انباره انرژی سرمایی یا به اصطلاح “آیس بانک” به انگلیسی (Ice Bank) تجهیزی است که می تواند در زمان پیک مصرف سیستم های سرمایشی به کمک سیستم اولیه بیاید و باعث خاموشی و یا کاهش ظرفیت منبع اصلی سرمایش ساختمان یا پروژه گردد.

آیس بانک

آیس بانک چیست؟

استفاده بهینه از انرژی در بسیاری از کشور ها تبدیل به یک قانون شده است و دیگر فقط یک توصیه نیست. هر روزه تجهیزات نوینی در این زمینه در جهان تولید می شوند که یا خود مصرف کمتر انرژی در ازای تحویل انرژی مفید به ما را دارند یا مصرف انرژی سایر دستگاه ها را کاهش می دهند.

انباره انرژی سرمایی یا به اصطلاح “آیس بانک (Ice Bank)” تجهیزی است که می تواند در زمان پیک مصرف سیستم های سرمایشی، به کمک سیستم اولیه آمده و باعث خاموشی و یا کاهش ظرفیت منبع اصلی سرمایش ساختمان یا پروژه گردد. اصولا هر پروژه ای که بار نوسانی برودتی در طول شبانه روز را دارد می تواند از این محصول استفاده نماید. بیمارستان ها، مدارس و مراکز تجاری و ساختمان های مسکونی و هتل ها از این نمونه پروژه ها می باشند.

البته این محصول برای پروسه های تولیدی که نیازمند به بار ثابتی در شبانه روز از چیلر هستند شاید مناسب نباشد و می بایست این مسئله توسط کارشناسان فنی ما مورد بررسی قرار گیرد.

حالات ذخیره انرژی در Ice Bank

به طور کلی در سیستم هایی که از انرژی ذخیره شده سرمایی به صورت Ice استفاده می شود، حالات زیر ممکن است رخ دهد:

1. حالت شارژ آیس بانک
2. حالت شارژ آیس بانک و تأمین سرمایش بار جزئی (که معمولا در شب رخ می دهد)
3. حالت تأمین سرمایش با چیلر اصلی (عدم استفاده از آیس بانک)
4. حالت تأمین سرمایش با آیس بانک (خاموشی چیلر)
5. حالت استفاده توام از چیلر و آیس بانک
6. هر دو سیستم در حالت خاموش

متد طراحی Ice Bank

به جهت طراحی درست یک آیس بانک ابتدا باید نمودار محاسباتی بار مصرفی پروژه را بدست آورد تا زمان بار کم و خاموشی سیستم سرمایش اصلی مشخص گردد. عموما نیاز اصلی بار سرمایشی در زمان طلوع تا غروب آفتاب رخ می دهد که می توان از این فرضیه برای ترسیم حدودی نمودار استفاده کرد و طبیعتا متمم این نمودار زمان ذخیره انرژی آیس بانک خواهد بود.

علاوه بر کاهش هزینه های انرژی، طراحی مناسب آیس بانک می تواند به کاهش ظرفیت چیلر اصلی کمک شایانی کند.

به عنوان مثال در پروژه ای نمونه که ظرفیت چیلر 403 تن تبرید محاسبه شده است مطابق نمودار زیر می توان از چیلر با ظرفیت 250 تن تبرید استفاده نمود.

تعیین ظرفیتIce Bank

بر اساس اصول طراحی آیس بانک مطابق با استاندارد های ASHRAE و … کمینه ظرفیت چیلر جدید نباید از Trending Line نمودار کمتر باشد. در نتیجه در پروژه نمونه اشاره شده ظرفیت جدید کمتر از 240 تن تبرید نخواهد بود. بر اساس حساب سر انگشتی معمولا چیلر جدید با استفاده از آیس بانک می تواند 50 الی 60 درصد ظرفیت اولیه در نظر گرفته شود.

با طرح جدید علاوه بر کاهش هزینه های اولیه، پمپ و پایپینگ کوچکتر و مصرف برق کمتری نیز خواهیم داشت.

نکته حائز اهمیت دیگر در طراحی سیستم سرمایشی با آیس بانک، افزایش اختلاف دما از 5 به 10 درجه سانتیگراد است که باعث کاهش دبی می گردد که باز نیز موجب کاهش سایز لوله و کاهش هزینه های لوله کشی می گردد.

