Kako izabrati odgovarajući industrijski čiler?

Među najubedljivijim razlozima za instalaciju čilera je minimiziranje zastoja putem neprestane zaštite koju on pruža u uklanjanju toplote, iz vaše skupe, i temperaturno osetljive procesne opreme. U isto vreme čiler štedi vodu i troškove nastale u vezi s njom, recirkulacijom i ponovnom upotrebom vode iz postrojenja. Troškovi rashladne vode se mogu brzo povećati, posebno ako procesna oprema radi tokom nekoliko smena dnevno. Kada se čiler uvede u sistem, on može zaobići troškove i potrebu za praćenim, vodovodskim snabdevanjem i ispuštanjem otpadnih voda, i tako doprineti značajnim uštedama u okviru proizvodnih budžeta. Štaviše, sa najnovijim dostignućima u tehnologiji čilera, povraćaj kapitalnih investicija može se realizovati u veoma kratkom periodu radnog veka opreme.

Prilikom određivanja veličine čilera, za dobijanje odgovarajuć́eg proizvoda je ključno praktično poznavanje performansi čilera. Ono što treba odrediti je: vrsta radnog fluida koji će se koristiti, radna temperatura hlađenja, traženi protok i pritisak, radno okruženje, temperatura radnog okruženja, potrebna veličina čilera i prostorna ograničenja mesta njegovog postavljanja.

Glavni faktori koje treba uzeti u obzir kada razmatrate odgovarajuće radne rashladne fluide su njihove radne karakteristike i kompatibilnost s opremom. Performanse rashladnog fluida se zasnivaju na njegovim osobinama na datoj temperaturi. Relevantni parametri su: specifična toplota, viskoznost i tačke smrzavanja/ključanja. Postoji direktna veza između specifične toplote i kapaciteta hlađenja. Da bi se održao integritet sistema i produžile optimalne performanse, preporučuje se mešanje određenog procenta etilen ili propilen glikola sa vodom (obično u rasponu od 10 do 50%) kada su potrebne niske ili visoke zadate temperature. U pogledu kompatibilnosti, potencijal za koroziju i rano propadanje zaptivki su uobičajene vrste kvara za pogrešno dimenzionisane sisteme. Zbog toga materijali konstrukcije i priroda radnog fluida treba da budu važni prilikom razmatranja i zato se preporučuje dodavanje inhibitora korozije u rashladni fluid. Međutim, u najnovijim dostignućima rashladne tehnologije, rezervoar za skladištenje i hidraulički delovi centrifugalnih pumpi su konstruisani od nerđajućeg čelika kako bi se sprečila kontaminacija radne vode česticama rđe, kao i da se obezbede viši nivoi pouzdanosti i kontrole temperature. Slična tome su najsavremenija tehnološka rešenja, potpuno aluminijumski mikrokanalni kondenzatori, koji su projektovani tako da obezbede dug radni vek bez korozije i zahtevaju 30% manje punjenja rashladnim sredstvom u poređenju sa drugim tipovima izmenjivača toplote.

Zadata temperatura će uticati na kapacitet hlađenja čilera. Smanjenje temperature će dodatno opteretiti rashladni sistem i obrnuto važi za povećanje. Postoji direktna veza između temperature na koju je čiler podešen i njegovog ukupnog kapaciteta hlađenja. Stoga je važno proveriti fabričke podatke o performansama čilera i da li su odgovarajući za predloženu instalaciju. U isto vreme, ako je čiler namenjen za spoljašnje uslove, podjednako je važno utvrditi potreban nivo zaštite od smrzavanja, tj. najhladniju izlaznu temperaturu tečnosti tokom rada čilera.

Dok je radni vek pumpe primarni faktor pri konfigurisanju industrijskog sistema za hlađenje, gubitak pritiska u sistemu i neophodan protok prvo moraju biti određeni veličinom pumpe i performansama.

Pritisak: pumpa nedovoljne veličine će smanjiti protok fluida kroz celu rashladnu petlju. Ako čiler poseduje mogućnost za unutrašnje rasterećenje pritiska, tok će biti preusmeren oko procesa i nazad u čiler. Ako nema unutrašnjeg rasterećenja pritiska, pumpa će pokušati da obezbedi neophodan pritisak i raditi na onome što se naziva granični pritisak. Kada nastupi ovo stanje, radni vek pumpe može drastično da se smanji, tečnost u pumpi prestaje da teče i temperatura joj raste, na kraju isparavajući i ometajući sposobnost pumpe da se ohladi što dovodi do prekomernog habanja ležajeva, zaptivki i radnih kola.

Određivanje gubitka pritiska u sistemu zahteva postavljanje manometara na ulazu i izlazu iz procesa, a zatim primenu pritiska pumpe da bi se dobile vrednosti pri željenoj brzini protoka.

Protok: Neadekvatan protok kroz proces će da dovede do neadekvatnog prenosa toplote tako da proticanjem neće biti uklonjena toplota, što je potrebno za bezbedan rad procesa. Kako temperatura fluida raste iznad zadate vrednosti, temperature površine/komponente će takođe nastaviti da rastu sve dok se ne dostigne stabilna temperatura koja je veća od početne zadate vrednosti.

Većina rashladnih sistema će detaljno opisati zahteve pritiska i protoka. Kada se odredi neophodno uklanjanje toplotnog opterećenja tokom projektovanja, važno je uzeti u obzir sva creva, spojnice, priključke i visinske razlike u okviru sistema. Ove pomoćne karakteristike mogu značajno povećati vrednost potrebnog pritiska ako nisu pravilno dimenzionisane.

