В статье рассмотрим, что такое фрикулинг в чиллере, как работает это устройство, а также расскажем про типы и возможности данного принципа охлаждения.
- Главная
- О компании
- Статьи
- Чиллеры с фрикулингом: принцип работы устройства, типы фрикулинга и области применения
Чиллеры с фрикулингом: принцип работы устройства, типы фрикулинга и области применения
Оглавление:
Что такое фрикулинг
Фрикулинг или free-cooling означает свободное или бесплатное охлаждение — технология, позволяющая использовать наружный воздух для охлаждения теплоносителя, при этом полностью исключая работу компрессоров. Охлаждение при помощи фрикулинга возможно лишь при условии, что температура уличного воздуха будет ниже, чем требуемая температура холодоносителя.
Парокомпрессионные холодильные машины при работе компрессора затрачивают большое количество электроэнергии. Круглогодичное использование такого оборудования в компрессорном режиме приводит к его износу. В то время как владельцы оборудования с системой фрикулинга экономят на электроэнергии и ремонте оборудования в холодный период года.
Особенно технология free-cooling актуальна в условиях российского климата. Это объясняют наличием низких температур во многих регионах страны. В холодное время года компрессор в чиллере можно отключить и перейти на режим фрикулинга. Используя систему фрикулинга, возможно снизить годовые затраты на электропотребление холодильного оборудования примерно на 30~50%.
Чиллер со встроенной функцией фрикулинга от нашего партнера TICA
Как работает чиллер с фрикулингом
Чиллер — аппарат для охлаждения жидкости. Чтобы охладить воздух, он использует традиционный парокомпрессионный холодильный цикл.
Основные элементы устройства:
- Компрессор. Выполняет две основные функции — сжимает и перемещает хладагент в системе.
- Конденсатор. Это узел, в котором находится тепловая энергия, поглощенная хладагентом. Она выделяется в наружную среду, то есть за пределы здания. Для эффективного воздухообмена воздушный конденсатор оснащается осевым или центробежным вентилятором.
- ТРВ. Терморегулирующий вентиль с узким проходным сечением. Предназначен для дросселирования и регулирования подачи хладагента в испаритель в соответствии с тепловой нагрузкой.
- Испаритель. Это теплообменный аппарат, в котором жидкий хладагент отбирает тепло хладоносителя, фреон в нем нагревается, закипает и переходит в газообразное состояние.
Также в состав чиллера входят: реле и манометры высокого и низкого давления, датчики давления и температуры, фильтры-осушители, соленоидные вентили, запорная арматура, система автоматики и пр.
Выбрать чиллер нужного типа и с подходящим набором характеристик для ЦОДа, промышленного или коммерческого объекта, можно на сайте официального дистрибьютора завода TICA — ООО «Инжиниринг Солюшенс».
Если чиллер работает, используя парокомпрессионный цикл охлаждения, то для отвода 100 кВт тепла ему потребуется около 30 кВт электроэнергии. Система позволяет охлаждать жидкость до отрицательных температур даже при внешней температуре +35—40°C.
Однако, если температура воздуха на улице снижается, а потребность в охлаждении сохраняется, то стандартные чиллеры все равно продолжают работать в парокомпрессионном цикле. Хотя компрессор будет работать с меньшей нагрузкой, его энергопотребление снизится при этом незначительно.
Чтобы сократить затраты на электроэнергию, используют технологию фрикулинга. Она позволяет охлаждать жидкость естественным холодом наружного воздуха, исключая компрессор из системы. Это снижает энергопотребление и уменьшает эксплуатационные расходы.
Как реализовать такую систему? Есть несколько способов.
Типы фрикулинга
Чиллер со встроенным фрикулингом
Это холодильная машина, оснащенная дополнительным теплообменником фрикулинга и стандартным набором элементов: испарителем, компрессором, конденсатором, терморегулирующим вентилем. В такой системе холодоноситель, вода или гликолевая смесь, циркулирует как через стандартный контур испарителя, так и через дополнительный теплообменник. Он и предназначен для фрикулинга.
