Новое поколение энергосберегающих чиллеров

При разработке современного климатического оборудования особое значение уделяется проблеме энергосбережения. В Европе количество энергии, потребляемой оборудованием в течение годового цикла эксплуатации, является одним из основных критериев для принятия решения при рассмотрении предложений, представленных на тендер. С каждым годом этому вопросу уделяется все большее внимание и в России. Указом Президента РФ энергосбережение введено в ранг государственной политики, что значительно способствует увеличению внимания к энергетическим характеристикам оборудования.

На сегодняшний день существенным потенциалом для повышения энергоэффективности является разработка и создание климатической техники, способной как можно точнее покрывать график нагрузки при постоянно меняющихся условиях работы.

Например, согласно исследованиям, проведенным фирмой Clivet, колебания средней величины нагрузки на систему кондиционирования в течение сезона составляют до 80%, в то время как работа на полную мощность необходима всего лишь несколько дней в году (см. рис.1). В то же время, суточный график тепловых избытков имеет также неравномерный характер c явно выраженным максимумом.

 

 

Таким образом, точное выполнение графика нагрузок является сложной технической задачей, для решения которой фирма CLIVET разработала два новых типа чиллеров: ELFOenergy и SPIN-чиллер.

Традиционно в чиллерах мощностью 20–80 кВт устанавливают два одинаковых компрессора и делают два независимых холодильных контура. В результате агрегат способен работать в двух режимах на 50% и 100% своей номинальной мощности.

Новое поколение чиллеров серии ELFOenergy (WSAT EE — для работы только в режиме охлаждения и WSAN EE с тепловым насосом) с холодильной мощностью от 20 до 80 кВт позволяет выполнять трехступенчатое регулирование производительности. В этом случае полная холодильная мощность распределяется между компрессорами в соотношении 63% и 37%.

 

 

У чиллеров серии ELFOenergy оба компрессора включены параллельно и работают на один холодильный контур, то есть имеют общий конденсатор и испаритель. Такая схема значительно увеличивает коэффициент преобразования энергии (КПЭ) холодильного контура при работе с неполной нагрузкой. Для чиллеров серии ELFOenergy при 100% нагрузке и температуре наружного воздуха 25°С КПЭ = 4, а при работе на 37% КПЭ = 5. Учитывая то, что 50% времени чиллер работает с нагрузкой 37% (см. рис. 2) это дает существенную экономию энергии.

 

 

Для эффективной реализации нового решения на чиллеры устанавливаются микропроцессорные контроллеры серии ELFO (см. рис.3), которые позволяют:

  • контролировать все рабочие параметры оборудования;
  • регулировать установленное значение температуры воды на выходе из чиллера в соответствии с параметрами наружного воздуха, технологическими процессами или командами от централизованной системы управления (диспетчеризации);
  • осуществлять выбор оптимального шага регулирования мощности;
  • в случае реальной необходимости быстро и эффективно выполнять цикл размораживания (для моделей с тепловым насосом).

В результате автоматически происходит минимизация кратковременных включений компрессора, оптимизация времени работы компрессоров и корректировка параметров воды на выходе из чиллеров в соответствии с реальными потребностями. Как показали проведенные испытания, в среднем, в течение суток происходит всего 22 включения компрессоров чиллера серии ELFOenergy, в то время как компрессора обычных чиллеров включаются 72 раза. Среднегодовой КПЭ чиллера достигает 6, а экономия электроэнергии, при применении чиллера ELFOenergy вместо обычного чиллера, составляет 7,5 кВт•час на 1м2 площади обслуживаемого объекта за сезон, или 35%.

Кроме того, новая конструкция обеспечивает значительно меньшие пусковые токи, что особенно актуально для ряда регионов России.

Еще одно важное преимущество, которое дает применение новых чиллеров ELFOenergy, состоит в том, что исчезает необходимость установки громоздких аккумулирующих баков, а встроенный в корпус чиллера циркуляционный насос позволяет обойтись без дополнительной насосной станции.

