फ्री कूलिंग

फ्री कूलिंग पानी को ठंडा करने में सहायता के लिए कम बाहरी हवा के तापमान का उपयोग करने का प्रभावकारी प्रणाली है, जिसका उपयोग औद्योगिक प्रक्रियाओं, या एयर कंडीशनिंग प्रणाली के लिए किया जा सकता है। इस प्रकार ठंडा पानी या तब तुरंत उपयोग किया जा सकता है या थोड़े या लंबे समय के लिए संग्रहीत किया जा सकता है। जब बाहरी तापमान घर के अंदर के तापमान की तुलना में कम होता है, तब यह प्रणाली ठंडी बाहरी हवा को मुक्त शीतलन स्रोत के रूप में उपयोग करती है। इस तरीके से, प्रणाली समान शीतलन परिणाम प्राप्त करते हुए पारंपरिक एयर कंडीशनिंग प्रणाली में चिलर को बदल देता है। इस प्रकार ऐसी प्रणालियाँ एकल भवनों या जिला शीतलन नेटवर्क के लिए बनाई जा सकती हैं।

संचालन
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जब परिवेशी वायु का तापमान निर्धारित तापमान तक गिर जाता है, तब मॉड्यूलेटिंग वाल्व ठंडे पानी के सभी या कुछ भाग को उपस्तिथ चिलर को बायपास करने और मुक्त शीतलन प्रणाली के माध्यम से चलाने की अनुमति देता है, इस प्रकार जो कम बिजली का उपयोग करता है और ठंडा करने के लिए कम परिवेशी वायु तापमान प्रणाली में पानी का उपयोग करता है।

इसे किसी भी उपस्तिथ चिलर के साथ या अकेले एयर ब्लास्ट कूलर स्थापित करके प्राप्त किया जा सकता है। इस प्रकार कम परिवेश के तापमान के समय, इंस्टॉलेशन उपस्तिथ चिलर को बायपास कर सकता है, जिससे कूलिंग आवश्यकताओं से समझौता किए बिना 75% तक की ऊर्जा बचत होती है।

सर्दियों के महीनों में हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग (एचवीएसी) में, बड़ी व्यावसायिक इमारतों के आंतरिक स्थानों को ठंडा करने की आवश्यकता हो सकती है, जबकि परिधि वाले स्थानों को भी हीटिंग की आवश्यकता हो सकती है। इस प्रकार फ्री कूलिंग चिलर के उपयोग के बिना ठंडे पानी का उत्पादन है, और इसका उपयोग सामान्यतः समशीतोष्ण क्षेतों में देर से शरद ऋतु, सर्दियों और प्रारंभिक वसंत में किया जा सकता है। फ्री कूलिंग पूरी तरह से फ्री नहीं है क्योंकि चिलर अभी भी चालू है।

विधियाँ
यह मानते हुए कि प्रणाली मुफ्त कूलिंग का उपयोग कर सकता है, मुफ्त कूलिंग का उपयोग करने की तीन विधियाँ हैं:

छलनी चक्र
कूलिंग टॉवर के पानी को ठंडे पानी के परिपथ के माध्यम से सीधे प्रवाह से जोड़ा जा सकता है। इस प्रकार यदि कूलिंग टॉवर खुला है तब टावर के अंदर जमा होने वाले किसी भी मलबे को खत्म करने के लिए छलनी की आवश्यकता होती है। निवेश बचत जल चिलर ऊर्जा के सीमित उपयोग से जुड़ी है। इस विधि का उपयोग करने से क्षरण का खतरा बढ़ जाता है।

प्लेट और फ़्रेम उष्मा का आदान प्रदान करने वाला
एक हीट एक्सचेंजर ठंडे पानी के लूप से सीधे कूलिंग टॉवर लूप में गर्मी स्थानांतरित करेगा। इस प्रकार एक्सचेंजर कूलिंग टॉवर के पानी को कूलिंग कॉइल्स के माध्यम से बहने वाले कूलेंट से भिन्न रखता है। इस प्रकार चिलर का पानी पहले से ठंडा हो जाता है और भवन जल ठंडा हो जाता है। चिलर लोडिंग कम होने से ऊर्जा की बचत होती है और इस प्रकार ऊर्जा की खपत में कमी आती है। पंप को दबाव के अंतर की भरपाई करने की आवश्यकता के कारण निवेश में वृद्धि हुई है।

प्रशीतन प्रवासन
वॉटर चिलर के अंदर वाल्व व्यवस्था कंडेनसर (गर्मी हस्तांतरण) और बाष्पीकरणकर्ता के मध्य सीधा रास्ता खोलती है। इस प्रकार चिलर लूप में अपेक्षाकृत गर्म तरल पदार्थ रेफ्रिजरेंट को वाष्पित कर देता है, और ऊर्जा सीधे कंडेनसर में ले जाया जाता है, जहां इसे कूलिंग टॉवर से पानी द्वारा ठंडा और संघनित किया जाता है। इस प्रकार यह विधि इस विचार से प्रेरित है कि रेफ्रिजरेंट प्रशीतन परिपथ में सबसे ठंडे बिंदु की ओर बढ़ता है। इस विधि से जुड़ी निवेश बचत कंप्रेसर की निष्क्रियता के कारण होती है, क्योंकि ब्लोअर, पंखे और पंप सभी चालू हैं।