В обычном режиме хладоноситель охлаждается в испарителе за счет хладагента, который циркулирует в контуре чиллера. Однако, если температура окружающей среды достаточно низкая, например, +10°C при температурном графике на чиллере +7°C/ +12 °C, то прежде чем подать жидкость в испаритель, она предохлаждается в теплообменике фрикулинга, снижает свою температуру за счет обдува прохладным уличным воздухом и уже после этого доохлаждается в испарителе до требуемой температуры уставки. Такой режим обычно называют «частичным фрикулингом» или «параллельным фрикулингом». При дальнейшем снижении температуры воздуха на несколько градусов ниже температуры уставки, чиллер может переходить в режим «полного» или «100%» фрикулинга, полностью отключив компрессоры и оставив в работе только вентиляторы.
Чиллеры со встроенной системой фрикулинга начинают эффективно снижать свое энергопотребление уже в переходное время года, когда использование парокомпрессионного цикла избыточно. При температуре наружного воздуха более чем на 2~3 градуса ниже температуры уставки, энергопотребление чиллера с фрикулингом существенно снижается, поскольку компрессоры прекращают свою работу.
Преимущество системы — в универсальности. В теплое время года достаточно включить парокомпрессионный цикл, в холодное — фрикулинг. Автоматическое переключение между режимами оптимизирует работу чиллера в зависимости от температурных условий.
Систему фрикулинга также возможно реализовать, добавив в стандартную схему с чиллером дополнительный охладитель жидкости (драйкулер) — устройство, в которое будет направлен холодоноситель, когда температура воздуха на улице станет ниже, чем температура жидкости, поступающей от потребителя холода. Жидкость поступает в медно-алюминиевый теплообменник драйкулера, через который вентиляторы направляют поток холодного воздуха, где происходит теплообмен между жидкостью и уличной средой.
Прямой фрикулинг
Метод рассматривают как мощную вентиляционную систему, обеспечивающую приток свежего воздуха и выброс отработанного теплого воздуха через вытяжку.
В помещениях с высокими тепловыми нагрузками можно создать систему притока и отвода воздуха, используя холодный наружный воздух. Например, когда наружная температура +20°C, а внутри помещения нужно поддерживать +25°C, система обеспечивает подачу воздуха с температурой ниже требуемой. Это позволяет эффективно охлаждать пространство за счет выброса нагретого воздуха.
| Модели | Размер (ШхВхГ), мм | Производительность в режиме охлаждения, кВт | Рекоменд. розничная цена | |
|---|---|---|---|---|
| Чиллер TASFF(V)110.11AC1OL с функцией FreeCooling TASFF и TASFV | 3600х2250х2560 | 386 |
По запросу
Купить |
|
| Чиллер TASFF(V)140.11AC1OL с функцией FreeCooling TASFF и TASFV | 4790х2250х2560 | 496 |
По запросу
Купить |
|
| Чиллер TASFF(V)170.11AC1OL с функцией FreeCooling TASFF и TASFV | 5990х2250х2560 | 596 |
По запросу
Купить |
|
| Чиллер TASFF(V)250.21AC1OL с функцией FreeCooling TASFF и TASFV | 8330х2250х2560 | 882 |
По запросу
Купить |
|
| Чиллер TASFF(V)340.21AC1OL с функцией FreeCooling TASFF и TASFV | 11770х2250х2560 | 1192 |
По запросу
Купить |
|
Преимущества:
- Низкое энергопотребление. Основной потребитель электроэнергии — вентилятор. Даже при большом расходе воздуха потребляет значительно меньше электроэнергии, чем парокомпрессионные системы охлаждения.
- Простота конструкции. Система состоит из мощного вентилятора на входе и вытяжки на выходе, системы фильтров и регулирующих клапанов.
- Надежность. Прямой фрикулинг используют в качестве запасного варианта в случае аварии. В помещениях с высокими тепловыми нагрузками система позволяет быстро снизить температуру в случае отказа основного оборудования.
Недостатки системы:
- Фильтрация воздуха. Очистить большой объем приточного наружного воздуха от пыли или других загрязнений смогут фильтры. Их частая замена и обслуживание увеличивают эксплуатационные расходы.
