Torri di raffreddamento per progetti di edilizia sostenibile

I sistemi di torri di raffreddamento evaporative e le relative strategie di gestione dell'acqua aiutano a ottimizzare le prestazioni dell'edificio e contribuiscono alla sostenibilità dell'edificio e a vari standard e programmi di certificazione come il Società americana per gli ingegneri del riscaldamento, della refrigerazione e del condizionamento dell'aria (ASHRAE), Ruolo di guida nella progettazione energetica e ambientale (LEED), il WELL Building Standard™, Metodo di valutazione ambientale degli istituti di ricerca edilizia (BREEAM®) e altri sistemi di valutazione della sostenibilità.

Naturalmente efficiente, naturalmente cool. Naturalmente Marley.

Ispirato dai processi nati in natura, le torri di raffreddamento evaporative sono la soluzione ideale per lo smaltimento del calore per progetti di edilizia sostenibile grazie al loro potenziale di risparmio energetico e al basso impatto ambientale. Una gestione efficace dell'acqua delle torri di raffreddamento per ridurre al minimo i volumi di reintegro e scarico offre l'opportunità di ottenere anche crediti per le risorse idriche. Anche nelle aree sfidate da climi caldi e aridi, tra cui gran parte del Medio Oriente e degli Stati Uniti sudoccidentali, i sistemi di raffreddamento evaporativo offrono soluzioni economicamente vantaggiose ed efficienti dal punto di vista energetico per la progettazione, la costruzione, il funzionamento e la manutenzione di edifici sostenibili.

Gli standard edilizi sostenibili si sono evoluti da eccezione innovativa a norma per molte comunità. Oggi, progettisti, ingegneri e manager degli edifici si aspettano che i produttori di sistemi HVAC dedichino risorse di ricerca e sviluppo alla commercializzazione di sistemi di raffreddamento responsabili dal punto di vista ambientale che offrano prestazioni e valore eccezionali rispettando al tempo stesso gli standard globali ASHRAE, LEED e altri standard di sostenibilità.

ASHRAE 90.1 Efficienza energetica minima per torri di raffreddamento aperte

In condizioni standard di Acqua calda a 95°F, acqua fredda a 85°F, bulbo umido a 75°F (35/29,5/23,9°C). Tutti gli stati degli Stati Uniti hanno adottato questi standard o standard più rigorosi per le applicazioni di raffreddamento comfort. Sono disponibili modelli standard di torri di raffreddamento Marley che vanno da 30 a 400 gpm/hp.

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DOMANDE FREQUENTI

Le seguenti domande e risposte sono il risultato di un sondaggio tra ingegneri ed esperti di torri di raffreddamento all'interno e all'esterno di SPX Cooling Tech per comprendere meglio come le torri di raffreddamento possono contribuire con successo a iniziative di edilizia sostenibile.

Quali sono i programmi di certificazione della sostenibilità edilizia più riconosciuti e perché sono importanti?

Sviluppato dal Green Building Council statunitense (USGBC) e riconosciuto a livello mondiale, Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) è un sistema di valutazione progettato per valutare e promuovere la costruzione di edifici efficienti in termini di risorse che supportano ambienti sostenibili e sani. I punti vengono assegnati per aver soddisfatto nove categorie separate, tra cui l'efficienza idrica e il risparmio energetico, con crediti totali che determinano uno dei quattro livelli di certificazione degli edifici. L'USGBC riconosce anche gli standard ambientali al di fuori degli Stati Uniti – in oltre 165 paesi e territori – riconoscendo le comunità in Europa e nel Medio Oriente che sono tra i principali sostenitori mondiali della bioedilizia. Secondo il sito web dell’USGBC, “le persone sanno che se si trovano in un edificio certificato LEED utilizzano meno energia e acqua, evitano gli sprechi, risparmiano sui costi di manutenzione, migliorano la qualità dell’aria interna, offrono comfort ai loro occupanti e creano meno impatto ambientale”. peso sulla loro comunità. Sanno anche di trovarsi in un edificio che favorisce la salute e il benessere. Ora la bioedilizia è diventata un’industria da trilioni di dollari e LEED è diventato il programma di bioedilizia più utilizzato al mondo”.

