مجاور m 3 فرض شده است.
  • فواصل بین چیلرها از ساختمان مجاور  m5 و m 3 و m 4.6 فرض شده و در حالیکه فاصله بین چیلرها در همه حالات m 3.7 می باشد و سرعت باد km/hr 16 و راستای باد موازی با هوای ورودی به چیلرهاست.

تاثیر سرعت باد

افزایش در سرعت باد می تواند منجر به افزایش دمای هوای ورودی به چیلرها شود، و در نهایت سبب کاهش بازده چیلرهای هواخنک خواهد شد. شکل های 2 و 2a توزیع دمای هوای ورودی و گازهای خروجی از بالای چیلرها را نشان می دهند.

در این حالت و در شرایطی که راستای باد موازی هوای ورودی است، چیلرها در طرف پشت ساختمان از نظر جهت باد قرار گرفته اند و جایی که ناحیه گردابه – ناحیه کم فشار- ایجاد می شود. با افزایش سرعت باد، فشار در ناحیه گردابه کاهش یافته و ناحیه کم فشار پیرامون چیلرها توسعه می یابد.

در نتیجه، با افزایش سرعت باد، گاز داغ خروجی از فن بالای چیلرها به طرف پایین تغییر مسیر داده و در مسیر هوای ورودی چیلرها قرار می گیرد. همانطور که در شکل 2a نشان داده شده است در حالتی که باد با سرعت کم می وزد (km/hr8) ، گاز داغ بصورت عمودی به سمت بالا حرکت می کند و از ناحیه هوای ورودی چیلرها دور می شود. با افزایش سرعت باد از km/hr 8 به  km/hr 24 ، گاز داغ خروجی به طرف پایین تغییر مسیر داده  و اغلب در سرعت  km/hr 24 به زمین برخورد می کند.

اگر چه افزایش سرعت باد باعث افزایش جریان هوا می شود، اما در عین حال سبب تغییر مسیر گاز داغ خروجی از فن چیلر به سمت هوای ورودی چیلر شده و در نتیجه افزایش دمای هوای ورودی به چیلر می شود.

در همه این موارد، چیلرهای سمت بیرونی (CH1 وCH4) نسبت به چیلرهای داخلی (CH2 و CH3) کمتر تحت تاثیر قرار می گیرند. بطور مشابه دمای هوای ورودی در چیلرهایی که در ناحیه مرکزی هر ردیف قرار گرفته اند بالاترین مقدار است و بازده در این ناحیه نسبت به چیلرهایی که در قسمت های انتهایی هر ردیف قرار دارند، کاهش می یابد. با افزایش سرعت باد، ناحیه با بالاترین دمای هوای ورودی به سمت ساختمان پیش می رود. علت این است که با افزایش سرعت باد، گازهای داغ خروجی تمایل دارند به طرف عقب و ناحیه کم فشار حرکت کرده و با هوای ورودی نزدیکتر به ساختمان تداخل پیدا می کنند.

تاثیر جهت گیری چیلر

زمانیکه راستای باد نیز عمود بر راستای هوای ورودی به چیلرهاست (در راستای بعد بزرگتر چیلر)، افزایش سرعت باد سبب افزایش دمای هوای ورودی به چیلرها خواهد شد(شکل 3). در این حالت، ورودی جلویی اولین چیلر(CH1)  مستقیماً در مسیر وزش باد است، در نتیجه، دارای هوای ورودی با کمترین دما خواهد بود. و از آنجاییکه دیگر چیلرها در ناحیه کم فشار و گردابه اولین چیلر قرار دارند، آنها هوای ورودی با دمای بالاتری تجربه می کنند.

شبیه به مورد قبلی در حالتی که باد با سرعت  km/hr 8 می وزد، گاز داغ خروجی از چیلر بطور عمودی به سمت بالا در حرکت است. و با افزایش سرعت باد، گاز داغ خروجی به سمت پایین تغییر جهت داده و به طرف زمین حرکت می کند. در همه سرعت های باد، چیلرهای واقع در قسمت داخلی (CH2  و CH3) نسبت به چیلرهای بیرونی (CH1 و  CH4) هوای ورودی با دمای بالاتری تجربه می کنند. در حالیکه گاز داغ خروجی در راستای باد حرکت می کند، و از طرفی که در معرض باد است به طرف چیلرهای مجاور حرکت کرده و وارد مسیر ورودی هوای چیلرهایی می شود که بادخیز نیستند .

همانطور که در شکل 3 نشان داده شده است، اثر این چنین حرکتی آبشاری گازهای داغ خروجی با افزایش سرعت باد غالب می شود و در نتیجه افزایش دمای هوای ورودی را به همراه دارد. بخصوص در مورد چیلرهایی که در قسمت های میانی هر ردیف قرار دارند (CH2 وCH3). زمانیکه راستای وزش باد عمود بر بعد طولانی تر چیلرهاست، هوای محیط از طرفین چیلرها وارد فضای بین آنها شده  و به سهولت از مسیر بین چیلرها  عبور می کند در نتیجه توزیع دمای هوای ورودی به چیلرها کاملاً متقارن می باشد: در مرکز دما بالا و در در طرفین دما پایین است.

شکل 4 تاثیر سرعت باد و جهت باد بر متوسط دمای ورودی چیلرها را نشان می دهد. این نمودارها متوسط دمای هوای ورودی را بجای توزیع دما هوای ورودی چیلر ارائه می کنند.

دمای بالاتر هوای ورودی نشانه سهم بیشتر حضور گاز داغ خروجی  چیلرها در هوای ورودی است و سبب کاهش بازده چیلرها می شود. به علت تاثیر آبشاری گاز داغ خروجی، متوسط دمای هوای ورودی در شرایطی که راستای وزش باد عمود بر راستای هوای ورودی است، بیشتر است.

در هردو جهت گیری مختلف، افزایش سرعت باد سبب افزایش متوسط دمای هوای ورودی خواهد شد. هرچند که، این افزایش در حالتی که سرعت وزش باد 24کیلومتر بر ساعت است و راستای وزش باد موازی راستای ورودی هواست، بسیار قابل توجه است.(شکل4a).

در مقابل زمانیکه جهت وزش باد عمود بر راستای ورودی هواست(شکل 4b) ، متوسط دمای هوای ورودی به تدریج با افزایش سرعت وزش باد زیاد می شود. در هر دو حالت،چیلرهای میانی(CH2  و CH3) دارای هوای ورودی با دمای بیشتری نسبت به چیلرهای جانبی(CH1 و CH4)هستند.

منبع:

https://www.ashrae.org/

0 پاسخ

ارسال یک پاسخ

می خواهید در گفتگو ها شرکت کنید؟
Feel free to contribute!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.