השפעת שינוי האקלים על בחירת מגדל קירור

בחירת טמפרטורת התכנון של הטרמומטר הלח עבור מגדל קירור עתידי תשפיע בצורה מכרעת על גודל מגדל הקירור – ועל מחירו * על כן, מתכן מיזוג האוויר או יועץ מיזוג האוויר חייב לבצע בחירה מושכלת של פרמטר זה * מאמר זה מפרט את השיקולים לבחירת האופציות השונות

יורם ירושלמי

לבחירת טמפרטורת התכנון של הטרמומטר הלח עבור מגדל קירור עתידי יש השפעה מכרעת על גודל מגדל הקירור ועל מחירו. מגדל קירור הוא מתקן המשמש לסילוק חום עודף, ובו סילוק החום מתבסס על תכונה מיוחדת של המים: כושר אידוי בבואם במגע עם אויר סביבה. האידוי גורם לשחרור אנרגיית חום כמוס מהמים והעברת חום זה מהמים לאויר הסביבה.

כדי לבחור מגדל קירור יש להחליט על ארבעה פרמטרים בסיסיים:

פרסום
  • ספיקת המים המסוחררים המתוכננת למגדל הקירור
  • טמפרטורת כניסת המים המתוכננת למגדל הקירור
  • טמפרטורת יציאת המים המתוכננת ממגדל הקירור
  • טמפרטורת התכנון של הטרמומטר הלח

שלושת הפרמטרים הראשונים נקבעים על בסיס התכנון התהליכי (נתוני המעבה של הצ׳ילר במקרה של מערכות מיזוג אויר או דרישות התהליך בעולם התעשייה). הפרמטר האחרון נקבע על ידי המתכנן והוא, כאמור, בעל השלכה מכרעת על גודלו של המגדל.

טמפרטורת הטרמומטר הלח היא הטמפרטורה אותה יראה מד חום רגיל, עטוף בפיסת בד לחה, כשהוא בא במגע רציף עם זרם של אויר הסביבה. בעבר אכן מדדו נתון זה כך: המודד היה עוטף את מד החום מספר כריכות של פיסת בד לחה (מכאן השם bulb = בצל או פקעת), קושר לחבילה חוט ומסובב אותה מספר פעמים באויר. מאחר שאידוי המים היא פעולה אנדוטרמית (צורכת חום) הטמפרטורה שהראה מד החום היתה יורדת אט-אט עד שהייתה מתייצבת בנקודה נמוכה – טמפרטורת הטרמומטר הלח. כחלופה עדכנית יותר, ניתן לחשב את טמפרטורת הטרמומטר הלח ברגע נתון באמצעות נוסחה המבוססת על טמפרטורת הטרמומטר היבש, הלחות היחסית והלחץ הברומטרי בעת המדידה.

טמפרטורת הטרמומטר הלח משתנה במהלך שעות היממה. בדומה לטמפרטורת הסביבה, היא גבוהה יותר בצהריים מאשר בבוקר ובקיץ מאשר בחורף. במקומות הקרובים לחוף (בהם הלחות גבוהה), טמפרטורת הטרמומטר הלח גבוהה יותר מאשר באיזור הדרום המדברי וגם מזו שבמרכז ההררי.

טמפרטורת הטרמומטר הלח היא נקודת הייחוס לטיב הביצועים של מגדל הקירור. טמפרטורת המים הקרים שיצאו מהמגדל תוכל להתקרב לטמפרטורת הטרמומטר הלח (Approach) אך לא תגיע אליה. טמפרטורת הטרמומטר הלח באיזור הגאוגרפי בו יוצב מגדל הקירור משתנה כאמור (יום/לילה, קיץ/חורף) אבל ניתן למדוד אותה ולאפיין אותה. במרבית המקרים ניתן להשיג התפלגות שעתית על בסיס שנתי של טמפרטורת הטרמומטר הלח באתר המיועד.  גרף לדוגמא של התפלגות זו מופיע להלן:

גרף 1: התפלגות שעתית על בסיס שנתי של טמפרטורת הטרמומטר הלח

בדוגמא שלעיל, המתארת את התפלגות הטרמומטר הלח כפי שנמדדה בשנים 2004 ו-2013 באיזור אשלים שבדרום הארץ, ניתן לראות כי 99.8% מהזמן (כלומר 8742 שעות בשנה) טמפרטורת הטרמומטר הלח לא עלתה על 22 מעלות וכי ב-100% מהמדידות, הטמפרטורה לא עלתה על 23 מעלות.

