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