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O que fazer para melhorar eficiência do Chiller

Aprenda como melhorar a eficiência e em consequência reduzir o consumo de energia do seu Chiller

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Abordamos recentemente uma matéria sobre como calcular a economia de energia em função da substituição por um equipamento mais eficiente. Nesta matéria, iremos abordar formas de melhorar eficiência do Chiller em função ações corretivas ou retrofit de partes. Sem que seja necessário substituir o equipamento por um novo.

O Chiller é normalmente o maior consumidor individual de energia dentro do edifício ou em um processo industrial. Desta forma este está sempre em evidência para melhorias de eficiência energética. Veja a seguir quais as melhores ações para se obter este ganho de eficiência.

Limpeza do evaporador e do condensador – Ação para melhorar eficiência do Chiller

Isso deve ser bastante óbvio, mas você encontrará prédios que nunca limparam os trocadores de calor dos resfriadores ou fazem isso com pouca frequência.

Cada Chiller é projetado para ter alguma quantidade de incrustação, mas com o tempo o crescimento biológico, poeira, partículas estranhas e partículas internas da corrosão irão acumular e revestir as superfícies dos tubos e trocadores de calor. Fazendo com que as bombas trabalhem mais, e também reduzindo a capacidade de o trocador de calor transferir energia térmica entre a água e o refrigerante.

O que fazer?

O tratamento adequado da água deve ser realizado para manter a qualidade da agua dentro dos parâmetros aceitáveis. Você deve contatar um especialista local em tratamento de água para determinar os produtos químicos corretos e os intervalos de dosagem. Além disso, o condensador e o evaporador devem ser limpos periodicamente.

Para condensadores conectados a torres de resfriamento abertas, é recomendável limpá-los anualmente.

Para evaporadores e condensadores em sistemas fechados, é recomendável a limpeza física pelo menos a cada 12 meses (acompanhar a necessidade pelo Approach). Em algumas situações, será necessário realizar uma limpeza química, pois a depender da situação, a limpeza mecânica não trará o resultado esperado. Atentar que estes processos precisam ser realizados por empresas ou profissionais qualificados. Estes procedimentos podem danificar por completo seu equipamento, caso não sejam realizados de forma adequada.

A economia de energia com este procedimento, irá depender da quantidade de incrustação acumulada nas superfícies. A limpeza de resfriadores com excesso de sujeira pode levar a uma economia de energia de até 20%.

Não esqueça também de limpar as aletas do condensador se seu Chiller é de condensação a ar. Com o tempo, eles podem acumular sujeira, poeira, pedaços de lixo, ninhos de animais e material biológico que se acumula nas superfícies e reduz a eficácia da transferência de calor.

Substituição do Compressor – Ação para melhorar eficiência do Chiller

Em muitos casos, o compressor de um chiller pode ser adaptado com uma tecnologia mais nova. Verifique com o fabricante do Chiller ou com o especialista de serviço do seu equipamento se o seu resfriador pode ser atualizado. Se assim for, o retorno pode ser muito rápido.

Por exemplo, a substituição de um compressor scroll de velocidade fixa por um compressor de velocidade variável pode levar a uma redução de aproximadamente 9% no consumo de energia. O maior fator que afeta a economia é a quantidade de tempo por ano que equipamento opera com carga parcial.

Se operar em carga máxima durante a maior parte do ano, haverá pouca ou nenhuma economia. No entanto, se o Chiller operar em carga parcial na maior parte do ano, o que a maioria dos resfriadores faz, então há um grande potencial aqui para economizar energia.

Atualização do Compressor – Ação para melhorar eficiência do Chiller

Se não for viável substituir o compressor, os inversores de frequência podem ser instalados no compressor, permitindo que o resfriador funcione com mais eficiência em condições de carga parcial. A eficiência a plena carga, no entanto, será reduzida devido ao consumo do inversor.

A maioria dos chillers operam em condições de carga parcial durante a maior parte do ano, portanto, essa é uma opção atraente. A inclusão de um inversor de frequência pode levar a uma economia de energia de cerca de 15% a 30%.

Atentar que nem todos os compressores podem ser ajustados retroativamente com um VFD. Por exemplo, compressores scroll devem ser substituídos por compressores VFD em vez de tentar retrofit. Verifique com um especialista local para compatibilidade.

