آیس بانک چیست؟ بررسی کامل کاربردها، مزایا و دلایل صرفه‌جویی در انرژی

آیس بانک یا مخزن یخ، یک راهکار پیشرفته و هوشمند در صنعت سرمایش است که با هدف کاهش مصرف برق، بهینه‌سازی عملکرد سیستم‌های برودتی و کاهش آلاینده‌های زیست‌محیطی طراحی شده است. این سیستم با ذخیره‌سازی انرژی سرمایی در ساعات کم‌مصرف شبانه و استفاده از آن در ساعات اوج مصرف، به شکل موثری باعث صرفه‌جویی در هزینه‌های انرژی، کاهش فشار روی تجهیزات سرمایشی و افزایش بهره‌وری کل سیستم می‌شود. استفاده از آیس بانک به‌ویژه در فضاهای صنعتی، تجاری و سردخانه‌ها، تحولی چشمگیر در مدیریت هوشمند انرژی ایجاد کرده است.

آیس بانک چیست؟

آیس بانک یا همان مخزن یخ، سیستمی صنعتی و مدرن است که با هدف کاهش مصرف برق و بهینه‌سازی عملکرد تجهیزات سرمایشی طراحی شده است. این سیستم در ساعات کم‌مصرف برق (معمولاً شب‌ها) آب را به یخ تبدیل می‌کند و در ساعات اوج مصرف از سرمای ذخیره‌شده برای خنک‌سازی استفاده می‌کند. کاربرد آیس بانک بیشتر در کنار پکیج سرمایشی گرمایشی چیلر و با هدف استفاده بهینه از انرژی برق است.

با استفاده از مخزن این وسیله می توان در ساعات اوج بار مصرف برق نیز سرمای محیط را تامین کرد. آیس بانک بیشتر در مناطقی که در روز دارای هوای بسیار گرمی هستند، استفاده می شود.

انواع آیس بانک

آیس بانک یا همان سیستمهای ذخیره برودت (سیستم انرژی سرمایی Ice Bank) بصورت کلی در سه نوع مختلف تولید می‌شوند که در ادامه بصورت مختصر بررسی می‌شوند.

آیس بانک پیش‌ساخته (Pre-packaged Ice Bank)

این نوع شامل مخزن آب پیش‌ساخته و کویل‌های تبادل حرارت و همزن (آجیتاتور – Agitator) است که به‌صورت یکپارچه ساخته شده و آماده نصب هستند.​ این نوع سیستم ذخیره برودت برای توزیع یکنواخت دما و جلوگیری از تشکیل یخ توده‌ای بکار می‌رود.

آیس بانک کویل (Coil-in-Tank Ice Bank)

آیس بانک کویل مرسوم‌ترین و پرکاربردترین نوع آیس بانک در صنعت تبرید است. در این سیستم، کویل‌های حرارتی درون یک مخزن آب قرار می‌گیرند و یخ در اطراف کویل‌ها تشکیل می‌شود. مکانیزم آن به این صورت است که مبرد از داخل مخزن عبور می‌کند تا یخ در اطراف کویل تشکیل شود.

 آیس بانک سیلو (ماژولار Modular Ice Bank / Ice Silos)

آیس بانک سیلو به‌صورت ماژولار طراحی شده‌اند و می‌توانند با توجه به نیاز، ظرفیت آن‌ها افزایش یابد.​ این نوع آیس بانک‌ها به‌خصوص برای پروژه‌هایی که فضای نصب محدود یا ساختار چند مرحله‌ای دارند، مناسب هستند.

نوع خاصی از آیس بانک سیلو توسط برخی شرکت‌های ساخته شده‌اند. بطور مثال شرکت CALMAC دو مدل A و C از آیس بانک‌ها را معرفی کرده است که تفاوت‌هایی در طراحی و نصب دارند. مدل C دارای هدرهای داخلی ماژولار است که نیاز به لوله‌کشی کمتری دارد و هزینه نصب را کاهش می‌دهد. ​

آیس بانک با صفحات لیزری، نوع خاص دیگری از آیس بانک سیلو است؛ برخی شرکت‌ها از فناوری صفحات لیزری برای ساخت آیس بانک‌ها استفاده می‌کنند که می‌تواند عملکرد و کارایی سیستم را بهبود بخشد. ​

کاربردهای آیس بانک

بسیاری از تاسیسات سرمایشی در طول شبانه روز فقط در ساعات محدودی کار می‌کنند و در آن ساعات محدود، میزان مصرف انرژی سرمائی بسیار زیاد است. دراین مورد می‌توان صنایع عظیم پاستوریزاسیون شیر و کارخانجات تولید نوشابه و کارخانجات تولید مواد اولیه دارو را نام برد. انرژی سرمائی ارزان تولید شده در شب در میانه روز که هوا گرم است به فن کوئل یا هواساز ساختمانها پمپ می‌شود.

