Buz depolama kliması - Ice storage air conditioning

Üretimde bir buz depolama klima ünitesinin çizimi.

Buz depolama kliması , termal enerji depolaması için buz kullanma işlemidir . İşlem, elektrik talebinin en yüksek olduğu zamanlarda soğutma için kullanılan enerjiyi azaltabilir . Güneş enerjisi gibi alternatif güç kaynakları da bu teknolojiyi daha sonra kullanmak üzere enerji depolamak için kullanabilir. Bu, suyun yüksek füzyon ısısı nedeniyle pratiktir : bir metrik ton su (bir metreküp), 334 megajul (MJ) (317.000 BTU ) enerji depolayabilir , bu da 93 kWh'ye (26,4 ton-saat) eşittir .

" Ton soğutma kapasitesinin " (ısı akışı) orijinal tanımı, 24 saatlik bir süre içinde bir ton buzu eritmek için gereken ısıydı. Bu ısı akışı, yaz aylarında Boston'da 3.000 metrekarelik (280 m 2 ) bir evde beklendiği gibi . Bu tanım o zamandan beri daha az arkaik birimlerle değiştirildi: bir ton HVAC veya soğutma kapasitesi yaklaşık olarak 3520 Watt'a eşittir . Küçük bir depolama tesisi, büyük bir binayı bir günden bir haftaya kadar soğutmaya yetecek kadar buz tutabilir, bu buz ister susuz amonyak soğutucular tarafından üretilsin , ister at arabaları tarafından çekilsin.

Zemin dondurma da kullanılabilir; bu, zeminin doygun olduğu yerde buz şeklinde yapılabilir. Sistemler ayrıca saf kaya ile de çalışacaktır. Buzun oluştuğu her yerde, buz süreç boyunca katı kaldığından, buz oluşumunun füzyon ısısı kullanılmaz. Zemin dondurmaya dayalı yöntem, kazılar sırasında dengesiz zemini sağlamlaştırmak için madencilik ve tünelcilik için yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüzeydeki bir soğutucudan tuzlu su taşıyan eşmerkezli borulara sahip sondaj delikleri kullanılarak zemin dondurulur. Soğuk, tuzlu su kullanılarak benzer şekilde çıkarılır ve çalışma sıcaklıklarını daha yüksek hacimlerde kullanılabilir seviyelere getirmek için normal olarak tuzlu sudan sıvıya ısı eşanjörü ile geleneksel buz depolama ile aynı şekilde kullanılır. Donmuş zemin aylarca veya daha uzun süre soğuk kalabilir, bu da ihmal edilebilir yapı maliyetiyle uzun süre soğuk depolamaya izin verir.

Mevcut klima sistemlerini buz depolama ile değiştirmek, fazla rüzgar enerjisinin ve bu tür kesintili diğer enerji kaynaklarının daha sonraki bir zamanda, muhtemelen aylar sonra soğutmada kullanılmak üzere depolanmasını sağlayan uygun maliyetli bir enerji depolama yöntemi sunar.

Erken buz depolama, sevkiyat ve üretim

Mekanik soğutmanın ortaya çıkmasından önce, donmuş göllerden veya nehirlerden buz kesiliyor ve soğutucu olarak kullanılmak üzere şehirlere taşınıyordu. Buz, geniş çapta sevk edildi ve yıl boyunca buz evlerinde saklandı . Kolayca erişilebilen bir buz kaynağı yoksa, genellikle yakınlarda sığ, gölgeli havuzlar inşa edildi ve donma mevsiminde buz bunlardan çıkarıldı.

Klima

Bu teknolojinin en yaygın kullanılan şekli, kampüs genelindeki iklimlendirme veya büyük binaların soğutulmuş su sistemlerinde bulunabilir. İklimlendirme sistemleri, özellikle ticari binalarda, çeşitli ülkelerde sıcak yaz günlerinde görülen pik elektrik yüklerine en büyük katkıyı yapan unsurlardır. Bu uygulamada, standart bir soğutucu, bir buz yığını üretmek için gece çalışır. Daha sonra su, normalde chiller'in gündüz çıkışı olacak olan soğutulmuş su üretmek için gün boyunca yığın içinde dolaşır.