Reajuste temperatura saída de água gelada – Ação para melhorar eficiência do Chiller

A temperatura de saída da água gelada é tradicionalmente fixa, geralmente em torno de 6°C à 7,5°C. Hoje várias empresas já estão aplicando uma estratégia de redefinição de água gelada. O reajuste da água gelada permite que a temperatura da água gelada seja aumentada durante as condições de carga parcial. Isso reduz a quantidade de trabalho realizado pelo compressor dos chillers.

O aumento da temperatura da água resfriada resulta em um aumento na pressão do evaporador do refrigerante. O compressor pega o refrigerante na pressão do evaporador, em seguida, comprime-o e aumenta sua pressão para a pressão do condensador. Assim, quanto maior a pressão do evaporador, menos trabalho o compressor precisa fazer para aumentar essa pressão.

Como regra geral, a eficiência do chiller pode ser aumentada em 1 a 2% por grau C, à medida que a temperatura da água gelada é aumentada.

Como implementar?

Há muitas maneiras de implementar isso, você deve primeiro verificar com o fabricante do chiller se isso é aplicável ao seu chiller e perguntar quais limites de temperatura ou pressão devem ser impostos. Se for aplicável, você pode começar a decidir qual será o fator decisivo para a mudança de temperatura, pois há várias formas de fazer isso.

Não vamos entrar em muitos detalhes sobre isso neste artigo, mas algumas opções comuns são controlar com base na temperatura do ar externo, controlar com base na carga real, tanto o calor sensível quanto o latente, ou controlar com base na demanda média.

Antes de implementar o reajuste de água gelada, é importante considerar:

  • As bombas de água gelada aumentarão a velocidade para sistemas de volume variável, para atender a carga de resfriamento. O ponto ideal deve ser calculado para garantir que o aumento na potência de bombeamento não compense a economia do resfriador.
  • As serpentinas de resfriamento são frequentemente usadas para controle de umidade. A temperatura da água gelada é crucial para isso, portanto, verifique se isso é aplicável ao seu sistema.
  • Verifique se o fabricante do chiller recomenda qualquer limite de temperatura e pressão para a água ou o refrigerante.

Reajuste temperatura da água do condensador – Ação para melhorar eficiência do Chiller

Isso só pode ser implementado em chillers resfriados a água, já que o resfriamento a ar não utiliza água do condensador. Isso é muito parecido com a redefinição da água gelada que acabamos de ver. Ao reduzir a temperatura da água do condensador, você reduzirá a quantidade de trabalho que o compressor precisa fazer porque a diminuição na temperatura da água resultará em uma redução na pressão do refrigerante do condensador.

Novamente, como regra geral, você pode economizar 1 a 2% por redução de grau C. Normalmente, o ponto de ajuste da temperatura de retorno da água do condensador é fixado em torno de 27°C a 29,5°C. E os ventiladores da torre de resfriamento ou a linha de desvio são ajustados para controlar essa temperatura.

Algumas regiões poderão reduzir a temperatura da água do condensador à medida que a temperatura externa diminui. Isso reduzirá a pressão de condensação do refrigerante, fazendo com que o compressor tenha menos trabalho. Existem limites para o quão baixo você pode ir, eventualmente, o chiller será desligado para se proteger, então verifique com o fabricante antes de fazê-lo.

Sistema de automação (BAS) – Ação para melhorar eficiência do Chiller

O Chiller, as torres de resfriamento e as bombas possuem diferentes curvas de eficiência, especialmente em condições de carga parcial. Um sistema de automação pode ser instalado para garantir que a rotina de trabalho mais eficiente em função da curva de eficiência de cada item do sistema. A automação, a depender da qualidade do sistema, consegue implementar diversos tipos de rotinas para reduzir o consumo de energia. Rotinas que partem desde de identificar tendências de utilização, para entender o melhor momento de partir o equipamento. Como também entender que em determinado horário já pode ser desligado. Em sistemas que possuem 2 ou mais equipamentos, conseguem ajustar para que trabalhem com a melhor eficiência em carga parcial entre outras rotinas.

A implementação de uma automação em seu sistema consegue reduzir em média 20 a 30% do consumo de energia. Obviamente depende de quão ruim a estratégia de controle era anteriormente e da eficiência de seus equipamentos em carga parcial. Irá depender também da qualidade do sistema de automação que pretende implementar.