چرا باید سیستم تبرید بزرگی نصب کرد که در طول شبانه روز بلااستفاده بوده و فقط در ساعات محدود کار نماید؟؟ از آن گذشته تعرفه های مصرف برق در ساعات روز بالاتر از ساعات شب است، پس چه باید کرد؟

جامع‌ترین پاسخ این مسائل واحدهای ذخیره انرژی سرمائی یا ” Ice Bank ” است که با ذخیره کردن انرژی و ظرفیت سرمائی در ساعات تعطیلی تاسیسات که تعرفه برق کمتر است اجازه می دهد که سیستم تبریدی کوچکتر و بسیار کم هزینه تری داشته باشیم. این امتیاز عالی باعث می‌شود که مصرف Ice Bank مدام گسترش یافته و پیوسته زمینه های کاربردی جدیدی بیابد.

در بعضی از کشورها از این واحدها بعنوان عنصر اساسی تاسیسات تهویه مطبوع استفاده می‌شود.

مزایای استفاده از آیس بانک

1. کاهش مصرف انرژی برق

• ذخیره شبانه انرژی: یکی از مهم‌ترین مزایای آیس بانک، صرفه‌جویی در مصرف انرژی است. با تولید یخ در ساعات کم‌بار شبانه که هزینه برق پایین‌تر است و استفاده از آن در ساعات پیک مصرف، می‌توان بار زیادی از روی سیستم‌های سرمایشی برداشت. با این کار قسمت عمده ای از برودت مورد نیاز از محل ذخیره شبانه تامین می‌شود.
• ظرفیت کمتر تجهیزات برودتی: در سیستمهای آیس بانک، تجهیزات برودتی شامل کمپرسور، کندانسور، پمپ و غیره ظرفیت و اندازه کوچکتری دارند؛ بنابراین علاوه بر کاهش هزینه سرمایه گذاری اولیه پروژه، سبب کاهش برق مصرفی نیز می‌گردد.
• افزایش بازده تجهیزات برودتی: ازآنجا که قسمت زیادی از برودت در شب که دمای محیط، کمتر از روز است، تولید می‌شود، لذا بازده کمپرسور و کندانسور افزایش چشمگیری یافته و مصرف برق در مقابل برودت تولید شده کاهش میابد.
• حداکثر بازدهی کمپرسور: وقتی کمپرسور ۱۰۰% زیر بار باشد بالاترین بازدهی را دارد. از آنجا که در سیستمهای دارای آیس بانک معمولا کمپرسور تحت ۱۰۰% بار کار می‌کند، لذا بازده کمپرسور در سیستمهای دارای آیس بانک بیشتر است. در نتیجه در مقابل تولید برودت، مصرف برق کمتری مورد نیاز خواهد بود. گفتنی است که در یک سیستم تهویه مطبوع سنتی (دارای شل اند تیوب یا پلیت کولر) به طور متوسط کمپرسور برای نزدیک به ۶ ماه از سال حداکثر به میزان ۳۰% ظرفیت زیر بار است و در نتیجه بازده بسیار پایین تری را دارد.
• برق پشتیبان کوچک‌تر: در صورتیکه برای تامین برق پشتیبان از ژنراتور استفاده شود، در سیستمهای دارای آیس بانک به علت استفاده از کمپرسور کوچکتر، به ژنراتور کوچکتری نیاز خواهد بود.

2. افزایش ضریب اطمینان سیستم

در سیستم های سنتی برای تامین 100% پیک ظرفیت برودت لازم سالیانه، معمولا از دو کمپرسور (کمپرسور اصلی و کمپرسور پشتیبان، هریک با ظرفیت 50% بار برودتی مورد نیاز) استفاده می‌کنند. بنابراین در صورت ایجاد خلل و خرابی در یک کمپرسور، کمپرسور پشتیبان توانایی تامین 50% برودت لازم را دارد. اما در سیستمهای دارای آیس بانک، در صورت وجود دو کمپرسور، هریک 30% برودت مورد نیاز را تامین کرده و الباقی (معادل 40%) برودت لازم توسط آیس بانک تامین شود. در این نوع سیستم، در صورت ایجاد خلل در یک کمپرسور، سیستم قادر است 70% برودت لازم را با استفاده از آیس بانک و یکی از دو کمپرسور تأمین کند.

