דלג לסימולטור
בוז'ו מים ואנרגיההנדסה · רגולציה
מעבדת הצ'ילרים

צ'ילר אחד · כל הכפתורים

מעבדת הצ'ילרים

משנים את מזג האוויר, את טמפ' האספקה, את המדחס ואת הגז, ורואים שלושה מספרים זזים: ה-COP שהצ'ילר עושה עכשיו, ה-COPcorr שמשרד האנרגיה רואה אחרי התיקונים של ת"י 5813, וה-COP שהיה לאותה מכונה בתנאי הייחוס באמת.

תרחישים

AMBIENT 35.0°C RH 45% · WB 24.1°C out 46°C fans 100% +2.0 K Cooling tower fan 64% approach 4.0 K LCWT 33.0°C ECWT 28.0°C SCREW · R134a · 300 TR Condenser 49.0°C · 13.2 bar Evaporator 5.0°C · 3.5 bar 68°C · 13.2 bar 6.5°C · 3.5 bar 45.0°C 5.0°C · x 0.28 Lift 44.0 K PR 3.71 · 7.4 kg/s Client 85% PRIMARY SECONDARY CHWS 7.0°C 181 m³/h → 7.0°C 163 m³/h return 12.0°C decoupler 18 m³/h ↓ CHWR 12.0°C
צבע הצינור הוא הטמפרטורה שלו. נגיעה ברכיב בתרשים פותחת הסבר עם המספרים החיים שלו.
COP בפועל · היום 3.21 kW/TR 1.09 · EER 11.0
COPcorr · מה המשרד רואה 3.17 Xt 0.986 × Xtw 1.000 עובר · נדרש 2.40
באמת, בתנאי הייחוס 3.12 35°C · 7°C · אותו עומס יום הבדיקה מחמיא +1.6%
תפוקה
—
הספק היחידה
—
לחצים
—
הרמה (lift)
—
אספקה ללקוח
—
חדר מכונות כולל משאבות
—
    המכונה
    היום בחוץ
    הלקוח והמים
    מצב המכונה

    לאן הולך ה-COP

    מהגבול התיאורטי של המים והסביבה ועד המספר שהמונה רואה. כל שלב הוא הפסד אחר.

    דיאגרמת לחץ–אנתלפיה

    מחזור הגז החי על כיפת הרוויה של R134a.

    02 ת"י 5813 חלק 2 · תקנות תשע"ג-2013

    התיקונים של משרד האנרגיה מול המציאות

    הבדיקה התקופתית מודדת COP בתנאי היום ואז מתקנת אותו לתנאי ייחוס: 35°C סביבה במקורר-אוויר, 30°C מי עיבוי נכנסים במקורר-מים, 7°C מי אספקה. הרעיון נכון. אבל המקדמים בטבלאות מחזירים פחות ממה שהפיזיקה לוקחת, ולכן אותה מכונה מקבלת ציון שונה באפריל ובאוגוסט.

    1Qe = 1.16 × V̇ × (Tin − Tout)סעיף 5.1.1 · 1.16 ולא 1.1631
    2COPavr = Qe,avr ÷ Pin,chממוצע של ≥4 תפוקות · הספק בלי משאבות
    3COPcorr = COPavr × Xt × Xtwבמים: Xt_CO במקום Xt
    4COPcorr ≥ max(R, 2.4 | 4.0)R = הרגרסיה שבתוספת לתקנות · בפועל קובעת הרצפה
    COP לאורך מעטפת הבדיקה: טמפ' הסביבהאותה מכונה, אותו עומס, אספקה של היום
    COP לפי טמפ' האספקהאותה מכונה, הצד החם של היום

    שלוש הטבלאות והשורה שנשלפה עכשיו

    המקדם נשלף בממוצע המעוגל לעשירית מעלה, באינטרפולציה לינארית בין שורות. מחוץ לטווח אין מקדם, ואין בדיקה.