זהו תיאור מצב עובדתי. הוא מתייחס לאיזור מסויים בשנים מסוימות. כדי לקבל נתונים מדוייקים יותר, כדאי להתבסס על נתונים עדכניים (ראו להלן התייחסות להתחממות הגלובלית) ועל מספר רב של שנים.

לאחר בחינת הנתונים העובדתיים, יש לקבל החלטה בנוגע לטמפרטורת התכנון של הטרמומטר הלח. כפי שנאמר, כדי לתכנן מגדל קירור ולקבוע את מידותיו הפיסיות, יש לקבוע ארבעה פרמטרים. שלושת הפרמטרים הראשונים נקבעים על ידי דרישות המערכת אך טמפרטורת התכנון של הטרמומטר הלח נקבעת על ידי המתכנן.

הבחירה נעשית על ידי התבוננות בנתונים הסטטיסטיים והתפלגותם. בטבלה שמוצגת מתחת לגרף ניתן לראות כי 99.8% מהשעות בתקופה שנמדדה (8742 שעות בממוצע בשנה), טמפרטורת הטרמומטר הלח לא עלתה על 22 מעלות. לו בחרנו טמפרטורה זו כטמפרטורת התכנון של הטרמומטר הלח, והתקנו באתר מגדל קירור המתוכנן בהתאם, אזי 18 שעות (8760-8742=18) בשנה, טמפרטורת היציאה של המים הקרים תהיה גבוהה מעט מטמפרטורת המים הקרים המתוכננת.

אם נרצה לוודא שטמפרטורת המים הקרים שמספק מגדל הקירור תהיה נמוכה מטמפרטורת התכנון של המים הקרים בכל השעות בשנה, נדאג לבחור במקרה זה טמפרטורת טרמומטר לח של 23 מעלות צלזיוס. להבדל זה (של מעלה אחת בהתקרבות), יכולה להיות השלכה משמעותית על גודל המגדל ועל מחירו.

נניח שעלינו לבחור טמפרטורת טרמומטר לח למגדל קירור שיוצב באיזור תל אביב. תנאי התכנון שנגזרו מדרישות הצ'ילר (המעבה) הם:

טמפ' כניסת מים חמים:                          35.5 מעלות צלזיוס

טמפ' יציאת מים קרים:                           30.0 מעלות צלזיוס

ספיקה:                                       330 מק"ש

טמפ' תכנון טרמומטר לח:             ?

בעבר, מקובל היה לנקוב בטמפרטורה של 25.5 צלזיוס כטמפרטורת התכנון לטרמומטר הלח באיזור מישור החוף. המחמירים בחרו בטמפרטורה של 26 מעלות. טבלאות הנתונים הישנות מציגות טמפרטורה זו כמכסה 99.6% מהשעות בשנה. משבר האקלים וההתחממות הגלובלית שינו את תנאי הסביבה. גרף 2 מציגה נתונים בנוגע להתפלגות טמפרטורת הטרמומטר הלח באיזור תל אביב בשנים האחרונות (2018-2020):

גרף 2: התפלגות טמפרטורת הטרמומטר הלח באיזור תל אביב בשנים (2018-2020)

פרסום

ניתוח הנתונים מעלה כי טמפרטורת תכנון של 26 מעלות מכסה רק כ-96.2% משעות השנה. כלומר 329 שעות בשנה, טמפרטורת הטרמומטר הלח גבוהה מ-26 מעלות צלזיוס. מתכנן המעוניין להיות מכוסה 99.6% מהשעות בשנה צריך לבחור באחת משתי האפשרויות הבאות:

