Энергоэффективная схема холодоснабжения с водо-водяным чиллером и системой фрикулинга
Специалисты Группы компаний "Аиркат" окажут помощь в разработке энергоэффективных решений в области холодоснабжения промышленных, административных, телекоммуникационных и других объектов.
Применение такой схемы, когда в теплое время года используется контур хладагента, а в холодное фрикулинг имеет несколько существенных достоинств:
значительно уменьшается потребление электроэнергии в холодный период года; увеличивается срок службы компрессоров чиллера; отсутствует ограничение работы системы по минимальной наружной температуре.
При температуре наружного воздуха ниже -15°С такая система работает стабильней и исключает «тяжелые» условия эксплуатации чиллера.
Ориентировочный срок окупаемости системы фрикулинга зависит от капитальных затрат, времени использования естественного холода, разницы потребляемых мощностей, тарифов на электроэнергию и других факторов. Обоснованность применения фрикулинга в холодильной системе в большей степени зависит от количества дней в году со среднесуточной температурой ниже температуры хладоносителя для данной местности. Пример для некоторых городов России из СНиП 23-01-99 «Строительная климатология»:
Город Продолжительность суток, со средней суточной температурой воздуха ≤ 0 °С ≤ 8 °С ≤ 10 °С Архангельск 177 253 273 Екатеринбург 168 230 245 Иркутск 177 240 258 Казань 156 215 229 Москва 145 214 231 Мурманск 187 275 302 Нижний Новгород 151 215 231 Новосибирск 178 230 243 Санкт-Петербург 139 220 239 Схема 1. Чиллер наружного размещения с сухим охладителем Схема 2. Чиллер внутреннего размещения, сухой охладитель и промежуточный теплообменник (два режима работы)Нашей компанией была разработана схема холодильной системы с фрикулингом на базе водо-водяного чиллера, которая позволяет в переходный период совместно использовать контур хладагента и фрикулинг.
Система включает в себя следующие основные элементы: чиллер (вода-вода), сухая градирня, промежуточный теплообменник и две насосные группы. Первая насосная группа на стороне охлаждаемой воды в контуре потребителей холода, промежуточного теплообменника и испарителя чиллера, вторая на стороне гликолевого раствора в контуре сухой градирни, промежуточного теплообменника и конденсатора чиллера. Холодильная система включает в себя интегрированную автоматику, осуществляющую полностью автоматическое управление и регулирование.
Схема 3. Чиллер внутреннего размещения, сухой охладитель и промежуточный теплообменник (три режима работы)1 — Чиллер 2 — Сухой охладитель 3 — Промежуточный теплообменник 4 — Контроллер 5 — Перепускной клапан 6 — 3-х ходовой клапан, регулирующий давление конденсации 7 — 3-х ходовой клапан переключения в режим «freecooling» 8 — 3-х ходовой клапан, регулирующий производительность сухого охладителя при низкой температуре на улице Sw1 — датчик температуры охлажденной воды Sw2 — датчик температуры обратной воды Sw3 — датчик температуры гликолевого раствора на входе в промежуточный теплообменник
Теплый период
Водяной контур
При температуре теплоносителя (по датчику Sw3) выше температуры обратной воды (по датчику Sw2), вода через трехходовой клапан поступает напрямую в испаритель чиллера, где охлаждается до заданной температуры, а далее направляется к потребителям холода.
Гликолевый контур
Гликолевый раствор охлаждается в сухой градирне, проходит через промежуточный теплообменник без процесса теплообмена, направляется в конденсатор и отводит теплоту конденсации, а далее насосами направляется вновь в сухую градирню для охлаждения.
Переходный период
Водяной контур
Если температура теплоносителя (по датчику Sw3) опускается ниже температуры обратной воды (по датчику Sw2), то обратная вода через трехходовой клапан (6) поступает в промежуточный теплообменник, где охлаждается гликолевым раствором насколько это возможно (например, на 1 °C). Далее вода направляется в испаритель чиллера, где охлаждается до заданного значения температуры. Холодильная установка в этом случае работает не на полную мощность, которая будет снижаться по мере понижения температуры уличного воздуха до момента полного перехода на свободное охлаждение.
Гликолевый контур
Гликолевый раствор охлаждается в сухой градирне и направляется в промежуточный теплообменник, где охлаждает воду контура потребителей насколько это возможно. Далее потоки разделяются. Поскольку температура жидкости на входе в конденсатор низкая, давление конденсации регулируется трехходовым клапаном (5). Часть потока направляется в конденсатор и отводит теплоту конденсации, а часть проходит через байпасную линию трехходового клапана (5).
Холодный период
Водяной контур
Когда температура уличного воздуха достаточно низкая и температура теплоносителя (по датчику Sw3) ниже температуры обратной воды (по датчику Sw2), поток воды через трехходовой клапан (6) поступает в промежуточный теплообменник, где охлаждается гликолевым раствором до заданной температуры. Далее проходит через испаритель чиллера без процесса теплообмена и направляется к потребителям холода.
Гликолевый контур
Гликолевый раствор охлаждается в сухой градирне и направляется в промежуточный теплообменник, где охлаждает воду контура потребителей до заданной температуры. Далее через байпасную линию трехходового клапана 5 минует конденсатор чиллера и поступает в сухой охладитель.
При низких температурах уличного воздуха, для поддержания заданной температуры теплоносителя, уменьшается расход воздуха через теплообменник сухого охладителя за счет изменения частоты вращения вентиляторов.
При очень низких значениях температуры окружающего воздуха и нулевом потоке воздуха через сухой охладитель (выключенных вентиляторах) температура охлаждаемой жидкости на выходе может быть ниже заданной. Трехходовой клапан (7) смешивает поток из сухого охладителя и поток от насосов через байпасную линию, минующий сухой охладитель. Далее поток гликолевого раствора с необходимой температурой (выше 0°C), направляется в промежуточный теплообменник. Таким образом, обеспечивается надежная работоспособность установки при очень низких температурах окружающего воздуха без опасности разморозить промежуточный теплообменник.
Целесообразность применения фрикулинга в крупных системах холодоснабжения доказана на многолетней практике. Применение трехрежимной схемы с фрикулингом, дало возможность использовать систему не только в условиях суровой зимы, но и в межсезонье, а также расширило географию применения. С учетом использования частичного охлаждения при температурных режимах межсезонья (выше / ниже нуля), применение фрикулинга с чиллером внутреннего размещения получило целесообразность в южных регионах. Благодаря предлагаемой схеме существенно продлевается ресурс чиллера, снижается годовое энергопотребление и повышается стабильность работы системы холодоснабжения.
ГК «Аикрат» осуществляет разработку и построение энергоэффективных систем холодоснабжения и кондиционирования под специфические требования проекта.
Мы гарантируем работу заявленные параметры работы эксплуатируемых систем и предлагаем Заказчикам оперативную и квалифицированную техническую поддержку от производителя.
Автор: Безбородов Александр, технический специалист по системам холодоснабжения ГК "Аиркат"