بافر تانک

توضیحات

بافر تانک (Buffer Tank) از جمله تجهیزاتی است که برای ذخیره سازی برودت یا حرارت مورد نیاز در یک سیستم تهویه مطبوع کاربرد دارد. معمولا مخازن بافر تانک به عنوان یک مخزن ذخیره تحت فشار در نظر گرفته می‌شوند و در مسیر چیلر یو بویلر قرار می‌گیرد. به طور کلی هر مخزنی که مقداری از سیال در درجه حرارت دیگر را در خود جای دهد یک مدل بافر تانک است. منابع کویلی یا منابع دوجداره عملکردی شبیه به بافر تانک را دارند. ولی وقتی از لفظ بافر تانک استفاده می‌کنیم، منحصرا در مورد مخزنی صحبت می‌کنیم که در مسیر آب یا سیال در گردش قرار می‌گیرد. در این قسمت سعی کرده‌ایم که محصول Buffer Tank را به صورت کامل توضیح داده باشیم. از جمله کاربردها‌ی بافر تانک عبارتند از:

• کاهش دوره‌های خاموش و روشن شدن سیستم (یعنی اصطهلاک کمتر)
• ذخیره انرژی برودتی و حرارتی (تجهیزات کوچکتر و ارزانتر)
• جداسازی هیدرولیکی مدارها از یکدیگر (شبیه به کاری که لولاس هدر هیدرولیک سپراتور می‌کند.)
• هواگیری سیستم در یک قسمت

بافر تانک چیست و چه کاربردی دارد؟

Buffer Tank یک مخزن ذخیره سازی آب یا ترکیبات دیگر (مانند روغن داغ) است که در سمت آب خنک (یا آب گرم یا هر سیال دیگر) یک سیستم تهویه مطبوع مانند چیلر تراکمی استفاده می‌شود. مخزن بافرتانک به عنوان ذخیره ساز انرژی سرمایشی در زمان بارهای برودتی پیک یا در شرایطی که تقاضا از ظرفیت سیستم خنک کننده بیشتر می‌شود استفاده می‌شود. همچنین به عنوان ذخیره ساز انرژی برای کمتر‌کردن تعداد دفعات خاموش یا روشن شدن سیستم نیز کاربرد دارد.

همانطور یکی دیگر از کاربری‌های بافرتانک در مواقعی است که می‌خواهیم تعداد دفعات خاموش و روشن شدن سیستم کمتر شود. این قضیه به ویژه در زمانی که سیستم دارای ظرفیت پایین‌تری باشد بیشتر حائز اهمیت است. در سیستم‌های کوچک که آب در کل سیستم کم است، آب سریعا خنک می‌شود و بعد از انتقال برودت به مصرف کننده‌ها سریعا گرم می‌شود. لذا بافرتانک آب اضافی مورد نیاز سیستم را تامین می‌کند و باعث می‌شود که وسیله تغذیه برودت زمان بیشتری را برای گرم کردن آب در سیستم روشن بماند.

بافر تانک در چه مواردی مورد استفاده قرار می‌گیرد؟

یکی از کاربرد‌های این وسیله به عنوان ذخیره کن انرژي است. این سیستم می‌تواند سمت ثانویه یک سیستم مرسوم تراکمی (یعنی تشکیل شده از چیلر تراکمی و یا اجزای دیگر) یا یک سیستم خنک‌کننده آزاد باشد که شاید خنک‌سازی فقط در شب اتفاق بیفتد (مانند خیلی از سیستم‌های خنک کننده کارخانجات بزرگ که با هوا در اتباط هستند). مثلا در طول شب ممکن است دما پایین‌تر باشد و بتوان آب را برای طول روز خنک نگه داشت (مانند شرایط کویر). لذا برای این شرایط از Buffer Tank استفاده می‌کنیم.

یکی دیگر از استفاده‌های Buffer Tank در موارد کوچک کردن ابعاد تجهیزات است. یک مخزن بافر معمولاً زمانی به کار می‌رود که نیاز به بار سرمایی متغیر در طول شبانه روز وجود داشته باشد. در چنین کاربردهایی از مخزن به عنوان ذخیره برای تامین بارهای سرمایشی بیشینیه یا در شرایطی که افزایش تقاضا بیش از ظرفیت سیستم خنک کننده است استفاده می‌شود. مثلا ممکن است فقط به مدت ۲ ساعت سیستم چیلر به بار حرارتی بیشتر از ۲۰ درصد نیاز داشته باشد. در این حالت به جای استفاده از یک سیستم با ظرفیت بالاتر از یک بافر تانک استفاده می‌کنند.

برای کم کردن اصهلاک سیستم بسیار کاربرد دارد. در هنگام راه‌اندازی یک سیستم خنک کننده مانند چیلر تراکمی، مصرف انرژی و اصطهلاک کمپرسور خنک کننده را در مقایسه با عملکرد مداوم افزایش می‌یابد. یعنی خاموش و روشن شدن‌های پی در پی برای این کار مناسب نیست. لذا ما می‌توانیم با داشتن یک سیستم ذخیره تعداد خاموش و روشن‌ شدن‌ها را کاهش دهیم. معمولا این قضیه در سیستم‌های کوچکتر اتفاق می‌افتد. بافر تانک Buffer Tank با تامین بارهای سرمایشی مورد نیاز در زمان مصارف بسیار پایین از این امر جلوگیری می‌کند.