Kısmi depolama sistemi, soğutma gruplarını günde yaklaşık 24 saat çalıştırarak sermaye yatırımını en aza indirir. Geceleri depolama için buz üretirler ve gündüzleri klima sistemi için suyu soğuturlar. Eriyen buzda dolaşan su, üretimlerini arttırır. Böyle bir sistem genellikle günde 16 ila 18 saat buz yapma modunda ve günde altı saat buz eritme modunda çalışır. Soğutma grupları geleneksel bir tasarım için gereken boyutun sadece %40-50'si kadar olabildiğinden sermaye harcamaları en aza indirilir. Yarım günlük atılan ısıyı depolamak için yeterli buz depolaması genellikle yeterlidir.

Dolu bir depolama sistemi, pik yük saatlerinde soğutma gruplarını tamamen kapatarak bu sistemi çalıştırmak için gereken enerji maliyetini en aza indirir. Sermaye maliyeti daha yüksektir, çünkü böyle bir sistem, kısmi depolama sisteminden daha büyük soğutma grupları ve daha büyük bir buz depolama sistemi gerektirir. Buz depolama sistemleri, tam depolama sistemlerinin genellikle geleneksel klima tasarımlarıyla rekabet edebilecek kadar ucuzdur.

Klima soğutma gruplarının verimliliği, performans katsayıları (COP) ile ölçülür . Teorik olarak, termal depolama sistemleri, ısıyı daha sıcak gündüz havası yerine daha soğuk gece havasına boşalttığı için soğutucuları daha verimli hale getirebilir. Pratikte, ısı kaybı buzu erittiği için bu avantajın önüne geçer.

Klima termal depolamasının toplumda bir şekilde faydalı olduğu gösterilmiştir. Talep daha düşük olduğu için yoğun olmayan elektrik daha ucuzdur. Ayrıca, genellikle pahalı ve çevresel olmayan kaynaklar tarafından sağlanan yoğun zamanlarda talebi azaltır.

Bu teknolojideki yeni bir gelişme, soğutucu akışkan için yoğunlaştırıcı bir ortam olarak buzu kullanır . Bu durumda normal soğutucu akışkan kullanıldığı yerde serpantinlere pompalanır. Bununla birlikte, onu tekrar sıvıya dönüştürmek için bir kompresöre ihtiyaç duymak yerine , düşük sıcaklıktaki buz, soğutucuyu tekrar bir sıvıya soğutmak için kullanılır. Bu tür bir sistem, mevcut soğutucu bazlı HVAC ekipmanının, daha önce soğutulmuş su teknolojisi ile kolayca yapılamayan bir şekilde, Termal Enerji Depolama sistemlerine dönüştürülmesine izin verir. Ayrıca, gündüzden geceye büyük bir verimlilik farkı yaşamayan su soğutmalı soğutulmuş su sistemlerinin aksine, bu yeni ekipman sınıfı tipik olarak hava soğutmalı yoğuşma ünitelerinin gündüz çalışmasının yerini alır. En yoğun gündüz sıcaklıkları ile yoğun olmayan sıcaklıklar arasında önemli bir farkın olduğu alanlarda, bu tip ünite tipik olarak yerini aldığı ekipmandan daha fazla enerji verimlidir.

Yanma gaz türbini hava girişi soğutma

Yanma gaz türbini hava girişi soğutması için termal enerji depolaması da kullanılmaktadır . Bu teknik, elektrik talebini geceye kaydırmak yerine, üretim kapasitesini gündüze kaydırıyor. Geceleri buz üretmek için türbin genellikle mekanik olarak büyük bir soğutma grubunun kompresörüne bağlanır. Pik gündüz yükleri sırasında, su, buz yığını ile türbin hava girişinin önündeki bir ısı eşanjörü arasında dolaştırılır ve giriş havasını donma sıcaklıklarına yakın bir sıcaklığa soğutur. Hava daha soğuk olduğu için türbin, belirli bir kompresör gücü miktarıyla daha fazla hava sıkıştırabilir. Tipik olarak, hem üretilen elektrik gücü hem de türbin verimliliği, giriş soğutma sistemi etkinleştirildiğinde yükselir. Bu sistem basınçlı hava enerji depolama sistemine benzer .

Ayrıca bakınız

Referanslar