atinh
Thành Viên [LV 5]
water-side heat recovery
Đã có nhiều chuyên gia HVAC viết về đề tài Heat-recorvery, Air-side hoặc water side. Từ ASHRAE, Trane, và các hiệp hội lạnh khác…
Mình xin tóm tắt lại một phần ứng dụng trong phần water-side heat recorvery để các bạn cùng thảo luận về ưu nhược điểm và áp dụng cho các công trình của mình.
Cũng dựa trên một số thắc mắc của các bạn trên diễn đàn về hệ thống nước nóng.
Bài viết nói về ứng dụng trong các công trình cần sử dụng nước nóng kết hợp hệ thống lạnh trung tâm như khách sạn, bệnh viện đồng thời sử dụng lạnh và nhiệt
Ngoài ta ASHRAE cũng quy định về heat recovery như sau
Các sơ đồ điển hình
1. Chiller 1 bình ngưng
Với hệ này bạn phải lắp thêm heat exchanger (HE) do phía giải nhiệt là vòng hở, nên HE sẽ cách ly vòng heating load
Công suất HE bạn phải tính bằng với công suất Cooling tower (CT) vì khi không có tải nhiệt hoặc tải nhiệt thấp, HE có vai trò như CT
Quan trọng hơn, nếu bạn điều khiển nhiệt độ nước ra khỏi Condenser thì bạn không có được nhiệt độ nước lạnh mong muốn và ngược lại
Tốn chi phí cho HE và bảo trì bảo dưỡng.
2. Chiller 2 bình ngưng
2.1 Chiller có 2 bình ngưng bằng nhau (heat recovery condenser)
Chiller loại này có khả năng cung cấp nhiệt độ nước nóng cao, và kết nối trực tiếp với tải nhiệt, tuy nhiên cũng như hệ thống trên nếu bạn điều khiển nhiệt độ nước ra khỏi Condenser thì bạn không có được nhiệt độ nước lạnh mong muốn và ngược lại.
Không cần HE, giá con này tương đôi cao
Áp dụng vào hệ thống nhiều chiller
Khi kết nối kiểu này, HR-chiller vẫn chạy như chiller binh thường, nghĩa là lượng nhiệt thu hồi phụ thuộc vào lượng lạnh mà chiller đó cung cấp (vì cooling là chức năng chính), và khi nó chạy theo yêu cầu tải lạnh trong khi tải nhiệt giảm, bộ điều khiển sẽ điều chỉnh các van sao cho cân bằng nhiệt mà nó tạo ra, (phần dư ) qua CT và qua heating load, chương trình điều khiển cho cái này khá phức tạp.
2.2 Chiller có binh ngưng nhỏ và lớn (Auxiliary Condenser)
Nhiệt độ nước nóng cấp thấp (không đủ cho heating trực tiếp), chỉ dùng để gia nhiệt nước trước khi vào boiler hoặc điện trở, heat-pumps…
Chiller này khắc phục được nhược điểm của hệ trên do Auxiliary Condenser chỉ cung cấp nhiệt theo yêu cầu tải nhiệt, bộ điều khiển được tích hợp trong chiller
Và do đó nhiệt thu hồi được bao nhiêu nên bấy nhiêu, chức năng thu hồi nhiệt là phụ
Điều quan trọng hơn hết trong 2 hệ thống trên, HR-chiller không được ưu tiên chạy trước ( ưu tiên chạy nghĩa là nó luôn nhận được nước lạnh hồi có nhiệt độ cao nhất và chạy full-load nên lượng nhiệt sinh ra lớn nhất)
Và khi nhiệt thu hồi chỉ là chức năng phụ thì bạn kết hợp với boiler hoặc điện trở thì công suất boiler, điện trở cho nước nóng vẫn bằng với khi không có thu hồi nhiệt.
Cũng với 2 con chiller này nếu ta lắp nó phía trước đường bypass của hệ decouple.
Lắp thế này nó sẽ ưu tiên load (như đã nói), chiller luôn chạy full tải. Tuy nhiên do nó full tải nên lượng nhiệt sinh ra là lớn nhất dù tải nhiệt có cần hay không cần, quay về khó khăn điều khiển cân bằng tải giữa heating load và CT.
