106Chapter Four
-
Upload
hendrix-x-putra -
Category
Documents
-
view
16 -
download
3
description
Transcript of 106Chapter Four
BAB 4
Sistim Pemompaan
4.1 Pendahuluan
Berbagai sistem pemompaan yang digunakan pada bangunan. Yang paling
umum systems adalah yang digunakan untuk memompa air dingin dan kondensor air
di sistem AC sentral dan untuk memompa air panas di tengah sistem pemanas .
Sistem pemompaan juga digunakan pada bangunan untuk kubah-tic air panas dan air
dingin. Bab ini terutama berkaitan dengan sistem yang digunakan dalam AC dan
sistem pemanas sentral memompa karena mereka merupakan sebagian besar dari
energi yang dikonsumsi oleh sistem pemompaan di gedung-gedung. Namun,
beberapa dari manajemen energi yang diusulkan strategi mungkin juga berlaku untuk
sistem pemompaan lainnya. Dalam (pemanasan) sistem air dingin dan air panas,
pompa digunakan untuk memberikan kekuatan utama untuk mendistribusikan dan
mengedarkan air dingin atau panas melalui kumparan sementara mengatasi kerugian
tekanan yang disebabkan oleh komponen ferent dalam sistem. Demikian pula, dalam
kondensor pendinginan sistem, air disirkulasikan antara kondensor dan menara
pendingin. Pompa sentrifugal adalah jenis yang paling umum dari pompa yang
digunakan dalam membangun. Pompa sentrifugal memiliki impeller terpasang pada
poros , yang digerakkan oleh motor dan berputar dalam volute atau diffuser casing .
dalam pompa dengan casing volute, air dari impeller habis pada poros , sedangkan
pada pompa dengan casing diffuser (garis pompa ), air dibuang sejajar dengan poros.
Pompa umumnya diklasifikasikan menurut instalasi mereka mengatur dan fitur
mekanik. Pompa yang paling umum digunakan dalam membangun adalah end -
suction pompa jenis , yang horizontal dipasang dengan impeler tunggal - hisap ,
pompa kasus horizontal atau vertikal –split dengan impeler double- suction , dan
vertikal dipasang in-line pompa (Gambar 4.1 dan 4.2 ) .
Gambar 4.1 End - hisap dan dalam garis pompa. (Courtesy of ITT Industries)
4.2 Distribusi Penggunakan Sistem
Air dan sistem pemanas dingin adalah sistem tertutup di mana air beredar
dalam sebuah loop tertutup. Sistem air kondensor adalah sistem terbuka di mana
tekanan statis hadir karena perbedaan ketinggian saat air disemprotkan di menara
pendingin terbuka . Pengaturan tertutup dan terbuka ditunjukkan pada Gambar . 4.3.
Dua sistem perpipaan utama yang digunakan untuk sirkulasi air langsung kembali dan
sistem reverse kembali. Seperti ditunjukkan pada Gambar. 4.4 dan 4.5, Perbedaan
antara return langsung dan sistem pengembalian terbalik adalah bahwa dalam
yang terakhir, air meninggalkan kumparan individu digabungkan bersama-sama
sebelum kembali ke utama sundulan kembali, sedangkan pada kembalinya langsung
pipa air kembali sistem secara individual terhubung ke kembalinya utama
sundulan. Akibatnya, dalam sistem kembali terbalik, pipa panjang antara
pompa sirkulasi dan setiap gulungan adalah sama. Oleh karena itu, jika kumparan
yang dipilih untuk memiliki yang sama penurunan tekanan air , sistem akan diri -
balancing dan akan menghilangkan kebutuhan untuk menyeimbangkan katup.
Gambar 4.2 kasus Horizontally-dan-split vertikal pompa. (Courtesy of ITT
Industries)
Gambar 4.3 Pengaturan sistem tertutup dan terbuka
sistem kembali, panjang pipa antara koil dan pompa sirkulasi bervariasi sesuai
dengan lokasi kumparan, dengan coil terdekat memiliki panjang pipa terpendek.
Sistem pengembalian secara langsung, oleh karena itu, harus memiliki
menyeimbangkan katup pada setiap cabang pipa untuk mencegah lebih banyak air
pass-ing melalui kumparan dekat dengan pompa sirkulasi, yang menyebabkan
kurang memadai aliran sien ke kumparan terjauh dari pompa . Selain sistem distribusi
air, variasi lain, sistem pompa primer-sekunder, juga kadang-kadang digunakan .
seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6, sistem distribusi primer-sekunder
menggunakan dua set pompa. Set pertama dari pompa, pompa utama, digunakan
untuk memompa air melalui pendingin atau boiler. Set kedua pompa, detik the
pompa, digunakan untuk memompa air melalui kumparan yang terletak di bagian
yang berbeda dari bangunan. Pompa primer dan sekunder hidrolik terisolasi dari satu
sama lain dengan pipa memotong disebut pipa pler. Distribusi sekunder dapat
dikonfigurasi untuk menjadi langsung kembali atau membalikkan kembali. Aliran
dalam pipa decoupler dapat di kedua arah, tergantung pada" produksi "air dingin atau
panas di sirkuit primer dan jumlah"konsumsi" oleh bangunan (aliran sekunder). Jika
Sistem menghasilkan lebih banyak air dingin atau panas dari pada apa sistem
mengkonsumsi, aliran air dalam pipa .
