Οι ήσιχοι γεννήτριες διαθέτουν αυτά τα χαλυβδένια καλύμματα που μειώνουν σημαντικά τους επίπεδους θορύβου. Αλλά υπάρχει ένα πρόβλημα, φίλοι μου - τα ίδια αυτά καλύμματα έχουν την τάση να εμποδίζουν σοβαρά τη ροή του αέρα. Ο στόχος για τους μηχανικούς είναι να βρουν το «γλυκό σημείο» ανάμεσα στο να μειώνουν τον θόρυβο και να διαχειρίζονται τη συσσώρευση θερμότητας. Αν υπερβούν στη μόνωση, μαντέψτε τι συμβαίνει; Η θερμότητα παγιδεύεται ακριβώς γύρω από ευαίσθητες περιοχές όπως οι μηχανές, τα συστήματα εξάτμισης και οι εναλλακτήρες. Και πιστέψτε με, όταν κάποιος ξεχάσει τον κατάλληλο αερισμό σε αυτές τις εγκαταστάσεις, μετά από λειτουργία για οποιοδήποτε χρονικό διάστημα, τα περιβλήματα μετατρέπονται σε μικρά κλιβάνους. Ρωτήστε οποιονδήποτε έχει αντιμετωπίσει προβλήματα υπερθέρμανσης σε ήσιχες πηγές ενέργειας.
Η συμπαγής σχεδίαση της ήσιχης κανόπας έχει την τάση να εγκλωβίζει τη θερμότητα γύρω από εξαιρετικά καυτά εξαρτήματα, όπως τους κυλίνδρους και τους αγωγούς εξατμίσεων, όπου η φυσιολογική κίνηση του αέρα δεν συμβαίνει σχεδόν καθόλου. Τα συστήματα ανοιχτού πλαισίου διαθέτουν περιοχές από τις οποίες η θερμότητα διαφεύγει φυσικά, αλλά αυτοί οι κλειστοί σχεδιασμοί δεν προσφέρουν αυτό το είδος παθητικής ψύξης. Τι συμβαίνει; Οι θάλαμοι του κινητήρα αναπτύσσουν εξαιρετικά καυτά σημεία, μερικές φορές φτάνοντας πάνω από 150 βαθμούς Κελσίου. Όλη αυτή η επιπλέον θερμότητα επιβαρύνει σημαντικά και ευαίσθητα ηλεκτρονικά εξαρτήματα και τους εναλλακτήρες. Οι περισσότεροι εναλλακτήρες αρχίζουν να παρουσιάζουν προβλήματα όταν οι θερμοκρασίες παραμένουν πάνω από 85 βαθμούς για μεγάλο χρονικό διάστημα, επομένως δεν είναι παράξενο που οι βλάβες γίνονται πιο συχνές σε αυτές τις περιπτώσεις.
Η μελέτη των τελευταίων δεδομένων από την Έκθεση Αξιοπιστίας του 2023 του EPRI δίνει μια αρκετά ξεκάθαρη εικόνα: η κακή εξαερίωση ευθύνεται για περίπου τα δύο τρίτα των επίμονων βλαβών σε γεννήτριες, τις οποίες κανείς δεν παρατηρεί μέχρι να είναι πολύ αργά. Τι βρήκαν; Οι θερμοκρασίες του ψυκτικού υγρού αυξήθηκαν κατά μέσο όρο 42 βαθμούς Κελσίου πάνω από τις συνιστώμενες τιμές των κατασκευαστών, σε χώρους όπου ο αέρας δεν κυκλοφορούσε σωστά. Και μαντέψτε τι συμβαίνει στη συνέχεια; Οι γεννήτριες αυτές απενεργοποιούνται αυτόματα ακριβώς τη στιγμή που η ζήτηση ενέργειας είναι στο μέγιστο. Βέβαια, αυτό έχει λογική. Όταν όμως οι εταιρείες σχεδιάζουν σωστά τη ροή του αέρα, συμβαίνει κάτι εκπληκτικό. Τα θερμικά προβλήματα μειώνονται κατά τρεις περίπου τέταρτα, σύμφωνα με στοιχεία από περισσότερους από χίλιους διαφορετικούς χώρους εγκατάστασης που μελετήθηκαν σε όλο τον κλάδο.
