بهینه‌سازی مبدل‌های حرارتی صفحه‌ای، راندمان سیستم‌های تهویه مطبوع را افزایش می‌دهد

چالش های دوگانه بهره وری انرژی و بهره وری هزینه در حال ایجاد نوآوری در طراحی سیستم های HVAC است.به انتخاب مورد علاقه تبدیل شده اندبا این حال، باید از تصورات غلط انتخاب رایج اجتناب شود زیرا اصول طراحی Lean آینده صنعت را شکل می دهند.

در پس زمینه افزایش محدودیت های انرژی جهانی و افزایش آگاهی محیط زیست، زمینه طراحی سیستم های HVAC در حال تغییر قابل توجهی است."قوانین عمومی" و "عامل های ایمنی" سنتی با محاسبات دقیق و طرح های بهینه جایگزین می شوندمهندسان در حال حاضر با چالش های بی سابقه ای روبرو هستند: چگونه می توان در عصر کمبود منابع به بهره وری انرژی و هزینه های بیشتر دست یافت.این نه تنها توانایی های مهندسی را آزمایش می کند بلکه همچنین نیاز به نوآوری در فلسفه طراحی دارد.

مبادلات گرما صفحه ای نقش مهمی در سیستم های HVAC دارند، عمدتاً در دو کاربرد کلیدی:

فرآیندهای صنعتی و مراکز داده گرمی ضایعات قابل توجهی تولید می کنند. انتشار مستقیم این گرما نه تنها انرژی را هدر می دهد بلکه محیط زیست را نیز آلوده می کند.مبادله گرما صفحه می تواند این گرما را برای گرم کردن آب یا هوا بازیابی کنداین رویکرد هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد و در عین حال از اهداف پایداری با کاهش انتشار کربن حمایت می کند.

به عنوان مثال، در مراکز داده بزرگ که در آن سرورها گرما قابل توجهی تولید می کنند، روش های خنک کننده سنتی به طور معمول به یخچال مکانیکی پر انرژی متکی هستند.مبادله گرما صفحه می تواند گرمای سرور را به آب خنک کننده منتقل کند، که پس از آن هوا را در سیستم HVAC گرم می کند، بار خنک کننده را کاهش می دهد و انرژی را صرفه جویی می کند.

در آب و هوای مناسب، مبادلات گرما صفحه ای می توانند از هوای بیرونی خنک تر برای خنک کردن مستقیم آب گردش استفاده کنند، خنک سازی مکانیکی را به حداقل می رسانند یا از بین می برند.این روش خنک کننده طبیعی مصرف انرژی را به طور قابل توجهی کاهش می دهد، به خصوص در فصل های انتقالی.

به عنوان مثال در مناطق شمالی، دمای بهار و پاییز اغلب اجازه می دهد تا هوا در خارج از خانه به طور مستقیم آب گردش را از طریق مبادله گرما صفحه خنک کند.پاسخگویی به نیازهای خنک کننده HVAC بدون یخچال مکانیکی.

انتخاب مبادلات حرارتی صفحه شامل چیزی بیشتر از تطابق پارامتر ساده است. این امر نیاز به بررسی جامع عوامل متعدد دارد. انتخاب ضعیف می تواند عملکرد را به خطر بیندازد، بهره وری را کاهش دهد،و طول عمر تجهیزات را کوتاه می کنددر زیر ما سه اشتباه انتخاب رایج و استراتژی های بهینه سازی مربوطه را بررسی می کنیم.

مشکل:در طول کار HVAC، سطوح مبادله گرما به تدریج آلودگی را جمع آوری می کنند، که باعث کاهش بهره وری انتقال گرما می شود. برای جبران، مهندسان اغلب عوامل آلودگی را در طول انتخاب اعمال می کنند.افزایش منطقه انتقال گرمابا این حال، برآورد بیش از حد عوامل آلودگی برای مبادله گرما صفحه می تواند متناقض باشد.

بر خلاف مبادلات گرما سنتی، مبادلات گرما صفحه ای دارای طرح های منحصر به فرد صفحه ای هستند که آشفتگی بیشتری ایجاد می کنند و در برابر آلودگی مقاومت می کنند.انتخاب باید از استفاده از فاکتورهای آلودگی پوسته و لوله اجتناب کند و در عوض از مقادیر پایین تر بر اساس شرایط واقعی استفاده کند.فاکتورهای بیش از حد آلودگی منجر به واحدهای بیش از حد می شود، سرعت جریان را کاهش می دهد و به طور طنز آمیز باعث ایجاد چرخه ی فاسد آلودگی می شود.

مشکل:منطقه انتقال گرما تاثیرات حیاتی بر عملکرد دارد. برخی از مهندسان منطقه را بیش از حد مشخص می کنند تا انتقال گرما را تضمین کنند،افزایش هزینه ها و به طور بالقوه باعث کاهش سرعت جریان و کاهش فشار بالا می شود که عملکرد سیستم را کاهش می دهد.

هر دو ناحیه انتقال گرما و عوامل آلودگی، شکاف عملکرد را جبران می کنند. استفاده از هر دو روش منجر به دستگاه های بسیار بزرگ می شود و منابع را هدر می دهد.مساحت بیش از حد سرعت جریان را کاهش می دهد، سرعت رسوب و پیری تجهیزات.

مشکل:یک مزیت اصلی مبادلات گرما صفحه، ظرفیت تنظیم شده با اضافه کردن یا حذف صفحه است. برخی از مهندسان فضای گسترش صفحه را برای افزایش بار بالقوه ذخیره می کنند، اما این خطرات را به همراه دارد.اگر سیستم HVAC دچار کم بودن Delta T (تفاوت دمای کوچک) باشد، اضافه کردن صفحات ممکن است عملکرد را به طور قابل توجهی بهبود ندهد. قاب های بیش از حد هزینه ها و نیاز به فضا را افزایش می دهند. فضای توسعه اختصاص داده شده تنها با رشد بار تایید شده در آینده منطقی است.

در طراحی HVAC، مبادلات گرما صفحه ای راه حل های کارآمد و صرفه جویی در انرژی را ارائه می دهند. با این حال، تحقق کامل پتانسیل آنها نیاز به درک عمیق از انتخاب و کاربرد دارد.از طریق اجتناب از خطاهای رایج، فضای بیش از حد انتقال گرما و فضای غیرضروری گسترش ٬ مهندسان می توانند طرح های لاغر را که بهره وری انرژی را افزایش می دهند، هزینه ها را کاهش می دهند و از پایداری حمایت می کنند، به دست آورند.

در مهندسی مانند در سایر زمینه ها، "کمتر بیشتر است" در تلاش برای برتری. طراحی Lean نه تنها هزینه ها را کاهش می دهد و کارایی را افزایش می دهد، بلکه منابع را حفظ می کند و محیط زیست را محافظت می کند.