Энергосберегающая технология Freecooling в чиллерах AERMEC - лидера рынка климатических систем ЕС

Компания AERMEC предлагает полный спектр решений в области систем вентиляции и кондиционирования.

Высочайшее качество продукции, дизайна и материалов позволяет фирме на протяжении всей своей полувековой истории оставаться в лидерах профессионального европейского рынка климатических систем. На четырех заводах компании, расположенных на севере Италии, производятся холодильные машины (чиллеры), вентиляторные доводчики (фэнкойлы), центральные кондиционеры и компоненты для систем вентиляции и кондиционирования.

Не так давно AERMEC вышла и на белорусский рынок — в этом году в Минске открылось официальное представительство компании — ООО «Аермек-Бел». Всё оборудование компании сертифицировано в рамках Европейского лицензионного соглашения EUROVENT, имеет международный сертификат ISO9001, который гарантирует качество продукции на всех этапах — от проектирования и разработки до выпуска готовой продукции, и сертифицировано Ростестом. Особое внимание AERMEC уделяет вопросу энергоэффективности и экологической проблеме.

При кондиционировании объектов с большим количеством помещений AERMEC рекомендует применять систему «чиллер с множеством фанкойлов», для которой можно не только задавать общий тепловой режим всей системы, но и регулировать режим работы отдельного фэнкойла с пульта, поддерживая при этом в каждом помещении необходимую температуру.

Чиллер — это холодильная машина (ХМ), которая охлаждает или подогревает теплоноситель (вода, гликоль) и подает его по системе трубопроводов в фанкойлы — теплообменники с вентиляторами, которые забирают тепло или холод от теплоносителя и нагревают или охлаждают помещение.

AERMEC обладает не только производственными мощностями, но и научно-техническим потенциалом, что обеспечено высоким процентом реинвестирования прибыли в производство и позволяет постоянно совершенствовать производимое оборудование. Так как в последнее время во всем мире остро стоит вопрос энергоэффективности, конструкторы AERMEC, работая в данном направлении, создали чиллеры с системой Freecooling (свободного охлаждения).

Потребность в охлаждении зачастую возникает и в зимнее время, и в межсезонье. Прежде всего это необходимо в помещениях с постоянным, значительным тепловыделением — там, где требуется охлаждение вне зависимости от сезона: цеха промышленных предприятий, большие общественные здания, торговые центры, серверные комнаты, телефонные станции. Фреоновые холодильные циклы работают в среднем до -15 °С. Суровой белорусской зимой столбик термометра нередко опускается гораздо ниже. Как же быть в данной ситуации? Эту проблему можно решить путем использования системы свободного холода (Freecooling).

Система свободного охлаждения делает возможным получение холодопроизводительности за счет использования разности температур между наружным воздухом и обратной водой. Также эта система позволяет удовлетворить потребность в холоде только при помощи компрессоров в случае, если температура наружного воздуха (в летнем режиме) не дает возможности использовать свободное охлаждение.

Чтобы иметь максимальную гибкость и энергосбережение, AERMEC предлагает заказчикам возможность программировать холодильную машину таким образом, что требуемая холодопроизводительность в первую очередь достигается свободным охлаждением и только в случае необходимости при помощи компрессоров.

Холодильные машины c системой Freecooling снабжены дополнительными теплообменниками воздушного охлаждения, установленными перед стандартными конденсаторами. Автоматика чиллера с такой системой запрограммирована так, что как только она регистрирует разницу в температуре окружающей среды и обратной воды в 2 °С, начинает пропорционально работать трехходовой вентиль, который распределяет функцию охлаждения между стандартным фреоновым холодильным циклом и циклом свободного охлаждения. Он представляет собой охлаждение дополнительных теплообменников с помощью обычных осевых вентиляторов, которые обдувают и теплообменники, и конденсаторы.

Интеллектуальная система управления работает таким образом, чтобы позволить включать компрессоры и свободное охлаждение одновременно, она обеспечивает включение-выключение трехходового клапана, компрессоров (одного за одним), модулированное управление мощностью свободного охлаждения и безопасный контроль мощности свободного охлаждения в трудных условиях (при очень низких температурах наружного воздуха), с помощью электронных устройств.

В результате чиллеры с системой Freecooling могут работать в трех режимах:

• Только свободное охлаждение: когда мощность свободного охлаждения достаточна для достижения расчетной температуры воды. Это самый экономный вариант — вся потребляемая мощность — это мощность, потребляемая вентиляторами.

• Комбинирование свободного охлаждения с работой компрессоров: когда мощность свободного охлаждения меньше требуемой холодопроизводительности. В этом случае для ее достижения необходима работа части компрессоров.

• Только компрессоры: когда температура наружного воздуха выше, чем температура обратной воды.

При эксплуатации свободного охлаждения экономится значительное количество электроэнергии. Экономия зависит от условий окружающей среды и заданной температуры выходящего гликоля. Снижение затрат электроэнергии происходит тем больше, чем больше тепловой нагрузки снимается свободным охлаждением.

Режим экономичного охлаждения обеспечивает максимальную экономию энергии. При этом работают только вентиляторы (с плавной регулировкой скорости вращения), потребляя несравнимо меньше электроэнергии, охлаждение осуществляется за счет теплообмена рабочей жидкости с наружным воздухом.

