با افزایش هزینه های مصرف انرژی، امروزه اغلب افراد به دنبال راه حل مناسبی برای کاهش مصرف آن هستند. در حال حاضر برای انجام بسیاری از کارها مانند گرم کردن محیط، سرد کردن محیط، پخت غذا، تهویه مطبوع هوا و…از انرژی برق و آب استفاده می شود. به کارگیری تجهیزاتی که بتوانند این کارها را با کمترین میزان مصرف انرژی و هزینه کم انجام دهند؛ برای مصرف کنندگان بسیار مقرون به صرفه است. سیستم فری کولینگ یک روش مقرون به صرفه برای تولید برودت یا سرما در محیط های صنعتی و سایر محیط هایی است که نیاز به تهویه مطبوع و سرمایش دارند. میزان مصرف انرژی در سیستم فری کولینگ بسیار پایین است؛ چراکه این سیستم از دمای پایین محیط در ماه های سرد سال، برای تولید برودت و سرما استفاده می کند.

سیستم فری کولینگ معمولاً روی چیلر نصب می شود. البته امکان نصب این سیستم به صورت مجزا روی انواع چیلر وجود دارد. در این مطلب به معرفی کامل این سیستم کاملاً اقتصادی می پردازیم؛ تا در صورت نیاز به سیستم سرمایشی، در کنار چیلرها از آن استفاده کنید.

عملکرد سیستم فری کولینگ به چه صورت است؟

فری کولینگ می تواند با تامین آب سرد مورد نیاز برای چیلرها یا دستگاه های سرمایشی، نقش قابل توجهی در بهینه سازی مصرف انرژی برق و آب در کشورها داشته باشد. یکی از ویژگی های چشمگیر سیستم free cooling این است که بعد از تولید آب سرد، می توان در همان لحظه از آن استفاده کرد؛ یا آن را درون مخزن های خاصی ذخیره کرده و بعداً از آن برای سردسازی محیط استفاده کرد.

روی تمام سیستم های free coolingدمای مناسب برای تولید آب سرد از محیط تعریف شده است. در واقع سیستم free cooling نشان می دهد که در چه دمایی از محیط، امکان تولید آب سرد برای چیلرها وجود دارد. اگر دمای محیط در فصل های سرد سال به دمای تعریف شده در سیستم فری کولینگ برسد؛ آب گرم به واسطه یک شیر سه طرفه به سیستم فری کولینگ انتقال پیدا می کند. آب گرم به دلیل پایین بودن دمای هوا کمی گرما از دست می دهد و سرد می شود.

فن کویل هایی که در سیستم free cooling تعبیه شده اند؛ به دمای محیط کمک می کنند تا به آب گرم نزدیک شود و باعث کاهش دمای آن شود. در مواردی ممکن است دمای آب به اندازه کافی کاهش پیدا نکند؛ که با عبور آب نیمه سرد از چیلر، دمای آن کاهش پیدا می کند.

لازم به ذکر است که در فصول سرد سال، اگر دمای محیط از دمای آب سرد مورد نیاز برای چیلرها پایین تر باشد؛ آب بعد از عبور از شیر سه راه دمای آن به اندازه کافی کاهش پیدا می کند و نیازی به عبور از چیلر برای کم کردن دما نیست. در چنین وضعیتی چیلرها به طور کامل قطع می شوند؛ اما اگر دمای محیط به دلیل گرم بودن هوا بالا باشد و سیستم free cooling قادر به سرد کردن آب مورد نیاز برای چیلر نباشد؛ آب به سیستم فری کولینگ انتقال پیدا نمی کند و مستقیماً در چیلر خنک می شود.

در چه مواردی از سیستم free cooling استفاده می شود؟

کاهش مصرف انرژی به واسطه سیستم free cooling باعث شده است تا امروزه در فضاهایی که نیاز به ایجاد برودت است؛ از سیستم فری کولینگ استفاده شود. برخی از موارد استفاده از سیستم فری‌کولینگ عبارت است از:

1. در صنایعی که برای بازدهی بیشتر و افزایش سرعت عمل کار خود نیاز به ایجاد برودت یا سرما دارند؛ از سیستم فری‌کولینگ در کنار انواع چیلر صنعتی استفاده می شود.
2. در مراکز پردازش اطلاعات از کامپیوترهای بزرگ یا سوپر کامپیوتر برای انجام کارهای مختلف استفاده می شود. این مرکز در تمام روزهای سال باید به واسطه چیلرها سرد شود تا در عملکرد کامپیوترها اختلال ایجاد نشود. در این فضا برای راه اندازی و استفاده از سوپر کامپیوترها، از برق زیادی استفاده می شود. به همین دلیل استفاده از سیستم فری کولینگ در این منطقه می تواند بسیار مناسب باشد.
3. امروزه بسیاری از دستگاه های بزرگ صنعتی مانند دیتا سنترها در تمام روزها باید به واسطه سرمایی که توسط چیلر تولید می شود؛ سرد شوند. این دستگاه ها به شدت حساس هستند و به همین علت بهتر است در مدار چیلر، از سیستم فری کولینگ استفاده شود تا به صورت خودکار در ماه هایی از سال که هوا سرد است؛ سیستم فری کولینگ فعال شود.
4. در بسیاری از فضاهای شلوغ که علاوه بر گرمایش، نیاز به ایجاد برودت و سرما است؛ می توان از سیستم فری کولینگ در ساختار چیلرها استفاده کرد تا در فصل های سرد سال، ایجاد برودت با هزینه و انرژی کمتری انجام شود.