Gambar 4.4 sistem distribusi langsung
Gambar 4.5 sistem distribusi kembali
dari pasokan induk untuk kembali. Di sisi lain, jika kedua Sistem membutuhkan lebih
banyak air daripada yang dihasilkan oleh primer sistem, aliran air dalam pipa akan
berasal dari masukan. Dalam sistem primer-sekunder seperti, isolasi hidrolik
memungkinkan pompa sekunder bervariasi dalam aliran (biasanya menggunakan
variable kecepatan) dengan beban tetap menjaga aliran konstan air melalui sirkuit
primer. Keuntungan dari sistem tersebut akan dibahas kemudian dalam bab ini. 4.3
Sistem dan Pompa, Curva Pompa dan sistem pemompaan biasanya dinilai
berdasarkan tekanan dan laju aliran. Dua parameter yang bergantung satu sama lain
sebagai laju aliran dalam sistem pompa tergantung pada head tekanan. Tekanan yang
dikembangkan oleh sebuah pompa diperlukan untuk mengatasi resistensi dalam
sistem, seperti yang disebabkan oleh kerugian gesekan dalam pipa, tekanan
Gambar 4.6 sistem pompa primer-sekunder.
kerugian di seluruh katup, dan pendinginan kumparan dan perbedaan head statis
dalam sistem terbuka. Hubungan antara kerugian head dalam sistem ke laju alir
sistem disebut kurva resistansi sistim. sistem kurva untuk sistem tertutup dan terbuka
ditunjukkan pada Gambar. 4.7. Perbedaan antara kedua kurva adalah bahwa untuk
sistem terbuka. Perbedaan tekanan statis atau tekanan karena tinggi berbeda
ditambahkan ke kurva sistem. Sistem kurva parabola di bentuk karena kerugian
tekanan dalam sistem proporsional dengan kuadrat dari aliran. Tekanan rendah
akibat gesekan dari fluida yang mengalir dalam pipa diberikan oleh persamaan
Darcy-Weisbach:
(4.1)
dimana
Δh = kerugian gesekan, m
f = faktor gesekan, berdimensi
L = panjang pipa, m
D = diameter dalam pipa, m
V = Rata-rata kecepatan fluida, m /s
g = percepatan gravitasi, 9,8 m /s2
Ini memiliki hubungan (tekanan). Selanjutnya, kerugian tekanan pada fiting juga
sebanding dengan alun-alun aliran dan dapat dinyatakan sebagai:
(4.2)
di mana, K ? koefisien kehilangan, tergantung pada jenis fitting, ukuran dan aliran
kecepatan.
Gambar 4.7 sistem kurva (sistem tertutup dan terbuka)
Gambar 4.8 kurva Pump (berbeda-entdiameters)
Setiap sistem tertentu akan memiliki kurva sistem sendiri karena ukuran pipa,
panjang pipa. Sistem kurva, berubah jika komponen dalam sistem berubah; misalnya,
dengan memiliki resistensi aliran yang berbeda. Demikian pula, hubungan antara laju
aliran dan tekanan dikembangkan dengan pompa disebut kurva pompa. Kurva pompa
menunjukkan semua titik operasi pompa pada kecepatan operasi tertentu sebagai
yang pembuangan tersumbat dari nol sampai aliran penuh. Karena pompa dapat
beroperasi pada kecepatan yang berbeda dan dengan ukuran impeller yang berbeda,
biasanya pompa kurva diplot pada sumbu yang sama. Gambar 4.8 menunjukkan
kurva pompa untuk pompa tertentu menggunakan ukuran impeller yang berbeda.
Kurva pompa seperti yang disediakan oleh produsen pompa biasanya menunjukkan
tidak hanya hubungan antara laju aliran dan tekanan, tetapi juga pompa daya dan
efisiensi operasional . Kurva pompa dapat datar atau curam, seperti ditunjukkan pada
Gambar. 4.9. Di pompa dengan kurva datar, variasi yang besar dalam aliran dapat
dicapai dengan perubahan relatif kurang tekanan. Oleh karena itu , pompa dengan
kurva datar lebih disukai untuk sistem tertutup dengan modulasi Katup kontrol 2-
arah. Untuk aplikasi aliran konstan seperti kondensor sistem air yang pada menara
pendingin , pompa dengan karakteristik curam dapat digunakan. Ketika pompa yang
dipilih untuk aplikasi tertentu , pompa dengan kurva dengan kinerja yang dapat
memotong kurva sistem pada yang diinginkan titik operasi yang dipilih, seperti
ditunjukkan pada Gambar . 4.10.
Gambar 4.9 datar dan curam karakteristik pompa.
Gambar 4.10 Sistem dan kurva pompa untuk sistem pompa.
Daya yang dikonsumsi oleh pompa berhubungan dengan produk dari aliran
dan perbedaan tekanan (antara debit dan suction), yaitu
(4.3)
Dalam SI Unit
Pump impeller power (kW)
(4.4)
In imperial Units
Pump Break Horsepower
(4.5)
Oleh karena itu, memompa konsumsi daya dapat diturunkan dengan mengurangi
menilai, perbedaan tekanan, atau keduanya mengalir.
4.4 Hukum Affinity
Kinerja pompa sentrifugal bawah kondisi yang berbeda terkait dengan pompa
afinitas diberikan dalam Tabel 4.1. Pompa afinitas hukum berhubungan kecepatan
pompa dan diameter impeller mengalir, tekanan devel- Op di pompa, dan rem tenaga
kuda pompa. Hukum pompa afinitas berguna untuk memperkirakan kinerja pompa di
different kecepatan berputar atau diameter impeller, berdasarkan pompa dengan.
Hubungan dikenal. Contoh 4.1 mengilustrasikan penggunaan pompa afinitas hukum.
Contoh 4.1 Apump memberikan 120 L/s pada 1400 rpm dan mengkonsumsi 55 kW.
Jika kecepatan pompa berkurang menjadi 1.120 rpm, menghitung laju aliran baru dan
kekuatan konsumsi.
= 120 L/s
= 55 Kw
= 1400 rpm
= 1120 rpm
Contoh 4.1 menunjukkan bahwa ketika kecepatan berkurang sebesar 20 persen
(1400 rpm ke 1.120 rpm), secara teoritis, konsumsi daya berkurang sekitar 50 persen
(55 kW sampai 28 kW). Namun, perlu dicatat bahwa tekanan yang dikembangkan
oleh pompa juga mengurangi dengan kuadrat dari penurunan kecepatan. Ini adalah
"hukum kubus" (kecepatan), Yang sangat berguna untuk penghematan energi pada
sistem pemompaan, dan aplikasi akan dijelaskan kemudian.
