تحسين تشغيل المياه المبردة وأنظمة التكييف

نظرة عامة

محطة تبريد مركزية تخدم منشأة حكومية كبيرة، تضم شيلرات مبردة بالماء، وضخاً أولياً وثانوياً، وأبراج تبريد، وجانباً هوائياً من وحدات AHU ووحدات طرفية VAV.

طرحت المراجعة سؤالاً عن كلفة تشغيل المحطة، وعن مقدار ما يقع من هذه الكلفة في استراتيجية التشغيل لا في حالة المعدات.

لماذا تُراجَع استراتيجية التشغيل

يشيع تشغيل محطة من هذا النوع وفق الإعدادات التي استقرت عند التسليم. وقد تبقى هذه الإعدادات بعد تغيّر الإشغال وشكل الحمل وحالة المعدات، لأن لا شيء في التشغيل الاعتيادي يفرض إعادة النظر فيها.

وهذا وحده يجعل مراجعة استراتيجية التحكم دورياً أمراً وجيهاً بذاته، بصرف النظر عن وجود عطل مشتبه به أو عدمه.

التحدي الهندسي

التبريد مستمر والمنشأة مشغولة، فلم يكن ممكناً تجربة أي تعديل بإيقاف المعدات. وجب تقييم التغييرات مقابل التشغيل الاعتيادي وتنفيذها بصورة قابلة للتراجع.

والحمل في منشأة بهذا الحجم غير متجانس. وحين تشترك مناطق ذات أنماط إشغال مختلفة في نظام توزيع واحد، فإن تغييراً على مستوى المحطة يناسب معظم المبنى قد يترك منطقة بعينها دون خدمة كافية. ولذلك يجب تقييم أي تغيير في الاستراتيجية مقابل أسوأ وحدة طرفية خدمةً، لا مقابل المتوسط.

التحليل الفني

تتبّعت المراجعة مسار الماء من الشيلر إلى الملف ثم عودةً.

درجة حرارة تغذية المياه المبردة. درجة تغذية أبرد مما يحتاجه الجانب الهوائي فعلياً تكلّف كفاءة الشيلر مباشرة. ونظرت المراجعة في درجة التغذية التي يحتاجها الجانب الهوائي لتحقيق ظروف الفراغ ونزع الرطوبة، وفي إمكانية تطبيق استراتيجية إعادة ضبط بناءً عليها.

التحكم بفرق الضغط. الضخ الثانوي المثبَّت على نقطة ضبط فرق ضغط ثابتة يقدّم ضاغطاً أعلى مما يحتاجه النظام في جزء كبير من نطاق تشغيله. ونظرت المراجعة في إمكانية تحسين إعدادات فرق الضغط مقابل الطلب الفعلي للنظام، بما في ذلك موضع الحساس ومجال التحكم المتتبّع للطلب.

تتابع تشغيل الشيلرات. تشغيل آلتين تعمل كلٌّ منهما دون نطاق كفاءتها يستهلك طاقة أكبر بوضوح من تشغيل آلة واحدة محمّلة جيداً، وهو ما يجعل التتابع عند الحمل الجزئي سؤال تحسين قائماً في أي محطة متعددة الشيلرات. وقد روجعت منطق التتابع وعتباته بوصفها فرصة تحسين تشغيلي مقابل شكل الحمل.

تشغيل الجانب الهوائي. روجعت جدولة وحدات AHU، ونسبة الهواء الخارجي، وسلوك صمامات الملفات، إضافةً إلى تشغيل الوحدات الطرفية VAV. فالوحدات الطرفية القابعة عند الحد الأدنى أو المتذبذبة تشوّه الحمل الذي تراه المحطة، وهي سبب شائع لأن تبدو المحطة هي المشكلة بينما هي ليست كذلك.

درجة حرارة الرجوع. استُخدم انخفاض درجة حرارة ماء الرجوع — أي انخفاض ΔT عبر النظام — كمسار تشخيصي. فهو يشير عادةً إلى سلوك الصمامات أو الملفات أو الوحدات الطرفية لا إلى المحطة، وقد يجعل المحطة تبدو محمّلة زيادة وهي ليست كذلك.

الخلاصات والتوصيات

حدّد العمل فرص تحسين تشغيلي لا مقترحات رأسمالية: إعادة ضبط درجة حرارة تغذية المياه المبردة وفق الحاجة الفعلية للجانب الهوائي؛ ومراجعة نقطة ضبط فرق الضغط بما في ذلك موضع الحساس؛ وتقييم عتبات تتابع الشيلرات مقابل شكل الحمل الحقيقي؛ ومطابقة جدولة وحدات AHU مع الإشغال؛ وفحص الوحدات الطرفية المساهمة في انخفاض ΔT النظام.

وقد صيغت كل فرصة بحيث يمكن تجريبها ومراقبتها والتراجع عنها.

النتائج

جرى تحديد فرص لتحسين الأداء. أما قياسها بصدق فيتطلب قياساً قبلياً وبعدياً عند حمل وظروف جوية متقاربة، وهو ما لم يكتمل. ولذلك لا تُدّعى أي نسبة وفر.

الدروس المستفادة

في محطة من هذا النوع يقع التحسين المتاح عادةً في استراتيجية التشغيل لا في المعدات — في افتراضات تجاوزتها الظروف التي وُضعت لأجلها، لا في شيء تعطّل.

ويستحق انخفاض ΔT النظام أن يُعامل كأول مؤشر تشخيصي في أي شكوى تتعلق بالمياه المبردة، لأنه يوجّه الفحص نحو الجانب الهوائي حيث يكون السبب عادةً، بدل الشيلرات حيث لا يكون غالباً.

وأخيراً، التغيير الذي لا يمكن قياسه لا يمكن الدفاع عنه. وتجهيز القياس اللازم لإثبات الوفر جزء من نطاق اقتراحه، لا مهمة لاحقة.