В последние годы владельцы зданий и компании, занимающиеся обслуживанием недвижимости, все больше внимания уделяют эффективности систем холодоснабжения с точки зрения энергозатрат. В условиях российского климата круглогодичное использование компрессоров не только неэффективно, но и сокращает срок службы компрессоров и других компонентов холодильных установок.
Именно поэтому системы фрикулинга (от англ. Free-cooling) становятся все более популярными в большинстве регионов России. Этот метод позволяет использовать температуру окружающего воздуха для охлаждения теплоносителя при выключенных компрессорах, что может снизить годовые затраты на электроэнергию на 50-70% в зависимости от региона. В различных частях России температура воздуха остается ниже 0°С на протяжении 5-7 месяцев в году, что делает чиллеры с фрикулингом особенно актуальными.
В таких условиях системы фрикулинга обеспечивают высокую эффективность холодоснабжения. Принцип работы заключается в использовании уличного воздуха для охлаждения теплоносителя в теплообменнике фрикулера (драйкулера), вместо традиционного охлаждения в теплообменнике испарителя с помощью компрессоров. Главная цель фрикулинга — использование низкой температуры окружающей среды для снижения энергозатрат.
Расчет системы фрикулинга
Фрикулинг, или свободное охлаждение, представляет собой эффективный и экономичный метод использования низких температур наружного воздуха для охлаждения. Этот подход позволяет существенно снизить затраты на электроэнергию, вплоть до 70%, за счет использования естественно холодного воздуха. Эффективность системы значительно увеличивается при более высокой температуре «перехода» (момент переключения с компрессорного охлаждения на режим фрикулинга).
Правильный расчет системы фрикулинга предполагает установление температуры «перехода» в диапазоне от 0°C до +2°C. Это означает, что при снижении наружной температуры воздуха до +2°C система охлаждения автоматически отключит компрессоры и полностью перейдет на фрикулинг. Если расчетная температура «перехода» установлена производителем на уровне -10°C или, что еще хуже, -15°C, то такая система фрикулинга будет номинальной и неэффективной, так как ее функциональность окажется сильно ограниченной.
Виды систем фрикулинга
Существует два основных типа систем фрикулинга: встроенные и раздельные. Основное различие между ними заключается в способе интеграции теплообменника фрикулера (драйкулера) в систему чиллера.
В случае встроенной (интегрированной) системы фрикулинга теплообменник фрикулера интегрирован в конструкцию чиллера. Охлаждение этого теплообменника осуществляется теми же вентиляторами, которые используются для охлаждения теплообменника конденсатора чиллера.
Режимы работы системы фрикулинга
Система фрикулинга включается через регулирующий трехходовой клапан, который управляется микропроцессором. Этот клапан настроен на определенную температуру «перехода», при которой активируется режим фрикулинга. В интегрированных системах фрикулинга теплообменник фрикулера располагается рядом с воздушным конденсатором холодильной установки, и оба теплообменника охлаждаются одними и теми же вентиляторами, как показано на схеме.
Работа фрикулинга в летний период
В летние месяцы, когда температура наружного воздуха высока, естественное охлаждение неэффективно, поэтому теплообменники фрикулера не используются. В таких условиях охлаждение воды полностью осуществляется за счет работы компрессоров. Трехходовой клапан направляет всю охлаждаемую жидкость через испаритель чиллера.
Работа фрикулинга в межсезонье
В зависимости от расчетных температур и заводских настроек системы, трехходовой клапан может частично направлять поток охлаждаемой воды через теплообменники фрикулинга, когда температура наружного воздуха снижается на 1–2°C ниже установленной температуры охлаждаемой воды. Например, если требуется охлаждать воду до 5°C, то фрикулинг начнет работать при температуре наружного воздуха 4°C. Вода частично охлаждается в фрикулере, а затем проходит через испаритель чиллера для достижения конечной температуры 5°C. Таким образом, чиллер работает в смешанном режиме – фрикулинг и охлаждение компрессорами.
Работа фрикулинга в зимний период
При установлении наружной температуры на уровне, который на 5°C ниже заданной температуры охлаждаемой воды, система фрикулинга переходит на полную мощность. Трехходовой клапан открывается полностью, направляя весь поток воды в теплообменник фрикулера. В этот момент охлаждение через испарители прекращается, а компрессоры выключаются. Вода полностью охлаждается в фрикулере. При снижении наружной температуры скорость вентиляторов, охлаждающих теплообменник фрикулера, автоматически снижается, что дополнительно уменьшает энергопотребление.