수냉식 스크류 냉각기 공급업체로서 저는 이러한 냉각기의 제어 논리가 어떻게 에너지 사용을 최적화할 수 있는지에 대해 이야기를 나누게 되어 매우 기쁩니다. 아시다시피 에너지 효율성은 요즘 돈을 절약하는 것뿐만 아니라 환경을 위해 우리가 할 수 있는 일을 위해서도 큰 문제입니다.
1. 제어로직의 핵심 목적
수냉식 스크류 냉각기의 제어 논리는 일반적으로 다음 목표에 중점을 둡니다.
냉각 부하 요구 사항 충족: 냉수공급온도 또는 환수온도를 설정범위 내에서 유지하십시오.
작동 안전 보장: 빈번한 압축기 시동-정지 주기, 액체 슬러깅, 비정상적인 오일 압력, 과도한 토출 온도, 모터 과부하 및 기타 문제를 피하십시오.
증발 및 응축 온도 최적화: 공정 및 쾌적성 요구 사항을 충족하면서 증발 온도를 높이고 응축 온도를 최대한 낮추어 COP를 향상시킵니다.
로드 매칭 달성: "작은 부하에 대한 과도한 규모"를 피하기 위해 실제 냉방 부하에 따라 압축기 용량을 조정하십시오.
워터사이드 및 에어사이드 장비 조정: 냉각수 펌프, 응축수 펌프, 냉각탑 팬, 밸브 등의 구성요소를 조화롭게 제어해야 합니다.
그룹 제어 및 원격 관리 지원: 여러 냉각기는 회전, 스테이징, 오류 전환, 데이터 업로드 및 원격 진단이 가능해야 합니다.
2. 부하 매칭 및 압축기 용량 제어
냉각기의 냉각 부하는 일정하지 않습니다. 실외 온도, 실내 점유율, 장비 열 증가, 공정 생산 리듬, 건물 방향 및 음영 조건이 모두 부하에 영향을 미칩니다. 제어 로직은 부하 변화를 실시간으로 감지하고 압축기 출력을 조정해야 합니다.
수냉식 스크류 압축기의 일반적인 용량 제어 방법은 다음과 같습니다.
무단 슬라이드 밸브 제어: 슬라이드 밸브는 로터의 유효 압축 길이를 변경하여 약 25%~100% 범위 내에서 무단 용량 제어가 가능합니다. 이는 기존 스크류 냉각기에서 가장 일반적으로 사용되는 방법입니다.
가변 속도 드라이브(VSD): 압축기 속도를 변경하여 압축기 용량을 조정합니다. 부분 부하 효율이 더 높으며, 특히 부하 변동이 큰 애플리케이션에 적합합니다.
하이브리드 제어: 가변 주파수와 슬라이드 밸브 제어를 결합하여 넓은 부하 범위와 우수한 부분 부하 효율을 모두 달성합니다.
주목해야 할 점은모든 수냉식 스크류 냉각기에 VSD가 장착되어 있는 것은 아닙니다.. VSD 사용 여부는 모델 포지셔닝, 부하 특성, 투자 예산 및 에너지 효율성 요구 사항에 따라 달라집니다. 따라서 보다 정확한 표현은 제어 로직이 냉수 온도 편차와 변화율에 따라 슬라이드 밸브, 가변 주파수 또는 하이브리드 방식을 통해 압축기 용량을 조정한다는 것입니다.
또한 제어 로직은 잦은 압축기 로드/언로드 또는 빈번한 시작-중지 주기를 방지하기 위해 합리적인 로드/언로드 불감대, 시간 지연 및 속도 제한을 설정해야 합니다. 다중 압축기 헤드 스크류 냉각기의 경우 시작-정지 순서와 헤드 간 부하 분산도 최적화해야 합니다.
3. 냉각수 루프 제어
냉수 루프는 증발기에서 생성된 냉각 용량을 공조 터미널이나 공정 장비로 전달합니다. 제어 로직은 일반적으로 냉수 공급 온도, 회수 온도, 유량 및 차압을 모니터링합니다.
일반적인 제어 전략은 다음과 같습니다.
공급수 온도 조절: 냉수공급온도를 1차 제어변수로 하여 설정치에 가깝게 유지합니다. 공급 온도가 설정치보다 낮으면 압축기 용량을 줄이십시오. 설정치보다 높으면 용량을 늘리십시오.
반환 수온 제어: 환수온도나 공급-환수 온도차를 기준으로 터미널 부하 변화를 결정합니다.
온도차 제어 및 유량 조정: 가변유량 시스템에서는 공급-환수 온도차와 가장 불리한 루프의 차압을 기준으로 냉수 펌프 주파수를 조정합니다.
차압 제어: 과도한 밸브 스로틀링을 방지하기 위해 가장 불리한 터미널에 필요한 차압을 유지합니다.