Variador de frequência – Torre, bombas e Fancoils – Ação para melhorar eficiência do Chiller

Os ventiladores da torre de resfriamento, das bombas de água gelada e os fancoils usam motores de indução. Embora eles não façam parte do chiller, eles fazem parte do sistema e como eles funcionam afetará o desempenho do chiller. Estes motores podem ser facilmente integrados com variadores de frequência para produzir grandes economias de energia. Você encontrará frequentemente que as bombas e os ventiladores estão fornecendo uma taxa de fluxo maior do que o sistema foi projetado.

Esses itens são normalmente superdimensionados em 5-20%, então os VFDs adaptados permitem que eles sejam reduzidos para corresponder ao design.
Além disso, com alguns sensores e controles, o VFD pode ser usado para se adequar à carga real e variar a velocidade para corresponder exatamente a isso. Usando este método pode levar a uma redução de 30% no consumo de energia por motor.

Atualizar válvulas de expansão – Ação para melhorar eficiência do Chiller

Muitos chillers usam uma válvula de expansão termostática para controlar o fluxo de refrigerante no evaporador para obter o superaquecimento desejado.

A válvula de expansão termostática pode ser substituída por uma válvula de expansão eletrônica. A qual proporcionará um superaquecimento muito mais estável, especialmente com cargas baixas. Pois seu controle digital é capaz de responder a mudanças e controlar com maior velocidade e precisão.

Ele faz isso medindo a pressão e a temperatura na saída do evaporador. A precisão permite que a pressão de condensação seja reduzida, portanto, o compressor não precisa trabalhar tanto. Ao substituir uma válvula de expansão termostática por uma válvula de expansão eletrônica, é possível economizar energia em torno de 15%, mas isso varia com o carregamento do resfriador.

Nem todos os equipamentos possuem controladores que irão “conversar” com a válvula de expansão eletrônica. Portanto é necessário verifique com o fabricante do seu equipamento se é possível esta atualização.

Substituição ventiladores em Chillers com condensação a ar – Ação para melhorar eficiência do Chiller

Os chillers refrigerados a ar usam ventiladores de condensador para rejeitar o calor. Eles geralmente são controlados para operar sempre a 100% de “carga”. Em alguns equipamentos, esses ventiladores são agrupados para fornecer estágios de resfriamento, especialmente em unidades maiores. Esses podem ser substituídos por ventiladores que permitem variar a velocidade e o fluxo de ar. Isso proporciona um fluxo de ar muito mais uniforme sobre as bobinas do condensador e também permite economia de energia. A substituição destes pode levar a cerca de 5% de redução de consumo de energia.

Recomendo que verifique com o fabricante do seu equipamento se é possível esta atualização.

Substituição de controladores e sensores – Ação para melhorar eficiência do Chiller

Sempre que possível, escolha controladores e sensores digitais, pois eles podem funcionar com mais rapidez e precisão. Ao substituir um controlador ou sensor verifique com o fabricante se existem acessórios mais eficientes em termos de energia.

Com a evolução da tecnologia em novos equipamentos e consequente evolução das “partes”. Ao longo do tempo os fabricantes diminuem ou interrompem a produção de peças que pouco utilizam. O que significa que se torna mais difícil e mais caro obter peças de reposição. Fique por dentro disso e não apenas substitua por igual, busque sempre melhorias.

No que se refere a controles, o fabricante normalmente libera novas atualizações de software para os controladores e equipamentos. Assegure-se que o responsável pela manutenção do equipamento possui acesso e “know how” para realizar estes procedimentos de atualização. Operando com o sistema atualizado, certamente estará sempre operando com a melhor eficiencia do equipamento.

Listamos nesta matéria várias ações a serem trabalhadas para que se obtenha uma melhora na eficiência do seu sistema. Recomendamos que sempre consulte o manual do seu equipamento ou questione o fabricante, antes de realizar qualquer ação invasiva ao equipamento. Caso possua alguma ação que não mencionada nesta matéria, compartilhe nos comentários abaixo para que possamos discutir as melhores estratégias.

Dúvidas, comentários ou sugestões? Utilize os comentários abaixo.

Veja também: QUAIS OS CUIDADOS FUNDAMENTAIS PARA A DURABILIDADE DE UM COMPRESSOR?

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