В данной статье проводится техническое сравнение двух различных типов чиллеров
воздушного охлаждения с осевыми вентиляторами, которые работают в одних и тех
же условиях и имеют одинаковую холодильную мощность. Чиллеры работают в системе
кондиционирования с местными доводчиками типа фанкойл. Подача свежего воздуха
осуществляется отдельной системой вентиляции.
Основной задачей статьи является наглядная демонстрация технических решений,
практическая реализация которых в новых типах оборудования фирмы CLIVET позволяет
значительно увеличить энергоэффективность системы кондиционирования.
Система кондиционирования с чиллером традиционного типа.
В качестве блока со стандартным типовым решением холодильного контура и традиционной
системой автоматики был выбран чиллер WSAN 202 производства фирмы CLIVET
(Италия).
Чиллер WSAN 202 — это чиллер воздушного охлаждения с осевыми вентиляторами,
который предназначен для наружной установки и может работать в режиме
теплового насоса. На таком чиллере устанавливается микропроцессорная
система управления
типа Energy Light, которая осуществляет управление блоком в соответствии
со значением температуры обратной воды.
На рисунке 1 приведена упрощенная схема холодильного контура блока.
Основная особенность состоит в том, что этот чиллер имеет два полностью
одинаковых
контура. Каждый компрессор имеет свой отдельный теплообменник конденсатора
и отдельный
теплообменник испарителя. При этом, контур циркуляции охлаждаемой
воды оказывается также раздвоенным.
 |
| Рис. 1. Схема стандартного типового решения холодильного контура чиллера |
Для циркуляции воды между чиллером и потребителем используется стандартная
насосная станция, оборудованная аккумулирующим баком.
Эффективность работы холодильной машины может быть оценена как отношение
полезной работы (количеством полученного холода) и затраченной
работы (количеством энергии
на сжатие газа в компрессоре).
 |
| Рис. 2. Холодильный цикл работы чиллера в режиме охлаждения |
На рисунке 2 построен холодильный цикл работы чиллера в режиме
охлаждения. Холодильная мощность определяется как разность энтальпий
в точках
h3 и h4, которые характеризуют процесс испарения и перегрева
хладагента в испарителе.
Энергия на сжатие газа в компрессоре равна разности энтальпий
h1 и
h4. Таким
образом, эффективность холодильного контура рассчитывается по формуле:
В чиллере с двумя независимыми холодильными контурами при изменении нагрузки
эффективность холодильного контура почти не меняется. При переходе блока с
режима 50% производительности (цикл 1-2-3-4) на работу со 100% производительностью
(цикл 1-2-3’-4’) происходит некоторое увеличение коэффициента преобразования
энергии (КПЭ) вследствие небольшого увеличения температуры испарения, что вызвано
повышением средней температуры воды внутри испарителей.
Кроме того, при постоянной температуре окружающего воздуха и постоянном значении
«уставки» (заданной температуре воды на выходе из чиллера) при работе блока
с неполной нагрузкой происходит дополнительное ухудшение характеристик, связанное
с тем, что при неизбежном включении/выключении компрессора цикл охлаждения
претерпевает дополнительные изменения, вызванные разгонными характеристиками
оборудования.
Аналогичная ситуация складывается и при работе блока в режиме теплового насоса.
В этом случае основные изменения коснутся уже давления конденсации.
 |
| Рис. 3. Зависимость КПЭ от температуры наружного воздуха для чиллера WSAN 202 при работе с 50% и 100% нагрузкой |
На основе оценки эффективности рассматриваемого блока при работе с 50%
и со 100% нагрузкой были получены графики зависимости КПЭ от температуры
наружного
воздуха для работы блока с 50% и 100% нагрузкой, приведенные на рис.3.
Графики учитывают также потребление электроэнергии вентиляторами обдува
конденсатора и соответствуют техническим характеристикам, которые приведены
в каталоге
фирмы Clivet. Значения температурных «уставок» (7°С при работе
в режиме охлаждения и 45°С при работе на обогрев) приняты постоянными.
Аналогичный график был получен и для работы чиллера в режиме теплового
насоса (см. рис. 4). Приведенные значения учитывают потребление электроэнергии
компрессорами
и вентиляторами обдува конденсатора, а также снижение тепловой мощности,
которое происходит в результате необходимости оттаивания льда и выполняется
за счет
реверсирования цикла. Наиболее значительное влияние этот фактор имеет
при температуре наружного воздуха менее 2°С, когда относительная
влажность воздуха близка к
100%.
 |
| Рис. 3. Зависимость КПЭ от температуры наружного воздуха для чиллера WSAN 202 при работе с 50% и 100% нагрузкой |
Как известно, аккумулирующий бак необходимо устанавливать в системах
в том случае, если теплоаккумулирующая способность системы оказывается
недостаточной
для постоянного обеспечения нормируемых параметров воздуха в обслуживаемых
помещениях при работе чиллера с частичной нагрузкой.
У чиллеров с традиционной схемой холодильного контура желаемое
число включений компрессора в работу может превысить максимальное
значение,
разрешенное
производителем и необходимое для обеспечения надежной и долгосрочной
работы оборудования.
Поэтому, если в системе не установлен аккумулирующий бак, отклонения
температуры воды в контуре от расчетного графика 7/12°С превысят
допустимые нормы.
Во время остановки компрессоров, в фанкойлы будет подаваться
теплая вода и они
не смогут
обеспечить заданную температуру воздуха в помещениях.
Следует отметить то, что насосная станция неизбежно становится
фактором дополнительных энергопотерь. Поэтому было бы весьма
желательно отказаться
от ее установки
в системе кондиционирования, как с энергетической точки зрения,
так и с точки зрения экономии места и снижения затрат на ее
установку. Решить
эту
проблему
позволяет новый чиллер серии ELFO ENERGY, производства фирмы
CLIVET.
Статья подготовлена специалистами Департамента Вентиляции и Профессионального
Оборудования ЗАО «Евроклимат», по материалам, предоставленным фирмой CLIVET