زیرا تعداد استارت‌های دستگاه را کاهش می دهد و در نتیجه سایش و مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. اگر سیستم در مدت ۱۵ دقیقه به حداکثر برودت خود برسد، این وسیله با ایجاد یک مصرف کننده مجازی باعث بالا رفتن کارکرد سیستم می‌شود. مثلا بعد از ۳۰ دقیقه که سیستم با خنک کردن آب داخل تانک به حداکثر ظرفیت خود می‌رسد، دوباره برودت ذخیره شده می‌تواند برای سرمایش سیستم استفاده شود. این باعث می‌شود که دوباره سیستم مدت زمان بیشتری را خاموش باشد.

طراحی و انتخاب Buffer Tank چگونه صورت می‌گیرد؟

طراحی و انتخاب بافر تانک برای یک سیستم که ممکن است مصرف آن منظم نباشد صورت گیرد. معمولا این امر جهت تامین برودت سیستم در زمان اوج مصرف انجام می‌شود. ولی می‌توان از این محصول برای تامین برودت در زمانی که بار سیستم بسیار کم است هم استفاده کرد. چرا که باعث می‌شود که دفعات خاموش و روشن شدن سیستم کمتر باشد. برای اطلاعات بیشتر به مقاله مربوط به طراحی و انتخاب بافر تانک مراجعه کنید!

حجم مخزن بافر تانک چگونه محاسبه می‌شود؟

محاسبه حجم بافر تانک معمولا برای ساعاتی انجام می‌شود که سیستم در اوج مصرف خود است. البته اینکه بافر تانک برای چه عملی انتخاب می‌شود مهم است. در قسمت بالا در مورد انواع کاربرد‌های بافر تانک توضیح داده شده است. معمولا بافر تانک را برای کمتر کردن تعداد خاموش و روشن شدن‌های سیستم تهویه مطبوع انتخاب می‌کنند. لذا برای این کار باید در برخی از ساعات سیستم در حالت کارکرد پایین‌تر باشد. یعنی میزان نیاز سیستم به برودت کمتر از حالت نرمال سیستم باشد. در واقع در نظر می‌گیریم که سیستم چقدر زود خاموش می‌شود. ولی در اینجا مثالی برای یک سیستم معمولی را آورده‌ایم.

سپس با توجه به ساعات پیک مصرف مقدار پیک مصرف را حساب کنید. در اینصورت با داشتن توان مصرفی و مقدار زمان مورد نیاز برای تامین این توان، می‌توان مقدار کل انرژی مورد نیاز را به دست آورد. سپس با توجه به معادله انتقال حرارت آب و رابطه عمومی انتقال حرارت با توجه به انتقال دما، مقدار جرم یا حجم مخزن بافر محاسبه می‌شود.

فرض کنید یک سیستم در زمانی که کمترین مصرف را دارد، مقدار ۱۰ تن تبرید انرزی نیاز دارد. عدد ۱۰ را برای سادگی محاسبات در نظر گرفته‌ایم. همچنین فرض کنید که سیستم چیلر توانایی انتقال ۱۳ تن تبرید را دارد. در این صورت همچنین حجم آب داخل سیستم بسیار مهم است. مثلا فرض کنید که کل آب سیستم برابر با ۱۰۰۰ لیتر باشد. این عدد هم برای سادگی محاسبات انتخاب شده است.

مقدار انرژی مورد نیاز برای اینکه کل فضای تهویه شده در این مدت خنک و مطبوع باشد، برابر با ۱۰ تن تبرید است. در این صورت ما ۳ تن تبرید اضافه برای سیستم در حالت کمینه مصرف در نظر گرفته‌ایم. در اینصورت با فرض اینکه دمای رفت و برگشت آب طبق استاندارد ASHRAE باید ۵ درجه سانتیگراد باشد، و با فرض اینکه هر تن تبرید تقریبا ۳۰۰۰ کیلوکالری بر ساعت است، می‌تواند ۱۰۰۰ لیتر آب را در مدت زمان حدودی ۳۰ دقیقه ۵ درجه خنک کند. یعنی کل آب سیستم ۵ درجه خنک می‌شود. پس بعد از ۳۰ دقیقه در زمان کمینه مصرف انرژی سیستم خاموش می‌شود.

سپس باید ببینیم که چقدر طول می‌کشد که سیستم روشن شود. با فرض اینکه آب داخل سیستم قرار است ۱۰ تن تبرید مورد نیاز فضای تهویه شده را تامین کند، یعنی ۳ تن تبرید که به مدت ۳۰ دقیقه توانسته آب را خنک کند، حال ما ۱۰ تن تبرید نیاز داریم. یعنی به میزان کلی 1.5 Ton.hr انرژی ذخیره کرده‌ایم. پس اگر بخواهیم ۱۰ تن تبرید توان نیاز داشته باشیم ۰.۱۵ یک ساعت می‌تواند سیستم در حالت معمول روشن بماند. بدون روشن شدن چیلر. این مقدار برابر با ۹ دقیقه است.

حال اگر بخواهیم سیستم هر ۱ ساعت یک بار خاموش و یک بار روشن شود، باید به سیستم آب اضافه کنیم. هر ۱۰۰۰ لیتر آب برای این سیستم می‌تواند ۳۰ دقیقه سیستم روشن و ۱۰ دقیقه خاموش بماند. در اینصورت اگر آب سیستم ۱.۵ برابر شود این مقدار می‌شود ۴۵ دقیقه روشن و ۱۵ دقیقه خاموش! پس با یک بافر تانک ۵۰۰ لیتری این سیستم هر ۱ ساعت یکبار خاموش و یک بار خاموش می‌شود.

برای مطالعه بیشتر در این زمینه می‌توانید به مطلب طراحی و انتخاب بافر تانک مراجعه کنید!

دیگر وبسایت‌های ما وبسایت آذر فراز تیلار و وبسایت فروشگاه اینترنتی تجهیزستان