بر اساس اطلاعات هواشناسی ASHREA، تامین 70% پیک برودت نیاز سالیانه یک سیستم روتین تهویه مطبوع، توانایی دارد تا نیاز برودتی مجموعه را برای 85% زمان در طول سال تامین کند؛ بنابراین سیستم هایی که در آن آیس بانک وجود دارد، ضریب اطمینان بسیار بیشتری دارند.

قابل ذکر است که میزان حداکثر برودت لازم (پیک مصرف سالیانه)، در طراحی، محاسبه و انتخاب ظرفیت تجهیزات در سیستمهای برودتی، مبنا قرار داده می‌شود. در نتیجه تامین 70% پیک مصرف سالیانه در بیشتر طول سال بطور کامل جوابگوی نیازهای برودتی سیستم است.

3. امکان استفاده از سرماسازهای کوچکتر

با وجود آیس بانک، سیستم‌های برودتی می‌توانند ظرفیت کمتری داشته باشند چون نیاز لحظه‌ای به سرمای زیاد توسط یخ‌های تولیدشده در شب تأمین می‌شود. این موضوع موجب کاهش هزینه تجهیزات و فضای اشغال‌شده خواهد شد.

4. افزایش توان سیستم سرمایشی

در صنایع یا سردخانه‌ها، آیس بانک می‌تواند توان سرمایشی و برودتی سیستم را تا چندین برابر افزایش دهد. در فشار محیط، دمای آب خارج شده از مخزن یخ، حدودا نیم درجه سانتیگراد است. ازآنجائیکه دمای آب حاصل از یخ می‌تواند به کمتر از صفر درجه برسد؛ حتی در فشار پایین‌تر، به دمای منفی ۱۰ درجه سانتی‌گراد نیز خواهد رسید. این دما بسیار کمتر از دمای آب در اواپراتورهای سنتی است.

5. دوستدار محیط زیست

کاهش ظرفیت سیستم برودتی به معنی کاهش مصرف مبردهای شیمیایی است. سیالات مبرد از گازهای CFC تشکیل شده‌اند و این گازها از عوامل تخریب لایه اُزن هستند. همچنین کاهش مصرف برق، باعث کاهش تولید آلاینده‌ها در نیروگاه‌ها شده و به حفظ محیط زیست کمک می‌کند. نقش آیس بانک در حفاظت از محیط زیست را می‌توان بصورت زیر خلاصه کرد:

1. مصرف برق شبانه: براساس آمارهای موجود، تولید برق در ساعات شبانه روز (به علت بازده بیشتر نیروگاهها در شب) سبب کاهش حدودی ۳۰% آلودگی، نسبت به تولید برق در ساعات روز می‌شود. لذا مصرف برق شبانه که توسط سیستمهای دارای آیس بانک صورت می‌گیرد، آلودگی کمتری برای محیط زیست در پی دارد.
2. کاهش مصرف برق: بنا به دلایل ذکر شده قبلی سیستمهای دارای آیس بانک نسبت به سیستمهای سنتی میزان مصرف برق کمتری دارند؛ لذا سبب کاهش آلودگی محیط زیست ناشی از تولید برق می‌شوند.
3. کاهش مصرف مبردهای شیمیایی: با استفاده از آیس بانک در سیستمهای فریونی، کوچکتر شدن سیستم برودتی و مصرف کمتر مبرد در مدار برودتی را کاهش می‌دهد؛ این مهم سبب کاهش آلودگی محیط زیست ناشی از نشت مبردهای فریونی مخرب لایه ازن (CFC ,HFC) می‌گردد.

6. مزایای اقتصادی و کاربردی آیس بانک

• صرفه‌جویی مالی: هزینه‌های برق در ساعات اوج به شدت کاهش پیدا می‌کند.
• کاربری آسان: این سیستم نیاز به تجهیزات پیچیده ندارد و می‌تواند به‌صورت مستقل یا مکمل با دیگر سیستم‌ها نصب شود.
• قابلیت استفاده در صنایع مختلف: مانند صنایع غذایی، پلاستیک‌سازی، کارخانه‌های شیرینی‌پزی و …

7. کاهش سرمایه گذاری اولیه

استفاده از آیس بانک سبب کاهش هزینه های اولیه اجرای پروژه می‌شود زیرا:

7-1. در طراحی های سنتی، ظرفیت کمپرسور و کنانسور و… برای تامین پیک ظرفیت مورد نیاز طراحی می‌شود، درحالیکه زمانیکه از آیس بانک در طراحی سیستم بهره گرفته میشود، طراحی ظرفیت کمپرسور و کندانسور بر حسب ۵۰% تا ۶۰% میزان پیک ظرفیت مورد نیاز انجام میگردد زیرا سیستم قادر به فعالیت ۲۴ ساعته در طول شبانه روز، تولید و ذخیره برودت است و لذا برودت مازاد مورد نیاز در طی روز جهت تامین پیک ظرفیت، از محل ذخیره شبانه قابل تامین میباشد در نتیجه در صورت استفاده از آیس بانک نیازی به کمپرسور و کندانسور بزرگ نیست و تجهیزات کوچکتر قادر به پاسخ گویی به نیاز ظرفیت خواهد بود.

7-2. در سیستمهایی که از آیس بانک استفاده می‌کنند از آنجا که سیستم توسط آب سرد خروجی آیس بانک (نزدیک صفر درجه) که دارای دمای کمتری نسبت به آب سرد خروجی مبدل های شل اند تیوپ و یا پلیت کولر میباشد. تغذیه میگردد لذا اختلاف دمای موجود بین آب سرد و محیط مورد نظر سرمایش بیشتر شده و برای تامین یک میزان برودت خاص نیاز به تامین آب سرد کمتری میباشد در نتیجه پمپ و لوله کشی لازم دارای قطر و ظرفیت کمتری خواهند بود.

7-3. با توجه به دمای پایین تر آب سرد خروجی از آیس بانک نسبت به آب سرد خروجی از سیستمهای رایج دارای مبدل شل اند تیوب و یا پلیت کولر و در نتیجه افزایش اختلاف دما (Dt)، نیاز به کویل های بزرگ نیست و کویل سرمایشی کوچکتر و فن کوچکتر پاسخگوی نیاز خواهد بود.

7-4. استفاده از کمپرسور و کندانسور کوچکتر علاوه بر کاهش قطر لوله و شیر آلات، نیاز به سیم کشی، کنترل فی ما بین، تجهیزات الکترونیکی و تابلو برق کوچکتری دارد.

8. نیاز به نگهداری کمتر

در سیستمهای دارای آیس بانک نیاز به تعمیر و نگهداری کاهش میابد زیرا آیس بانک دارای قطعات متحرک و چرخنده بسیار کمتری نسبت به کمپرسور میباشد لذا استهلاک کمتری داشته و نیاز به تعمیر بسیار کمتری نسبت به کمپرسور دارد و در نتیجه با جایگزین کردن یکی از کمپرسورها توسط آیس بانک حجم زیادی از تعمیر و نگهداری لازم کاهش میابد.

چگونه آیس بانک، سیستمی مقرون‌به‌صرفه است؟

ممکن است برای شما سوال باشد که چگونه آیس بانک باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها می‌شود؟ آیس بانک به‌عنوان یک باتری سرمایشی عمل می‌کند. این دستگاه در ساعات ارزان‌تر شب فعال شده و یخ تولید می‌کند، تا در روز به کمک چیلرها بیاید و مصرف برق را کاهش دهد.

این سیستم می تواند آب را بین دمای منفی دو تا مثبت شش نگه دارد و با عایق کاری که در روی لوله های آن انجام شده است این دما را ثابت نگه دارد.

مکانیزم عملکرد آیس بانک

آیس بانک شامل یک مخزن آب بزرگ، سیم‌پیچ‌های استیل یا مسی و صفحات داخلی است. این اجزا در ساعات شب با کمک گاز مبرد یخ ایجاد می‌کنند و در طول روز این یخ‌ها تبخیر شده و دمای سیستم سرمایشی را حفظ می‌کنند. این سیستم برای سیستم های برودتی مانند چیلر به مانند یک باتری عمل می‌کند و سرمای آنها را تامین می‌کند. به عبارت دیگر با تبخیر یخ صفحات و ظرف آب در طی روز، آب مورد نیاز دستگاه های چیلر و دیگر سیستم های برودتی تأمین می‌شود.

• محدوده دمای کاری: منفی ۲ تا مثبت ۶ درجه سانتی‌گراد
• نصب ساده: روی زمین یا زیرزمین
• فضای اشغالی کم و هزینه نگهداری پایین

اصولا برای اینکه عملکرد این دستگاه ها بهتر باشد مخزن های یخ را در روی زمین و یا زیر زمین نصب می کنند. قابل ذکر است که این دستگاه دارای سیستم پیچیده ای نیست و هم می تواند به صورت مستقل و هم غیرمستقل در مکان های مختلف نصب شود.