Принципиальная схема холодильной машины (ХМ), работающей в режиме свободного охлаждения, представлена на рис. 1. В обычном режиме работы вода, возвращающаяся от потребителя или процесса, в котором она была использована, подается насосом (8) в теплообменник (9), где обменивается теплотой с гликолем. В свою очередь гликоль через пропорциональный трехходовой клапан (2) подается циркуляционным насосом (3) в испаритель (9), в котором он охлаждается, отдавая теплоту кипящему фреону. Фреоновый холодильный контур состоит из стандартного перечня компонентов (см. рис. 1), но также может включать в себя дополнительные устройства, оптимизирующие его работу. Когда температура наружного воздуха становится ниже температуры гликоля, поступающего в ХМ, трехходовой клапан (2), управляемый контроллером ХМ, направляет часть гликоля в теплообменник свободного охлаждения (1), при этом положение штока трехходового клапана выбирается на основании совокупности трех параметров:

— температура гликоля на выходе из ХМ,

— температура окружающего воздуха,

— рабочее давление конденсации.

Как только температура окружающего воздуха становится достаточно низкой для снятия всей тепловой нагрузки, компрессоры отключаются и поддержание температуры выходящего из ХМ гликоля осуществляется путем плавного изменения расхода воздуха через теплообменник свободного охлаждения (1). Если температура окружающего воздуха возрастает и мощности свободного охлаждения становится недостаточно для снятия тепловой нагрузки, контроллер чиллера параллельно к работающему свободному охлаждению подключает фреоновый холодильный контур. При дальнейшем росте температуры окружающего воздуха автоматика выводит из процесса теплообменник свободного охлаждения, а поддержание заданной температуры выходящего гликоля полностью возлагается на фреоновый холодильный контур.

В Республике Беларусь реализован проект с применением чиллеров AERMEC в Минске на проспекте Победителей, 2-я очередь гостиницы «Виктория» — объект «Бизнес-центр «Столица». На крыше бизнес-центра установлены два чиллера, и по водяным трубопроводам по всем этажам идет раздача в фэнкойлы, которые обеспечивают температурный режим в помещениях. Чиллеры с системой Freecooling могут использоваться при температуре окружающей среды до -40 °С. Во избежание замерзания воды и периодического ее слива из теплообменников чиллеров на техническом этаже гостиницы установлен промежуточный гликолево-водяной теплообменник, в результате чиллер работает на 45%-ном растворе гликоля — нет необходимости слива, а в фанкойлы поступает чистая вода.

При эксплуатации свободного охлаждения экономится значительное количество электроэнергии. Экономия зависит от условий окружающей среды и заданной температуры выходящего гликоля. Снижение затрат электроэнергии происходит тем больше, чем больше тепловой нагрузки снимается свободным охлаждением.

В чиллерах AERMEC, как было сказано выше, режим свободного охлаждения включается уже при разнице в 2 °С между температурами обратного гликоля и температурой окружающего воздуха. Зависимость производительности ХМ в режиме свободного охлаждения (в процентах от производительности фреонового контура при 100-процентном расходе воздуха через теплообменники) от температуры наружного воздуха при температуре обратного гликоля = 12 °С представлена на рис. 2. Из графика видно, что при температуре окружающего воздуха 10 °С режим свободного охлаждения позволяет сэкономить 12 % электроэнергии. То есть 12 % требуемой холодопроизводительности потребитель будет получать за счет свободного охлаждения и 88 % за счет фреонового цикла. А уже при температуре окружающего воздуха -20 °С мы получим 252 % от номинальной холодопроизводительности фреонового цикла. Так, коэффициент сезонной энергоэффективности ESEER в чиллерах с системой Freecooling достигает значения 24–25.

Режим экономичного охлаждения, становясь возможным при разности температур от 13 °С, обеспечивает значительное повышение коэффициента полезного действия системы — до 10 раз по сравнению с обычными холодильным циклом.

В странах Центральной Европы экономия электроэнергии составляет 30 %, а в государствах с продолжительным зимним периодом (Скандинавия, Россия, Беларусь) доходит до 40 %. Кроме того, режим свободного охлаждения увеличивает срок службы компрессоров на 40–50 %. По предварительным расчетам, при использовании свободного охлаждения при тепловой нагрузке 150 кВт, температуре выхода/входа гликоля = 7/12 °С, продолжительности работы свободного охлаждения 4 месяца в год экономия только электроэнергии составит 3,5–4 тыс. долларов в год, при этом, как сказано выше, необходимо учесть продление срока службы самого агрегата. Выгода очевидна.

Добавление контура свободного охлаждения и соответствующей автоматики приводит к усложнению ХМ и к увеличению ее стоимости на 30–35%, однако срок окупаемости ХМ с режимом свободного охлаждения составляет 2–4 года и зависит от региона установки оборудования и его мощности.

Для производства оборудования используются комплектующие ведущих мировых производителей, таких как Daikin и Bitzer, что свидетельствует о высокой технологичности климатического оборудования. Разработкой внешнего вида продукции занимается одно из ведущих дизайнерских бюро «Итал-дизайн», известное созданием имиджа «Порше», «Феррари». Таким образом, продукция компании AERMEC является воплощением передовых технологий, элегантного дизайна, европейской надежности.

25 мая в Минске состоится конференция с участием специалистов головной компании AERMEC. Приглашаем принять участие!