  1. בחירת טמפרטורת תכנון גבוהה והגדלת מגדל הקירור: כאמור, כדי לכסות 6% מהשעות בשנה יש לבחור במישור החוף טמפרטורת של 27.5 מעלות צלזיוס כטמפרטורת תכנון של מגדל הקירור. הקושי הוא שהשילוב של טמפרטורת תכנון של 27.5 מעלות לטרמומטר הלח וטמפרטורת מים קרים של 30.0 מעלות תחייב תכנון של מגדל קירור הערוך להתמודדות עם התקרבות (Approach) של 2.5 מעלות. מגדל כזה יהיה גדול ביותר מ-35% ממגדל הערוך להתמודדות עם תנאי תכנון דומים אך בהתקרבות של 4 מעלות (כפי שהיה מקובל בעבר, כשטמפרטורת התכנון הייתה 26 מעלות צלזיוס). כלומר השתנות תנאי הסביבה וההתחממות הגלובלית מחייבת אותנו לבחור מגדל קירור גדול יותר.
  2. בחירת מדחס הפועל בנקודת עבודה שונה. אם נבחר מדחס קירור אשר ידע לספק את כושר הקירור הדרוש כשהוא מתבסס על מים קרים בטמפרטורת של 31 או אפילו 32 מעלות צלזיוס, נוכל להסתפק במגדל קירור קטן יותר שיתבסס על תנאי תכנון כגון:

טמפ' כניסת מים חמים:                          37.0 מעלות צלזיוס

טמפ' יציאת מים קרים:                           31.5 מעלות צלזיוס

ספיקה:                                       330 מק"ש

טמפ' תכנון טרמומטר לח:             27.5 מעלות צלזיוס

במקרה זה, עלות הצ׳ילר תהיה כפי הנראה מעט גבוהה יותר אך גם גישה זו תבטיח פעולה תקינה של המערכת.

 

יורם ירושלמי הוא מנכ”ל ובעלים של חברת מגדלי קירור ירושלמי. בעל תואר בכלכלה ובוגר התכנית למצטיינים של אונ’ חיפה. עורך דין ובוגר תואר שני למנהל עסקים בתכנית  Kellogg Recanati. בעבר שימש כיועץ פיננסי ב PWC וכמנהל פרוייקטים בתעשיית ההיי-טק.

Print Friendly, PDF & Email

תודה שאתם מבקרים בפורטל "אייר נט ". אייר נט היינו פורטל מקצועי ומקיף לתחום האוורור ,מיזוג האוויר הקירור והחימום התעשייתי באייר נט תוכלו למצוא אינפורמציה מקצועית שחשובה לכם ומאגר ספקים גדול מתחום האוורור ,מיזוג האוויר הקירור והחימום

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר. שדות החובה מסומנים *

כתבות נוספות

הבידוד בזכות שיטת ICF של אייקונקס מאפשר חיסכון באנרגיה, ללא חימום בחורף ומע...

03/06/2024

שרשרת קירור משופרת יכולה להפחית בחצי את בזבוז המזון

30/05/2024

מקרר ORNL משתמש ב-PCM כדי לשמור על טמפרטורות נמוכות

28/05/2024

מה המגבלות של מזגנים תעשייתיים: מתי הם לא מצליחים לקרר

22/05/2024

המאבק על המעבר לגזי קירור ירוקים: ח"כ אייכלר דורש חיישנים חדשים

16/05/2024

מהו המחירון הנכון להתקנת מזגן ? מאמר דעה

15/05/2024

הבידוד בזכות שיטת ICF של אייקונקס מאפשר חיסכון באנרגיה, ללא חימום בחורף ומע...

03/06/2024

שרשרת קירור משופרת יכולה להפחית בחצי את בזבוז המזון

30/05/2024

מקרר ORNL משתמש ב-PCM כדי לשמור על טמפרטורות נמוכות

28/05/2024

מה המגבלות של מזגנים תעשייתיים: מתי הם לא מצליחים לקרר

22/05/2024

תמיד לדעת לפני כולם

השארו מעודכנים

השאירו פרטים לקבלת עידכונים למייל

בחרו תחום