герб

ГОСТы

флаг

Современные системы кондиционирования

Современные системы кондиционирования

Суть определения «современная система кондиционирования» заключается в том, что это должна быть система, наиболее сбалансировано учитывающая такие критерии, как первоначальные инвестиции, энергоснабжение, эксплуатационные расходы. Комплексное решение поставленных задач делает эту часть проекта наиболее многовариантной и требует креативных и аналитически обоснованных подходов.

Начнем рассмотрение систем кондиционирования (СК) с ключевого по все тем же критериям (инвестиции, энергопотребление, эксплуатация) раздела СК - холодильной станции (ХС). Под холодильной станцией понимается комплекс оборудования, вырабатывающий охлажденную воду, и насосные установки для транспортировки ее по трубопроводам системы холодоснабжения. Рассмотрим шесть вариантов ХС на базе парокомпрессионных холодильных машин и один вариант на базе абсорбционного чиллера.

Вариант 1. ХС на базе чиллера (чиллеров) с воздушным охлаждением конденсатора наружной установки

В качестве холодоносителя в такого рода ХС, как правило, применяется вода, т.к. наличие большого объема незамерзающей жидкости внутри здания представляет существенное усложнение эксплуатации. Такое техническое решение является наиболее экономичным и простым для проектирования, монтажа. Однако оно имеет существенные недостатки: работа только при плюсовых температурах, нерегулируемый высокий уровень звукового давления (≥ 62 дБА*), угроза размораживания ХС при неполном или несвоевременном сливе воды (требуется квалифицированный персонал), при расположении на кровле - несущая способность, риск вандализма.

___________________

* Здесь и далее все данные и характеристики приведены на условиях Eurovent , если не оговорено иное.

В таблице даны основные характеристики ХС различных типов. При расчете параметров в качестве холодильного и теплового оборудования выбран бренд Carrier , насосное оборудование - Wilo . Для полной сравнительной оценки различных вариантов ХС, безусловно, требуются точные количественные показатели.

Рис. 1. Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора (вода)

Вариант 2. Система, состоящая из чиллера с воздушным охлаждением конденсатора наружной установки с незамерзающей жидкостью в качестве холодоносителя и теплообменника гликоль/вода

Чиллер, как правило, работает по температурному графику 5/10 °С, а охлаждаемая вода после теплообменника имеет параметры 7/12 °С. Плюсы этого варианта по сравнению с первым:

• нет необходимости сезонного опорожнения и заполнения гидравлической системы;

• отсутствует угроза размораживания испарителя чиллера;

• возможность работы системы при отрицательных температурах наружного воздуха;

• возможность интегрирования в систему сухой градирни для реализации режима свободного охлаждения в холодный период года.

Однако возникают и существенные минусы:

• удорожание ХС - 30 % (без учета градирни);

• повышение энергопотребления (за счет применения гликоля, более низких температур теплоносителя, добавления второго гидравлического контура);

• угроза размораживания теплообменника гликоль/вода при запуске системы зимой, особенно при перерывах в эксплуатации (требуется дополнительная автоматика).

Вариант 3. Воздухоохлаждаемый чиллер со встроенной градирней для реализации режима свободного охлаждения

В этом случае в холодный период года автоматика чиллера сама выбирает оптимальный режим работы (компрессоры, градирня или смешанный). Таким образом достигается максимальное энергосбережение. В ряде случаев можно использовать такой тип ХС без промежуточного теплообменника гликоль/вода (например, в технологических процессах).

Вариант 4. Чиллер внутренней установки с выносным конденсатором

Плюсы системы:

• нет угрозы размораживания, возможность работы при отрицательных температурах (ограничения - технические характеристики чиллера:-15...-20 °С);

• возможность уменьшения уровня шума снаружи;

• уменьшение весовой нагрузки на кровлю;

• чиллер в большей мере защищен от вандализма.

Минусы системы:

• свободное охлаждение возможно только как самостоятельная отдельная система;

• удорожание по сравнению с вариантом 1 примерно на 40 %;

• круглогодичная работа возможна только в южных регионах;

• ограничение по расстоянию между чиллером и конденсатором (≤ 30 м);

• большой объем фреона в системе;

• необходимость высококвалифицированного монтажа.

Основные характеристики холодильных систем различных типов

Вариант ХС

Тип холодильной станции

Относит. стоимость*, %

СОР** холодильной станции

Мин. уровень звукового давления снаружи, дБА

Мин. Наружная температура, °С

Возможность встраивания системы free - cooling

1

Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора

100

2,8

62

+5

Нет

2

Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора + теплообменник гликоль/вода

130

2,3

62

-20

Да

3

Чиллер со встроенной системой свободного охлаждения и теплообменником гликоль/вода

140

2,3

68

-40

Встроена

4

Чиллер с выносным конденсатором

140

2,7

40

-20

Нет

5

Чиллер с водяным охлаждением конденсатора + закрытая градирня

160

3,0

40

-40

Да

6

Центробежный чиллер + испарительная градирня (расчет на ХС - 3 МВт)

90

4,8

55

-30

Нет

7

Газовый абсорбционный чиллер + испарительная градирня

180

16 + 0,08 м3 газа на 1 кВт холода

55

-30

Нет

* За 100 % принят вариант 1 - стоимость ХС «под ключ» (без учета системы free - cooling ).

