Особенности применения чиллеров на базе винтовых и спиральных компрессоров

В настоящее время на рынке чиллеров идет негласная конкуренция между многокомпрессорными (6-12 шт) чиллерами на базе компрессоров SCROLL и чиллерами на базе винтовых компрессоров (1-3 шт).

В этой статье мы хотим рассмотреть аспект энергетической эффективности этих машин в различных условиях и на разных объектах на примере оборудования компании CLIVET, которая имеет в своей гамме продукции оба этих типа чиллеров.

Вместе с тем, затрагивать аспекты надежности, долговечности, ремонтопригодности мы здесь не будем - это тема для отдельной статьи.

Компания CLIVET выпускает чиллеры, а также тепловые насосы серии SPIN CHILLER WSAT/N-SC. Каждый контур циркуляции хладагента чиллера включает в себя несколько герметичных спиральных компрессоров, которые реализуют ступенчатое регулирование производительности. Такие системы имеют низкое потребление электроэнергии при неполных нагрузках.

В то же время компания CLIVET выпускает чиллеры для охлаждения серии WDAT-3. Каждый контур циркуляции хладагента построен на базе полугерметичных винтовых компрессоров, в которых реализуется плавное регулирование производительности. Чиллеры предназначены для работы на фреоне R-134a и имеют низкое потребление электроэнергии при полной тепловой нагрузке.

Производительность чиллера 100% 75% 50% 25%
EMPE PE% (время работы чиллера) 10 30 40 20
Температура теплоносителя на входе в испаритель 12 10,7 9,5 8,3
Температура внешнего воздуха 35 31,3 27,5 23,8
Представление о том, какое же решение является наиболее целесообразным для конкретного объекта, дает индекс энергоэффективности чиллера. Существуют две методики его расчета: EMPE, разработанная итальянской ассоциацией AICARR, применяемая на европейском рынке климатического оборудования, и IPLV, которая разработана в соответствии со стандартом 550/590-98, действующим в США для климатического оборудования и применяется на рынке США. Отличие двух индексов в разном представлении энергоэффективности при частичных нагрузках для различных условий эксплуатации.

В соответствии с исследованиями ассоциации AICARR, проведенными для стран Восточной и Центральной Европы, были приведены усредненные условия эксплуатации оборудования в течение года.

Было установлено, что в течение года в среднем всего лишь 10% времени чиллер работает с полной тепловой нагрузкой при температуре внешнего воздуха 350С; 30% времени - с тепловой нагрузкой в 75% при температуре внешнего воздуха 310С и 40% времени с производительностью 50% при температуре внешнего воздуха 270С. А 20% времени чиллер работает с тепловой нагрузкой 25% при температуре наружного воздуха 23,80С.

EMPE чиллера на базе герметичных спиральных компрессоров 3,83 EMPE чиллера на базе полугерметичных винтовых компрессоров 3,77
  Чиллер на базе герметичных спиральных компрессоров, на фреоне R-22, R-407 Чиллер на базе полугерметичных винтовых компрессоров
Производительность [кВт] 869,64 3,8% 830,25
EER при 100% производительности 2,78 -10,7% 3,11
EER при 75% производительности 3,45 -1,4% 3,5
EER при 50% производительности 4,03 4,10% 3,87
EER при 25% производительности 4,55 5,8% 4,3
EMPE 3,83 1,6% 3,77
Таблица 1
Измерения проводились при постоянном расходе жидкости и температуре жидкости на выходе из испарителя 70С, поэтому температура жидкости на входе в испаритель изменяется (см. таблицу 1).

В соответствии со стандартом 550/590-98, условия измерения и временные интервалы другие, как показано в таблице 2.

Чтобы упростить сравнение, мы взяли два чиллера с одинаковыми поверхностями теплообмена и количеством рядов теплообменника конденсатора, а также одинаковым расходом воздуха через конденсатор. Чиллер на базе полугерметичных винтовых компрессоров укомплектован встроенным контуром экономайзера и кожухо-трубным испарителем. Чиллер на основе спиральных компрессоров имеет пластинчатый испаритель. Производительность чиллеров при 100% нагрузке, при температуре входящей и выходящей воды 7-120С равна 850 КВт.

   
Производительность чиллера 100% 75% 50% 25%
IPLV PE% (время работы чиллера) 1 42 45 12
Температура теплоносителя на входе в испаритель 11,7 10,5 9,2 8
Температура внешнего воздуха 35 26,7 18,3 12,8
Энергоэффективность чиллеров рассчитана в соответствии с температурными режимами эксплуатации.

Значение коэффициентов EMPE и IPLV для чиллеров на базе винтовых и спиральных компрессоров было рассчитано, исходя из соотношения времени, в течение которого чиллер эксплуатируется с определенными значениями тепловой нагрузки.

Из приведенных графиков видно, что если тепловая нагрузка на объекте изменяется от 0 до 100%, то наибольшей эффективностью и наименьшим энергопотреблением будут обладать чиллеры на базе герметичных спиральных компрессоров. Если же тепловая нагрузка на объекте меняется в пределах 60-100%, наибольшую эффективность будут демонстрировать чиллеры с полугерметичными винтовыми компрессорами.

Большую роль играет также и система управления чиллера. Появление новых систем управления, в частности систем управления семейства CLIVET TALK, регулирующих температуру жидкости на выходе, "интеллектуальное" включение или отключение очередного компрессора позволило значительно сократить необходимый объем жидкости в системе и значительно сократить количество пусков компрессоров.

IPLV чиллера на базе герметичных спиральных компрессоров 4,66 IPLV чиллера на базе полугерметичных винтовых компрессоров 4,61
  Чиллер на базе герметичных спиральных компрессоров, на фреоне R-22 R-407 Чиллер на базе полугерметичных винтовых компрессоров
Производительность [кВт] 861,47 3,8% 830,25
EER при 100% производительности 2,76 -10,7% 3,09
EER при 75% производительности 3,86 -2,5% 3,96
EER при 50% производительности 5,09 2,4% 4,97
EER при 25% производительности 6,02 6,5% 5,65
EMPE 4,66 1,10% 4,61

Следует отметить, что в настоящее время эта система управления устанавливается не только традиционно на SPIN-чиллерах и ELFO-чиллерах, но и стала применяться на чиллерах с винтовыми компрессорами, повышая его эффективность при переменных нагрузках.

Поэтому, если SPIN-чиллеры в условиях переменной нагрузки обеспечивают экономию энергии до 38%, то чиллеры с винтовыми компрессорами обеспечивают экономию до 30%.

Мы надеемся, что эта информация, в условиях повышающихся требований к экономии энергии, поможет специалистам сделать правильный выбор при проектировании различных объектов.

Статья предоставлена компанией "Евроклимат"



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