Чилери Clint з режимом вільного охолодження Free Cooling серії CHA/FC.

Чилери Clint CHA/FC з режимом вільного охолодження Free Cooling здатні охолоджувати рідини при низьких температурах навколишнього середовища без використання машинного охолодження (компресорів), тобто із застосуванням природного холоду. Це значно знижує річне споживання електроенергії. Переваги такого обладнання очевидні:

• Зниження енерговитрат в міжсезоння і взимку;
• Виробництво охолодженого водно-гліколевого розчину цілий рік;
• Низькі експлуатаційні витрати;
• Тривалий термін служби компресорів;
• Знижений ризик виходу з ладу компресорів, т.к. компресори не працюють в екстремальних режимах.

Лінійка чилерів Clint з режимом вільного охолодження (Free Cooling)

Першими чилерами з режимом вільного охолодження Free Cooling в лінійці Clint з'явилися чилери Clint CHA/FC 182-524 на спіральних компресорах, холодопродуктивністю від 52 кВт до 154 кВт, і чилери Clint CHA/FC 642-2204 на напівгерметичних компресорах, продуктивністю від 165 кВт до 600 кВт, які працюють на фреоні R407C.

Більш високу енергоефективність мають чилери Clint CHA/K/FC 91-151 холодопродуктивністю 27-42 кВт і Clint CHA/K/FC 182-604 продуктивністю від 52 кВт до 174 кВт, що працюють на фреоні R410A. Їх гідравліка побудована на застосуванні ефективного пластинчастого теплообмінника з низькими втратами тиску і накопичувального бака, включеного послідовно.

Безсумнівно, найбільш виграшними і за вартістю і за технічними можливостями є багатокомпресорні чилери серії MultiPower CHA/FC 666-18012 на спіральних компресорах холодопродуктивністю 200-554 кВт. Це двоконтурні чилери, що мають від 3 до 6 компресорів в кожному контурі. На відміну від стандартного чилера в цій серії застосовуються кожухотрубні теплообмінники для зниження втрат в гідравлічному контурі агрегату. Оскільки агрегати мають велику кількість ступенів регулювання, то в них не передбачені інерційні баки. Застосування спіральних компресорів, соленоїдних клапанів і плавне керування швидкістю обертання вентиляторів конденсаторів гарантує високу надійність. Про переваги і можливості цієї серії детальніше див. цю статтю.

Агрегати на гвинтових компресорах CHA/FC 702-V-4602V холодопродуктивністю від 177 до 1163 кВт мають опціонально вбудований гідромодуль з накопичувальним баком. Конструктивно гвинтові компресори і холодильні контури встановлені в окремому відсіку, який розташований позаду електричного. Вільний доступ при знятих бокових панелях робить проведення замірів та інших робіт зручним навіть при працюючому агрегаті. У чилерах опціонально встановлюються накопичувальні баки ємністю від 1100 до 3000 літрів, залежно від типорозмірів агрегатів. Кожухотрубний теплообмінник вбудований в інерційний бак. Це дозволило розмістити повноцінний гідромодуль з насосами в просторі між конденсаторами.

Чилери з гвинтовими компресорами мають опцію RZ - "Stepless control", - так зване безступінчасте регулювання продуктивності компресора. Ця опція забезпечує більш точне регулювання температури води, яке здійснюється по температурі вихідної води. За температурою вихідного з випарника розчину контролер подає короткі імпульси на котушки соленоїдних клапанів, що дозволяє так виставляти положення пілотного клапана, щоб отримати оптимальну холодопродуктивність чилера, точне регулювання і підтримку температури вихідної води. У всіх агрегатах передбачені технічні рішення для роботи при низьких температурах зовнішнього повітря до -30°C/-40°C.

Принцип роботи.

Крім звичайних компонентів (компресори, конденсатори, випарники, терморегулювальні вентилі), що застосовуються в стандартних чилерах, в лінійці Clint CHA/FC також застосовується додатковий теплообмінник повітряного охолодження. Він забезпечує режим вільного охолодження, - це сухий охолоджувач або драйкулер (від англ. "Dry cooler"). У таких агрегатах принцип охолодження розчинів заснований на використанні низьких температур зовнішнього повітря.

Система вільного охолодження складається з драйкулера, 3-ходового модулюючого клапана, датчиків і керуючого контролера. Нижче наведена схема рішення вільного охолодження в чилерах CLINT серії CHA/FC. Контролер за даними датчиків ST4, ST1, ST3 і за умови температури зовнішнього повітря на 2-3°C нижче температури вхідної води з системи перемикає 3-х ходовий клапан і направляє потік холодоносія через вбудований теплообмінник повітряного охолодження СА.