** СОР приведены для номинальной потребляемой электрической мощности ХС (чиллеры, теплообменное и насосное оборудование, автоматика).

Рис. 2. Чиллер с воздушным отоплением конденсатора, теплообменник вода/гликоль и градирня в варианте с системой free - cooling (опция)

Вариант 5. Чиллер с жидкостным охлаждением конденсатора + сухая градирня

Этот вариант имеет в основном положительные стороны:

• высокая энергетическая эффективность;

• нет угрозы размораживания;

• круглогодичный режим работы (до -45 °С);

• низкий уровень шума снаружи (определяется подбором градирни);

• уменьшение нагрузки на кровлю;

• защищенность чиллера;

• режим свободного охлаждения встраивается с минимальными затратами добавляется только теплообменник гликоль/вода);

• нет ограничений по расстоянию между чиллером и градирней;

• нет необходимости в сложном сезонном техническом обслуживании.

К минусам можно отнести только удорожание системы по сравнению с первым вариантом примерно на 60 %.

Вариант 6. Отличается от предыдущего тем, что применяются водоохлаждаемые чиллеры с принципиально другим типом компрессоров - центробежным

Такой тип компрессоров позволяет достигать рекордной для парокомпрессионных чиллеров энергетической эффективности (СОР ~ б). Энергетическая эффективность увеличивается при снижении температуры охлаждающей жидкости. Поэтому в ХС с центробежными чиллерами, как правило, поменяются испарительные градирни, позволяющие поддерживать температуру охлаждающей воды ~30 °С. Такой вариант актуален для мегапроектов с мощностью ХС 3-20 МВт.

Основные плюсы:

• максимальная энергетическая эффективность для парокомпрессионных чиллеров;

• низкие капитальные затраты.

Минусы:

• минимальная производительность чиллеров - 30 % от номинала;

• требуется подпитка контура охлаждающей воды.

Если нет необходимой для холодильной станции энергетической мощности или цена ее подключения высока, но есть возможность присоединения к газопроводу, то неизбежно получаем вариант 7.

Рис. 3. Чиллер со встроенной системой free - cooling (опция)

Рис. 4. Бесконденсаторный чиллер с выносным конденсатором

Рис. 5. Чиллер с водяным охлаждением конденсатора, градирни, free - cooling

В качестве примера рассмотрим абстрактное техническое задание

Задача: охлаждение серверной.

Требуемая холодопроизводительность: 1000 кВт.

Режим работы: круглосуточный, круглогодичный.

Газ: отсутствует.

Стоимость подключения электроэнергий: 1500 $/кВт.

Минимальная наружная температура: -40 °С

В этом случае возможно применение следующих ХС: вариант 5 с системой free - cooling и вариант 3. При этом вариант 3 на 20 % дешевле в первоначальных затратах, а вариант 5 более энергосберегающий. По нашим расчетам (с учетом работы летом, зимой и в переходные периоды), срок окупаемости дополнительных капиталовложений (при равной амортизации и стоимости технического обслуживания) составит за счет экономии электроэнергии пять-семь лет. Однако если потребуется оплатить присоединение дополнительной электрической мощности (-100 кВт - разница в электропотреблении вариантов 5 и 3), то вариант 5 становится предпочтительнее по всем экономическим показателям.

Вариант 7. Газовый абсорбционный чиллер с водяным охлаждением, где в качестве топлива можно использовать привозной сжиженный газ

Как в случае с центробежными чиллерами, в этом варианте целесообразно применять испарительные градирни.

Плюсы:

• минимальные относительные затраты потребляемой электроэнергии;

• минимальная цена за единицу вырабатываемого холода (высокая окупаемость);

• в холодный период года чиллер способен генерировать тепло для отопления, горячего водоснабжения (т.е. нет необходимости в котельной).

Минусы:

• капитальные затраты на ХС относительно высоки;

• минимальная производительность чиллеров ~25 % от номинала;

• требуется подпитка контуров охлаждающей воды.

Таблица сравнительных характеристик различных ХС дает необходимую, но недостаточную информацию для выбора. Требуются дополнительные данные, касающиеся специфики объектов и пожеланий заказчика, например:

• наличие необходимой электрической мощности;

• стоимость электроэнергии;

• стоимость присоединения дополнительной электрической мощности;

• наличие и стоимость сетевого природного газа;

• режим эксплуатации ХС (лето, круглогодично);

• мощность ХС;

• климатические условия региона;

• возможность применения испарительных градирен;

• желаемые сроки окупаемости дополнительных инвестиций;

• возможность наружной и внутренней установки ХС;

• расчет эксплуатационных характеристик ХС на частичных нагрузках (в течение года);

• требование к параметрам охлажденной жидкости (тип холодоносителя, температура и т.д.);

• срок службы;

• стоимость годового технического обслуживания (работа + материалы);

• другие специфические требования.

Окончательное решение об оптимальном выборе может быть принято путем точных расчетов «наложением» технического задания на возможности различных типов ХС.

Статья подготовлена специалистами компании АТЕК.

Журнал «АВОК» № 7 2007 г.

Еще документы скачать бесплатно

Интересное

Армирование Винт гост Входной контроль материалов Гост 19034 82 Заземление электроустановок Катет сварного шва Коэффициент разрыхления грунта Максимальная масса транспортного средства Нормы пробега шин Отсос Плиты покрытия размеры Снип 23 01 99 строительная климатология Схема вентиляции Таблица подшипников Технологический регламент