Free Cooling от CLINT: естественная экономия

В 2013 году итальянская компания G. I. Industrial Holding S.p.a., один из европейских лидеров в области производства холодильных машин, представляет на российском рынке расширенную линейку чиллеров CLINT с режимом естественного охлаждения — Free Cooling.

Преимущества Free Cooling

В странах с длинным осеннезимним сезоном все больше востребовано оборудование, способное охлаждать жидкости при низких температурах окружающей среды без использования компрессоров. Применение режима естественного охлаждения (Free Cooling) позволяет значительно уменьшить годовое потребление электроэнергии. В климатических условиях России внедрение данной технологии актуально практически на всей территории страны.

Помимо систем кондиционирования, агрегаты с режимом Free Cooling используются на производстве в технологических процессах для охлаждения жидкостей и оборудования, а также для отвода теплоизбытков в серверных помещениях, офисах, в торговоразвлекательных центрах, помещениях для кинопроекционных аппаратов.

Для решения этих задач разработаны специальные охладители для водно-гликолевых растворов. Преимущества такого оборудования очевидны:

снижение энергозатрат в межсезонье и зимой;
круглогодичное производство охлажденного водно-гликолевого раствора;
низкие эксплуатационные затраты;
длительный срок службы компрессоров;
снижен риск выхода компрес- соров из строя, поскольку ком- прессоры не работают в экстре- мальных режимах.

Естественное охлаждение может осуществляться несколькими методами.

Прямой Free Cooling подразумевает непосредственное использование низкотемпературного воздуха окружающей среды для охлаждения помещений. Несмотря на простоту этого метода, он имеет ряд недостатков. Так, приточный воздух содержит много пыли, к тому же, для большого nрасхода воздуха требуются крупногабаритные вентустановки.

При непрямом методе теплообменник сухого охладителя непосредственно отводит тепло от холодоносителя в окружающую среду.

Метод миграции фреона основан на перетекании хладагента в наиболее холодную точку фреонового контура. При выключенном компрессоре клапан во фреоновом контуре чиллера открывается и напрямую соединяет испаритель и конденсатор. Фреон испаряется и переходит в газообразное состояние в испарителе при теплообмене с «относительно теплой» водой, перетекает в конденсатор, как наиболее холодную точку контура, где охлаждается и переходит в жидкостное состояние. Ряд компаний в целях повышения эффективности применяют насос для перекачки фреона. Однако при определенных условиях холодопроизводительность этого метода ниже, чем при применении сухого охладителя. Кроме того, предельная рабочая температура наружного воздуха в этом случае ограничивается значением –25 °C.

Агрегаты CLINT с режимом свободного охлаждения

На рис. 1 представлена типовая гидравлическая схема чиллеров CLINT, работающих в режиме Free Cooling. При температуре наружного воздуха на 2 °C ниже температуры возвратной воды из системы, чиллер переходит в режим естественного охлаждения. Трехходовой вентиль, управляемый контроллером по датчикам воды и наружного воздуха, направляет холодоноситель в теплообменник воздушного охлаждения.

Часть компрессоров отключается уже в межсезонье, начинается снижение энергопотребления. При дальнейшем снижении температуры наружного воздуха холодоноситель охлаждается во встроенном теплообменнике при отключенных компрессорах. При этом потребляемая мощность агрегата снижается в 10 раз за счет отключения компрессоров как основных потребителей, а электрическая мощность затрачивается только на работу вентиляторов. В режиме полного Free Cooling чиллеры CLINT обеспечивают холодопроизводительность, равную машинному охлаждению уже при температурах наружного воздуха от 0 °C до –2 °C. Вентиляторы теплообменника поддерживают необходимую температуру холодоносителя на выходе чиллера за счет плавного изменения скорости вращения вентиляторов. При температуре наружного воздуха ниже –20 °C для постоянного значения температуры на выходе чиллера, контроллер останавливает вращение вентиляторов и осуществляет управление только трехходовым вентилем, периодически смешивая теплый холодоноситель из системы и холодный из теплообменника.