Nel settore HVAC, LEED integra gli standard di efficienza dell’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE). La certificazione LEED è auspicabile perché, con una valutazione da parte di un sistema di terze parti riconosciuto a livello mondiale, riflette l'eccellenza e l'integrità complessiva della progettazione, della costruzione e dei sistemi operativi di un edificio. Nel frattempo, ASHRAE si concentra tradizionalmente su componenti costruttivi specifici per HVAC, ad esempio feritoie ed eliminatori di gocce installati su una torre di raffreddamento che impediscono gli spruzzi d'acqua e supportano gli sforzi di conservazione dell'acqua, o l'uso di azionamenti a frequenza variabile con motori di ventilazione per risparmiare energia.

Il WELL Building Standard™ (WELL) è un sistema basato sulle prestazioni per misurare, certificare e monitorare le caratteristiche dell'ambiente costruito che influiscono sulla salute e sul benessere delle persone che vivono, lavorano e apprendono negli edifici. WELL si concentra su sette categorie di prestazioni dell'edificio: aria, acqua, nutrimento, luce, forma fisica, comfort e mente. Il WELL Building Standard si basa su ricerche basate sull'evidenza che dimostrano la connessione tra gli edifici in cui le persone trascorrono più del 90% del loro tempo e gli impatti sulla salute e sul benessere di tali edifici su coloro che li utilizzano. Lo standard WELL Building è gestito dall'International WELL Building Institute™ e certificato da terze parti da Green Business Certification Inc. (GBCI).

Un’altra guida di valutazione, il Building Research Constitutional Environmental Assessment Method (BREEAM), istituito nel Regno Unito, è ben noto in tutta Europa. BREEAM mira a valutare, valutare e certificare la sostenibilità di un edificio nel tentativo di ridurre gli effetti ambientali negativi della costruzione e dello sviluppo.

Un concetto emergente che guida le migliori pratiche ambientali per i professionisti commerciali e industriali in tutto il mondo è l’Economia Circolare (CE). CE invita a sostituire la tradizionale economia lineare – prendere, produrre, smaltire – e a ottimizzare invece le nostre risorse esistenti: utilizzarle il più a lungo possibile, estraendo il massimo valore prima di recuperare e rigenerare finalmente prodotti e materiali, quando possibile, al termine della loro vita utile iniziale. .

Ad esempio, le torri di raffreddamento in acciaio inossidabile Marley® possono comprendere fino al 100% di materiale riciclato e alcune torri in acciaio zincato comprendono almeno il 23% di materiale riciclato. Una volta dismesso, l’acciaio potrà nuovamente essere riciclato per altri usi, un ciclo che sostiene la filosofia dell’economia circolare.

Quale pianificazione anticipata è richiesta ai team di progettazione degli edifici che desiderano incorporare il raffreddamento evaporativo nei progetti di sostenibilità degli edifici?

Poiché la maggior parte degli edifici costruiti oggi impiegano metodi per raffreddare l'aria interna, ingegneri e architetti possono cercare il metodo più efficiente e sostenibile dal punto di vista ambientale possibile. I sistemi di valutazione della sostenibilità premiano le pratiche sostenibili dal punto di vista ambientale che preservano energia, materiali e risorse idriche. Ecco alcuni esempi che utilizzano il sistema LEED:

Un sistema di torri di raffreddamento evaporative in grado di raggiungere questi obiettivi ha il potenziale per guadagnare punti verso il credito di ottimizzazione energetica LEED, di cui fino a 20 negli edifici esistenti e fino a 18 nei nuovi edifici. Un team di progettazione di un edificio che mira a ottimizzare le prestazioni energetiche può arrivare a circa metà strada verso la certificazione implementando strategie HVAC e scelte di apparecchiature che contribuiscono ad aumentare l'efficienza. Un edificio ottiene la certificazione LEED con un minimo di 40 punti.