    הכללים שקל לפספס בשטח

    1. 1.16 ולא 1.1631. התקן נועל שתי ספרות. ρ·cp/3600 מנפח את התפוקה ואת ה-COP ב-0.27% ונספח א' מפסיק להשתחזר.
    2. ממצעים תפוקות, לא קריאות. מחשבים Qe לכל סט ורק אז ממוצע.
    3. מקדם בממוצע המעוגל. ממוצע 6.15 מוצג ונשלף כ-6.2 ⇒ Xtw = 1.0176. בקוד צריך אפסילון, כי 6.15 נשמר כ-6.1499…
    4. הספק בלי משאבות. Pin,ch הוא היחידה בלבד (סעיפים 3 ו-5.2). מונה שכולל משאבה מוריד את ה-COP.
    5. מעטפת לכל קריאה. קריאה אחת של 12°C בין שלוש של 32°C פוסלת, גם אם הממוצע נראה תמים.
    6. 4 סטים, עד 20 דקות, עומס 70–100%. פיזור התפוקות Qmax − Qmin ≤ 10% מהממוצע. לחשב בשטח לפני שאורזים.
    7. הסף נמצא בתקנות, לא בתקן. הנוסחה בתוספת נותנת ערך שלילי בכל המעטפת, ולכן בפועל קובעת הרצפה: 2.4 באוויר, 4.0 במים.
    8. מי, מתי, כמה. יחידות של 100 ט"ק ומעלה, כל 36 חודשים, דיווח לממונה תוך שבועיים, ובכשל: שיפור ובדיקה חוזרת תוך 3 חודשים.

    03 מדחסים

    המדחס: איפה כל משפחה מאבדת יעילות

    כולם דוחסים גז, אבל כל משפחה נכשלת במקום אחר. לסקרול ולבורג יש יחס נפחים בנוי: ביום קר הם דוחסים יותר מהצורך, ביום חם פחות. הצנטריפוגלי חי על מפה של ספיקה וגובה: בעומס נמוך מול הרמה גבוהה הוא מתקרב לנחשול. ההבדל הגדול מופיע בעומס חלקי, ושם הצ'ילר עובד רוב שעות השנה.

    COP לפי עומס, עם הקלת עיבוי לפי AHRI 550/590מי עיבוי 29.4 / 23.9 / 18.3 / 18.3°C ב-100 / 75 / 50 / 25%

    IPLV = 0.01·A + 0.42·B + 0.45·C + 0.12·D. המשקלים אומרים את זה במפורש: עומס מלא שווה אחוז אחד מהשנה. כל סוג מחושב עם הגז הנפוץ שלו.

    04 גזי קירור

    מ-R22 ועד CO₂: מה הגז קובע

    הגז קובע את רמות הלחץ, את גודל המדחס לכל טון, את טמפ' הפריקה ואת התקרה של יעילות המחזור. הטבלה מחשבת את כל הגזים על אותן טמפ' רוויה של המכונה שבסימולטור (5.0 / 49.0°C), עם משוואת מצב Peng-Robinson.

    COP מחזור = מחזור אידיאלי עם דחיסה איזנטרופית, יחסי לגז הנבחר. נפח קירור = קירור לכל מ"ק יניקה, יחסי ל-R134a: ככל שגבוה יותר, המדחס קטן יותר. GWP לפי IPCC AR4 (בסיס תיקון קיגלי); ל-HFO לפי AR5.

    איפה CO₂ נופלCOP של מחזור אידיאלי לפי טמפ' סביבה, עיבוי אוויר. אידוי 5°C; מעבה HFC +14 K, מעבה CO₂ +5 K, מצנן גז +3 K.

    CO₂ בקיץ ישראלי

    הנקודה הקריטית של CO₂ היא 31°C. ביום של 35°C אין במה לעבות: הגז מתקרר בלחץ של 90–100 בר בלי להפוך לנוזל, ושסתום ההתפשטות זורק הרבה מהקירור. זה מחזור טרנס-קריטי.

    מה עוזר: מפלט (ejector) או דחיסה מקבילה מחזירים כ-10–20%, וקירור אדיאבטי של מצנן הגז מוריד כמה מעלות. איפה זה מצטיין: משאבות חום למים חמים, אקלים קר, קירור מסחרי. במיזוג נוחות בישראל הוא עדיין לא מתחרה ב-HFO או באמוניה.

    אותיות הבטיחות

    האות היא רעילות (A נמוכה, B גבוהה), הספרה היא דליקות (1 לא דליק, 2L דליק מעט, 3 דליק מאוד). R1234ze ו-R32 הם A2L, פרופאן A3, אמוניה B2L. כל דרגה משנה את דרישות חדר המכונות, החיישנים והאוורור.

