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”