Innanzitutto, per guadagnare punti per la certificazione, gli edifici devono soddisfare alcuni prerequisiti. Per i nuovi edifici, i team di progettazione possono dimostrare il contributo della torre di raffreddamento alla riduzione dell'acqua interna con contatori dell'acqua di reintegro, controller di conducibilità, allarmi di troppo pieno ed eliminatori di gocce. I nuovi edifici possono anche prequalificarsi per la certificazione se i proprietari si impegnano alla misurazione dell'acqua e alla messa in servizio e alla verifica fondamentale.

La messa in servizio e la verifica fondamentali includono l'implementazione di un "piano operativo e dei requisiti della struttura", che può riguardare i programmi di funzionamento delle apparecchiature e i setpoint HVAC che ottimizzano l'uso dell'energia.

Le torri di raffreddamento fanno evaporare l'acqua ricircolata di un sistema HVAC per rimuovere il calore. Sono necessarie solo piccole quantità di acqua per essere ricircolate attraverso il sistema. L'acqua nella torre di raffreddamento evaporativa si mescola con il flusso d'aria, tipicamente prodotto da un ventilatore (spesso utilizzando un azionamento a frequenza variabile per risparmiare energia); Ne risulta l'evaporazione dell'acqua calda, creando un'azione di raffreddamento.

Il funzionamento della torre di raffreddamento può essere ottimizzato in diversi modi per contribuire direttamente alla certificazione LEED:

Il funzionamento di una torre di raffreddamento in condizioni di flusso variabile nelle ore non di punta può ottenere una maggiore efficienza riducendo la portata e l'energia della ventola, purché venga raggiunta una corretta distribuzione dell'acqua. Esempi:
- Far funzionare metà delle ventole alla massima velocità per un raffreddamento del 50% con metà del consumo energetico.
- Far funzionare tutte le ventole a metà velocità per un raffreddamento del 50% con un ottavo del consumo energetico.

Monitoraggio del consumo di acqua per identificare modi per minimizzarne l’uso. Come accennato in precedenza, la misurazione dell’acqua può potenzialmente aiutare un edificio esistente a guadagnare fino a due punti e uno nuovo fino a un punto. IL Calcolatore del consumo idrico di Marley aiuta i progettisti di edifici a determinare quanta acqua possono risparmiare utilizzando il raffreddamento evaporativo nelle loro applicazioni specifiche.

Integrare la gestione della qualità dell’acqua, il controllo dei contaminanti e i cicli di concentrazione come parte della conservazione dell’acqua del sistema. Il raggiungimento della conservazione dell’acqua ha il potenziale di far guadagnare un edificio esistente fino a tre punti e un nuovo edificio fino a due punti.

Massimizzare i “cicli di concentrazione” è una pratica di conservazione dell’acqua consigliata. I cicli di concentrazione sono definiti come il rapporto risultante dei solidi disciolti concentrati nell'acqua di “spurgo” circolante rispetto a quello nell'acqua fresca di reintegro. L’aumento dei cicli di concentrazione può ridurre notevolmente lo scarico e il reintegro dell’acqua contemporaneamente, creando un equilibrio chimico dell’acqua che conserva l’acqua e rimuove i minerali disciolti durante il processo di raffreddamento evaporativo.

Allo stesso tempo, la quantità di solidi disciolti deve essere attentamente controllata. L’implementazione di un efficace programma di trattamento dell’acqua con strumenti per monitorare la qualità dell’acqua consente agli operatori delle torri di raffreddamento di affrontare in modo proattivo i problemi relativi a microrganismi, corrosione, incrostazioni e conservazione dell’acqua.

In che modo l’umidità relativa influisce sul processo di raffreddamento evaporativo e perché è importante nelle parti aride del mondo?

L’efficienza delle torri di raffreddamento dipende in gran parte dagli standard di funzionamento e manutenzione, ma anche il clima gioca un ruolo. Quando l’umidità relativa è bassa, come nelle regioni calde e secche come il Medio Oriente, il raffreddamento evaporativo è più vantaggioso per i proprietari di edifici.

