Энергоэффективная схема холодоснабжения с системой фрикулинга

31.03.2016

При проектировании холодильных установок для кондиционирования помещений, в которых имеются значительные теплоизбытки (более 200 Вт/м2) и требуется круглогодичное охлаждение (в холодильных складах, электрощитовых, технических зонах, производственных цехах, серверных, центрах обработки данных и прочих) может быть использован фрикулинг, который в последние годы стал одной из самых обсуждаемых новинок промышленного холодоснабжения.

Фрикулинг как действенный способ экономии затрат предприятия

Принцип «свободного охлаждения», как с английского переводится термин freecooling, предусматривает использование наружного воздуха в холодные времена года в системах кондиционирования и теплоотведения. Пользуясь своим преимуществом от территориального расположения в умеренном климате, предприятия способны уменьшить годовое энергопотребление в десятки раз (до 80% в зимний период и до 50% в межсезонье).

Система фрикулинга предусматривает в холодный период года охлаждение жидкости не в испарителе, как обычно, а в дополнительном теплообменнике – драйкулере (сухом охладителе), в котором источником охлаждения выступает наружный воздух низкой температуры, нагнетаемый осевыми вентиляторами. Благодаря тому, что в режиме фрикулинга не задействуются испаритель и компрессор (наиболее энергоемный компонент холодильной системы), наблюдается ощутимая экономия эксплуатационных издержек предприятия. К тому же происходит экономия ресурса компрессора, что в свою очередь увеличивает срок его службы, уменьшает капитальные затраты на ремонт изношенного агрегата и покупку нового.

При применении фрикулинга в системе холодоснабжения предприятия отсутствуют ограничения работы системы по минимальной температуре наружного воздуха. Используя дополнительные нагревательные элементы картеров компрессоров, подогрев трехходового кабеля и контроллера, а также кабель со специальной морозостойкой изоляцией, можно обеспечить работу оборудования при сверхнизких температурах наружного воздуха (до -45°С).

Принимая решение о целесообразности использования систем фрикулинга на предприятии, следует определить сроки окупаемости затрат на приобретения специального оборудования. Благодаря значительной экономии электроэнергии, затраченные средства полностью возвращаются в среднем через 3-4 года в зависимости от погодных данных конкретного региона, тарифов на электроэнергию, разницы потребляемых мощностей и других факторов.

Фрикулинг схема

Виды фрикулинга

Различают два вида фрикулинга:

1) при прямом фрикулинге используется одноконтурная система: наружный воздух подается непосредственно в охлаждаемое помещение, что, с одной стороны, упрощает систему и еще больше сокращает энергозатраты, но с другой требует дополнительных средств фильтрации и увлажнения поступающего воздуха;

2) при непрямом фрикулинге наружный воздух подается в теплообменные аппараты и охлаждает внешний хладоноситель, который, в свою очередь, охлаждает хладоноситель внутренний; такая двухконтурная система менее эффективна, чем прямой фрикулинг, однако в промышленных чиллерах чаще всего используется именно она.

Есть несколько вариантов реализации системы фрикулинга:

1. Использование холодильных чиллеров с функцией фрикулинга, благодаря чему появляется возможность отказаться от использования компрессора в зимний и переходный периоды (в последнем случае возможна частичная загруженность оборудования). Перед тем, как попасть в испаритель, хладоноситель через трехходовой клапан поступает в дополнительную теплообменную систему фрикулинга, где охлаждается наружным воздухом. Весь процесс контролируется автоматикой, а встроенный в корпус чиллера теплообменник фрикулинга обеспечивает агрегату компактные размеры.

2. Воздухо-воздушные теплообменники с использованием роторных теплообменых агрегатов имеют очень  высокий потенциал энергосбережения, могут работать почти круглогодично (при равной температуре внутреннего и наружного воздуха), но отличаются очень большими размерами (могут занимать несколько этажей здания, целые технические этажи и чердаки).

3. Моноблочные прецизионные кондиционеры, реализуя схему прямого фрикулинга, применяются для небольших объектов с теплоизбытком не более 50 кВт. Моноблок устанавливается вплотную к стене; в теплое время года наружный воздух охлаждает конденсатор, а в холодное благодаря специальному клапану подается прямо в помещение.

 

Двухконтурные системы на основе холодильных чиллеров с функцией фрикулинга

1. Чиллер наружного размещения с сухим охладителем, в котором в качестве хладагента используется либо гликолевый раствор, либо два контура (водяной и гликолевый) с насосной группой для каждого, разделенные промежуточным теплообменником. Данный агрегат способен функционировать в трех режимах: в теплый период года устройство используется в режиме чиллера охлаждения (хладоноситель охлаждается в испарителе), в переходной режимы фрикулинга и чиллера комбинируются (хладагент частично охлаждается в сухом охладителе, а потом направляется в испаритель для последующего доохлаждения), а в холодный сезон аппарат полностью переходит на фрикулинг.

2. Чиллер внутреннего размещения с сухим охладителем используется, когда нет возможности наружного размещения теплообменного аппарата. Такой агрегат способен работать только в двух режимах (чиллер и фрикулинг, не совмещая) и использует два контура – внешний гликолевый и внутренний водяной. В теплое время года вода охлаждается в испарителе, а теплота конденсации переносится гликолевым раствором в драйкулер и отдается в атмосферу (режим чиллера). В холодный период охлажденный в сухом охладителе гликолевый раствор понижает температуру поступающей в промежуточный теплообменник воды до заданной (режим фрикулинга).

3. Водо-водяной чиллер внутреннего размещения, который в переходной период совмещает использование конура хладагента и фрикулинга. Система состоит из чиллера охлаждения воды, сухой градирни, промежуточного теплообменника и двух насосных групп – первой в контуре потребителей холода (на стороне охлаждаемой воды), второй в контуре сухой градирни (на стороне гликолевого раствора). Холодильная автоматика осуществляет переключение между системами в зависимости от температуры наружного воздуха, по мере понижения которого установка снижает потребляемую мощность, переходя на свободное охлаждение. Гликолевый хладоноситель, циркулируя по внутреннему контуру с постоянной температурой (благодаря охлаждению промежуточным аппаратом – пластинчатым теплобменником), корректирует температуру воды, поступающей к потребителю холода: при недостаточном охлаждении воды наружным воздухом происходит ее доохлаждение, а в случае сильного мороза – подогрев. Таким образом, осуществляется надежная работа установки даже при сверхнизких температурах окружающей среды без риска разморозить промежуточный теплообменник. 

 

Также рекомендуем статьи:

Эффективность использования аккумуляторов естественного холода в холодильной установке

Вода в аммиачной холодильной установке: последствия и пути решения

Пути снижения затрат на обслуживание систем холодоснабжения

Заказать обратный звонок