- Габариты. Поскольку теплоемкость воздуха ниже, чем у воды, требуется установка воздуховодов больших размеров с сечением до нескольких квадратных метров и мощных вентиляторов, способных обеспечить большие расходы воздуха.
Косвенный фрикулинг
В системе косвенного фрикулинга внутренний воздух циркулирует через теплообменник, где его охлаждает наружный воздух.
Принцип работы
Внутренний воздух движется в одном направлении через теплообменник, а наружный воздух — в противоположном. Это позволяет обмениваться теплом, не смешиваясь. Если наружная температура около +20°C, а внутренняя — +27°C, система снижает температуру внутреннего воздуха на выходе до комфортных +23—25°C. Это возможно благодаря теплообмену между потоками.
Теплообменник чаще всего располагают на крыше здания или сбоку, на некоторой высоте, где воздух чище. Такое размещение не только улучшает качество воздуха, но и упрощает его подачу в верхнюю зону помещения.
Преимущества:
- Низкое энергопотребление. Поскольку наружный воздух не поступает в помещение напрямую, частая фильтрация не нужна.
- Изолированный контур. Система обеспечивает циркуляцию изолированного внутреннего воздуха, сохраняя его качество.
Недостатки:
- Габариты. Наличие крупных воздуховодов и оборудования затрудняет установку системы.
- Сложность. Установка и обслуживание требует более сложных инженерных решений по сравнению с прямым фрикулингом.
Косвенный фрикулинг — это вид, занимающий промежуточное место между простотой прямого фрикулинга и сложностью систем с адиабатикой.
Косвенный фрикулинг с адиабатикой
Это усовершенствованная система охлаждения. Она сочетает в себе принципы косвенного фрикулинга и адиабатического охлаждения.
Принцип работы
Как и в косвенном фрикулинге, внутренний воздух циркулирует через теплообменник, где его охлаждает наружный. Но есть дополнительный этап — адиабатическое охлаждение.
На притоке наружного воздуха устанавливают адиабатический увлажнитель. Он распыляет воду в поток наружного воздуха. Испарение требует энергии, которая забирается из воздуха, тем самым понижая его температуру.
При температуре наружного воздуха +20°C адиабатическое охлаждение может снизить ее до +10°C или еще ниже. Все зависит от уровня влажности и условий окружающей среды.
Преимущества:
- Высокая эффективность. Дополнительный этап адиабатического охлаждения обеспечивает значительное снижение температуры в сравнении с косвенным фрикулингом.
- Изолированный внутренний контур. Внутренний воздух не контактирует с наружным, что позволяет сохранить его качество и избежать попадания загрязнителей.
- Энергоэффективность. Система потребляет минимальное количество энергии, ограничиваясь работой вентиляторов и увлажнителя.
Недостатки:
- Габариты. Занимает большую площадь для установки крупных воздуховодов и оборудования.
- Сложность конструкции. Системе адиабатического охлаждения нужен дополнительный контроль и обслуживание, в частности, работы увлажнителя.
Наши проекты
Делаем выводы
Использование систем с фрикулингом позволяет значительно снизить энергозатраты на работу систем охлаждения. Основные источники энергопотребления при фрикулинге — это вентиляторы. Их потребляемая электрическая мощность существенно ниже по сравнению с компрессорами в традиционной парокомпрессионной системе охлаждения.
В зависимости от климатических условий и потребности в охлаждении в холодный период года, затраты на установку и внедрение технологии окупаются в течение короткого периода времени, от года до нескольких лет. Поэтому чиллеры с фрикулингом — экономически выгодное устройство.
Для установки чиллеров с функцией фрикулинга от нашего партнера TICA, обращайтесь к специалистам компании по телефонам +7(495)-120-42-32, +7(812)-220-12-42 или пишите на почту info@engsolutions.ru.Теги
вам может понравится
Чиллер с выносным воздушным конденсатором: преимущества, типы, характеристики
В статье рассмотрим, что такое чиллер с выносным воздушным конденсатором, какие есть преимущества и недостатки у этого оборудования, области применения. Также сравним чиллер с выносным воздушным конденсатором с другими типами чиллеров.
Что такое чиллер: устройство и принцип работы
В статье мы расскажем про чиллеры, их основные компоненты и как они работают.