L'umidità relativa misura la differenza tra l'umidità effettivamente presente nell'aria e la quantità di umidità che l'aria potrebbe trattenere. Questa è la differenza tra la temperatura a bulbo umido, o la quantità di umidità nell’aria, e la temperatura a bulbo secco, la temperatura esterna. Al 100% di umidità relativa, le temperature del bulbo umido e secco sono le stesse. Nei sistemi di raffreddamento evaporativo, il calore viene trasferito in base al bulbo umido, mentre i sistemi a secco si basano sul bulbo secco. I sistemi evaporativi sono in grado di produrre temperature dell’acqua fredda vicine ai livelli di bulbo umido che spesso scendono al di sotto delle temperature esterne di bulbo secco, con conseguente risparmio energetico nelle aree aride. I sistemi a secco, d’altro canto, devono resistere alle alte temperature a bulbo secco tutto l’anno in aree come il Medio Oriente.

Nei climi aridi con risorse idriche limitate o assenti, le torri di raffreddamento ibride possono aiutare a limitare il consumo di acqua. La combinazione ibrida di componenti umidi e asciutti massimizza l'efficienza di raffreddamento in condizioni di carico termico elevato, ottenendo al tempo stesso un risparmio di acqua a carico ridotto. Prodotti ibridi innovativi che utilizzano tecnologie sia a umido che a secco, come il Torre di raffreddamento Marley NCWD – prima acqua fresca attraverso una sezione asciutta in cima alla torre, che offre ulteriori risparmi idrici e un altro modo per guadagnare potenzialmente punti per il credito per l’innovazione. La torre NCWD può ridurre il consumo annuo di acqua fino al 20%, a seconda del clima e del profilo di carico termico della struttura

Ci sono vantaggi nell’utilizzare sistemi di raffreddamento ad acqua rispetto a sistemi di raffreddamento ad aria?

Sì, e la spiegazione semplice è che i sistemi HVAC raffreddati ad aria che richiedono una maggiore potenza della ventola per ridurre le temperature sono meno efficienti dal punto di vista energetico. Le apparecchiature raffreddate ad aria utilizzano ventilatori per raffreddare un fluido che si muove attraverso una bobina soffiando aria sulla superficie della bobina e l'elettricità alimenta tali ventilatori. A seconda del clima del luogo, il risparmio energetico ottenuto dai sistemi raffreddati ad acqua è significativo. Secondo il Alleanza dell'industria idronica, un edificio può risparmiare dal 5 al 30% o più sul consumo di energia HVAC quando utilizza un sistema raffreddato ad acqua rispetto ai sistemi raffreddati ad aria o a flusso di refrigerante variabile (VRF). Scopri di più scaricando il nostro whitepaper “Una revisione dell'efficienza e del valore ambientale del raffreddamento evaporativo“.

Quali controlli o componenti delle torri di raffreddamento possono utilizzare gli operatori degli edifici per ottenere ulteriori risparmi energetici?

Si consiglia l'uso di convertitori di frequenza (VFD) con ventilatori. Con i motori delle ventole a due velocità, ogni volta che è necessaria una capacità di raffreddamento superiore al 50%, la potenza della ventola deve essere aumentata al 100% per raggiungerla. I sistemi VFD sono progettati per combinare il controllo assoluto della temperatura con la gestione ideale dell'energia. L'utente della torre di raffreddamento seleziona una temperatura dell'acqua fredda e il sistema di azionamento varierà la velocità della ventola per mantenere tale temperatura. L’uso dei VFD può ridurre significativamente il consumo energetico annuale nella maggior parte dei climi, rendendoli essenziali per progetti focalizzati sull’efficienza energetica e sulla sostenibilità.