4.5 Tindakan Penyimpanan Energi untuk Sistim Pemompaan
4.5.1 Ukuran Pompa yang berukuran untuk mengurus persyaratan aliran desain
Sementara mengatasi berbagai resistensi dalam sistem. Kerugian gesekan dalam
perpipaan dan kerugian di seluruh katup dan fiting biasanya diperkirakan
menggunakan spesifikasi dan data penelitian. Karena ketidakpastian ini estimasi nilai
dan penyisihan perubahan selama instalasi.
Gambar 4.11 ukuran pompa untuk aplikasi.
sesuai dengan batasan situs, faktor keselamatan ditambahkan ke desain. keamanan
faktor dapat berkisar dari beberapa persen sampai setinggi 100 persen. sebagai
Akibatnya, pompa dapat berakhir menjadi lebih dari ukuran tertentu untuk applica-
tion, seperti yang diilustrasikan pada Gambar. 4.11 mengilustrasikan kasus di mana
kurva sistem yang digunakan pada tahap desain memiliki faktor keselamatan yang
tinggi dimasukkan ke dalamnya. Pompa dipilih untuk memotong ini kurva sistem
desain pada aliran desain untuk memberikan titik operasi desain. Namun, karena
kurva desain sistem memiliki faktor keamanan yang tinggi , kurva sistem aktual
pengalaman pompa dapat sangat berbeda. Hal ini menyebabkan pompa titik operasi
bergerak sepanjang kurva pompa ke tempat itu memotong kurva sistem yang
sebenarnya, mengarah ke yang lebih tinggi dari yang dibutuhkan laju alir pompa.
Karena kekuatan memompa berkaitan dengan kubus dari laju aliran, over-
memompa 20 persen hasil dalam peningkatan 50 persen dalam memompa daya
konsumsi. Untuk air dingin, over pumping juga dapat menyebabkan peningkatan
dalam dingin suhu pasokan air pendingin karena tidak dapat pro -vide air dingin pada
nilai desain ketika laju aliran terlampaui. Hal ini dapat mengakibatkan penghapusan
kelembaban kurang unit terminal, karena kemampuan penghapusan kelembaban
pendinginan kumparan tergantung pada coil temperature. Biasanya, ketika pompa
kebesaran, mereka baik dioperasikan untuk memberikan lebih tinggi dari laju aliran
yang dibutuhkan atau kehilangan tekanan artifisial diciptakan dalam sistem dengan
menambahkan katup throttling. Biasanya, globe katup atau katup ancing digunakan
dalam sistem untuk menambah daya tahan yang cukup untuk sistem untuk
memindahkan kurva sistem yang sebenarnya sehingga memotong pompa kurva pada
titik operasi awalnya dirancang (Gambar 4.12). Meskipun secara operasional
dimungkinkan untuk mentolerir pilihan ini, mereka tidak boleh diterima dari sudut
pandang efisiensi energi pandang sebagai lebih tinggi dari arus yang diperlukan atau
hasil tekanan dalam kekuasaan memompa lebih tinggi konsumsi. Pumping Systems
113 Kurva desain sistem Kurva pompa pada kecepatan desain tekanan arus. Titik
operasi yang diperlukan, Aliran desain aliran Aktual Kurva sistem aktual Gambar
4.11 Lebih pompa ukuran untuk aplikasi .
Gambar 4.12 pompa Oversized dengan throttling.
Dalam situasi seperti itu, laju aliran desain dapat dicapai dengan mengurangi
diameter impeller (pemangkasan impeller) atau mengurangi kecepatanpompa
(menggunakan variable speed drive). Variabel kecepatan drive (VSD) adalah
juga kadang-kadang disebut frekuensi drive variabel (VFD) atau disesuaikan fre -
quency drive (AFD). Mereka adalah perangkat yang dapat mengkonversi frekuensi
dari sumber listrik dan memberikan tegangan output diatur dan frekuensi untuk
memvariasikan kecepatan motor. Penghematan energi yang dihasilkan akibat
pengurangan kecepatan dan impeller pengurangan diameter diilustrasikan pada
Gambar. 4.13 dan 4.14. Keputusan untuk mengurangi kecepatan atau impeller
diameter akan tergantung pada biaya relatif untuk dua pilihan. Biasanya, mengurangi
kecepatan pompa menggunakan VSD lebih disukai karena dapat digunakan untuk
memvariasikan kecepatan pompa dan kapasitas jika perubahan beban di masa depan .
Juga, mengurangi impeller diameter dapat mengakibatkan penurunan yang lebih
besar dalam efisiensi pompa bila dibandingkan untuk penggunaan VSD untuk
mengurangi kecepatan. Namun, jika pompa yang ada tua dan karena untuk
penggantian, pilihan untuk mengganti pompa dengan pompa baru benar-ukuran juga
harus dipertimbangkan.
Gambar 4.13 Energi yang dikonsumsi oleh pompa yang "mencekik" untuk
memberikan aliran desain
Gambar 4.14 Energi dikonsumsi oleh pompa yang sama jika impeller diameter atau
kecepatan dikurangi menjadi aliran desain.