Η απαιτούμενη ποσότητα αερισμού εξαρτάται πραγματικά από τρεις βασικούς παράγοντες: την ισχύ που παράγει ο γεννήτριας σε χιλιοβάτ, τη θέση εγκατάστασής της σε σχέση με τη στάθμη της θάλασσας και τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος. Όταν η θερμοκρασία ανεβαίνει πάνω από τα 25 βαθμούς Κελσίου, συνήθως παρατηρείται αύξηση των αναγκών σε ροή αέρα κατά 3 έως 5 τοις εκατό για κάθε επιπλέον 10 βαθμούς. Αυτό συμβαίνει επειδή ο θερμότερος αέρας δεν απομακρύνει τη θερμότητα τόσο αποτελεσματικά. Το ίδιο ισχύει και όταν οι γεννήτριες τοποθετούνται σε μεγαλύτερο υψόμετρο. Για κάθε 300 μέτρα πάνω από τη στάθμη της θάλασσας, υπάρχει συνήθως αύξηση περίπου 3 τοις εκατό στην απαιτούμενη ροή αέρα, καθώς η ατμόσφαιρα αραιώνει με την αύξηση του υψομέτρου. Ας πάρουμε για παράδειγμα μια τυπική γεννήτρια 500kW. Στη μέγιστη απόδοση, αυτές οι μονάδες χρειάζονται συνήθως περίπου 2.500 έως 3.000 κυβικά πόδια αέρα το λεπτό. Η σωστή ρύθμιση είναι πολύ σημαντική, γιατί χωρίς κατάλληλο αερισμό, η θερμότητα μπορεί να συσσωρευτεί επικίνδυνα μέσα στους ηχομονωτικούς θαλάμους που περιορίζουν τον θόρυβο από τη λειτουργία.
Το πρότυπο ISO 8528-1 καθορίζει συγκεκριμένους κανόνες διαστασιολόγησης για τη σωστή εξαερίωση. Για τις πλευρικές ζώνες ροής αέρα, απαιτείται να είναι τουλάχιστον 1,5 φορές ευρύτερες από την ίδια τη μονάδα. Όσον αφορά τις οροφικές εγκαταστάσεις, πρέπει να υπάρχει διαθέσιμο περίπου 20% του ύψους της οροφής για την κίνηση του αέρα. Από την άλλη πλευρά, το NFPA 110 εξετάζει τη ροή αέρα από διαφορετική οπτική, καθορίζοντας βασικές απαιτήσεις βάσει του τύπου καυσίμου. Οι διατάξεις με κινητήρα diesel απαιτούν συνήθως περίπου 165 κυβικά πόδια ανά λεπτό ανά κιλοβάτ (CFM/kW), ενώ τα μοντέλα φυσικού αερίου χρειάζονται περίπου 245 CFM/kW, καθώς τα καυσαέριά τους είναι πιο θερμά. Τα πρότυπα αυτά σχεδιάζονται λαμβάνοντας υπόψη τις χειρότερες δυνατές συνθήκες. Λαμβάνουν υπόψη καταστάσεις όπου το εξοπλισμός λειτουργεί σε πλήρη ισχύ, ενώ η περιβάλλουσα θερμοκρασία φτάνει έως και τους 50 βαθμούς Κελσίου. Η προσέγγιση αυτή βοηθά στη διασφάλιση ότι τα συστήματα ανεφοδιασμού ενέργειας θα λειτουργήσουν πραγματικά όταν χρειαστούν περισσότερο, κατά τη διάρκεια επειγόντων καταστάσεων.