سیستم free cooling از چه اجزایی تشکیل شده است؟

سیستم فری کولینگ ساختاری نزدیک به چیلر دارد؛ اما چند قطعه مانند شیر سه طرفه، مبدل حرارتی و همچنین قطعات کنترل کننده به این سیستم اضافه شده است. اجزای تشکیل دهنده سیستم فری کولینگ به دو حالت نصب می شوند. روش های نصب سیستم فری‌کولینگ به شرح زیر است:

• نصب سیستم فری‌کولینگ به صورت مجزا: در صورتی که نصب اجزای سیستم فری‌کولینگ به صورت مجزا باشد؛ در ماه های سرد سال، آب ابتدا وارد سیستم فری کولینگ می شود و در آن به واسطه فن ها یا هوای خنکی که توسط این قطعه تولید می شود؛ سرد می شوند. چنانچه آب بعد از عبور از سیستم فری‌کولینگ و فن ها به اندازه کافی سرد شده باشد؛ چیلرها غیر فعال می شوند و هیچ نوع انرژی مصرف نمی شود. اگر آب به اندازه کافی کاهش دما نداشته باشد؛ چیلرها روشن می شوند و به وسیله کمپرسور به کاهش دمای آب می پردازند.
• نصب سیستم فری‌کولینگ به صورت یکپارچه: در سیستم فری‌کولینگ به صورت یکپارچه، فن های مبدل به طور کامل حذف می شوند و عمل خنک شدن آب با کمک همان فن های کندانسور انجام می شود. در این سیستم یک ردیف کویل حاوی آب و یک کندانسور حاوی مبرد کنار یکدیگر قرار می گیرند. آبی که درون کویل ها قرار دارد؛ به واسطه مداری خاص که مناسب فصل های سرد سال طراحی شده است؛ تامین می شود. آب بعد از به حرکت در آمدن توسط کندانسور با کاهش دما همراه است و بعد از عبور از صفحه مبدل، باعث سرمایش محیط می شود.

مزیت های استفاده از سیستم فری کولینگ برای تولید آب سرد

سیستم های فری کولینگ اگرچه تنها در فصل های سرد سال می توانند به تولید برودت یا سرما کمک کنند؛ اما همین مقدار تولید سرمایش در بعضی از کشورها به دلیل بالا بودن هزینه انرژی بسیار به صرفه است. علاوه بر کاهش هزینه مصرف انرژی، سیستم فری کولینگ از فوایدی برخوردار است که برخی از آن ها عبارت هستند از:

1. خوشبختانه برای ساخت چیلرهایی که دارای سیستم free cooling برای فصل زمستان هستند؛ نیازی به سیستم پیچیده و پیشرفته ای نیست و تولید کنندگان این محصول می توانند در صورت نیاز مشتری به استفاده از این سیستم در فصل های سرد سال، با اضافه کردن سیستم کنترل هوشمند و مبدل هوا خنک به چیلر، برای ساختن آن در کوتاه ترین زمان اقدام کنند.
2. در صورت استفاده از سیستم free cooling، میزان استفاده از چیلرها در فصل های سرد سال کم می شود. همین موضوع باعث شده است تا به طول عمر چیلر و اجزای آن اضافه شود.
3. با استفاده از سیستم فری کولینگ؛ فضاهایی که نیاز به سرما و برودت دارند؛ می توانند باعث کاهش مصرف انرژی تا هفتادوپنج درصد شوند.

کلام پایانی

در توضیحات بالا به بررسی کامل اینکه سیستم free cooling چیست و عملکرد آن به چه صورت است؛ پرداختیم. دانستیم که سیستم فری‌کولینگ یک تجهیز مقرون به صرفه برای بهینه سازی انرژی هنگام تولید سرما است. کسانی که قصد خرید چیلر برای سرد سازی محیط ساختمان یا تولید برودت در محیط های صنعتی را دارند؛ می توانند در کنار چیلر، این محصول را برای جلوگیری از مصرف بی رویه انرژی در فصل های سرد سال خریداری کنند. ساینا تهویه رادمان یکی از طراحان و تولید کنندگان برتر انواع چیلر و دستگاه های سرد کننده در ایران است که متناسب با نیاز مشتری چیلر یا انواع دستگاه سرد کننده را با بهترین قطعات روز دنیا طراحی و تولید می کند.