Biasanya, pengukuran laju alir sistem dan tekanan yang diperlukan untuk
memperkirakan potensi penghematan melalui pengurangan kecepatan pompa, trim
ming impeller, atau mengganti pompa. Metode paling sederhana dari estimasi adalah
dengan menggunakan pompa afinitas undang-undang, seperti yang digambarkan
dalam Contoh 4.2. Nilai diukur aliran dapat digunakan bersama dengan kecepatan
pompa operasi untuk menemukan kecepatan baru dan dengan demikian arus yang
dibutuhkan. Setelah itu, kecepatan baru dihitung dapat digunakan untuk
memperkirakan konsumsi daya yang dihasilkan, seperti yang digambarkan
di bawah ini. Contoh 4.2 Apump dirancang untuk memompa 10 L/s air ketika
beroperasi pada 1.400 rpm. Dalam kondisi operasi yang sebenarnya, aliran air adalah
15 L/s dan motor pompa mengkonsumsi 15 kW. Hitung penurunan daya pompa
konsumsi jika kecepatan pompa berkurang untuk memberikan aliran air desain 10 L
/s. Dari hukum pompa afinitas, kecepatan pompa dapat dikurangi untuk memberikan
aliran desain sebagai berikut:
perkiraan yang lebih akurat dapat dilakukan jika kurva pompa yang
tersedia untuk pompa khusus digunakan. Laju aliran yang diukur dan
tekanan, yang merupakan titik operasi saat ini, dapat digambarkan pada
pompa kurva, seperti ditunjukkan pada Gambar. 4.15. Kemudian, kurva sistem dapat
plot ted asumsi hubungan parabolik. Pada kurva sistem ini, diperlukan titik operasi
dapat ditandai dengan menarik garis vertikal pada nilai aliran diperlukan. Kurva
Manufacturers'pump kemudian dapat digunakan untuk menemukan kecepatan pompa
atau impeller diameter baru dengan interpolasi, seperti ditunjukkan pada Gambar.
4.15. Setelah ukuran impeller yang diperlukan atau kecepatan yang dipilih, kurva
produsen juga dapat digunakan untuk memperkirakan daya motor konsumsi pada titik
operasi baru.
Gambar 4.15 Menggunakan kurva pompa untuk memilih ukuran impeller yang
cocok.
4.5.2 Variable
The sizing pompa dilakukan berdasarkan satu set kondisi desain, dan
bangunan, karena pendinginan atau pemanasan beban mereka bervariasi dengan
waktu, pompa adalah ukuran untuk memenuhi kondisi beban puncak.
Sistem distribusi air menggunakan salah 2 arah atau katup 3 way bervariasi aliran air
melalui kumparan dan dengan demikian mengendalikan jumlah keren atau
pemanasan yang dilakukan oleh kumparan , seperti yang ditunjukkan pada Gambar.
4.16 dan 4.17. Dalam sistem yang menggunakan katup 2 arah, aliran air melalui
kumparan dikendalikan dengan membatasi aliran langsung menggunakan katup.
Dalam sistem yang menggunakan 3-way katup, mengalir melalui kumparan
dikendalikan dengan melewati beberapa air dari inlet dari kumparan ke outlet
kumparan. Dalam sistem yang menggunakan katup 3-way, aliran air melalui sistem
harus dijaga konstan terlepas dari beban. Oleh karena itu, misalnya,
jika sistem ditunjukkan pada Gambar. 4.17, dirancang untuk beroperasi dua
pendingin pada beban puncak ( chiller ketiga disimpan sebagai standby ), kemudian
dua air dingin pompa harus dioperasikan bahkan pada saat-saat beban dapat dipenuhi
oleh satu chiller . Hal ini memerlukan operasi chiller kedua ketika itu
Gambar 4.16 Water sistem pemompaan dengan katup 2-arah.
Gambar 4.17 Water sistem pemompaan dengan katup 3-way.
tidak diperlukan atau menjalankan pompa kedua ketika chiller tidak dalam
operasi (yang mengarah ke kemungkinan kenaikan suhu dingin pasokan air). Karena
ini kekurangan, sistem yang menggunakan katup 3-way tidak pop-ular dan mereka
dengan katup 2-arah umumnya lebih disukai. Dalam sistem aliran air variabel dengan
unit terminal memiliki 2-arah modulasi katup, penurunan beban pendinginan
menyebabkan modulasi yang katup untuk menutup, sehingga aliran air berkurang.
Jika pompa adalah con-pompa kecepatan stant, hal ini menyebabkan titik operasi
pompa untuk memindahkan sepanjang kurva kinerja pompa dengan meningkatkan
tekanan sistem (Gambar 4.18). Namun, dalam situasi seperti itu, jika kecepatan
pompa dapat bervariasi, pompa dapat dioperasikan pada kecepatan yang lebih rendah
untuk memberikan aliran yang dibutuhkan. Karena daya yang dikonsumsi oleh
pompa berbanding lurus dengan kubus dari kecepatan (cube hukum), penghematan
yang signifikan dapat dicapai jika pompa yang dilengkapi dengan VSD (Gambar
4.19).
Gambar 4.18 Pompa titik operasi untuk sistem dengan 2-way
katup dan konstan kecepatan pemompaan air (control valve).
Gambar 4.19 Pompa titik operasi untuk sistem dengan katup 2-arah
dan kecepatan pemompaan variabel (kontrol pompa).
Sistem 4.5.3 Primary–sekunder Dua jenis sistem pemompaan kecepatan variabel yang
digunakan untuk air dingin memompa. Sistem yang paling umum adalah pompa
primer – sekunder sistem di mana dua set pompa yang digunakan, seperti ditunjukkan
pada Gambar. 4.20. itu set pertama pompa, atau pompa utama, digunakan untuk
memompa air melalui para pendingin. Set kedua pompa atau pompa sekunder,
digunakan untuk memompa air melalui sistem distribusi bangunan. utama
pompa beroperasi pada kecepatan konstan dan memberikan aliran air tetap dingin
melalui setiap chiller beroperasi. Pompa sekunder dioperasikan berdasarkan
persyaratan air dingin bangunan. Kecepatan pompa sekunder yang bervariasi
berdasarkan beban pendinginan, yang nor-mally merasakan menggunakan sensor
tekanan diferensial terletak di hydrauli-Cally terjauh AHU (unit penanganan udara).
