רוב העסקים משלמים על קירור במחיר הכי גבוה שיש. הצ'ילר שלהם לא בזבזני. הוא פשוט עובד הכי קשה בדיוק בשעות שבהן החשמל הכי יקר, ובקיץ קוט"ש בערב עולה יותר מפי שלושה מקוט"ש בלילה. אגירה תרמית לקירור הופכת את הסדר: מייצרים את הקור כשהחשמל זול, שומרים אותו במיכל, ומשתמשים בו כשהמחיר קופץ. כמו לתדלק כשהדלק בהנחה ולנסוע אחר כך. זה לא מתאים לכל מבנה, ויש מקרים שבהם המיכל פשוט לא יחזיר את עצמו. אבל למי שזה מתאים, זו דרך להוריד את חשבון החשמל בלי לוותר על מעלה אחת של קירור.
סוללה של קור: מה קורה בתוך המערכת
מערכת קירור רגילה מייצרת קור ברגע שצריך אותו. הצ'ילר מקרר מים, המים זורמים בצנרת אל יחידות הפאן קויל, והמדחס עובד הכי קשה בדיוק בשעה שבה הבניין הכי חם. אגירה מנתקת את הקשר הזה. הצ'ילר עובד בשעות שנוחות לו ולחשבון החשמל, ומיכל מבודד מחזיק את הקור עד שהמבנה מבקש אותו. אפשר לחשוב על זה כמו על סוללה, רק שבמקום חשמל היא מחזיקה מים קרים או קרח.
יש שתי אסטרטגיות הפעלה, וההבדל ביניהן קובע את כל התקציב. באגירה מלאה הצ'ילר כבוי לגמרי בשעות היקרות והמיכל נושא לבדו את העומס. באגירה חלקית הצ'ילר ממשיך לעבוד גם אז, בעומס מופחת, והמיכל משלים את מה שחסר. כלל הזהב שמלווה מתכננים בכל העולם: אגירה מלאה משתלמת כשחלון השעות היקרות קצר. בישראל הוא שש שעות בקיץ וחמש בחורף. זה קצר מספיק כדי שכיבוי מלא של הצ'ילר בפסגה יהיה אפשרות מעשית.
קרח, מים מקוררים או PCM: מי מנצח במה
מים מקוררים הם הדרך הפשוטה. המיכל מחזיק מים בטמפרטורה של 4 עד 7 מעלות, והצ'ילר הקיים עובד בדיוק בתנאים שהוא רגיל אליהם. החיסרון הוא נפח: מים אוגרים קור רק דרך שינוי הטמפרטורה שלהם, ולכן צריך הרבה מהם. יש כאן טריק אחד ששווה להכיר. אם מגדילים את הפרש הטמפרטורות בין האספקה לחזרה מ-5.5 ל-11 מעלות, אותו מיכל מחזיק קיבולת כפולה.
קרח עובד אחרת. הוא מנצל את החום הכמוס של ההתכה, 334 קילו ג'אול לכל קילוגרם, ולכן דוחס הרבה יותר קור לכל מטר מעוקב. המחיר הוא מורכבות. כדי לבנות קרח הצ'ילר צריך להוריד תמיסת מים וגליקול, בריכוז של 25% עד 30%, אל מתחת לאפס, בסביבות מינוס 5 מעלות. לא כל צ'ילר בנוי לזה. בתנאים האלה הוא גם מפיק פחות: בין 65% ל-70% מהתפוקה שלו ביום רגיל.
PCM (Phase Change Material, חומר משנה פאזה) יושב באמצע. מדובר בתערובות מלחים שארוזות במכלי פלסטיק וקופאות בטמפרטורה שנבחרה מראש. התערובת הנפוצה לקירור קופאת ב-8.3 מעלות, כך שצ'ילר סטנדרטי טוען אותה בלי שינוי. אבל המים שיוצאים מהמיכל חמים יותר, 9 עד 10 מעלות, וזה מגביל. אפשר להישען על PCM לבדו רק במבנים שדרישות ייבוש האוויר בהם נמוכות, וביולי במישור החוף זה לא המצב.
| שיטת האגירה | נפח מיכל ל-1,000 טון שעה | מה נדרש מהצ'ילר |
|---|---|---|
| מים מקוררים | כ-300 עד 600 מ"ק | צ'ילר סטנדרטי, בלי שינוי |
| קרח | כ-70 עד 90 מ"ק | צ'ילר שמותאם לעבודה מתחת לאפס, ומעגל גליקול |
| PCM (מלחים אאוטקטיים) | כ-170 מ"ק | צ'ילר סטנדרטי, מים חמים יותר ביציאה מהמיכל |
כמה גדול צריך להיות המיכל?
