کتاب شبکه های آب سرد

کتاب شبکه‌های آب سرد نوشته‌ی محمدرضا سلطاندوست با ترجمه و تألیف خود او، اثری تخصصی در حوزه‌ی طراحی و راهبری سیستم‌های تهویه مطبوع مبتنی بر آب سرد است که نشر یزدا آن را منتشر کرده است. این کتاب به‌جای تمرکز جداگانه بر هر تجهیز، شبکه‌ی آب سرد را به‌عنوان یک کل به‌هم‌پیوسته بررسی کرده است؛ یعنی جایی که چیلرها، پمپ‌ها، کوئل‌ها، برج‌های خنک‌کننده، مبدل‌ها، شیرهای کنترل و شبکه‌ی لوله‌کشی در کنار هم یک سیستم سرمایش مرکزی را شکل می‌دهند. نویسنده با تکیه‌بر تجربه‌ی طراحی و آموزش، نشان داده است که چگونه انتخاب نوع کنترل کوئل، آرایش چیلرها، نحوه‌ی پمپاژ و تنظیم دما و دبی آب می‌تواند به‌طور مستقیم بر مصرف انرژی، پایداری عملکرد و کیفیت آسایش حرارتی در ساختمان اثر بگذارد. در این کتاب مفاهیمی مانند سیستم‌های اولیه–ثانویه، جریان متغیر، بارگذاری ترجیحی چیلرها، بازیافت گرما، ذخیره‌سازی سرما و استفاده از سوخت‌های جایگزین برای تولید سرما به‌صورت منظم و مرحله‌به‌مرحله توضیح داده شده است. شبکه‌های آب سرد برای مهندسان تأسیسات، طراحان سیستم‌های تهویه مطبوع، دانشجویان رشته‌های مکانیک و انرژی و نیز بهره‌برداران تأسیسات مرکزی، منبعی است که می‌تواند درک سیستمی از شبکه‌ی آب سرد و تصمیم‌های طراحی و بهره‌برداری را شفاف‌تر کند. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب شبکه های آب سرد

کتاب شبکه‌های آب سرد با تمرکز بر نگاه سیستمی به شبکه‌ی آب سرد، از همان مقدمه توضیح می‌دهد که چرا عنوانی به‌ظاهر ساده، در عمل شاکله‌ی اصلی سیستم‌های تهویه مطبوع آبی را در بر می‌گیرد. محمدرضا سلطاندوست در این کتاب نشان داده است که اگرچه برای هر جزء مانند چیلر، برج خنک‌کننده یا پمپ کتاب‌های جداگانه‌ای وجود دارد، اما در این‌جا هدف، دیدن رفتار کل شبکه است؛ جایی که نحوه‌ی ترکیب اجزا، نوع کنترل و آرایش لوله‌کشی، عملکرد واقعی سیستم را تعیین می‌کند. ساختار کتاب شامل فصل‌هایی درباره‌ی اجزای شبکه‌ی آب سرد، روش‌های کنترل ظرفیت کوئل (شیر سه‌راهه، شیر دو‌راهه، دمپر رخ و کنارگذر)، جریان در اواپراتور چیلر، چیدمان‌های مختلف چیلرها (تک‌چیلر، چندچیلر موازی، سری، اولیه–ثانویه، اولیه با جریان متغیر)، قواعد طراحی لوله‌ی کنارگذر، حلقه‌ی اولیه و ثانویه، پمپ‌های توزیع، و نحوه‌ی کنترل اختلاف فشار و دبی است. در ادامه، کتاب شبکه‌های آب سرد به موضوعاتی مانند کسری و اضافی‌بودن جریان در حلقه‌ی اولیه–ثانویه، روش‌های اندازه‌گیری دبی (انواع دبی‌سنج‌ها) و کنترل مبتنی‌بر دما می‌پردازد و سپس به سراغ تغییرات و ارتقای شبکه برای کاهش مصرف برق می‌رود؛ از جمله کاهش نرخ جریان با افزایش اختلاف دمای رفت و برگشت، مقایسه‌ی مصرف انرژی در دبی‌های مختلف، و معرفی سیستم اولیه با جریان متغیر (۷۳۲). در بخش‌های پایانی، کتاب شبکه‌های آب سرد مباحث پیشرفته‌تری مانند بارگذاری ترجیحی چیلرها (برای چیلرهای پربازده، جذبی یا بازیافت گرما)، چیدمان جریان جانبی، چیلر بازیافت گرما و گزینه‌های مختلف آن، تحلیل کارایی چیلر بازیافت گرما، کنترل آن بر اساس دمای آب ورودی یا خروجی، استفاده از چیلرهای با ظرفیت نامساوی و چیلر کوچک تناوبی را مطرح کرده است. در سراسر کتاب، مثال‌های عددی، نمودارها و توصیف‌های گام‌به‌گام از رفتار هیدرولیکی و ترمودینامیکی شبکه، خواننده را از سطح مفاهیم پایه تا تصمیم‌های طراحی و کنترلی در مقیاس تأسیسات مرکزی همراهی می‌کند.