Για καλύτερα αποτελέσματα, τοποθετήστε τις οπές εισαγωγής κοντά στο δάπεδο, στο ψυχρότερο μέρος του χώρου, ενώ οι οπές εξαγωγής πρέπει να βρίσκονται ψηλότερα στον απέναντι τοίχο. Αυτή η διάταξη εκμεταλλεύεται το φυσικό φαινόμενο ανόδου του θερμού αέρα. Διατηρήστε απόσταση τουλάχιστον περίπου 1,5 μέτρων μεταξύ του σημείου εισόδου και εξόδου του αέρα, ώστε να μην αναρροφάται αμέσως ο θερμός αέρας. Υπήρξε μια περίπτωση όπου κάποιος έκανε λάθος, με τις οπές να βρίσκονται πολύ κοντά η μία στην άλλη. Τι συνέβη; Το σύστημα άρχισε σχεδόν αμέσως να αναρροφά τα δικά του καυσαέρια. Η θερμοκρασία του ψυκτικού ανέβηκε κατά περίπου 40 βαθμούς Κελσίου, πράγμα που προκάλεσε πολλαπλές διακοπές λειτουργίας, μέχρι να διορθωθεί το πρόβλημα της τοποθέτησης.
Όταν η φυσική ροή αέρα δεν είναι εφικτή, η μηχανική διαστασιολόγηση αγωγών γίνεται απαραίτητη. Σημαντικά στοιχεία σχεδίασης περιλαμβάνουν:
Οι εφαρμογές αναβάθμισης με τέτοια συστήματα αναφέρουν μείωση κατά 30% στα θερμικά σβήσιμα, διατηρώντας πλήρη συμμόρφωση με τις απαιτήσεις απόστασης του NFPA 110
Όταν έπεσε το δίκτυο ρεύματος, ένα μεγάλο νοσοκομείο στο Χιούστον αντιμετώπισε σοβαρά προβλήματα με το ήσυχο σύστημα γεννήτριας. Η θερμοκρασία του ψυκτικού υγρού αυξήθηκε κατά περισσότερα από 42 βαθμούς Κελσίου πέραν του κανονικού επιπέδου, μέσα σε λίγα λεπτά. Μετά από έρευνα για τους λόγους αυτού του φαινομένου, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο αέρας εξάτμισης αναρροφήθηκε ξανά στην περιοχή εισαγωγής, επειδή δεν υπήρχε αρκετός χώρος μεταξύ των εξαρτημάτων και η αεραγωγός διέτρεχε ευθεία. Αυτό προκάλεσε το σύστημα να απενεργοποιηθεί αυτόματα μετά από μόλις 18 λεπτά λειτουργίας, αφήνοντας τα κρίσιμα συστήματα υποστήριξης ζωής χωρίς εφεδρική παροχή ρεύματος μέχρι να επανέλθει το κανονικό ηλεκτρικό ρεύμα. Την κατάσταση επιδείνωσε το γεγονός ότι ο αέρας που εισήλθε στο σύστημα έφτασε θερμοκρασίες άνω των 60 βαθμών Κελσίου, κάτι το οποίο παραβιάζει τα πρότυπα που έχει θέσει η NFPA 110 για επείγοντα συστήματα. Αυτό το συμβάν έδειξε ξεκάθαρα ότι αυτά τα ειδικά περιβλήματα, τα οποία προορίζονται για τη μείωση του θορύβου, μπορούν στην πραγματικότητα να εγκλωβίζουν τη θερμότητα, αν δεν δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στη ροή του αέρα γύρω τους κατά την εγκατάσταση.
Μία εγκατάσταση Tier III κατάφερε να μειώσει τη διακοπή λειτουργίας λόγω θερμότητας κατά περίπου 30%, απλώς επισκευάζοντας το σύστημα εξαερισμού της σιωπηλής γεννήτριας. Η παλιά διάταξη είχε πολύ μικρά πτερύγια, ενώ η εξάτμιση απλώς εξέρχονταν απευθείας χωρίς καμία σκέψη. Αυτό προκάλεσε την άνοδο της θερμοκρασίας εντός της αίθουσας της γεννήτριας έως και στους 50 βαθμούς Κελσίου, κάτι αρκετά επικίνδυνο. Επανασχεδίασαν το σύστημα με καμινάδες υπό γωνία που περιλάμβαναν αποκλίνοντα στοιχεία ανέμου, ενώ επίσης αύξησαν τα ανοίγματα εισαγωγής αέρα κατά 40% περίπου και τα τοποθέτησαν σε ορθή γωνία σε σχέση με την κατεύθυνση από την οποία προέρχεται συνήθως ο άνεμος. Μετά από αυτές τις αλλαγές, η συνολική ροή αέρα αυξήθηκε κατά 2.800 κυβικά πόδια ανά λεπτό. Όταν εκτέλεσαν τις μακροσκελείς δοκιμές φορτίου 72 ωρών, το ψυκτικό υγρό παρέμεινε εντός 5 βαθμών από τις κανονικές θερμοκρασίες λειτουργίας, ενώ η διασπορά του ζεστού αέρα εκτός του κτιρίου βελτιώθηκε κατά σχεδόν 70%. Αυτοί οι αριθμοί δείχνουν πόση διαφορά μπορεί να κάνει η σωστή διαχείριση της ροής αέρα όσον αφορά την αξιόπιστη λειτουργία των συστημάτων.
