سیستم فری کولینگ چیست ؟

با افزایش هزینه های مصرف انرژی، امروزه اغلب افراد به دنبال راه حل مناسبی برای کاهش مصرف آن هستند. در حال حاضر برای انجام بسیاری از کارها مانند گرم کردن محیط، سرد کردن محیط، پخت غذا، تهویه مطبوع هوا و…از انرژی برق و آب استفاده می شود. به کارگیری تجهیزاتی که بتوانند این کارها را با کمترین میزان مصرف انرژی و هزینه کم انجام دهند؛ برای مصرف کنندگان بسیار مقرون به صرفه است. سیستم فری کولینگ یک روش مقرون به صرفه برای تولید برودت یا سرما در محیط های صنعتی و سایر محیط هایی است که نیاز به تهویه مطبوع و سرمایش دارند.

فری کولینگ (Free Cooling) در چیلر تراکمی هوایی در واقع فرآیندی است که با کاهش دمای هوای خارج، امکان انجام سرمایش در سیستم های خنک کننده صنعتی یا تهویه مطبوع را بدون نیاز به عملکرد سیکل تبرید تراکمی چیلر و استفاده از کمپرسور فراهم می کند.
درواقع در فصول سرد سال می توان با استفاده از کندانسور هوایی جداگانه ای که خارج از مدار تبرید چیلر تراکمی که بصورت اضافه یا یکپارچه در چیلر هوایی تعبیه گردیده، با استفاده از سرمای هوای محیط خارج از ساختمان، نسبت به سرمایش آب در گردش سیستم، اقدام نمود. امروزه فری کولینگ (Free Cooling) یا همان سرمایش رایگان در سیستم های تهویه مطبوع صنعتی در گستره ی وسیعی مورد استفاده قرار می گیرد.

چگونگی عملکرد سیستم Free Cooling
وقتی که دمای هوای محیط تا حد مورد انتظاری که از قبل روی دستگاه تعریف شده ، کاهش می یابد ، یک شیر سه راهه (Valve) تمام یا قسمتی از آب چیلد (آب سرد) مدار چیلر را بای پس (by-pass به معنی میانبر زدن یا از مدار خارج کردن) کرده و به سمت تجهیزات سیستم فری کولینگ هدایت می کند که در آن شبیه یک مبدل حرارتی هوا خنک ، دمای پایین محیط بیرون با چرخش تعدادی فن از اطراف کویل های حاوی آب عبور داده شده و منجر به کاهش دمای آب چیلد می شود. سپس این آب وارد مدار چیلر شده و اگر دمای آن هنوز به اندازه کافی کاهش پیدا نکرده باشد ، یک یا تعدادی از کمپرسورهای چیلر فعال شده و دمای آب را به دمای مورد نظر می رساند.

زمانی که دمای هوای محیط خیلی پایین باشد (یعنی دمای هوای محیط پایین تر دمای آب سرد مورد نیاز باشد) ، کل چیلر خاموش شده و تمام آب مورد نیاز توسط سیستم فری کولینگ سرد می شود.
در روزهای گرم سال نیز وقتی که دمای هوای محیط بالا است ، شیر سه راهه ، آب را به سمت فری کولینگ هدایت نکرده و مستقیما به سمت اواپراتور چیلر ارسال می کند.

کاربرد سیستم فری کولینگ
به طور کلی سیستم های فری کولینگ در موارد زیر کاربرد دارند:

• استفاده در ساختمانهایی که همزمان با گرمایش برخی از فضاهای آن نیاز به خنک سازی فضاهای دیگر نیز در آن وجود داشته باشد؛ مانند پاساژهای تجاری که به علت ازدحام جمعیت در فضای داخلی هوای آنجا گرم شده و حتی در فصول سرد، هوای خنک نیاز است.
• استفاده در برخی از کارخانجات صنعتی که در تمام طول سال در حال کار هستند؛ مانند دستگاه های تزریق پلاستیک، صنایع دارویی و...
• استفاده در فضاهایی مانند اتاق های سرور که نیاز دائم به سرمایش در تمام فصول وجود دارد.

سیستم free cooling از چه اجزایی تشکیل شده است؟
سیستم فری کولینگ ساختاری نزدیک به چیلر دارد؛ اما چند قطعه مانند شیر سه طرفه، مبدل حرارتی و همچنین قطعات کنترل کننده به این سیستم اضافه شده است. اجزای تشکیل دهنده سیستم فری کولینگ به دو حالت نصب می شوند. روش های نصب سیستم فری کولینگ به شرح زیر است:

نصب سیستم فری کولینگ به صورت مجزا: در صورتی که نصب اجزای سیستم فری کولینگ به صورت مجزا باشد؛ در ماه های سرد سال، آب ابتدا وارد سیستم فری کولینگ می شود و در آن به واسطه فن ها یا هوای خنکی که توسط این قطعه تولید می شود؛ سرد می شوند. چنانچه آب بعد از عبور از سیستم فری کولینگ و فن ها به اندازه کافی سرد شده باشد؛ چیلرها غیر فعال می شوند و هیچ نوع انرژی مصرف نمی شود. اگر آب به اندازه کافی کاهش دما نداشته باشد؛ چیلرها روشن می شوند و به وسیله کمپرسور به کاهش دمای آب می پردازند.

نصب سیستم فری کولینگ به صورت یکپارچه: در سیستم فری کولینگ به صورت یکپارچه، فن های مبدل به طور کامل حذف می شوند و عمل خنک شدن آب با کمک همان فن های کندانسور انجام می شود. در این سیستم یک ردیف کویل حاوی آب و یک کندانسور حاوی مبرد کنار یکدیگر قرار می گیرند. آبی که درون کویل ها قرار دارد؛ به واسطه مداری خاص که مناسب فصل های سرد سال طراحی شده است؛ تامین می شود. آب بعد از به حرکت در آمدن توسط کندانسور با کاهش دما همراه است و بعد از عبور از صفحه مبدل، باعث سرمایش محیط می شود.