הטעות הראשונה היא לחשוב בטון קירור. צ'ילר בוחרים לפי עומס השיא, אבל מיכל בוחרים לפי טון שעה (Ton Hour), כלומר כמה קור המבנה צורך לאורך פרק זמן. טון שעה אחד שווה לכ-3.5 קוט"ש של קור. ובישראל פרק הזמן שמעניין הוא לא כל היום אלא חלון הפסגה. ניקח מבנה שצורך בממוצע 60 טון קירור בין 17:00 ל-23:00, למשל מלון, קניון או מפעל מזון. הוא צריך לכסות 360 טון שעה, וזה המספר שממנו מתחילים.
- בונים פרופיל עומס שעתי. 24 שעות של יום קיץ חם, שעה אחר שעה. בלי הנתון הזה כל חישוב הוא ניחוש.
- מסמנים עליו את שעות הפסגה. הקור שנצרך בין 17:00 ל-23:00 הוא הקיבולת שהמיכל צריך לכסות באגירה מלאה.
- מחליטים כמה מזה לכסות. הכול, או רק חלק, כשהצ'ילר משלים בעומס מופחת.
- בודקים את חלון הטעינה. בין 23:00 ל-7:00 יש שמונה שעות של שפל ושל מבנה כמעט ריק. בניית קרח דורשת בדרך כלל 7 עד 10 שעות, כך שזה גבולי ומחייב בדיקה.
- מוסיפים את ההפסדים. מיכל מבודד מאבד 1% עד 5% מהקיבולת ביממה.
בדוגמה שלנו, 360 טון שעה הם 25 עד 35 מ"ק של מיכלי קרח, כ-60 מ"ק של PCM, או 110 עד 215 מ"ק של מים מקוררים. ואז מגיעה עבודת הצנרת: מיכל שמחובר בקוטר לא נכון או עם בידוד לקוי מאבד את היתרון שלו לפני שהתחיל לעבוד.
איפה הכסף נמצא באמת
כאן מחכה הפתעה למי שזוכר את התעריף הישן. מאז ינואר 2023 שעות הפסגה בישראל הן שעות הערב ולא הצהריים. בקיץ, מיוני עד ספטמבר, הפסגה חלה בימים א' עד ה' בין 17:00 ל-23:00. בחורף היא חלה בכל יום בין 17:00 ל-22:00. כל שאר היממה, כולל צהרי אוגוסט, היא שפל. ומי משלם לפי תעו"ז? לפי ספר לוחות התעריפים של רשות החשמל, כל מי שמחובר במתח גבוה, כל חיבור של 3×200 אמפר ומעלה, וכל מי שצרך יותר מ-40,000 קוט"ש בשנה. בפועל, כמעט כל עסק שמפעיל צ'ילר נמצא שם ממילא.
המשמעות לתכנון: לייצר קור בלילה ולהשתמש בו ביום זה נכון הנדסית, אבל הכסף נמצא בשש שעות הערב. מיכל שמכסה את העומס בין 17:00 ל-23:00 מחליף קוט"ש של 145.96 אגורות בקוט"ש של 42.73, הפרש של יותר משקל לכל קוט"ש שהמדחס לא צרך בפסגה. בחורף הפער קטן יותר, 97.20 מול 39.52 אגורות, ובעונות המעבר הוא כמעט נעלם: 42.02 מול 38.80.
חישוב גס, כדי לקבל סדר גודל. נניח שמערכת הקירור שלכם צורכת 100 קילוואט לאורך שש שעות הפסגה. אלה 600 קוט"ש בערב, והעברה שלהם לשפל שווה כ-620 שקל לפני מע"מ. בקיץ יש בסביבות 85 ערבים כאלה, אחרי שמורידים את חגי תשרי. זו התקרה ולא התוצאה, כי ממנה יורדים הפסדי המיכל והחשמל הנוסף של בניית הקרח.
חשוב לדעת: המספרים כאן הם של חברת החשמל במתח נמוך. מפעל במתח גבוה משלם תעריפים אחרים, ומי שקונה חשמל מספק פרטי משלם לפי ההסכם שלו. את החישוב עושים מול החשבון האמיתי.
לילה או צהריים? תלוי איפה המבנה ומה יש על הגג
גם הלילה וגם הצהריים הם שפל, אז מתי טוענים את המיכל? באקלים הישראלי התשובה תלויה במיקום. לפי נתוני השירות המטאורולוגי לשנים 1991 עד 2020, בירושלים טמפרטורת המינימום הממוצעת באוגוסט היא כ-20 מעלות, מול מקסימום של כ-30. בבאר שבע הפער גדול עוד יותר, כ-21.5 מול כ-34.5. צ'ילר מקורר אוויר שעובד בלילה בהר או בנגב מעבה מול אוויר קריר ב-10 עד 13 מעלות, והיעילות שלו עולה בהתאם. בחוף תל אביב הלילה יורד רק לכ-25 מעלות, מול כ-30 ביום. שם היתרון של הלילה קטן בהרבה.
