Enerji Tasarrufu için Serbest Soğutma: Üretici Verilerine Dayalı Kuru, Islak ve Hibrit Soğutmanın Teknik Pazar Analizi

Özet

Enerji ve iklim hedefleri ışığında serbest soğutma, soğutma makinesine göre büyük bir kaynak tasarrufu potansiyeli açıyor; çalışma bu tasarruf potansiyelini nicelleştirmek için soğutma kulesi uygulamalarının fiziksel ve teknik sınırlarını belirliyor ve kapsamlı elektrik ve su tüketimi verisi sağlıyor. Altı paketli kule türü ayrılıyor: kuru, kapalı ıslak, açık ıslak ve üç hibrit sistem (ıslatılmış, püskürtülmüş, ıslatma matlı). Karşılaştırılabilirlik için tüm türler için tek bir genelleştirilmiş sistem tanımlanıyor; veri 27 üreticinin 6730 sistem modelinin veri sayfalarından toplanıyor.

Medyan yaklaşma kuru soğutucular için ortam kuru termometreye 10 K, açık ıslak kuleler için yaş termometreye 5 K ve kapalı devre ıslak kuleler için yaş termometreye 6,5 K; ıslak soğutma ayrıca donmaya karşı yaklaşık 5 K güvenlik payı gerektiriyor. Tüm kule türleri en az 5 K tipik soğutucu aralığı gösteriyor, bu yüzden çıkış girişten 5 K'den az yüksek olmak zorundaysa kule serbest soğutması çoğunlukla mümkün değil.

Özgül elektrik talebi türlere göre 0,01 ile 0,06 kWel/kWth arasında; açık ıslak kuleler yaklaşık 0,012-0,021 kWel/kWth ile en düşük, soğutma makinesi birim soğutma başına yaklaşık on kat daha fazla elektrik kullanır. 32/27/21 °C'de özgül su tüketimi dörtte birlik aralığı püskürtmeli hibrit için 3,32-4,60 l/sa/kWth, ıslatma matlı hibrit soğutucular için 2,06-2,69 l/sa/kWth; kuru soğutucular 0 kullanıyor. Stuttgart örneğinde gereken soğutucu sıcaklığı 25 °C iken kuru soğutma yılın saatlerinin yaklaşık %72,8'ini, ıslak ve hibrit soğutma %98,0-99,6'sını karşılıyor; 20 °C'de %52,2'ye karşı %79,2-87,9. Buharlaşmalı soğutmayla asgari çıkış sıcaklıkları kuru soğutmadan 16 K'e kadar düşük.

Sınırlar: veriler üretici veri sayfalarından geliyor, ölçülmüş saha performansından değil; standart işletme noktalarındaki değerler gerçek işletme koşullarından farklı olabilir. Çalışma kuru ve buharlaşmalı ısı atımını veri merkezlerinde ve sanayide modellemek için kıyas verisi sağlıyor.

Öne çıkan noktalar

1. Medyan yaklaşma kuru soğutucular için ortam kuru termometreye 10 K, açık ıslak kuleler için yaş termometreye 5 K, kapalı devre ıslak kuleler için yaş termometreye 6,5 K; ıslak soğutma ayrıca donmaya karşı yaklaşık 5 K güvenlik payı gerektiriyor.
2. Tüm kule türleri en az 5 K tipik soğutucu aralığı gösteriyor; çıkışın girişten 5 K'den az yüksek olması gerekiyorsa kule serbest soğutması çoğunlukla mümkün değil.
3. Özgül elektrik talebi türlere göre 0,01-0,06 kWel/kWth; açık ıslak kuleler yaklaşık 0,012-0,021 ile en düşük; soğutma makinesi birim soğutma başına yaklaşık on kat daha fazla elektrik kullanır.
4. 32/27/21 °C'de özgül su tüketimi dörtte birlik aralığı püskürtmeli hibrit için 3,32-4,60 l/sa/kWth, ıslatma matlı hibrit için 2,06-2,69 l/sa/kWth; kuru soğutucular 0.
5. Stuttgart'ta 25 °C gereken soğutucu sıcaklığında kuru soğutma yılın saatlerinin yaklaşık %72,8'ini, ıslak ve hibrit %98,0-99,6'sını karşılıyor; 20 °C'de %52,2'ye karşı %79,2-87,9.
6. Buharlaşmalı soğutmayla asgari çıkış sıcaklıkları kuru soğutmadan 16 K'e kadar düşük.

Tasarımda kullanımı

• Serbest soğutma uygulanabilirliğini gereken soğutucu çıkış sıcaklığı ile kule yaklaşma değerinden (kuru 10 K, açık ıslak 5 K, kapalı ıslak 6,5 K) ve en az 5 K soğutucu aralığından kontrol edin.
• Kuru ile ıslak ısı atımı arasında seçim yaparken yıllık serbest soğutma saatlerini (25 °C için %72,8'e karşı %98-99,6) ve özgül su tüketimini (0'a karşı 2-4,6 l/sa/kWth) birlikte karşılaştırın.
• Serbest soğutmanın elektrik avantajını (0,012-0,06 kWel/kWth, soğutma makinesinin yaklaşık onda biri) enerji modelinde girdi olarak kullanın.

Kimler okumalı

Kuru, ıslak ve hibrit soğutucu ısı atım ekipmanı seçen soğutma tasarımcıları ve enerji modelleyiciler.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş (1.1 Önceki araştırmalar, 1.2 Çalışmanın amacı)
2. 2. Malzeme ve yöntemler (2.1 Sistem tanımı, 2.2 Veri toplama, 2.3 İstatistiksel değerlendirme)
3. 3. Sonuçlar (3.1 Soğutma kulesi kullanımının sınırları, 3.2 Elektrik ve su tüketimi, 3.3 Örnek uygulama)
4. 4. Tartışma
5. 5. Sonuçlar ve görünüm

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Paula M. Wenzel; Marc Mühlen; Peter Radgen

Yayıncı

Energies (MDPI AG)

Yıl

2023

Cilt

16

Sayı

9

Sayfalar

3661

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3390/en16093661

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.mdpi.com

Künye