آیس بانک چیست؟
آیس بانک (Ice bank) یا به عبارتی سیستم ذخیره سازی انرژی برودتیِ یخ، مکانیزمی است نسبتاً جدید به منظور بهینه سازی مصرف انرژی که در تهویه مطبوع و برودت صنعتی، در کنار چیلر تراکمی به منظور کاهش مصرف برق مورد بهره برداری قرار می گیرد. همچنین این سیستم، مشخصاً در صنایع غذایی بخصوص صنعت لبنیات نیز بسیار پرکاربرد بوده و در فرایند های مختلفِ تولید محصولات لبنی مورد استفاده قرار می گیرد.
اجزا و ساختار آیس بانک
آیس بانک ها شامل اجزا و ساختار پیچیده ای نیستند و مهم ترین قسمت تشکیل دهندۀ آن همان مخازن ذخیره یخ و کویل برودتیِ موجود در این مخازن می باشد. البته تعدادی شیر کنترلی نیز در مدار دستگاه نصب می شوند. ممکن است با توجه به نوع سیستم و فرآیندی که قصد داریم در کنار آن ها از مخزن یخ استفاده کنیم، یک سری قطعات جانبی اضافه یا حذف شوند، اما مخزن و کویل یا همان مبدل جرارتی موجود در مخزن دو مؤلفۀ اصلی آیس بانک ها به حساب می آیند.
انواع آیس بانک
بهره‌برداری تمام مخزن (Full Storage)
در این حالت، کل ظرفیت برودتی مورد نیاز به ساعات غیر پیک منتقل می‌شود. سیستم برودتی در ساعات غیر پیک با حداکثر ظرفیت عمل می‌کند و دستگاه را شارژ می‌کند تا در طول مدت پیک مصرف از آن استفاده شود. این باعث کاهش مصرف انرژی و استهلاک دستگاه‌های برودتی در ساعات پربار می‌شود.
بهره‌برداری بخشی از مخزن و یکنواخت‌سازی بار برودتی (Partial Storage, Load Leveling):
در این حالت، قسمتی از بار برودتی مورد نیاز توسط آیس بانک تأمین می‌شود و بقیه توسط سیستم برودتی. در این روش، سیستم برودتی به صورت مداوم کار می‌کند و در زمان‌های کم بار برودتی، اضافه آن در دستگاه ذخیره می‌شود تا در زمان‌های پیک مصرف مورد استفاده قرار گیرد.
بهره‌برداری بخشی از مخزن و محدود کردن تقاضا (Partial Storage, Demand Limiting):
در این حالت نیز، قسمتی از بار برودتی توسط آیس بانک تأمین می‌شود. اما برای کاهش مصرف انرژی در زمان‌های پیک، چیلر با ظرفیت کمتر از حداکثر عمل می‌کند و تنها در زمان‌های غیر پیک، اضافه ظرفیت تولید شده را در آیس بانک ذخیره می‌کند.
جدا کردن چیلرها (Sequencing of Chillers):
در این روش، از سیستم‌های برودتی جداگانه برای شارژ آیس بانک و تأمین برودت سایر مصرف‌کنندگان استفاده می‌شود. این حالت نیاز به حداقل دو دستگاه چیلر دارد. یکی برای شارژ آیس بانک و دیگری برای تأمین برودت مستقیم به سیستم استفاده می‌شود.این انواع مختلف استفاده از آیس بانک، به تناسب نیازهای مختلف و شرایط متغیر مصرف برودتی، امکان بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های مرتبط با سیستم‌های برودتی را فراهم می‌کند.
نحوه عملکرد آیس بانک
دستگاه آیس بانک به عنوان یک سیستم ذخیره‌سازی برودتی عمل می‌کند که در آن یخ به عنوان منبع برودتی تولید و ذخیره می‌شود. فرآیند عملکرد دستگاه به شرح زیر است:
تولید یخ
در این مرحله، آب را به شکل لایه‌های نازک بر روی سطح لوله‌ها یا صفحات کویل دستگاه می‌ریزند. در این نقطه، تبادل حرارتی بین آب و مایع خنک‌کننده صورت می‌گیرد و آب سردتر می‌شود تا به شکل یخ تبدیل شود.
ذخیره‌سازی یخ
یخ‌های تولید شده در مخزن آیس بانک ذخیره می‌شوند. این یخ‌ها به تدریج تجمع می‌یابند و می‌توانند به میزان بالا تر از ظرفیت دستگاه ذخیره شوند.
ذوب یخ و انتقال برودت
در زمان‌های پیک مصرف، آب گرم از دستگاه آیس بانک عبور می‌کند و با ذوب شدن یخ، برودت مورد نیاز به آن انتقال داده می‌شود. این عملیات منجر به گرم شدن و مایع شدن یخ می‌شود.