Vậy nếu mục đích chính của bạn là thu hồi nhiệt để gia nhiệt (cho boiler) hoặc cấp nước nóng trực tiếp cho khách sạn, bạn muốn giảm công suất điện trở (boiler) thì tất cả các hệ trên khó áp dụng được
3. Sidestream
Với cách lắp này bạn có thể chạy HR-chiller để đáp ứng tải nhiệt và không cần quan tâm đến phía lạnh, nghĩa là nếu cần tải nhiệt thì chạy, nước lạnh cấp sẽ hạ nhiệt độ nước lạnh hồi chính về hệ standard chiller ( tăng hiệu suất standard chiller)
Nếu không cần tải nhiệt thì HR-chiller off, không ảnh hưởng đến ai.
Điều chỉnh tải nhiệt có 2 cách:
1. Dùng biến tần bơm nước lạnh
2. Thay đổi điểm chilled setpoint
Cách thứ 2 đơn giản hiệu quả và tiết kiệm hơn
Và bạn có thể thấy tải nhiệt là chính và điều khiển dễ dàng nên không cần kết nối phía giải nhiệt cho CT
Nhiệt độ nước ra đối với HR-chiller có thể lên đến 60 nên đối với khách sạn hoặc biện viện bạn không cần boiler (trừ trường hợp cần hơi),
Dễ điều khiển, ưu tiên load (tăng hiệu suất hệ thống) và giảm chi phí đầu tư, nên có thể xem đây là hệ thống dành cho khách sạn và bệnh viện.
Vòng nước giải nhiệt của hệ Sidestream
Do nước nóng sử dụng cần độ sạch cao nên đối với chum ống đồng trong chiller không đáp ứng được yêu cầu này
Do đó bắt buộc sử dụng HE có chất lượng ống trao đổi nhiệt theo tiêu chuẩn phía nươc sử dụng
Nước nóng chiller chạy ra khá rộng từ 37~60oC
Khi sử dụng thì nếu chiller sản suất ra 60 oC nước nóng, nhiệt độ này giảm 1~2 oC qua HE (HE approach). Cần gắn thêm điện trở sưởi ở binh nước nóng cuối cùng, tuy nhiên công suất điện trở sưởi nhỏ.
Tham khảo
Waterside Heat Recovery in HVAC Systems
Two Good Old Ideas Combine to Form One New Great Idea
Đã có nhiều chuyên gia HVAC viết về đề tài Heat-recorvery, Air-side hoặc water side. Từ ASHRAE, Trane, và các hiệp hội lạnh khác…
Mình xin tóm tắt lại một phần ứng dụng trong phần water-side heat recorvery để các bạn cùng thảo luận về ưu nhược điểm và áp dụng cho các công trình của mình.
Cũng dựa trên một số thắc mắc của các bạn trên diễn đàn về hệ thống nước nóng.
Bài viết nói về ứng dụng trong các công trình cần sử dụng nước nóng kết hợp hệ thống lạnh trung tâm như khách sạn, bệnh viện đồng thời sử dụng lạnh và nhiệt
Ngoài ta ASHRAE cũng quy định về heat recovery như sau
Các sơ đồ điển hình
1. Chiller 1 bình ngưng
Với hệ này bạn phải lắp thêm heat exchanger (HE) do phía giải nhiệt là vòng hở, nên HE sẽ cách ly vòng heating load
Công suất HE bạn phải tính bằng với công suất Cooling tower (CT) vì khi không có tải nhiệt hoặc tải nhiệt thấp, HE có vai trò như CT
Quan trọng hơn, nếu bạn điều khiển nhiệt độ nước ra khỏi Condenser thì bạn không có được nhiệt độ nước lạnh mong muốn và ngược lại
Tốn chi phí cho HE và bảo trì bảo dưỡng.
2. Chiller 2 bình ngưng
2.1 Chiller có 2 bình ngưng bằng nhau (heat recovery condenser)
Chiller loại này có khả năng cung cấp nhiệt độ nước nóng cao, và kết nối trực tiếp với tải nhiệt, tuy nhiên cũng như hệ thống trên nếu bạn điều khiển nhiệt độ nước ra khỏi Condenser thì bạn không có được nhiệt độ nước lạnh mong muốn và ngược lại.