خلاصه کتاب شبکه های آب سرد

کتاب شبکه‌های آب سرد ابتدا اجزای اصلی یک شبکه‌ی آب سرد را معرفی می‌کند: چیلرها، کوئل‌ها و مبدل‌ها، برج‌های خنک‌کننده، پمپ‌های آب سرد و کندانسور، و شبکه‌ی لوله‌کشی شامل لوله‌های رفت و برگشت، منبع انبساط، شیرهای کنترل، شیرهای یک‌طرفه، شیرهای قطع و وصل، صافی‌ها و اتصالات. سپس یک مدار ساده شامل چیلر کندانسورهوایی، یک پمپ و چند کوئل سرمایی را به‌عنوان نقطه‌ی شروع تحلیل انتخاب می‌کند و روی نقش کوئل به‌عنوان پایانه‌ی سیستم سرمایش تمرکز می‌کند؛ جایی که کنترل دبی آب یا هوا برای حفظ دمای فضا انجام می‌شود. در ادامه، سه روش اصلی کنترل ظرفیت کوئل بررسی شده است: کنترل با شیر سه‌راهه، کنترل با شیر دو‌راهه و کنترل با دمپر رخ و کنارگذر. برای هر روش، اثر آن بر دبی و دمای آب برگشتی، مصرف انرژی پمپ و توانایی رطوبت‌زدایی توضیح داده شده است. سپس کتاب به جریان در اواپراتور چیلر می‌پردازد و تضاد ظاهری بین تمایل به دبی ثابت برای پایداری چیلر و نیاز به دبی متغیر در شبکه‌ی توزیع برای صرفه‌جویی انرژی را شرح می‌دهد. از این‌جا بحث به چیدمان‌های مختلف چیلرها می‌رسد: سیستم تک‌چیلر، چندچیلر موازی با یک پمپ، چندچیلر موازی با پمپ اختصاصی، و چیلرهای سری. برای هر چیدمان، موضوعاتی مانند اختلاط دما، مشکلات تعادل جریان، محدودیت‌های استاندارد، افزایش افت فشار و تأثیر بر اندازه‌ی پمپ‌ها بررسی شده است. بخش مهم بعدی کتاب شبکه‌های آب سرد به معرفی و تحلیل سیستم اولیه–ثانویه اختصاص دارد؛ سیستمی که در آن حلقه‌ی تولید (چیلرها) با دبی ثابت و حلقه‌ی توزیع (کوئل‌ها) با دبی متغیر کار می‌کند و لوله‌ی کنارگذر نقش جداسازی هیدرولیکی را بر عهده دارد. قواعد طراحی لوله‌ی کنارگذر، انتخاب پمپ‌های اولیه و ثانویه، نحوه‌ی کنترل اختلاف فشار، استفاده از پمپ‌های توزیع چندگانه، و ویژگی‌های حلقه‌ی توزیع (کاهش اندازه‌ی پمپ و لوله، دمای برگشت بالاتر و مناسب برای بازیافت گرما) به‌تفصیل توضیح داده شده است. سپس رفتار سیستم در شرایط کسری جریان و جریان اضافی، منطق راه‌اندازی و توقف زوج پمپ–چیلر، و روش‌های اندازه‌گیری جریان (دبی‌سنج‌ها و کنترل مبتنی‌بر محاسبات دما) تشریح می‌شود. در بخش‌های بعدی، کتاب به راهکارهای کاهش مصرف برق می‌پردازد: کاهش نرخ جریان با افزایش اختلاف دمای رفت و برگشت، تأثیر این کار بر توان پمپ‌ها و برج خنک‌کننده، و مقایسه‌ی مصرف انرژی سالانه در حالت دبی زیاد و کم. سپس سیستم اولیه با جریان متغیر (۷۳۲) معرفی می‌شود که در آن دبی در کل شبکه، از جمله اواپراتور چیلر، متغیر است و به چیلرهایی نیاز دارد که بتوانند تغییر دبی را در محدوده‌ی مجاز تحمل کنند. نقش خط کنارگذر کنترل‌شونده، محدودیت‌های کنترلی و پیچیدگی توالی راهبری در این نوع سیستم توضیح داده شده است. در فصل‌های پایانی، کتاب شبکه‌های آب سرد به موضوع بارگذاری ترجیحی چیلرها می‌رسد؛ از جمله چیدمان‌هایی که در آن‌ها چیلر جذبی، چیلر پربازده یا چیلر بازیافت گرما به‌صورت ترجیحی بارگذاری می‌شود تا یا مصرف برق کاهش یابد یا گرمای بیشتری بازیافت شود. مفهوم چیلر بازیافت گرما، گزینه‌های مختلف آن (دو کندانسور، کندانسور کمکی، چیلر پمپ حرارتی)، تأثیر آن بر ضریب کارایی، و نحوه‌ی کنترل بر اساس دمای آب ورودی یا خروجی کندانسور بررسی شده است. در پایان، استفاده از چیلرهای با ظرفیت نامساوی و چیلر کوچک تناوبی برای تطبیق بهتر ظرفیت تولید سرما با الگوی بار ساختمان و کاهش ساعات کار تجهیزات جانبی تحلیل شده است.