바이패스 제어: 터미널 유량이 냉각기에 필요한 최소 유량보다 낮을 경우 바이패스 밸브를 열어 증발기를 통과하는 물 측 유량을 최소화합니다.
냉수온도 재설정: 습도가 허용되는 경우 냉수 공급 온도를 적절하게 높이십시오. 이는 증발 온도를 높이고 냉각기 COP를 향상시킬 수 있습니다. 구체적인 증가량은 모델, 냉매 및 작동 조건에 따라 다릅니다.
냉수 제어의 핵심은 다음과 같습니다.터미널 제습 및 쾌적 요구 사항을 충족하면서 냉수 공급 온도를 최대한 높이고 물 측 흐름을 최소화하고 안정적인 차압을 보장합니다.
4. 콘덴서 워터 루프 제어
응축기 물 루프는 응축기에서 응축기 열을 제거합니다. 제어 품질은 응축 온도와 냉각기 효율에 직접적인 영향을 미칩니다. 일반적으로 응축기 수온이 낮을수록 응축온도가 낮아지고, 압축기 전력 소모는 낮아지며, 칠러 COP는 높아집니다. 그러나 응축기 수온이 지나치게 낮으면 윤활유 점도 변화, 냉매 이동 등의 문제가 발생할 수도 있으므로 종합적인 관리가 필요합니다.
일반적인 제어 전략은 다음과 같습니다.
콘덴서 급수 온도 제어: 냉각탑팬 가변주파수 제어를 이용하여 응축수 공급온도를 설정범위 내로 유지합니다.
접근 온도 조절: 냉각탑 출구 수온과 실외 습구 온도 사이의 접근을 제어합니다. 접근 방식이 작을수록 냉각탑 효율은 높아지지만 팬 에너지 소비는 더 커집니다.
냉각탑 팬 가변 주파수 제어: 응축수 온도나 응축 압력에 따라 팬 속도를 조정합니다. 이는 응축수 측면에서 가장 일반적이고 안전한 에너지 절약 방법입니다.
콘덴서 물 가변 흐름 제어: 응축기의 최소유량과 최소유속을 충족한다는 전제하에 열부하 및 온도차에 따라 응축기 워터펌프의 주파수를 조정할 수 있습니다. 그러나 주목해야 할 점은단순히 응축수 유량을 줄이는 것만으로는 에너지를 절약할 수 없습니다.. 유량이 너무 낮으면 열 교환 튜브의 유속이 부족하고 난류가 약해지고 오염 위험이 증가하며 응축 온도가 심지어 상승하여 압축기 전력 소비가 증가할 수 있습니다.
응축온도 재설정: 실외 습구 온도 및 냉각기 부하에 따라 응축 온도 목표를 동적으로 조정합니다.
자유냉방과 자연냉방: 기온이 낮은 계절이나 고위도 지역에서는 냉각탑이나 건식냉각기를 사용하여 직접 냉각을 제공하여 압축기 가동시간을 단축할 수 있습니다.
따라서 응축기 물 측면의 에너지 절약은 다음을 우선시해야 합니다.냉각탑 팬 가변 주파수 제어, 응축기 수온 재설정, 응축 압력 최적화 및 최소 흐름 보호와 펌프 가변 주파수 제어의 조합.
5. 환경조건 및 예측제어
환경 조건은 수냉식 스크류 냉각기의 효율성에 상당한 영향을 미칩니다. 실외 습구 온도가 낮을수록 냉각탑 출구 수온이 낮아지고, 응축 온도가 낮아지며, 냉각기 효율이 높아집니다. 제어 로직은 실외 온도 및 습도, 냉각탑 성능 및 냉각기 부하를 기반으로 응축기 수온을 동적으로 최적화해야 합니다.
일부 고급 제어 시스템은 예측 제어 또는 모델 예측 제어(MPC)도 사용합니다. 기본 아이디어는 다음과 같습니다.
과거 운영 데이터, 일기 예보, 건물 점유, 생산 계획 및 기타 정보를 수집합니다.
부하 예측 모델을 수립합니다.
냉각기 로딩/언로딩, 냉수 온도, 응축수 온도, 냉각탑 팬 속도를 미리 조정하세요.
갑작스러운 부하 변화로 인한 에너지 소비 피크와 빈번한 장비 가동 중지를 피하십시오.
그러나 모든 냉각기에서 예측 제어를 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 이를 위해서는 고품질 센서, 안정적인 통신, 충분한 데이터, 합리적인 모델 및 시스템 통합이 필요합니다. 일반 프로젝트의 경우 보다 실용적인 접근 방식은 PID 제어, 온도 재설정, 냉각기 스테이징 제어 및 장비 연동을 잘 수행하는 것입니다.