Se utilizzato con un VFD, l'uso di un motore a magnete permanente può essere altrettanto efficiente dal punto di vista energetico quanto un azionamento a ingranaggi, ma il costo iniziale può essere significativamente più elevato. Oltre a questi due fattori, i gestori degli edifici dovrebbero considerare la facilità di manutenzione, l'affidabilità e la durata di servizio, in equilibrio con i costi di installazione, la complessità operativa e l'impatto ambientale.

In che modo le dimensioni di una torre di raffreddamento influiscono sul risparmio energetico?

Le torri di raffreddamento fisicamente più grandi sono più efficienti perché in genere hanno un volume maggiore del mezzo di trasferimento del calore (riempimento), consentendo loro di utilizzare meno flusso d'aria e una potenza della ventola inferiore per un maggiore risparmio energetico. Numerose combinazioni di dimensioni fisiche della torre e potenza della ventola possono soddisfare determinati requisiti di temperatura per un flusso d'acqua specifico. Poiché la massimizzazione del risparmio energetico richiede generalmente l'utilizzo di una torre di raffreddamento più grande e potenzialmente più costosa, i progettisti di sistemi dovrebbero consultare i produttori delle torri di raffreddamento per valutare i costi rispetto ai vantaggi in termini di consumo energetico per trovare una soluzione che soddisfi al meglio le loro esigenze.

LEED stabilisce l'efficienza ASHRAE 90.1 come soglia per la conformità prima di essere presa in considerazione per i crediti LEED. I crediti vengono concessi sulla base di miglioramenti nell'efficienza energetica complessiva dell'edificio che sono migliori di ASHRAE 90.1.

Le torri selezionate di dimensioni fisiche più grandi con efficienza energetica in galloni al minuto per potenza superiore a ASHRAE 90.1 possono aiutare ad acquisire crediti LEED. L’uso di azionamenti a frequenza variabile (VFD) può anche consentire significativi risparmi energetici annuali nella maggior parte dei climi, il che può anche aiutare ad ottenere crediti LEED.

Nostro Dimensionamento e selezione della torre il software può assisterti fornendo il calcolo dell'efficienza ASHRAE sull'output di ciascuna selezione.

Cos’è l’ASHRAE 90.1?

ASHRAE, fondata nel 1894, è una società globale che promuove il benessere umano attraverso la tecnologia sostenibile per l'ambiente costruito. La Società e i suoi membri si concentrano sui sistemi edilizi, sull’efficienza energetica, sulla qualità dell’aria interna, sulla refrigerazione e sulla sostenibilità nel settore. Lo standard ASHRAE 90.1 è un punto di riferimento per i codici energetici degli edifici commerciali negli Stati Uniti e una base fondamentale per codici e standard in tutto il mondo da oltre 35 anni. Questo standard fornisce i requisiti minimi per la progettazione ad alta efficienza energetica della maggior parte degli edifici, ad eccezione degli edifici residenziali bassi.

In che modo la mia torre di raffreddamento può essere utile per la certificazione e i crediti LEED?

La certificazione LEED stabilisce l'efficienza ASHRAE 90.1 come soglia di conformità prima di essere presa in considerazione per i crediti LEED. I crediti vengono concessi sulla base di miglioramenti nell'efficienza energetica complessiva dell'edificio che sono migliori di ASHRAE 90.1.

Quale pianificazione anticipata è richiesta ai team di progettazione degli edifici che desiderano incorporare il raffreddamento evaporativo nei progetti di sostenibilità degli edifici?

Il funzionamento della torre di raffreddamento può essere ottimizzato in diversi modi per contribuire direttamente alla certificazione LEED:

Il funzionamento di una torre di raffreddamento in condizioni di flusso variabile nelle ore non di punta può ottenere una maggiore efficienza riducendo la portata e l'energia della ventola, purché venga raggiunta una corretta distribuzione dell'acqua. Esempi:
- Far funzionare metà delle ventole alla massima velocità per un raffreddamento del 50% con metà del consumo energetico.
- Far funzionare tutte le ventole a metà velocità per un raffreddamento del 50% con un ottavo del consumo energetico.