Так як на виробництві охолодження в основному потрібна круглий рік, то можливе застосування та охолодження, тобто агрегати можуть працювати в 3-х режимах.

Літній режим роботи.

При температурі зовнішнього повітря вище температури суміші, що надходить в чилер, агрегат працює, як стандартний чилер тобто здійснюється машинне охолодження. Гліколева суміш через 3-ходовий вентиль направляється у випарник. Загальне енергоспоживання таке ж, як для стандартного агрегату.

Зимовий режим роботи.

При температурі зовнішнього повітря від 0°C до - 4°C чилер працює в режимі вільного охолодження. 3-ходовий вентиль, керований контролером по датчикам вхідної та вихідної води ST4, ST1 і датчиком зовнішнього повітря ST3, перенаправляє холодоносій в додатковий теплообмінник повітряного охолодження. За датчику ST1 контролер відключає компресори. При зниженні температури зворотної води знижується швидкість обертання вентиляторів. Вентилятори продовжують працювати для охолодження додаткового теплообмінника і підтримують необхідну температуру розчину на виході за рахунок плавної зміни швидкості обертання вентиляторів. При подальшому зниженні температури для підтримки постійного значення температури контролер може зупинити обертання вентиляторів і буде здійснювати управління 3-ходовим вентилем. Таким чином, відбувається змішування розчинів: того, який виходить із системи і того, що проходить через теплообмінник в режимі вільного охолодження. При цьому споживана потужність агрегату знижується в 10 разів за рахунок відключення компресорів як основних споживачів, а електрична потужність витрачається тільки на роботу вентиляторів. У цьому режимі чилери забезпечують холодопродуктивність, рівну машинному охолодженню вже при температурах зовнішнього повітря від 0° до -2°C.

Режим роботи в міжсезоння.

У міжсезоння здійснюється спільна робота в режимах машинного охолодження і вільного охолодження. Робота чилера в режимі вільного охолодження активізується при температурі зовнішнього повітря нижче на 2°, ніж температура водно-гліколевого розчину, що надходить, який охолоджується в додатковому теплообміннику. При недостатньому охолодженні розчину активізується часткова робота компресорів або зміна їх продуктивності. Таким чином, вже в міжсезоння техніка переходить в режим енергозбереження. З точки зору найбільш оптимальної економії електроенергії бажано, щоб обладнання перейшло в режим вільного охолодження при більш високих зовнішніх температурах. Тому виробник вказує в параметрах агрегату температуру розчину 15°C \ 10°C. Це означає, що при цих температурах режим вільного охолодження включиться вже при зовнішній температурі 12-13°С.

На цій схемі показаний гідравлічний контур чилерів CHA/FC 182-524, CHA/FC 702-2204-V з вбудованим сухим охолоджувачем (режим Free Cooling). Синіми стрілками позначений зимовий режим роботи.

Енергозбереження в режимі вільного охолодження (Free Cooling)

На діаграмах нижче показана економія електроенергії при роботі чилера з природним охолодженням в порівнянні зі стандартним чилером. Дані наведено з урахуванням наступних умов:

• цілодобова робота чилера;
• 30% водно-гліколевий розчин;
• температура холодоносія 15°C/10°C.

Крива 1 відноситься до стандартного чилеру і показує споживану потужність при різних температурах навколишнього повітря.
Крива 2 відноситься до чилера з природним охолоджуванням і показує споживану потужність при різних температурах навколишнього повітря. Крива розділена на 3 частини:

• режим тільки природного охолодження (працюють тільки вентилятори);
• режим часткового природного охолодження;
• режим механічного охолодження (працюють вентилятори і компресори).

Ця діаграма показує розподіл температури навколишнього повітря протягом року (в годинах). Наприклад, 328 годин протягом року температура становила 5°C.

На діаграмі С показана енергія, споживана протягом одного року двома чилерами - стандартним і з режимом вільного охолодження. Використовуючи наведену на діаграмах інформацію, ми можемо підрахувати щорічну економію енергії для чилера з природним охолодженням в порівнянні зі стандартним чилером. В даному випадку економія становить приблизно 50%.

Незважаючи на те, що вартість агрегатів з функцією Free Cooling вище в середньому на 25-30%, їх застосування вигідно з точки зору економії електроенергії, збільшеної надійності та ресурсу. Устаткування з Free Cooling за рахунок меншого споживання електроенергії окупає себе, як правило, за один сезон експлуатації осінь-зима-весна (в помірному кліматі), що економічно доцільно.