The primer dan sekunderloop hidrolik diisolasi menggunakan pipa decoupler . Tujuan
decoupler adalah untuk memastikan bahwa sistem utama tidak terpengaruh oleh
aliran
Gambar 4.20 Pengaturan sistem pemompaan primer-sekunder.
dan variasi tekanan dalam sistem sekunder. Hal ini memungkinkan pri -mary pompa
untuk mempertahankan laju alir konstan melalui pendingin terlepas dari beban
bangunan pendinginan. Pompa utama beredar aliran air dingin tetap di primer
sirkuit, sedangkan pompa sekunder memberikan arus yang cukup untuk pendinginan
kumparan untuk memenuhi beban pendinginan. Perbedaan aliran air dingin
antara sistem primer dan sekunder melewati decou-pipa pler. Seperti dijelaskan
sebelumnya dalam chiller sequencing, aliran dalam pler harus dari sisi dingin pasokan
air ke sisi kembali. Jika aliran air dingin di decoupler berada dalam arah yang
berlawanan, ini menunjukkan bahwa ada aliran cukup di sirkuit primer dan karena itu
pompa primer tambahan (bersama-sama dengan chiller a) perlu dioperasikan.
Variabel sistem aliran air dingin dengan menggunakan pompa-primary sekunder ing
umumnya lebih disukai karena mereka mampu mempertahankan konstan aliran air
dingin melalui pendingin sementara memvariasikan aliran dinginair dalam sistem
distribusi . Ini memenuhi kebutuhan banyak pendingin untuk aliran konstan air dingin
melalui tabung evaporator untuk memungkinkan operasi yang stabil (mencegah
sistem keamanan mematikan pendingin untuk menghindari tabung pembekuan
disebabkan oleh penurunan mendadak dalam aliran). Aliran air dingin konstan juga
Gambar 4.21 sistem aliran primer Variabel.
tekanan di bawah set point dan akan membuka katup bypass, memungkinkan
beberapa air untuk by pass dan beredar melalui pendingin. Memotong-Karena ini ing
air dingin, sensor tekanan diferensial DP-2 akan merasakan penurunan tekanan dan
akan sinyal untuk kecepatan pompa untuk ditingkatkan. itu sistem harus dirancang
untuk memastikan bahwa aliran dipertahankan dalam batas aliran minimum dan
maksimum untuk pendingin (biasanya 0,9-3,4 m / s). Salah satu keuntungan utama
dari sistem aliran utama variabel adalah penghematan biaya yang dihasilkan dari
menghilangkan pompa distribusi sekunder dan pipa yang terkait. Namun, sebelum
menerapkan sistem aliran utama variabel, itu adalah diperlukan untuk
mengkonfirmasi bahwa kontrol chiller dapat mendukung dan bahwa tabungan dicapai
lebih besar dari untuk sistem primer-sekunder. Contoh 4.3 menggambarkan
bagaimana tabungan dapat diperkirakan untuk berbagai sistem pemompaan.
Contoh 4.3 Perhatikan sebuah bangunan tunggal dengan 500 RT puncak pendinginan
beban pompa –The daya ing dikonsumsi selama tiga opsi (lihat Gambar 4,22-4,24) ;
kecepatan konstan pompa ing (kasus dasar tidak ada VSD), arus primer variabel
memompa (VSD pada pompa primer), dan pemompaan primer - sekunder (VSD pada
pompa sekunder) dianggap. Opsi pertama (Gambar 4.22) dengan pompa kecepatan
konstan adalah tempat pemompaan daya tetap relatif konstan terlepas dari beban
bangunan pendinginan. itu sistem memiliki katup 2-arah dan titik operasi pompa"
naik "pada kurva pompa (aliran - tinggi menurunkan tekanan) pada beban sebagian,
seperti yang dijelaskan sebelumnya . Ini juga sama berlaku untuk sistem dengan
katup 3-way, di mana laju aliran tetap konstan perspektif beban. Jika pendingin 250
RT kapasitas masing-masing, hanya dua pendingin harus dioperasikan
pada beban pendinginan puncak 500 RT. Oleh karena itu, pada beban pendinginan
hingga 250 RT, hanya satu pompa harus dioperasikan sementara dua pompa yang
dibutuhkan pada waktu lain. Jika sistem air dingin dirancang untuk ? T (perbedaan
dalam air dingin kembali dan pasokan suhu) dari 5,6 ? C ( 10 ? F ) , laju alir air
dingin
Gambar 4.22 Option pompa kecepatan 1-konstan.
Kepala 210 kN/m2 (70 ft air), dan pompa dan motor efisiensi 80 persen
masing-masing, konsumsi daya pompa teoritis dapat dihitung sebagai berikut:
Dari Persamaan. (4.5)
Karena itu, ketika dua pendingin beroperasi, kekuatan memompa akan 24,8 kW.
Ketika salah satu pompa beroperasi, tenaga motor dapat diambil sebagai 12,4 kW
(dalam aktual oper- Aton, itu tidak akan persis setengah). Pilihan kedua (Gambar
4.23) menganggap variabel kecepatan pompa primer. Itu daya pompa teoritis
diperkirakan dengan menggunakan hukum afinitas. Meskipun konsumsi daya pompa
yang sebenarnya mungkin tidak mengikuti hubungan ini persis karena
untuk penurunan efisiensi pompa pada kecepatan rendah, akan lebih mudah untuk
menggunakan relativitas ini tionship untuk tujuan estimasi. Hal ini juga diasumsikan
bahwa minimum dingin aliran air yang dibutuhkan oleh pendingin adalah 50 persen
(kecepatan pompa dapat dikurangi sebesar 50 persen). Dalam opsi 3 (Gambar 4.24),
yang merupakan sistem primer-sekunder, total sistem kepala diasumsikan terbuat dari
60 kN/2 (20 ft air) untuk rangkaian primer dan 150 kN/m2 (50 ft air) untuk rangkaian
sekunder. Pompa dan motor dengan kebijakan yang diambil menjadi 80 persen.
Menggunakan Persamaan. (4.6), konsumsi daya motor pompa primer dan sekunder
pompa, pada kecepatan 100 persen, dapat dihitung sebagai berikut:
Gambar 4.23 Option 2-variabel aliran utama.