Monitoraggio del consumo di acqua per identificare modi per minimizzarne l’uso. Come accennato in precedenza, la misurazione dell’acqua può potenzialmente aiutare un edificio esistente a guadagnare fino a due punti e uno nuovo fino a un punto. IL Calcolatore del consumo idrico di Marley aiuta i progettisti di edifici a determinare quanta acqua possono risparmiare utilizzando il raffreddamento evaporativo nelle loro applicazioni specifiche.

Integrare la gestione della qualità dell’acqua, il controllo dei contaminanti e i cicli di concentrazione come parte della conservazione dell’acqua del sistema. Il raggiungimento della conservazione dell’acqua ha il potenziale di far guadagnare un edificio esistente fino a tre punti e un nuovo edificio fino a due punti.

In che modo l’umidità relativa influisce sul processo di raffreddamento evaporativo e perché è importante nelle parti aride del mondo?
L’efficienza delle torri di raffreddamento dipende in gran parte dagli standard di funzionamento e manutenzione, ma anche il clima gioca un ruolo. Quando l’umidità relativa è bassa, come nelle regioni calde e secche come il Medio Oriente, il raffreddamento evaporativo è più vantaggioso per i proprietari di edifici.

Ci sono vantaggi nell’utilizzare sistemi di raffreddamento ad acqua rispetto a sistemi di raffreddamento ad aria?
Sì, e la spiegazione semplice è che i sistemi HVAC raffreddati ad aria che richiedono una maggiore potenza della ventola per ridurre le temperature sono meno efficienti dal punto di vista energetico. Le apparecchiature raffreddate ad aria utilizzano ventilatori per raffreddare un fluido che si muove attraverso una bobina soffiando aria sulla superficie della bobina e l'elettricità alimenta tali ventilatori. A seconda del clima del luogo, il risparmio energetico ottenuto dai sistemi raffreddati ad acqua è significativo. Secondo il Alleanza dell'industria idronica, un edificio può risparmiare dal 5 al 30% o più sul consumo energetico HVAC quando utilizza un sistema raffreddato ad acqua rispetto ai sistemi raffreddati ad aria o a flusso di refrigerante variabile (VRF)

Quali controlli o componenti delle torri di raffreddamento possono utilizzare gli operatori degli edifici per ottenere ulteriori risparmi energetici?
Si consiglia l'uso di convertitori di frequenza (VFD) con ventilatori. Con i motori delle ventole a due velocità, ogni volta che è necessaria una capacità di raffreddamento superiore al 50%, la potenza della ventola deve essere aumentata al 100% per raggiungerla. I sistemi VFD sono progettati per combinare il controllo assoluto della temperatura con la gestione ideale dell'energia. L'utente della torre di raffreddamento seleziona una temperatura dell'acqua fredda e il sistema di azionamento varierà la velocità della ventola per mantenere tale temperatura. L’uso dei VFD può ridurre significativamente il consumo energetico annuale nella maggior parte dei climi, rendendoli essenziali per progetti focalizzati sull’efficienza energetica e sulla sostenibilità.

In che modo le dimensioni di una torre di raffreddamento influiscono sul risparmio energetico?
Le torri di raffreddamento fisicamente più grandi sono più efficienti perché in genere hanno un volume maggiore del mezzo di trasferimento del calore (riempimento), consentendo loro di utilizzare meno flusso d'aria e una potenza della ventola inferiore per un maggiore risparmio energetico. Numerose combinazioni di dimensioni fisiche della torre e potenza della ventola possono soddisfare determinati requisiti di temperatura per un flusso d'acqua specifico. Poiché la massimizzazione del risparmio energetico richiede generalmente l'utilizzo di una torre di raffreddamento più grande e potenzialmente più costosa, i progettisti di sistemi dovrebbero consultare i produttori delle torri di raffreddamento per valutare i costi rispetto ai vantaggi in termini di consumo energetico per trovare una soluzione che soddisfi al meglio le loro esigenze.

Nostro Dimensionamento e selezione della torre il software può assisterti fornendo il calcolo dell'efficienza ASHRAE sull'output di ciascuna selezione.