Όταν δεν υπάρχει επαρκής αερισμός, οι μηχανές εισέρχονται σε λειτουργία θερμικής υποβάθμισης, με αποτέλεσμα να μειώνεται η παροχή καυσίμου για να αποφευχθεί υπερθέρμανση. Για κάθε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 10 βαθμούς Κελσίου πέραν της κανονικής θερμοκρασίας αναρρόφησης, η μηχανή χάνει περίπου το 22% της ισχύος της. Αυτό επηρεάζει σοβαρά τα συστήματα έκτακτης ανάγκης όταν χρειάζεται να λειτουργήσουν στο αποκορύφωμά τους. Έχουμε δει επανειλημμένα αυτό να συμβαίνει σε περιοχές όπου οι θερμοκρασίες περιβάλλοντος ανεβαίνουν συχνά. Κατά τις σκληρές κύματα καύσωνα, πολλές εγκαταστάσεις αντιμετωπίζουν δυσκολίες στην κάλυψη των αναγκών τους σε ενέργεια, επειδή ο αερισμός τους δεν επαρκεί. Η διασφάλιση της κατάλληλης ροής αέρα μέσω του συστήματος διατηρεί την εσωτερική ψύξη, έτσι ώστε ο γεννήτριας να μπορεί να παράγει όλα τα υποσχεθέντα χιλιοβάτ (kW) ακριβώς όταν η εφεδρική παροχή ενέργειας γίνεται κρίσιμη.
Η καλή εξαερίωση μπορεί πραγματικά να επεκτείνει τον χρόνο ζωής των ηχητικών γεννητριών κατά περίπου 30 έως 40 τοις εκατό, βάσει των δεδομένων συντήρησης που έχουμε δει τα πολλά χρόνια. Όταν οι γεννήτριες διατηρούνται συνεχώς ψυχρές, υφίστανται λιγότερη θερμική καταπόνηση σε κρίσιμα εξαρτήματα όπως τα τυλίγματα, τα έδρανα και οι ευαίσθητοι ηλεκτρονικοί ελεγκτές, τα οποία συνήθως αποτυγχάνουν πρώτα σε κλειστά συστήματα. Αντίθετα, όταν οι γεννήτριες λειτουργούν σε χώρους όπου ο ζεστός αέρας απλώς κυκλοφορεί γύρω τους, χρειάζονται έλεγχο συντήρησης σχεδόν τρεις φορές πιο συχνά από ό,τι οι καλά εξαεριζόμενες. Οι εταιρείες που επενδύουν σε σωστά συστήματα εξαερισμού συνήθως επιτυγχάνουν ετήσια εξοικονόμηση περίπου 18 τοις εκατό στο συνολικό κόστος κατοχής, επειδή ο εξοπλισμός τους διαρκεί περισσότερο και χαλάει λιγότερο συχνά.
Η στρατηγική διαχείριση της ροής αέρα μετατρέπει τον εξαερισμό από υποχρέωση συμμόρφωσης σε βασικό παράγοντα αξιοπιστίας και οικονομικής απόδοσης—ενισχύοντας τα περιθώρια ασφαλείας, διατηρώντας τα κεφαλαιουχικά στοιχεία και εξασφαλίζοντας τη λειτουργική ετοιμότητα όταν η παροχή ρεύματος από το δίκτυο αποτύχει.
EN