Berdasarkan hal ini, untuk kesederhanaan, pompa primer dan sekunder pompa
diasumsikan untuk mengkonsumsi 3,5 kW dan 9 kW masing-masing, masing-masing,
pada beban penuh. Pada bagian beban, pompa ondary diasumsikan mengikuti hukum
pompa afinitas untuk aliran, kepala, dan kekuasaan konsumsi. Kecepatan operasi
minimum untuk pompa diambil sebagai 40 persen. Kekuatan memompa dikonsumsi
untuk tiga opsi untuk profil beban yang khas adalah diringkas dalam Tabel 4.2.
Catatan: Opsi daya 1 Pump untuk opsi 1 diambil sebagai 12,4 kW untuk satu pompa
dan 24,8 kW untuk dua pompa.
Gambar 4.24 Option sistem sekunder 3-primer.
Opsi daya 2 Pompa diambil untuk bervariasi sesuai dengan kubus hukum sampai
menit kecepatan Imum dari 50 persen .Opsi daya pompa 3 primer diambil sebagai 3,5
kW masing-masing (7 kW untuk dua pompa)dan konsumsi daya pompa sekunder
diambil bervariasi sesuai dengan kubus hukum sampai dengan kecepatan minimal 40
persen. Tabel 4.2 menunjukkan bahwa untuk pola operasi tertentu dianggap ( beban
mengajukan dan jam operasi), konsumsi daya terendah harian dicapai untuk
Opsi 2 dan 3. Meskipun opsi 2 memiliki konsumsi daya 12 persen lebih rendah dari
Opsi 3, opsi 3 mungkin masih lebih disukai dari sudut pandang operasional. Dalam
kasus di mana tanaman air dingin pusat tunggal memasok dingin air ke beberapa
bangunan yang memiliki air dingin yang berbeda membutuhkan (berbeda beban
pendinginan dan kepala tekanan), primer–sekunder sistem akan lebih menguntungkan
karena pompa sekunder dapat ukuran untuk memenuhi persyaratan bangunan yang
berbeda ( lihat Gambar. 4,25 ). Jika bangunan Aand B adalah gedung perkantoran
yang memiliki air dingin lebih tinggi mengalir dan kebutuhan head tekanan
dibandingkan dengan membangun C, yang merupakan blok podium dengan gerai
ritel, pompa sekunder untuk podium blok dapat menjadi ukuran untuk mencocokkan
aliran dan kepala persyaratan yang lebih
Gambar 4.25 Pengaturan sistem primer-sekunder untuk melayani beberapa
bangunan.
dari sudut pandang praktis, mungkin lebih baik untuk memiliki dasar-sec- Sistem
ondary dengan VSD pada pompa sekunder karena akan memungkinkan variasi yang
lebih tinggi dalam aliran tanpa mempengaruhi kinerja. Namun, perlu dicatat bahwa
ketika mengurangi kecepatan pompa, kecepatan tidak boleh dikurangi dengan lebih
dari sekitar 40 persen untuk memastikan suf - mencukupi pelumasan segel pompa dan
pendinginan motor
4.5.4 Reset variabel pompa aliran set point
Penghematan energi lebih lanjut dari pemompaan air dingin dapat dicapai
denganmemvariasikan titik tekanan diferensial set digunakan untuk mengendalikan
VSD kecepatan sesuai dengan permintaan. Dalam sistem seperti itu, otomatisasi
bangunan atau sistem manajemen energi (BAS atau EMS) dapat digunakan untuk
memonitor posisi katup kontrol di AHUs dan mengurangi diferensial yang
tekanan set point, sambil memastikan bahwa tidak ada katup yang kelaparan
air dingin. Apossible strategi pengendalian ditunjukkan pada Gambar. 4.26 .
Posisi semua modulasi katup AHU air dingin yang dan katup yang terbuka sebagian
ditentukan. Nilai valve Posisi dibandingkan dengan batas yang ditetapkan untuk
menyesuaikan set point.
Sebagai contoh, jika posisi valve maksimum adalah kurang dari 70 persen
terbuka, menunjukkan bahwa katup lain yang terbuka bahkan kurang dari 70 persen
dan Oleh karena itu, titik tekanan yang ditetapkan dapat dikurangi lebih lanjut.
Demikian pula, ketika kondisi beban berubah, jika katup terbuka lebih dari 90
persen , set titik akan ditingkatkan untuk mencegah koil pendingin dari yang
kekurangan
Gambar 4.26 Strategi Control untuk mengoptimalkan kecepatan variabel dingin
pompa air.
air dingin . Penyesuaian ini konstan set point , yang digunakan untuk controlling
kecepatan pompa air dingin sekunder , dapat membantu untuk meningkatkan efisiensi
sistem pemompaan air dingin
.
4.5.5 Optimizing kondensor pendinginan sistem
Seperti dalam kasus sistem pemompaan air dingin, jika air kondensor
pompa kebesaran untuk aplikasi dan pompa yang baik promasi terlalu banyak aliran
atau arus yang mencekik menggunakan katup, pompa Capacity dapat dikurangi
dengan menurunkan kecepatan pompa operasi atau mengurangi diameter impeller.