Естественно, что для более длительного периода Free Cooling целесообразнее работать на «повышенных» температурах холодоносителя. Кроме того, при температурах холодоносителя 15 °C\10 °C энергоэффективность чиллера при машинном охлаждении возрастает примерно на 12 %.

Конечно, агрегат с Free Cooling дороже стандартного, однако он быстро себя окупает за счет снижения электропотребления в зимний период. В средней полосе России средняя наружная температура ниже 7 °C наблюдается около 200 дней в году. Легко подсчитать потребление в режиме Free Cooling за этот период времени. При разнице энергопотребления в режиме Free Cooling и при использовании парокомпрессионного цикла срок окупаемости для чиллеров CLINT составит 1,5–2 сезона.

Линейку агрегатов CLINT с Free Cooling открывают чиллеры СНА/K/FC 91–604 со спиральными ком- прессорами производительностью 27–180 кВт на фреоне R410а.

Несомненно, наиболее выигрышными и по стоимости и по техническим возможностям являются чиллеры СНА/K/ FC 726–36012 на базе серии Multi Power, которая является лидером продаж. В этих чиллерах холодопроизводительностью 208–1102 кВт на спиральных компрессорах и фреоне R410a использованы все удачные конструктивные решения стандартных агрегатов. Это двухконтурные машины, имеющие от 3 до 6 компрессоров в каждом контуре. Применение электронных ТРВ, спиральных компрессоров и ступенчатая логика управления позволяют при загрузке агрегата ниже 80 % получать значение EER выше 3,1, что соответствует классу энергоэффективности «А».

Агрегаты на винтовых компрессорах CHA/Y/FC 1202–6002-В на фреоне R134a холодопроизводительностью 217–1460 кВт могут оснащаться встроенным гидромодулем с накопительным баком. Кожухотрубный теплообменник встроен в инерционный бак. Это позволило разместить полноценный гидромодуль с насосами. В агрегатах с винтовыми компрессорами может применяться система RZ — Stepless control, так называемое бесступенчатое регулирование производительности компрессора.

TURBOLINE Энергоэффективные агрегаты серии TURBOLINE CHA/TTY/FC 1301–5004 обладают холодопроизводительностью 246–1450 кВт. В чиллерах использованы центробежные безмасляные компрессоры Turbocor компании Danfoss с магнитным подвесом турбины. Из-за отсутствия масла и механического трения, холодопроизводительность агрегатов выше, чем у традиционных чиллеров на винтовых компрессорах. Оборудование имеет наилучший показатель звукового давления и вибрации. Применение компрессоров Turbocor позволило получить высокие показатели энергоэффективности при частичных загрузках. За счет инверторной системы управления пусковые токи чрезвычайно низки — около 5А на один компрессор. Благодаря уникальному сочетанию всех перечисленных возможностей, чиллеры TURBOLINE имеют класс энергоэффективности «А». Применение этих агрегатов позволит дополнительно снизить энергопотребление в летний период на 23 %. Эти агрегаты дороже аналогов на винтовых компрессорах, однако разница в цене окупается за счет снижения эксплуатационных расходов на 50 %. Окупаемость первоначальных затрат составляет примерно 4 года.

Успешный опыт

Во всех агрегатах CLINT предусмотрен ряд технических решений для надежной работы при температурах наружного воздуха до –30°…-35 °C: дополнительные нагреватели картеров компрессоров, подогрев контроллера и трехходового клапана, кабели с морозоустойчивой изоляцией. Опыт эксплуатации уже поставленного оборудования для технологических процессов подтвердил правильность решений. В настоящее время разрабатываются дополнительные решения для гарантированной работы при морозах до –35°…- 45 °C.

Российские заказчики уже успели по достоинству оценить чиллеры CLINT с режимом Free Cooling. Сегодня это оборудование успешно обслуживает ряд объектов, в числе которых:

ЦОД компании КРОК (г. Москва);
Пермский НПЗ. Круглогодичное охлаждение технологической установки конденсации парафиновых смол;
ТЦ «Лапландия» (г. Кемерово),
Петродворец, Государственный университет (г. Санкт-Петербург);
Торгово-развлекательный центр «Макси» (г. Череповец).