    GWP והמגמה

    תיקון קיגלי לפרוטוקול מונטריאול מקטין בהדרגה את ה-HFC. צ'ילרים חדשים עוברים ל-R1234ze, R1233zd ו-R513A במדחסים בורגיים וצנטריפוגליים, ול-R454B ו-R32 בסקרול. טבעיים: פרופאן, אמוניה ו-CO₂, לפי היישום.

    גלישה, לחץ נמוך, לחץ גבוה

    בתערובת עם גלישה (R407C כ-6K) טמפ' הרוויה זזה לאורך המאייד, וקשה למדוד על-חימום. בגז בלחץ נמוך (R1233zd, R123) המאייד מתחת לאטמוספרה ואוויר ולחות נכנסים פנימה, ולכן צריך יחידת ניקוז (purge). בגז בלחץ גבוה (R410A, R32) הצנרת קטנה והציוד דחוס.

    05 מעגלים

    ראשוני ומשני: שלוש משמעויות

    גז ומים

    מעגל הגז הוא הראשוני: הוא מייצר את הקור. המים (או הגליקול) הם הקרר המשני: הם נושאים את הקור ללקוח. בתעשייה קוראים לזה "קרר משני": מים, גליקול, תמלחת.

    ראשוני-משני במים

    משאבה ראשונית בספיקה קבועה דרך הצ'ילר, משאבה משנית בספיקה משתנה ללקוח, וביניהן צינור מגשר קצר וחסר התנגדות. הצינור הזה הוא גלאי האמת של המערכת: כיוון הזרימה בו מספר מה קורה.

    ראשוני משתנה (VPF)

    משאבה אחת עם ממיר, ספיקה משתנה דרך המאייד ומעקף שמבטיח ספיקה מינימלית. חוסך שאיבה, אבל רק עם צ'ילר שמאשר ספיקה משתנה ובקרה טובה.

    הניסוי: מה קורה כשה-ΔT אצל הלקוח נופל

    הכפתורים כאן מחוברים לסימולטור למעלה.

    תסמונת ה-ΔT הנמוך

    • הסיבות: שסתומים תלת-דרכיים, סלילים מלוכלכים, נקודות ייחוס נמוכות מדי באגרגטים, שסתומים גדולים מדי, מעקפים פתוחים.
    • מה רואים: המשני שואב יותר מהראשוני, מים חוזרים זורמים הפוך בצינור המגשר ומתערבבים באספקה. הלקוח מקבל מים חמים יותר, הסלילים פותחים עוד, והספיקה עולה עוד.
    • מה זה עולה: מפעילים צ'ילר ומשאבה נוספים כדי לספק ספיקה, לא קירור. כל צ'ילר עובד בעומס חלקי.
    • מה מתקנים: שסתומים דו-דרכיים ותקינים, ניקוי סלילים, איפוס נקודות ייחוס, שסתום אל-חוזר או בקרת ספיקה בצינור המגשר, ומדידה רציפה של ה-ΔT.
    איזה צ'ילר מתאים לאיזה מעגל
    המעגלמתאים למה נדרש מהצ'ילרמה לבדוק בשטח
    ראשוני בלבד, ספיקה קבועהצ'ילר יחיד, מתקן קטן, תהליךכלום מיוחדΔT קטן בעומס חלקי, אנרגיית שאיבה מבוזבזת
    ראשוני-משניכמה צ'ילרים, מבנים גדולים וישניםכלום מיוחד, כל צ'ילר בספיקה קבועהכיוון הזרימה בצינור המגשר, ΔT אצל הלקוח
    ראשוני משתנהמתקנים חדשים, חיסכון בשאיבהמאייד שמאשר ספיקה משתנה: מינימום כ-40–60% וקצב שינוי עד כ-10% לדקהמעקף מינימום, מד ספיקה אמין, רצף הפעלת צ'ילרים

    06 עיבוי מים

    מגדל קירור: הכול תלוי בטמפ' הרטובה

    מגדל קירור מקרר מים בעזרת אידוי, ולכן הוא רואה את הטמפ' הרטובה ולא את היבשה. ההפרש בין המים היוצאים מהמגדל לטמפ' הרטובה נקרא גישה (approach); ההפרש בין מי העיבוי החמים לקרים נקרא טווח (range). במקורר-מים הצ'ילר מעבה כ-5–8 K מעל מי העיבוי, במקורר-אוויר כ-13–16 K מעל האוויר, וזה ההבדל הגדול ב-COP.