6. 시스템 수준의 에너지 절약 및 그룹 제어 전략
단일 냉각기의 제어를 최적화하는 것은 첫 번째 단계일 뿐입니다. 여러 수냉식 스크류 냉각기가 있는 공장실의 경우 시스템 수준 그룹 제어는 종종 더 큰 에너지 절약 가능성을 제공합니다.
일반적인 그룹 제어 전략은 다음과 같습니다.
냉각기 스테이징 제어: 총 냉방 부하와 각 냉각기의 효율적인 작동 범위를 기준으로 몇 개의 냉각기를 시작할지 결정합니다.
회전작업: 냉각기 간 작동 시간의 균형을 유지하여 전체 수명을 연장합니다.
부하분배: 기본 부하에는 고효율 냉각기를, 피크 부하 절감에는 저효율 냉각기를 우선적으로 사용합니다.
냉수 및 응축수 온도 재설정: 실외 습구 온도 및 터미널 수요에 따라 온도 설정점을 동적으로 조정합니다.
펌프와 냉각탑 연동: 냉수펌프, 응축수펌프, 냉각탑팬을 개별적으로 제어하기 보다는 전체적으로 최적화합니다.
오류 전환 및 대기: 시스템의 신뢰성과 연속성을 보장합니다.
데이터 모니터링 및 에너지 효율 분석: COP, IPLV, NPLV, 응축 온도, 증발 온도, 과열도, 접근 온도 및 기타 지표를 지속적으로 추적합니다.
수냉식 스크류 냉각기의 에너지 효율을 평가할 때 전부하 COP만 보지 마십시오. 실제 작동 시 냉각기는 대부분 부분 부하로 작동합니다. 따라서 다음 사항에 중점을 두어야 합니다.
순경: 정격 조건에서의 성능 계수;
IPLV: 통합 부분 부하 값;
NPLV: 비표준 부분 부하 값;
응축 온도 및 증발 온도: 실제 운영 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다.
접근온도: 열교환기의 청정도와 성능을 반영합니다.
7. 유지보수 및 신뢰성
제어 로직이 아무리 발전하더라도 적절한 유지 관리 없이는 작동할 수 없습니다. 수냉식 스크류 냉각기를 장기적으로 효율적으로 작동하려면 다음이 필요합니다.
압축기 오일 레벨, 오일 품질, 오일 압력 및 오일 온도를 정기적으로 점검하십시오.
스케일링 및 오염을 방지하기 위해 응축기와 증발기를 청소합니다.
응축수 및 냉각수에 대해 적절한 수처리를 수행하십시오.
온도, 압력 및 유량 센서를 교정합니다.
냉각탑 물 분배, 채우기 및 팬을 검사합니다.
밸브, 바이패스 및 가변 주파수 드라이브 작동을 확인합니다.
운영 데이터를 분석하고 시간에 따른 비정상적인 추세를 식별합니다.
8. 결론
수냉식 스크류 냉각기의 제어 논리는 실제 에너지 효율성, 신뢰성 및 서비스 수명을 직접적으로 결정합니다. 전문적인 통제 전략은 다음과 같아야 합니다.
냉수 온도 편차 및 변화율에 따라 슬라이드 밸브, 가변 주파수 또는 하이브리드 방식을 통해 압축기 용량을 조정합니다.
최소 흐름 및 차압을 보장하면서 냉각수 및 응축수 루프를 최적화합니다.
냉각탑 팬 가변 주파수 제어 및 응축 온도 재설정을 통해 응축 온도를 우선적으로 낮추십시오.
단순히 응축기 물 흐름을 줄이는 것은 피하십시오. 이는 열 교환 악화 및 에너지 소비 반등을 초래할 수 있습니다.
환경 조건, 부하 예측 및 그룹 제어 전략을 결합하여 시스템 수준의 에너지 절약을 달성합니다.
COP, IPLV, NPLV 및 접근 온도와 같은 주요 지표를 지속적으로 모니터링합니다.
수냉식 스크류 냉각기를 선택하거나 최적화하는 경우 압축기 브랜드 및 전부하 매개변수뿐만 아니라 제어 논리, 부분 부하 효율성, 물측 연동 전략 및 판매 후 지원에도 초점을 맞추는 것이 좋습니다. 수냉식 스크류 냉각기 공급업체로서 당사는 고객의 냉각 시스템이 일년 내내 효율적이고 안정적이며 신뢰할 수 있는 상태를 유지할 수 있도록 맞춤형 선택, 제어 방식 최적화, 운영 및 유지 관리 권장 사항을 제공할 수 있습니다.
귀하의 프로젝트에 적합한 수냉식 스크류 냉각기와 에너지 절약 제어 솔루션에 대해 논의하려면 저희에게 연락해 주셔서 감사합니다.
참고자료
ASHRAE 핸드북. 난방, 환기, 공조 시스템 및 장비. 미국 난방, 냉동 및 공조 엔지니어 협회.
Dossat, RJ 냉동 원리. 프렌티스 - 홀 주식회사