سیستم ذخیره یخ

سیستم ذخیره یخ شامل یک یا چندین کویل است که در یک مخزن آب عایق بندی شده غوطه ور هستند.

در آیس بانکهای پیش ساخته، کویل به همراه مخزن از پیش ساخته و سایر متعلقات ارایه میگردد.

در بعضی از سیستمهای برودتی بزرگ ممکن است مخزن های بتونی یا فلزی در محل ساخته شوند و تنها نیاز به کویل اواپراتوری آیس بانک باشد.

از این رو شرکت بام تبرید سازان سیستمهای ذخیره برودت خود برودت خود را به سه شکل تولید مینماید:

• پیش ساخته (بهمراه مخزن آب پیش ساخته و آجیتاتور)
• کویل
• سیلو (ماژولار)

در سیستم سرمایشی صنعتی که از آیس بانک استفاده میکنند زمانیکه بار برودتی وجود ندارد و یا کمتر به برودت نیاز است (معمولا به هنگام شب) با تزریق مستقیم مبرد به داخل کویل انرژی برودتی به صورت یخ در اطراف لوله های کویل آیس بانک ذخیره میشود.

زمانی که یخ بضخامت مورد نظر رسید، حسگر فرمانی برای قطع جریان مبرد به سیستم برودتی ارسال میکند.

زمانیکه آب سرد برای سرمایش مورد نیاز باشد، پمپ سیرکولاسیون شروع به کار نموده و آب سرد را از مخزن آیس بانک به محل های مورد نیاز پمپ میکند.

آب برگشتی در داخل مخزن گردش نموده و پس از تماس مستقیم با یخ سرد میشود.

همزمان برای افزایش میزان انتقال حرارات بین آب و یخ، توسط دستگاه همزن (آجیتاتور) موجود در داخل مخزن آیس بانک جریان آب یکنواختی روی کویلها بوجود می آید.

آیس تانک (Ice Tank) و نقش آن در سیستم تبرید

آیس تانک‌ها نیز مانند آیس بانک‌ها برای ذخیره‌سازی انرژی سرمایشی به‌کار می‌روند، اما تفاوت‌هایی در ساختار و عملکرد دارند. در آیس تانک‌ها، یخ به‌صورت مستقیم در مخزن آب تشکیل می‌شود و از آن برای خنک‌سازی در زمان‌های اوج مصرف استفاده می‌گردد. این سیستم‌ها معمولاً در کاربردهای صنعتی و تجاری برای کاهش هزینه‌های انرژی و بهبود کارایی سیستم‌های سرمایشی مورد استفاده قرار می‌گیرند.​

​آیس تانک‌ها، به‌عنوان سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی سرمایشی، نقش مهمی در بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های عملیاتی در ساختمان‌ها و صنایع دارند. این سیستم‌ها با ذخیره‌سازی یخ در ساعات کم‌باری و استفاده از آن در ساعات اوج مصرف، به تعادل بار شبکه برق و کاهش هزینه‌های انرژی کمک می‌کنند.​

برای آشنایی بیشتر با با آیس تانک، مطالعه مقاله «آیس تانک: راهکاری نوین در ذخیره‌سازی انرژی سرمایشی​» پیشنهاد می‌شود.

سفارش و مشاوره ساخت آیس بانک

برای خرید آیس بانک قیمت تمام شده این سیستم بسیار اهمیت دارد. اندازه و مقدار مصرف انرژی آن و همچنین شکل آن در قیمت آیس بانک تأثیرگذار است. از این سیستم در بسیاری از کارخانه ها و کارگاه های شیرینی سازی، آبنبات پزی و صنایع پلاستیکی استفاده می شود و می توان با توجه به نوع کاربری از اشکال مختلف آن استفاده کرد. شرکت بام تبرید سازان با برخورداری از مجرب‌ترین کارشناسان، بهینه ترین شرایط کارفرما را در نظر گرفته و با توجه به آن طراحی و ساخت آیس بانک را انجام می‌دهد.

سفارش ساخت آیس بانک سفارش دهید

برای اطلاع از قیمت آیس بانک و  سفارش ساخت آیس بانک یا دریافت مشاوره رایگان، با کارشناسان مجرب بام تبرید سازان تماس بگیرید یا فرم تماس در همین صفحه را پر کنید.