Kedua langkah biasanya akan menghasilkan signifikan temuan dalam konsumsi
energi. Pilihan apakah akan mengurangi diameter impeller atau mengurangi
kecepatan pompa akan tergantung pada biaya untuk setiap opsi. Biasanya, penurunan
kecepatan pompa menggunakan VSD lebih disukai karena fleksibilitas dalam
implemen-tasi. Pilihan ini juga menghasilkan efisiensi operasional yang lebih baik
sebagai pengurangan diameter impeller secara signifikan dapat mempengaruhi
efisiensi pompa. Pemompaan air kondensor dengan menggunakan sistem aliran
variabel (di mana pompa kecepatan bervariasi berdasarkan beban) biasanya tidak
menghasilkan signifikan penghematan energi. Hal ini karena pada bagian beban,
penuh air desain kondensor aliran hasil dalam suhu yang lebih rendah kondensor
kembali air (saat beban tetes, jika laju aliran adalah sama, ? T turun, dan karena
kondensor Suhu pasokan air adalah sama, kondensor kembali air temperature
berkurang ), yang menghasilkan efisiensi chiller yang lebih baik. seperti yang
ditunjukkan pada Gambar. 4.27, air kondenser masuk kondensor pada suhu TS
dan meninggalkan kondensor pada suhu TR. The kondensasi mendatang, TC ,
tergantung pada suhu pendekatan kondensor, yang merupakan perbedaan antara suhu
kondensasi dan air kondensor meninggalkan suhu (TC - TR). Suhu Pendekatan
kondensor tergantung pada karakteristik perpindahan panas seperti ketebalan
tabung kondensor dan kecepatan fluida dalam tabung. Oleh karena itu, pendekatan
suhu tetap konstan pada beban sebagian, dan air kondensor yang lebih rendah
suhu kembali (TR) menghasilkan suhu kondensasi yang lebih rendah (TC)
pada beban sebagian. Suhu kondensasi yang lebih rendah dan tekanan mengarah
untuk menurunkan com - daya pressor , seperti yang terlihat dalam diagram ph dari
siklus refrigerasi yang ideal (Gambar 4.28 ) . Penghematan energi yang dibuat karena
perbaikan dalam efisiensi pada beban sebagian biasanya melebihi penghematan
memompa mungkin bahwa dapat dicapai dengan mengurangi laju aliran air
kondensor pada beban sebagian
.
4.5.6 Pressure drop(Δ P) dipendingin
Ketika air mengalir melalui evaporator atau kondensor tabung pendingin ,
penurunan tekanan hasil karena hambatan aliran yang ditawarkan oleh
Gambar 4.27 Pengaruh suhu air kondenser pada kinerja kondensor.
tabung. Penurunan tekanan tergantung pada kecepatan aliran di tabung, yang pada
gilirannya tergantung pada laju aliran air dan tabung luas penampang. Penurunan
tekanan yang lebih tinggi di evaporator dan kondensor chiller air dan air kondensor
dingin pompa untuk bekerja melawan Perbedaan tekanan yang lebih tinggi untuk
memberikan laju aliran yang sama. Hal ini menyebabkan
Gambar 4.28 Pengaruh mengurangi suhu air kondenser.
konsumsi daya yang lebih tinggi dengan pompa, karena memompa daya langsung
sebanding dengan aliran dan tekanan kepala (kW∞ Qx ΔP). Biasanya, penurunan
tekanan di pendingin tidak dianggap sebagai Kriteria tant ketika memilih pendingin
karena lebih banyak penekanan diberikan kepada Criteria seperti efisiensi, biaya, dan
merek chiller. Ini beberapa kali mengarah ke pemilihan pendingin dengan penurunan
tekanan tinggi, yang, pada gilirannya, menyebabkan konsumsi energi yang lebih
tinggi dengan pompa, seperti yang ditunjukkan pada Contoh 4.4.
Contoh 4.4 Pertimbangkan dua pilihan Aand B berikut chiller
Menggunakan persamaan berikut, konsumsi daya pompa teoritis untuk over-
datang perlawanan di evaporator dapat dihitung sebagai berikut (dengan asumsi
efisiensi 100 persen):
Latihan yang sama dapat dilakukan untuk menghitung kekuatan memompa ekstra
sangkaan karena condensers'pressure berbeda tetes untuk pendingin.
4.5.7 Pressure kerugian dalam pipa dan alat kelengkapan
Ketika cairan mengalir melalui sistem perpipaan, kepala atau tekanan
kerugian terjadi karena gesekan fluida dalam pipa dan resistensi ditawarkan kepada
mengalir dengan berbagai perangkat seperti katup, saringan, dan tikungan yang
digunakan dalam sistem perpipaan. Kerugian gesekan tergantung pada material pipa ,
panjang pipa, kecepatan fluida, dan sifat dari cairan. Oleh karena itu, untuk cairan
yang diberikan seperti seperti air, kerugian gesekan dapat dikurangi dengan
meminimalkan panjang pipa dan mengurangi kecepatan aliran ( peningkatan diameter
pipa). Di sisi lain, untuk kecepatan aliran tertentu , kerugian akibat variabel-
Fitting ous dan perangkat yang terpasang pada sistem perpipaan tergantung pada
desain dari perangkat atau pas. Oleh karena itu, untuk kecepatan aliran tertentu,
berbeda jenis katup dapat memiliki kerugian yang berbeda terkait dengan mereka.
Option AOption B Kapasitas Chiller 500 RT 500 RT Penurunan tekanan yang
melintas 90 kN/m2 30 kN/m2 evaporator (air 30 ft) (10 ft air) Aliran air dingin rate
75.6 L/s 75,6 L/ (1200 USgpm) (1200 USgpm) 128 Chapter Empat Kerugian untuk
berbagai jenis katup dapat berbeda secara signifikan dan, oleh karena itu, kita harus
berhati-hati ketika memilih katup untuk berbagai aplikasi . Misalnya, jenis globe
katup biasanya digunakan sebagai katup dalam air dan kondensor sistem perpipaan
air dingin. Katup ini memiliki drop tekanan tinggi bahkan ketika mereka terbuka
penuh karena perubahan arah aliran harus membuat ketika melewati melalui mereka .