והשיקול השני הוא הגג. מערכת סולארית מייצרת את רוב החשמל שלה בצהריים. מבנה עם ייצור עצמי יכול לטעון את המיכל מהשמש ולפרוק אותו בערב, כשהפאנלים כבר לא מייצרים והתעריף בשיא. הכדאיות תלויה בהסדרה שבה המערכת הסולארית פועלת, וההסדרה הנוכחית לגגות מסתיימת בסוף 2026. את החישוב הזה עושים עם מספרים עדכניים בלבד.
צ'ילר קטן יותר: החיסכון שלא מופיע בחשבון החשמל
צ'ילר רגיל נבחר לפי השעה הכי חמה בשנה, ורוב הזמן הוא עובד בעומס חלקי. מיכל משנה את החשבון: הצ'ילר עובד קרוב לתפוקה מלאה לאורך יותר שעות, והמיכל משלים את השיא. בתכנון כזה מקובל לבחור צ'ילר של 40% עד 60% מעומס השיא. מי שמכיר את העמוד שלנו על צ'ילרים לעסק ולתעשייה יודע מה זה אומר בפועל. זה יכול להיות ההבדל בין צ'ילר מקורר מים עם מגדל קירור לבין צ'ילר מקורר אוויר, שמתאים להספקים של עד 100 טון קירור ופשוט יותר להתקנה. צ'ילר קטן מקטין לפעמים גם את מה שמסביב לו: לוח החשמל, הכבלים, ואפילו את גודל החיבור.
רק שכאן יש מלכוד ישראלי. עומס הקירור של משרדים ומפעלים מגיע לשיא בשעות החום של היום, והפסגה בתעריף מתחילה רק ב-17:00. מיכל שנועד להקטין את הצ'ילר נפרק אחר הצהריים. מיכל שנועד לחסוך בתעריף נפרק בערב. מיכל אחד עושה את שניהם רק אם הוא גדול מספיק, ולכן מחליטים מה המטרה לפני שמחשבים נפח.
ומי מחליט בכל יום כמה לקחת מהמיכל וכמה מהצ'ילר? מערכת הבקרה. זה לא חייב להיות מסובך: ביום חם הצ'ילר בעומס מלא, ביום מתון בחצי עומס, וביום קריר הוא כבוי והמבנה חי מהמיכל. בישראל הבקר צריך להכיר גם את לוח התעריף. בחורף יש פסגה בכל ערב, כולל שבת. בקיץ ובעונות המעבר, רק בימים א' עד ה'.
מתי זה לא משתלם, וכדאי לומר את זה בקול
אנחנו מעדיפים לומר ללקוח "לא כדאי" לפני שהוא משקיע, ולא אחרי. אלה המצבים שבהם המיכל לא יחזיר את עצמו:
- המבנה סגור בערב. משרד שמתרוקן ב-17:00 כמעט לא צורך קירור בשעות הפסגה, ואין מה להזיז.
- עומס שטוח סביב השעון. במפעל של שלוש משמרות הצ'ילר עסוק כל היממה. כדי למלא מיכל צריך להגדיל אותו, וזה מוחק חלק מהחיסכון.
- עומס קטן. במערכת של עשרות בודדות של טון קירור, עלות המיכל, הצנרת והבקרה גדולה ביחס למה שנחסך.
- אין מקום. מיכל מים מקוררים של מאות מ"ק צריך שטח, ולעיתים הטמנה בקרקע.
- רוב הקירור נופל בעונות המעבר, שבהן הפער בין פסגה לשפל הוא כשלוש אגורות.
- צ'ילר חדש שכבר הותקן ולא מתאים לבניית קרח. נשארים עם מים מקוררים או PCM, ועם הנפח שבא איתם.
ומה לגבי זמן החזר ההשקעה? אין מספר אחד שנכון לכל מבנה. מי שנותן מספר כזה בלי לראות פרופיל עומס, מנחש.
סיכום: מתחילים מהחשבון, לא מהמיכל
אגירה תרמית לקירור היא החלטת תכנון ולא מוצר מדף, והיא מתחילה בשלושה נתונים שכבר נמצאים אצלכם. הראשון הוא חשבון החשמל: כמה קוט"ש מערכת הקירור צורכת בין 17:00 ל-23:00 בקיץ. השני הוא פרופיל העומס השעתי של יום חם. השלישי הוא המקום הפנוי, בשטח ובגובה. עם שלושת אלה אפשר להבין מהר אם יש כאן פרויקט.
ד. גרינצוויג פועלת בתחום הקירור והמיזוג התעשייתי יותר מ-20 שנה, ומתכננת, מתקינה ומתחזקת מערכות קירור וחימום מים, כולל הצ'ילרים, הצנרת והבקרה שכל מערכת אגירה נשענת עליהם. רוצים לבדוק אם זה מתאים למבנה שלכם? התקשרו 02-6334487 לשיחת ייעוץ ללא עלות. ואם התשובה תהיה שעדיף לכם מדחס אינברטר טוב ובקרה חכמה בלי שום מיכל, גם את זה נגיד.