چرا باید کتاب شبکه های آب سرد را بخوانیم؟

کتاب شبکه‌های آب سرد برای کسانی که با سیستم‌های تهویه مطبوع آبی سروکار دارند، فرصتی فراهم کرده است تا به‌جای نگاه جزیره‌ای به تجهیزات، رفتار کل شبکه را درک کنند. این اثر نشان می‌دهد که انتخاب ساده‌ای مانند استفاده از شیر سه‌راهه یا دو‌راهه روی کوئل، فقط یک تصمیم موضعی نیست و می‌تواند الگوی دبی و دمای آب برگشتی، مصرف انرژی پمپ‌ها، امکان بازیافت گرما و حتی نوع چیدمان چیلرها را تحت‌تأثیر قرار دهد. در این کتاب، مفاهیمی مانند سیستم اولیه–ثانویه، جریان متغیر، لوله‌ی کنارگذر، کسری و اضافی‌بودن جریان، و بارگذاری ترجیحی چیلرها نه‌تنها تعریف شده‌اند، بلکه پیامدهای عملی آن‌ها در طراحی و بهره‌برداری توضیح داده شده است. خواندن این کتاب کمک می‌کند که تصمیم‌های طراحی مانند انتخاب تعداد و ظرفیت چیلرها، نوع آرایش (موازی، سری، اولیه–ثانویه، جریان متغیر اولیه)، نحوه‌ی انتخاب پمپ‌ها، و استراتژی کنترل دما و دبی، بر پایه‌ی تحلیل روشن‌تری از رفتار هیدرولیکی و ترمودینامیکی شبکه انجام شود. از سوی دیگر، مباحثی مانند کاهش نرخ جریان برای صرفه‌جویی انرژی، استفاده از ذخیره‌سازی سرما، ترکیب ژنراتور گازسوز و چیلر تراکمی، و کاربرد چیلر بازیافت گرما، امکان مقایسه‌ی سناریوهای مختلف بهره‌برداری و سوخت را فراهم کرده است. برای بهره‌برداران و مدیران تأسیسات، این کتاب می‌تواند به‌عنوان راهنمایی برای درک بهتر منطق کنترل، تشخیص مشکلاتی مانند عدم تعادل جریان، اختلاط دما، یا تنظیم‌نبودن دبی‌سنج‌ها و نیز برنامه‌ریزی برای ارتقای تدریجی شبکه‌ی موجود به‌سوی مصرف انرژی کمتر و انعطاف‌پذیری بیشتر به‌کار آید.

خواندن این کتاب را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

کتاب شبکه‌های آب سرد به مهندسان مکانیک و تأسیسات، طراحان و ناظران سیستم‌های تهویه مطبوع، دانشجویان گرایش حرارت و سیالات یا انرژی، و نیز مدیران و بهره‌برداران تأسیسات مرکزی سرمایش پیشنهاد می‌شود. هم‌چنین به کسانی پیشنهاد می‌شود که درگیر بهینه‌سازی مصرف انرژی، طراحی شبکه‌های آب سرد چندچیلری، یا پیاده‌سازی سیستم‌های اولیه–ثانویه و جریان متغیر هستند و به‌دنبال درک دقیق‌تری از رفتار هیدرولیکی و کنترلی این شبکه‌ها هستند.