ذخیره سازی انرژی حرارتی در هالیوود

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 48

از: شرکت Calmac

ماخذ: HPAC

گذر در محله سینمایی شهر لس آنجلس سفری است در تاریخ فیلم سازی گوشه کنار این محله پر است از ساختمان هایی که یادآور دوران ماجراهای عاشقانه و با شکوه گذشته هستند. ساختمان تئاتر ال کاپیتان (El Capitan) بخشی از این شکوه و جلال است که شاید عمده شهرت خود را مدیون ساخته شدن فیلم جاودانی همشهری کین در این ساختمان در سال ۱۹۴۱ باشد. در کنار تئاتر ال کاپیتان ساختمانی اداری به همین نام وجود دارد که در سال ۱۹۲۶ میلادی ساخته شد. هر دو ساختمان از المان های معماری قدیمی هالیوود برخوردارند و روزهای پر شکوه آن را به ذهن متبادر می سازند.

اما در طول سالیان تغییراتی در ساختمان اداری انجام شده است که از مهم ترین آنها می توان به اضافه کردن سیستم جدید تهویه مطبوع در سال ۱۹۸۵ میلادی اشاره نمود. البته پس از زلزله مهیب نورت ریج (Northridge) آسیبهای فراوانی به این ساختمان وارد شد و تعداد ساکنان آن کاهش یافتند و بعد از آن شرکت  Century Life of America ساختمان را خریداری نمود. مدیران این شرکت ایده بازسازی و بازگرداندن ساختمان به وضعیت اصلی و طراحی اولیه اش را در سر می پرورانند تا با سایر پروژه های بازسازی در جریان در منطقه بلوار هالیوود هماهنگی داشته باشد. نصب تجهیزات تهویه مطبوع شامل شش واحد هواخنک در سقف ساختمان ۵۴۱۵۰ فوت مربعی می شد. هر یک از این واحدها به کنتورهای شمارنده کیلووات ساعت مجهز بودند تا هزینه های مصرف انرژی در ساعات خارج از نقطه اوج محاسبه و بین ساکنان ساختمان سرشکن گردد. مهندسان در مراحل اولیه پروژه بازسازی بررسی هایی درباره سیستم تهویه مطبوع موجود انجام داده و بدنه ها بادزنها و کویل های آنها را سالم و قابل استفاده تشخیص دادند. البته عمر این تجهیزات ملاحظات و نگرانی هایی را در خصوص قابل اطمینان بودن عملکرد کمپرسورها و اجزاء سیستم تبرید ایجاد نمود و مسئله دیگر این بود که راندمان این سیستم ها ظرفیت های سرمایی و گرمایی باید برای تأمین در بهترین حالت از تجهیزات تهویه مطبوع خواسته های ساکنین جدید که در زمینه فناوری های نوین فعالیت داشتند، افزایش یابند. نسل جدید بسیار پایین تر بود. بررسی دقیق تر بارهای موجود ساختمان نشان داد که هدف نهایی و بلند مدت شرکت Century Life این بود که ساختمان را به صورت ملکی درجه اول به فروش برساند و این بدان معنی بود که باید سیستم گرمایش و تهویه مطبوعی با کیفیت عالی در آن نصب میشد که در صورت نیاز،امکان بالا بردن ظرفیتهای سرمایی جهت تقابل با بارها را داشته باشد.

پنج مخزن ذخیره سازی یخ مدل 1190 Calmac که
در بالای سقف ساختمان ال کاپیتان قرار داده شده اند.

آقای کن موریسون عضو گروه طراحی شرکت Rosenberg & Associates شش سیستم متفاوت برای این ساختمان پیشنهاد کرد و هر یک از آنها با توجه به معیارهای تعیین شده از سوی صاحبان ساختمان مورد بررسی قرار گرفتند. عواملی که در تصمیم گیری اهمیت فراوانی داشتند عبارت بودند از میزان سرمایه گذاری، میزان از دست دادن فضای مفید نیازمند بهای نگهداری، هزینه های راهبری سادگی ،کارکرد، صدا / ارتعاش و قابلیت اندازه گیری میزان مصرف انرژی هر یک از ساکنان.

یکی از گزینه های پیشنهاد شده تغییر دادن سیستم واحدهای انبساط مستقیم سقفی به سیستم آب سرد بود. در این پیشنهاد مخازن ذخیره سازی حرارتی مدل IceBank ساخت شرکت Calmac روی سقف قرار می گرفتند و آب سرد به داخل آنها پمپ میشد. با استفاده از سیستم ذخیره یخ می شد با کاستن از دمای هوای تغذیه و بدون نیاز به تغییر یا بهینه سازی بادزنها و یا کانال های موجود ظرفیت سرمایی ساختمان را افزایش داد. اگر این سیستم مورد استفاده قرتر می گرفت هزینه حدودا 130 کیلووات ساعت انرژی با نزخ نقطه ای اوج معادل8/1 دلار به ازای هر کیلووات ساعت از دوش ساکنان ساختمان برداشته می شد. آقای موریسون در این زمینه می گوید:

(سیستم ذخیره سازی حرارتی از همان ابتدا که گزینه را بررسی کردیم برنده بلامنازع این پروژه بود هزینه تخمینی برای تغییر دادن سیستم به آب
سرد حدود ۲۰۰۰۰ دلار برآورد شد که آن هم بدون احتساب تخفیف هایی که شرکت های تأمین کننده برق برای استفاده کنندگان از سیستم های ذخیره سازی حرارتی در نظر می گیرند ظرف مدت کمتر از پنج سال باز پرداخت می شد.)