مطابق استاندارد اشری “ASHRAE FUNDAMENTALS HANDBOOK 2001” می توان سایز لوله جدید را بر این اساس محاسبه کرد.

سایر مزایای سیستم های مبتنی بر Ice Bank

با توجه به کاهش ظرفیتی که در سیستم رخ می دهد سایر اجزای سیستم هم دست خوش تغییراتی می شوند که طبیعتا در هزینه های اولیه و جاری پروژه ها تاثیر گذار می باشد.

1. با کاهش دمای رفت و برگشتی از آیس بانک به مصرف کننده، سطح حرارتی کویل های حرارتی می تواند کاهش یابد و منجر به کاهش هزینه های اولیه خواهد شد.
2. کاهش سطوح حرارتی، نیاز به فن با توان کمتری برای انتقال حرارت دارد که این مورد به کاهش هزینه اولیه و هزینه جاری پروژه می انجامد.
3. سایز هواساز و فن کویل ها می تواند کاهش داشته باشد که این کاهش با کمتر شدن ظرفیت فن های مربوطه همراه است.
4. کاهش ظرفیت چیلر و موتور و پمپ ها، کاهش سایز سیم و داکت های الکتریکی پروژه را به همراه دارد.

در بحث کاهش هزینه های جاری، این موضوع از همیت بسزایی برخوردار است که چیلر های تراکمی (عموما هواخنک) هزینه های جاری ناشی از بخش الکتریکال بالایی دارند. جلوگیری از دو چیز می تواند در بحث مصرف برق مفید باشد:

1. کاهش زمان و میزان پیک مصرف.

2. انتقال مصرف برق به زمانی که سیستم در کم باری است.

با توجه به نمودار شکل زیر می توانید مقایسه این مصرف در دو حالت سنتی (فقط چیلر) و نوین که چیلر به همراه آیس بانک است را مشاهده می کنید.

همانطور که مشخص است در این پروژه، نمونه پیک دیماند مصرف برق تا 50 درصد کاهش یافته و به بخش هایی از روز منتقل شده که در ساعات کم باری است. علاوه بر این سیستم با آیس بانک، سهم کمتری از سطح زیر نمودار سیستم را نیز دارد.

حالت عملکرد

ظرفیت نهایی آیس بانک بر اساس زمان گردش و زمان انبار تعیین می شود. مطابق استاندارد، سه زمان پیشنهادی در انتخاب نهایی آیس بانک با توجه به شرایط کارکرد چیلر در پروژه می توان متصور شد. 8، 10 و 12 ساعت از متداول ترین زمان ها می باشند که با توجه به نمودار زیر می توان دمای آب خروجی از چیلر را برای آن مشخص نمود.

با افزایش زمان ساخت یخ، حداقل دمای گلیکول نیز افزایش می یابد. هنگامی که دامنه دمایی بزرگتر، مبنای انتخاب چیلر باشد، دمای تأمین چیلر کمتر از آنچه نشان داده شده است خواهد بود.

شماتیک طراحی سیستم

دو مدار متداول برای اتصال سیستم آیس بانک – چیلر به مصرف کننده وجود دارد.

یکی از طرح های رایج اتصال چیلر و آیس بانک در بالادستی سیستم هست که به

سیستم اجازه می دهد در چهار حالت مطابق جدول زیر عمل کند.

در سیستم های بزرگ و سیستم هایی که تعادل هیدرولیکی سیستم ممکن است به هم بخورد بهتر است از مدار های اولیه و ثانویه برای اتصال چیلر و آیس بانک به مصرف کننده استفاده کرد که در طرح زیر نحوه اتصال این سیستم نشان داده شده است.

در این حالت سیستم در مدار اولیه دائما در گردش است و کنترل بار در مدار ثانویه انجام می شود و بدین ترتیب سیستم به صورت کنترل شده تری از لحاظ هیدرولیکی تعادل می یابد.

ساختمان یک آیس بانک

ساختمان آیس بانک نمونه مطالعاتی، ساخته شده از ورق و لوله های فولادی است که قابلیت اتصال مادولار کویل های سرمایشی در کنار هم را دارد. بدین ترتیب که گلیکول در داخل کویل ها وارد شده و آب اطراف آن را در زمان شارژ به یخ تبدیل می کند و در زمان مصرف با آب شدن یخ ها بار سرمایی مورد نظر به مصرف کننده می رسد.

متد پاشش آب در این نوع از آیس بانک ها، پاشش آب گردشی سیستم از بالا به روی کویل هاست.