    כמה עולה נקודת הייחוס של מי העיבויחשמל של חדר המכונות לפי ההגדרה, בתנאי היום

    מים, ניקוז ולגיונלה

    • אידוי: כ-1.26 מ"ק לשעה לכל מגה-וואט של חום נדחה. זה המחיר של עיבוי מים.
    • ניקוז (blowdown): שומר על ריכוז המלחים. B = E / (CoC − 1). כל מחזור ריכוז נוסף חוסך מים, עד שהאבנית מתחילה.
    • לגיונלה: טיפול כימי, ניטור וניקוי לפי הנחיות משרד הבריאות; מגדל מוזנח הוא סיכון בריאותי לפני שהוא בעיית אנרגיה.
    • אוויר מול מים בישראל: במישור החוף הלח הרטובה גבוהה (24–27°C בקיץ) והיתרון של המגדל קטן יותר; באזורים יבשים הוא גדול, אבל המים יקרים שם.

    07 מה לא שאלת

    נקודות עיוורות

    אי-ודאות: ה-ΔT הקטן הוא האויב

    התפוקה היא הפרש בין שתי טמפרטורות. חיישן של ±0.2°C על ΔT של 2.5 K הוא כבר ±11% על התפוקה. ההספק מדויק ל-±2% מהנקוב, ובחצי עומס זה ±4%.

    גליקול ו-1.16

    התקן מחשב תפוקה עם 1.16, הקבוע של מים. לתמיסת גליקול קיבולת חום נפחית נמוכה יותר, ולכן הבדיקה הרגילה מנפחת את ה-COP.

    בחירת MEG או MPG בסימולטור מעדכנת כאן. חישוב הנדסי מדויק משתמש ב-ρ·cp האמיתי של התמיסה.

    מונה שכולל משאבה

    Pin,ch הוא הספק היחידה בלבד. אם מד ההספק יושב על לוח שמזין גם את משאבת המים הקרים, ה-COP שנמדד נמוך מהאמת:

    −4.1%

    לבדוק בשרטוט החשמל מה מזין כל מפסק לפני שמחברים את הצבתות.

    חזרת אוויר חם

    התיקון מחושב לפי טמפ' הסביבה החיצונית. אם האוויר החם חוזר לסוללות (קיר קרוב, גג סגור, יחידות צפופות), המכונה רואה כמה מעלות יותר, ונענשת עליהן ב-COPcorr.

    −2.7% לכל מעלה

    מודדים בכניסה לסוללות, בצל, בכמה נקודות, ורושמים את המיקום.

    לכלוך בחילופי חום

    כל מעלה של גישה עודפת במעבה או במאייד היא הרמה נוספת. במכונה שתוכננה לגישה של 1 K במעבה, גישה של 3–4 K אומרת ניקוי צנרת או סוללות.

    −2.9% לכל מעלה

    גישה במעבה = טמפ' עיבוי פחות מי עיבוי יוצאים. גישה במאייד = מי אספקה פחות טמפ' רוויה.

    הבדיקה בעומס מלא, החיים בעומס חלקי

    הבדיקה דורשת 70–100% עומס. רוב שעות השנה עוברות ב-40–60%. מכונת VSD עם COP מלא בינוני יכולה לחסוך יותר לאורך שנה ממכונה עם COP מלא מצוין. ה-IPLV מספר את זה, הבדיקה לא.

    טמפ' האספקה שהלקוח באמת צריך

    כל מעלה של אספקה חמה יותר מוסיפה כ-2–4% ל-COP. מיזוג נוחות מסתפק לרוב ב-8–10°C ברוב שעות השנה (איפוס לפי עומס ולחות). בחוות שרתים 14–18°C. בתהליך: לפי התהליך, לא לפי ההרגל.

    גודל יתר ומחזורים קצרים

    צ'ילר גדול מדי לא מגיע ל-70% עומס בבדיקה, נדלק ונכבה, ושוחק מגענים ומדחסים. לפני בדיקה: לתאם עם הלקוח ניתוק צ'ילר מקביל כדי להעמיס את הנבדק.

    עונת הבדיקה

    במקורר-אוויר צריך לפחות 24°C בחוץ, ולכן העונה המעשית היא בערך אפריל עד אמצע נובמבר. לתעד שעה, שמש על הסוללות, מיקום חיישן הסביבה, ואת כל הקריאות, לא רק את הממוצע.