Di sisi lain, kupu-kupu katup, ketika terbuka penuh, menawarkan resistensi sedikit
atau tidak ada untuk arus. Oleh karena itu, untuk meminimalkan memompa energi
konsumsi, katup dengan resistansi rendah (ketika terbuka penuh), seperti namun-
katup terfly, harus digunakan untuk isolasi aliran. Selanjutnya , alat kelengkapan pipa
seperti belokan, siku, tee, dan transisi aliran perangkat juga harus dipilih untuk
meminimalkan kerugian kepala dalam sistem. Sistem air 4.5.8 Condenser
untuk unit paket Beberapa bangunan menggunakan paket unit pendingin air untuk
menyediakan udara–kondisi berfungsinya. Dalam sistem tersebut, unit paket dipasang
di berbagai bagian dari bangunan untuk melayani daerah yang berbeda. Paket
berpendingin air unit menolak panas yang diserap ke air kondenser dalam kondensor
masing-masing unit. Unit paket seperti biasanya dilayani oleh pusat Sistem air lebih
padat terdiri dari pompa, menara pendingin, dan jaringan perpipaan, seperti
ditunjukkan pada Gambar. 4.29. Sangat sering, di bangunan menggunakan sistem
tersebut , unit paket individu dijadwalkan untuk beroperasi pada waktu yang
berbeda , tergantung pada kebutuhan dari masing-masing pengguna. Hal ini dapat
mengakibatkan air kondenser beredar melalui unit paket yang tidak beroperasi jika
unit paket individu tidak bisa diisolasi dari sistem air kondenser. Hal ini
menyebabkan pemompaan lebih banyak air kondensor dari yang diperlukan dan
pemborosan daya pemompaan. Situasi seperti ini dapat dihindari jika katup on- off
diinstal pada pipa air kondensor melayani setiap unit paket pendingin air.
Gambar 4.29 Pengaturan sistem air kondenser
melayani paket unit.
Gambar 4.30 Pengaturan air aliran variabel kondensor
sistem.
terkait dengan pengoperasian unit paket. Hal ini akan memungkinkan. Aliran air
kondenser untuk setiap unit secara otomatis diaktifkan atau mati, tergantung pada
operasinya. Pompa air kondenser dapat dilengkapi dengan drive kecepatan variabel
dan sistem kontrol untuk menjaga. Tekanan minimum set (P) untuk sistem air
kondenser, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4.30.
4.5.9 Efisiensi pompa
Persamaan untuk rem pompa tenaga kuda (dibahas sebelumnya) adalah:
Gambar 4.31 Titik Operasi untuk pompa A.
Oleh karena itu, untuk meminimalkan daya pompa, efisiensi pompa harus setinggi
mungkin. Hal ini dapat dilakukan memilih pompa yang sesuai, yang memiliki
efisiensi tinggi (di atas 85 persen) pada sistem pengoperasian yang diinginkan
Titik. Angka 4,31 dan 4,32 menunjukkan dua set kurva pompa untuk pompa Aand
pompa B. Sebagai angka menunjukkan, kedua pompa dapat beroperasi pada titik
operasi yang diinginkan dari laju aliran, Q, dan tekanan, P. Namun, berdasarkan pada
kurva kinerja, pompa Awill beroperasi pada 90 persen sementara pompa B hanya
akan mampu beroperasi pada 78 persen (diperkirakan oleh interpolation) pada titik
operasi yang diinginkan. Efisiensi pompa juga tergantung pada kapasitas, dan pompa
kapasitas yang lebih besar cenderung lebih efisien daripada kapasitas yang lebih
kecil. Oleh karena itu, umumnya lebih baik untuk memiliki beberapa pompa kapasitas
yang lebih tinggi daripada banyak kapasitas yang lebih kecil pompa untuk melakukan
tugas yang sama. Ini adalah memiliki kecepatan variabel sistem pemompaan air
dingin.
Gambar 4.32 Titik Operasi untuk pompa B.
jumlah pompa tidak harus sama dengan jumlah pendingin karena kapasitas pompa
dapat divariasikan untuk mencocokkan beban persyaratan (Gambar 4.23). Contoh 4.5
sistem Apumping memerlukan pompa dengan kapasitas 80 L/s dan Kepala 150
kN/m2. Hitung penghematan yang dapat dicapai dalam daya pompa jika
pompa memiliki efisiensi 90 persen digunakan sebagai pengganti pompa dengan 78
persen efisiensi untuk aplikasi ini. Dari Persamaan. (4.6)
4.6 Summary
Pompa yang digunakan pada bangunan terutama untuk AC dan pemanas
sistem. Sistem pemompaan biasanya menjelaskan tertinggi kedua konsumsi energi di
gedung-gedung. Bab ini membahas dasar-dasar dari sistem pemompaan, seperti
sistem terbuka dan tertutup, karakter-pompa , dan kurva pompa dan kurva sistem,
diikuti dengan gambaran sistem pemompaan yang digunakan di gedung-gedung
untuk AC dan panas sistem. Setelah itu, berbagai strategi manajemen energi untuk
sistem pemompaan bangunan dingin, air panas dan air kondensor dijelaskan.
Pertanyaan ulasan
4.1. Apump memberikan 200 L/s pada 1200 rpm dan mengkonsumsi 45 kW. Jika
pompa kecepatan berkurang sampai 1100 rpm, apa yang akan laju aliran baru dan
kekuatan sangkaan itu?
4.2. Apump dipilih untuk menyediakan 20 L/s air ketika beroperasi pada 1200 rpm.
Dalam kondisi operasi yang sebenarnya, aliran air 35 L/s dan pompa bermotor
mengkonsumsi 25 kW. Apa yang akan penurunan daya pompa sangkaan jika
kecepatan pompa berkurang untuk memberikan aliran air desain dari 20 L/s?
4.3. Kondensor dua pendingin yang berbeda kapasitas yang sama memiliki tekanan
tetes 80 KN/m2 dan 40 KN/m2, Masing-masing. Jika laju aliran air dibutuhkan adalah
150 L/s, menghitung penghematan daya pompa untuk kondensor pompa air jika
chiller dengan penurunan tekanan rendah digunakan sebagai pengganti
chiller dengan penurunan tekanan yang lebih tinggi.
4.4. Sistem Apumping memerlukan pompa dengan kapasitas 40 L/s dan kepala
dari 120 KN/m2. Jika pompa memiliki efisiensi 85 persen digunakan untuk ini
kasi bukannya pompa dengan efisiensi 65 persen, berapakah tabungan di
daya yang diperlukan untuk menggerakkan pompa?