Không cần HE, giá con này tương đôi cao
Áp dụng vào hệ thống nhiều chiller
Khi kết nối kiểu này, HR-chiller vẫn chạy như chiller binh thường, nghĩa là lượng nhiệt thu hồi phụ thuộc vào lượng lạnh mà chiller đó cung cấp (vì cooling là chức năng chính), và khi nó chạy theo yêu cầu tải lạnh trong khi tải nhiệt giảm, bộ điều khiển sẽ điều chỉnh các van sao cho cân bằng nhiệt mà nó tạo ra, (phần dư ) qua CT và qua heating load, chương trình điều khiển cho cái này khá phức tạp.
2.2 Chiller có binh ngưng nhỏ và lớn (Auxiliary Condenser)
Nhiệt độ nước nóng cấp thấp (không đủ cho heating trực tiếp), chỉ dùng để gia nhiệt nước trước khi vào boiler hoặc điện trở, heat-pumps…
Chiller này khắc phục được nhược điểm của hệ trên do Auxiliary Condenser chỉ cung cấp nhiệt theo yêu cầu tải nhiệt, bộ điều khiển được tích hợp trong chiller
Và do đó nhiệt thu hồi được bao nhiêu nên bấy nhiêu, chức năng thu hồi nhiệt là phụ
Điều quan trọng hơn hết trong 2 hệ thống trên, HR-chiller không được ưu tiên chạy trước ( ưu tiên chạy nghĩa là nó luôn nhận được nước lạnh hồi có nhiệt độ cao nhất và chạy full-load nên lượng nhiệt sinh ra lớn nhất)
Và khi nhiệt thu hồi chỉ là chức năng phụ thì bạn kết hợp với boiler hoặc điện trở thì công suất boiler, điện trở cho nước nóng vẫn bằng với khi không có thu hồi nhiệt.
Cũng với 2 con chiller này nếu ta lắp nó phía trước đường bypass của hệ decouple.
Lắp thế này nó sẽ ưu tiên load (như đã nói), chiller luôn chạy full tải. Tuy nhiên do nó full tải nên lượng nhiệt sinh ra là lớn nhất dù tải nhiệt có cần hay không cần, quay về khó khăn điều khiển cân bằng tải giữa heating load và CT.
Vậy nếu mục đích chính của bạn là thu hồi nhiệt để gia nhiệt (cho boiler) hoặc cấp nước nóng trực tiếp cho khách sạn, bạn muốn giảm công suất điện trở (boiler) thì tất cả các hệ trên khó áp dụng được
3. Sidestream
Với cách lắp này bạn có thể chạy HR-chiller để đáp ứng tải nhiệt và không cần quan tâm đến phía lạnh, nghĩa là nếu cần tải nhiệt thì chạy, nước lạnh cấp sẽ hạ nhiệt độ nước lạnh hồi chính về hệ standard chiller ( tăng hiệu suất standard chiller)
Nếu không cần tải nhiệt thì HR-chiller off, không ảnh hưởng đến ai.
Điều chỉnh tải nhiệt có 2 cách:
1. Dùng biến tần bơm nước lạnh
2. Thay đổi điểm chilled setpoint
Cách thứ 2 đơn giản hiệu quả và tiết kiệm hơn
Và bạn có thể thấy tải nhiệt là chính và điều khiển dễ dàng nên không cần kết nối phía giải nhiệt cho CT
Nhiệt độ nước ra đối với HR-chiller có thể lên đến 60 nên đối với khách sạn hoặc biện viện bạn không cần boiler (trừ trường hợp cần hơi),
Dễ điều khiển, ưu tiên load (tăng hiệu suất hệ thống) và giảm chi phí đầu tư, nên có thể xem đây là hệ thống dành cho khách sạn và bệnh viện.
Vòng nước giải nhiệt của hệ Sidestream
Do nước nóng sử dụng cần độ sạch cao nên đối với chum ống đồng trong chiller không đáp ứng được yêu cầu này
Do đó bắt buộc sử dụng HE có chất lượng ống trao đổi nhiệt theo tiêu chuẩn phía nươc sử dụng
Nước nóng chiller chạy ra khá rộng từ 37~60oC
Khi sử dụng thì nếu chiller sản suất ra 60 oC nước nóng, nhiệt độ này giảm 1~2 oC qua HE (HE approach). Cần gắn thêm điện trở sưởi ở binh nước nóng cuối cùng, tuy nhiên công suất điện trở sưởi nhỏ.
Tham khảo
Waterside Heat Recovery in HVAC Systems
Two Good Old Ideas Combine to Form One New Great Idea