    08 מילון

    המילים של חדר המכונות

    COP
    מקדם ביצוע: קירור חלקי חשמל, באותן יחידות. COP 3 = שלושה קוט"ש קור לכל קוט"ש חשמל.
    kW/TR
    חשמל לכל טון קירור. 3.517 ÷ COP. מדד של חדרי מכונות גדולים: 0.55 מצוין במים.
    EER
    אותו יחס ביחידות אמריקאיות: BTU/h לכל וואט. EER = 3.412 × COP.
    ט"ק · TR
    טון קירור: 3.517 kW. הכמות שממיסה טון קרח ביממה.
    IPLV
    ממוצע משוקלל של COP ב-100/75/50/25% עומס לפי AHRI 550/590. מייצג שנה, לא רגע.
    הרמה · lift
    ההפרש בין טמפ' העיבוי לטמפ' האידוי. כל העבודה של המדחס היא להרים את החום הזה.
    גישה · approach
    כמה מעלות מחליף החום "מפספס": מים יוצאים מול טמפ' הרוויה של הגז, או מים מהמגדל מול הטמפ' הרטובה.
    טווח · range
    ההפרש בין מי העיבוי החמים לקרים, בדרך כלל 5 K.
    טמפ' רטובה
    הטמפ' שמדחום עטוף בד רטוב מראה. הגבול שמגדל קירור יכול להתקרב אליו.
    על-חימום
    כמה הגז ביניקה חם מטמפ' הרוויה. מגן על המדחס מנוזל; גדול מדי = מאייד מורעב.
    תת-קירור
    כמה הנוזל ביציאת המעבה קר מטמפ' הרוויה. מדד למילוי הגז.
    יחס דחיסה · PR
    לחץ פריקה חלקי לחץ יניקה (מוחלטים). קובע את הפסדי הדחיסה ואת טמפ' הפריקה.
    Vi
    יחס הנפחים הבנוי במדחס בורגי או סקרול. כשהוא לא מתאים ליחס הלחצים, יש הפסד.
    נחשול · surge
    מצב שבו מדחס צנטריפוגלי לא מצליח להחזיק את הלחץ והזרימה מתהפכת לרגע. רעש, רעידות, שחיקה.
    IGV
    כנפי הכוונה בכניסת מדחס צנטריפוגלי. מצמצמות תפוקה במהירות קבועה.
    VSD
    ממיר תדר. מתאים את מהירות המדחס לעומס ולהרמה במקום לחנוק.
    טרנס-קריטי
    מחזור שבו דחיית החום קורית מעל הנקודה הקריטית, בלי עיבוי. CO₂ בקיץ.
    GWP
    פוטנציאל התחממות גלובלית ל-100 שנה ביחס ל-CO₂. R410A ≈ 2088, R1234ze ≈ 1.
    A2L
    דרגת בטיחות: רעילות נמוכה, דליק מעט. רוב הגזים החדשים.
    גלישה · glide
    שינוי טמפ' הרוויה לאורך האידוי בתערובת שאינה אזאוטרופית.
    צינור מגשר · decoupler
    הצינור הקצר שמפריד בין המעגל הראשוני למשני. כיוון הזרימה בו הוא אבחנה.
    COPcorr
    ה-COP אחרי מקדמי התיקון של ת"י 5813 ח"2. זה המספר שנשפט מול התקנות.
    Xt · Xt_CO · Xtw
    מקדמי התיקון לסביבה, למי עיבוי ולמי אספקה. 1.000 ב-35 / 30 / 7°C.
    מעטפת הבדיקה
    אספקה 4–15°C, סביבה 24–40°C, מי עיבוי 24–35°C. מחוץ לה אין מקדם ואין בדיקה.

    מהסימולטור לחדר המכונות

    ומה ה-COP של הצ'ילר שלכם?

    יחידת קירור מים של 100 טון קירור ומעלה חייבת בבדיקת נצילות אחת ל-36 חודשים. בבדיקה מודדים ספיקה, טמפרטורות והספק בעומס יציב, מחשבים COPcorr לפי ת"י 5813 חלק 2 ומקבלים דוח חתום. ואם התוצאה גבולית, תדעו גם למה.

    בדיקת נצילות צ'ילר וואטסאפ 050-885-5593

    עוד בנושא