چیلرها در سیستم های سرمایش سنتی در ساعاتی به کار گرفته میشوند که نقطه اوج
مصرف روزانه است و نرخ هایی که از سوی شرکت های تأمین کننده برق در این ساعات
اعمال میشود بسیار بالاتر از نرخ های مربوط به ساعات خارج از پیک و نقطه اوج مصرف
است و در نتیجه استفاده از سیستم های سنتی سرمایش بسیار گران تمام می شود. اما با وجود
سیستم های ذخیره سازی حرارتی می توان چیلرها را در ساعاتی خارج از محدوده اوج مصرف روشن کرد تا یخ در داخل مخازن هشت فوتی واقع بر سقف یا بیرون ساختمان تشکیل شود.

چیلرها به محض فرارسیدن ساعاتی که نرخ برق در آنها گران است خاموش می شوند و انرژی گران قیمت روزانه تنها برای به چرخش درآوردن سیال واسط انتقال حرارت در درون یخ مخازن و به داخل سیستم تهویه مطبوع ساختمان استفاده می شود. بنابراین چیلرها در ساعاتی خارج از محدوده اوج مصرف روشن می شوند و بار مصرف انرژی ساختمان به ساعت هایی منتقل می شود که کمتر کسی از برق استفاده میکند و نرخ های آن نیز ارزانتر هستند در نتیجه صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های مصرف انرژی حاصل می آید.
یک مزیت دیگر سیستم ذخیره سازی یخ برای ساختمان اداری الکابستان این بود که می شد با کاستن ناچیز دمای هوای تغذیه بر ظرفیت بادزنها و کانال های موجود افزود. این مسئله میتوانست بدون این که نیاز به تغییر دادن سیستم شفتها و کانال های موجود باشد.
ظرفیت سرمایی اضافی مورد احتیاج را تأمین کند مساحت طبقه همکف این ساختمان تنها ۷۲۵۰ فوت مربع بود و با وجود این محدودیت زیربنا عامل مذکور اهمیت بیشتری می یافت چون در صورتی که احداث کانال های جدید تصویب میشد بخشی قابل توجه از فضاهای ارزشمند و قابل استفاده ساختمان از بین می رفت.

سیستم ذخیره سازی حرارتی شامل یک چیلر هوا خنک شرکت Trane با ظرفیت اسمی ۱۲۵ تن برودتی بود که آب سرد با دمای ۲۰ درجه فارنهایت را به ۵ مخزن ذخیره سازی یخ مدل 1190 Calmac تغذیه می کرد.

با این سیستم نیاز به استفاده از چیلر در ساعات بین ۱ تا ۵ عصر که محدوده اوج مصرف تلقی می شد حذف می گردید و با استفاده از واحدهای سقفی موجود و بدنه ها بادزن ها زانویی ها و کانال کشی های آنها هیچگونه تغییر و یا اخلالی در بازشدگی های سقف فضای داخلی ساختمان و یا فعالیت های ساکنان ایجاد نمی شد. کویل های سرمایشی انبساط مستقیم که قبلاً بر سیستم های سقفی ساختمان نصب شده بودند با سیستم آب سرد تعویض شدند و کلیت سیستم را به وضعیت جدید نزدیک تر ساختند. علاوه بر این لوله های رفت و برگشت عایق کاری شده حاوی گلیکول برای ارتباط بین واحدهای سقفی و چیلرها که بر روی زمین قرار داشتند مورد استفاده قرار گرفتند. یک پمپ آب سرد ثانویه نیز نصب شد تا آب سرد چیلرها یا مخازن ذخیره سازی یخ را در صورت احتیاج به چرخش درآورد و آب سرد مورد نیاز هواسازها را با دمای ۴۰ درجه فارنهایت تأمین کند. کل این سیستم با ۳۰ درصد گلیکول محافظت می شود. از آنجا که ساختمان برای تحمل طبقه هفتمی در آینده طراحی شده بود نیاز به اجرای تغییرات در سازه طبقه آخر برای تحمل وزن تجهیزات ناچیز بود. سیستم تهویه مطبوع ساختمان با سیستم های کنترل دیجیتال مستقیم (DDC) کنترل میشود ترمینالهای حجم متغیر هوا نیز برای تطابق با سیستم DDC بهسازی و تعویض شدند تا ساکنین کنترل کاملی بر کارکرد آنها داشته باشند و نیز کنترل و مشاهده میزان مصرف انرژی هر یک از ساکنین امکان پذیر گردد.
سه سال از تاریخ اتمام این پروژه می گذرد و آب و هوای خشک لس آنجلس بدنه واحدهای سقفی را در شرایطی مناسب حفظ نموده است. در واقع می توان گفت که بدنه ها تا چند دهه دیگر هم به خوبی عمر خواهند کرد.
سیستم جدید هزینه های راهبری و کارکردی را کاهش داد و شرکت Century Life توانست به هدفش یعنی بهبود کیفیت ساختمان با هزینه ای نسبتاً کم نائل گردد.

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید در دوره آموزشی کارگاه عملی ساختمان تعمیر و عیب یابی چیلرهای تراکمی ثبت نام کنید.