Temperatura okoline: na sposobnost rashladnog uređaja sa vazdušnim hlađenjem da odvodi toplotu utiče temperatura okoline. To je zato što sistem za hlađenje koristi temperaturni gradijent ambijentalnog vazduha/rashladnog fluida da izazove prenos toplote za proces kondenzacije. Rastuća temperatura ambijentalnog vazduha smanjuje temperaturnu razliku (DT) i, posledično, smanjuje ukupan prenos toplote. Ako rashladni uređaj koristi kondenzator sa tečnim hlađenjem, visoke temperature okoline i dalje mogu imati negativne efekte na ključne komponente kao što su kompresor, pumpa i elektronika. Ove komponente stvaraju toplotu tokom rada, a povišene temperature će skratiti njihov životni vek. Kao smernica, tipična maksimalna temperatura okoline za rashladne uređaje koji nisu spoljni je 40°C.
Prostorno ograničenje: radi održavanja odgovarajuće temperature okolnog vazduha, važno je obezbediti adekvatan prostor za cirkulaciju vazduha oko čilera. Bez odgovarajućeg strujanja, recirkulacija neadekvatne zapremine vazduha ga brzo zagreva. Ovo utiče na performanse čileraa i potencijalno može oštetiti rashladnu jedinicu.

Odabir čilera pravilno dimenzionisanog čilera je ključna odluka. Previše mali čiler će uvek predstavljati problem – nikada neće moći pravilno da ohladi procesnu opremu i temperatura procesne vode neće biti stabilna. Nasuprot tome, čiler prevelikih dimenzija nikada neće moći da radi na svom najefikasnijem nivou i pokazuje skupljim za rad. Da bi se odredila tačna veličina primenjene jedinice, potrebno je znati protok i toplotnu energiju koju procesna oprema dodaje rashladnom medijumu, odnosno promenu temperature između ulazne i izlazne vode, izraženu kao ∆T. Formula za proračunske potrebe je sledeća: toplotna energija u sekundi (poznatija kao snaga) = maseni protok × specifični toplotni kapacitet × promena temperature (∆T)' Specifični toplotni kapacitet vode je nominalno izražen kao 4,2 kJ / kg K ali ako sadrži procenat aditiva glikola ta vrednost se povećava na 4,8 kJ/kg K. Napomena: 1K = 1°C i gustina vode je 1, tj. 1 l zapremine vode = 1 kg vodene mase. Evo primera primene formule za određivanje odgovarajućeg čilera prema snazi u kilovatima u slučaju protoka 2,36 l /s (8,5 m3/h) vode i promene temperature od 5°C: toplotna energija u sekundi (kJ/s ili kW) = 2,36 l/s (protok) x 5°C (∆T) x 4,2 kJ /kg K (Specifični toplotni kapacitet čiste vode). Potrebna snaga čilera = 49,6 kW. Alternativno, toplotno opterećenje koje treba da se ohladi može biti unapred poznato i u tom slučaju formula može da se prerasporedi da bi se odredila temperaturna razlika (∆T) koja se može postići s različitim brzinama protoka (ostvarljivo sa različitim veličinama pumpi). Možda postoje i druge okolnosti koje mogu uticati na izbor veličine: planiranje budućeg proširenja postrojenja, izlaganje visokim temperaturama okoline ili lokacija na velikim nadmorskim visinama, sve to može dovesti do određivanja različitih veličina čilera.

U najnovijoj, naprednoj generaciji čilera, lakoća održavanja, bezbednost tokom rada i inteligentna kontrola i povezanost su istaknute karakteristike njihovog dizajna. Na primer, konstruisani su s krovom koji nosi IP54 oznaku, tj. krovnom konstrukcijom koja prigušuje zvuk, pa omogućava rad čilera u zatvorenom prostoru ili napolju, čak i na temperaturama okoline do -45°C. Posebno su dizajnirani za lak pristup instaliranim komponentama – sistemima za hlađenje napred i sklopu za cirkulaciju rashladne vode pozadi. Široka natkrivena vrata i inteligentan raspored skraćuju vreme održavanja i omogućavaju laku proveru kako bi se sprečili kvarovi. Inovativni novi modeli na tržištu imaju širok spektar sigurnosnih uređaja, kao što su prekidači protoka i nivoa, termalne sonde, sonde za pritisak, grejanje kućišta radilice i sita, koji omogućavaju siguran rad rashladnog uređaja. Pored toga, potpuno hermetički zatvoren sistem za hlađenje sprečava curenje rashladnog gasa i ne zahteva održavanje. UK FGAS propisi zahtevaju godišnju, a na većim rashladnim sistemima, dvogodišnju inspekciju od strane FGA sertifikovanog inženjera. Obezbeđenje releja za redosled faza obezbeđuje da nema rizika od oštećenja kompresora u slučaju neispravnog povezivanja žica. U ovim novim dizajnima, kontroler ekrana osetljivog na dodir radi sa energetski efikasnim algoritmima, kombinuje sve senzore čilera u jedan sistem i izdaje pravovremena upozorenja u slučaju odstupanja od radnih parametara. Potpuna povezanost se postiže ugrađivanjem pametnog daljinskog nadzora na rashladnim uređajima snage 11 KW i više. Ovo pruža korisniku podatke o uređaju u realnom vremenu i u jasnom formatu kako bi obezbedio optimalnu efikasnost.