उच्च परिवेश तापमान
जब प्रक्रिया में पानी का तापमान परिवेशी वायु तापमान के सामान्तर या उससे कम होता है, तब मुफ्त शीतलन उपयुक्त नहीं होता है। प्रणाली का थ्री-वे वाल्व फ्री कूलिंग हीट एक्सचेंजर को बायपास करेगा और चिलर के माध्यम से द्रव प्रवाह को आवश्यक निर्धारित बिंदु तापमान तक ठंडा करने के लिए निर्देशित करेगा।

मिड सीज़न ऑपरेशन
मध्य-मौसम संचालन के लिए, पानी को आंशिक रूप से कंप्रेसर द्वारा और आंशिक रूप से परिवेश के तापमान द्वारा ठंडा किया जाता है। मध्य-मौसम में प्राप्त मुक्त शीतलन का प्रतिशत मौसमी तापमान पर निर्भर करता है, चूंकि आंशिक मुक्त शीतलन तब प्रारंभ होता है जब परिवेशी वायु का तापमान प्रक्रिया वापसी पानी के तापमान से 1 °C डिग्री सेल्सियस कम होता है। इस प्रकार पानी को फ्री कूलर के माध्यम से आंशिक रूप से ठंडा किया जाता है, फिर आवश्यक निर्धारित बिंदु तापमान प्राप्त करने के लिए चिलर के माध्यम से प्रवाहित किया जाता है।

शीतकालीन ऑपरेशन
सर्दियों में, जब बाहरी तापमान अधिक कम होता है, तब पानी को केवल फ्री कूलिंग कॉइल द्वारा ठंडा किया जाता है। इस प्रकार इससे चिलर के कंप्रेशर्स का संचालन बंद हो जाता है, जिससे महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा की बचत होती है। शीतकालीन संचालन में उपयोग की जाने वाली एकमात्र विद्युत शक्ति पंखा संचालन के लिए है। यह तब प्राप्त किया जा सकता है जब परिवेशी वायु का तापमान प्रक्रिया आपूर्ति जल तापमान से 3 डिग्री सेल्सियस से 5 डिग्री सेल्सियस कम हो।

सीमाएँ
परिवेशी वायु का तापमान 0 °C नीचे आते ही ठंड लग सकती है। अन्य सीमा हीट एक्सचेंजर में तापमान का अंतर है। इस प्रकार हीट एक्सचेंजर जिसके पार तापमान का अंतर बहुत कम है, आर्थिक रूप से अवास्तविक हो सकता है। हीट एक्सचेंजर का अर्थशास्त्र लगभग 5 °C न्यूनतम निःशुल्क शीतलन जल तापमान की अनुमति देता है.

ऊर्जा दक्षता
डेटा सेंटर वैश्विक बिजली खपत का 2% हिस्सा हैं।

यूनाइटेड किंगडम: 2013 में, चांसलर जॉर्ज ओसबोर्न ने डेटा केंद्रों को कार्बन कटौती प्रतिबद्धता (सीआरसी) से छूट देने और उन्हें अपना स्वयं का जलवायु परिवर्तन समझौता (सीसीए) तैयार करने की अनुमति देने के लिए रियायत देने पर सहमति व्यक्त की। इस प्रकार इसे सत्र 2030 तक यूरोपीय संघ के ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को 40% तक कम करने के लिए नए यूरोपीय आयोग द्वारा भी मान्यता दी गई है। डेटा केंद्रों या सर्वर रूम को ठंडा करने के लिए बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, इसलिए ऊर्जा बचाने के लिए मुफ्त कूलिंग एक आदर्श समाधान हो सकता है।

प्रकार
डेटा सेंटर या सर्वर रूम के लिए दो मुफ्त कूलिंग विकल्प हैं, पहला इंटीग्रल फ्री कूलिंग कॉइल या चिलर है जो फ्री कूलर यूनिट के साथ काम करता है। इंटीग्रल चिलर उन साइटों के लिए आदर्श हैं जिनके पास सीमित स्थान है और उच्च विद्युत दक्षता स्तर प्रदान कर सकते हैं। इस प्रकार इन इकाइयों में स्क्रॉल और स्क्रू कंप्रेसर, अक्षीय पंखे और तीन-तरफा मॉड्यूलेटिंग वाल्व सहित उच्च गुणवत्ता वाले घटक सम्मिलित हैं।

अन्य विकल्प स्वतंत्र फ्री कूलर है जिसमें ताप विनिमय की अधिक क्षमता होती है, क्योंकि इसका आकार दक्षता को अधिकतम करने के लिए होता है जो तापीय ऊर्जा के हस्तांतरण के लिए बड़े क्षेत्र को सक्षम बनाता है। इस प्रकार स्वतंत्र निःशुल्क कूलरों ने 70% तक की ऊर्जा बचत दिखाई है।