Чиллер ELFOenergy является полностью собранным, готовым к работе агрегатом, и для его включения в общую систему нужно всего лишь подключить водяные трубопроводы и электропитание. Конструкция чиллера представлена на рис. 3.

Стоимость чиллера ELFO-energy со встроенным насосом ниже, чем обычного чиллера с насосной станцией во всем диапазоне холодильной мощности.

Очевидно, что чиллеры ELFOenergy являются очень перспективным оборудованием, но по-настоящему эволюционным решением в данной области стал новый SPIN-чиллер, также разработанный фирмой CLIVET.

SPIN-чиллеры выпускаются в трех исполнениях: WSAT SC — для работы только в режиме охлаждения холодопроизводительностью от 180 до 1150 кВт, WSAN SC — с тепловым насосом производительностью от 180 до 520 кВт и версия WSAT с freecooling холодопроизводительностью от 180 до 1150 кВт.

Как известно, для точности выполнения графика нагрузки чиллеров большое значение имеет тип используемых компрессоров.

Традиционно в чиллерах большой мощности применялись поршневые или винтовые компрессоры.

Поршневой компрессор имеет большое количество движущихся частей и, как следствие, низкую эффективность из-за больших потерь на трение. В процессе эксплуатации поршневых компрессоров возникает высокий уровень шума и вибрации, а также существует необходимость их регулярного обслуживания. Винтовые компрессоры, в свою очередь, имеют сложную конструкцию, и, как следствие, очень высокую стоимость. Производство винтовых компрессоров оказывается низкорентабельным. Обслуживание подобных компрессоров трудоемко и требует высокой квалификации персонала.

 

 

В последние годы на рынке появились новые компрессора типа SCROLL, которые лишены характерных недостатков поршневых и винтовых компрессоров. Scroll-компрессоры обладают высокой энергетической эффективностью, низким уровнем шума и вибраций и не нуждаются в обслуживании. Этот тип компрессоров прост по конструкции, очень надежен и, вместе с тем, недорог. Однако, производительность Scroll-компрессоров, как правило, не превышает 40 кВт.

Применение в SPIN-чиллерах множества небольших, но очень надежных компрессоров типа Scroll, а также нескольких холодильных контуров, позволило получить очень "маневренный" чиллер, который, как показано на рис. 4, способен с высокой точностью выдавать требуемую холодильную мощность.

Очевидно, что применение такого чиллера делает ненужным установку насосной станции, а широкий выбор встраиваемых в корпус чиллера насосов разной производительности решает все вопросы, связанные с циркуляцией охлажденной воды.

Особо следует выделить очень маленькие пусковые токи нового оборудования. Ведь пуск небольших Scroll-компрессоров, имеющих низкое электропотребление, происходит поочередно, в соответствии с возрастанием нагрузки на агрегат.

Принято считать, что увеличение узлов агрегата снижает его надежность, однако в случае со SPIN-чиллером все не так однозначно. Срок службы компрессора определяется, прежде всего, количеством его стартов и остановок, а не временем суммарной наработки. Новый принцип конструкции чиллера обеспечивает минимальное число включений каждого отдельного компрессора, а общий ресурс SPIN-чиллера становится выше, чем у обычного.

Как и у чиллеров серии ELFOenergy, современная микропроцессорная система управления позволяет регулировать установленное значение температуры воды на выходе из чиллера в соответствии с параметрами наружного воздуха, технологическими процессами или командами от централизованной системы управления (диспетчеризации).

С экономической точки зрения, использование большого числа Scroll-компрессоров и установка встроенного циркуляционного насоса вместо отдельной насосной станции оказывается более выгодным вариантом, чем применение дорогих, мощных и сложных полугерметичных компрессоров.

Ананьев В.А., заместитель руководителя департамента вентиляции и профессионального оборудования компании "ЕВРОКЛИМАТ"

Волков В.А., технический специалист департамента вентиляции и профессионального оборудования компании "ЕВРОКЛИМАТ"



наши проекты
  • АПИК
  • Университет климата
  • Выставка «Мир климата»
  • АПИК-тест