Фрикулинг что это такое

Фрикулинг – правда и мифы

frikuling-pravda-i-mify

Фрикулинг – технология свободного охлаждения, которая играет чрезвычайно актуальную роль в эпоху энергосбережения. Схемы, основные термины, а также варианты реализации данной технологии были представлены здесь. Данная статья направлена на то, чтобы подтвердить или опровергнуть общепринятые представления об этой технологии.

Перед тем, как приступить непосредственно к теме статьи, важно отметить, чтобы все высказывания преимущественно относятся к тем объектам, где необходимо обеспечить охлаждение круглый год. В частности, это центры обработки данных, производственные площадки, серверные помещения – именно на этих объектах в основном используется технология фрикулинга.

Также отметим, что рассматривается только воздушное свободное охлаждение, т.е. технология прямого и косвенного фрикулинга. Что же касается фрикулинга, который реализован как второстепенная функция прецизионных кондиционеров и чиллеров, то такая технология в данном материале не рассматривается.

frikuling-pravda-i-mify

Наиболее распространенные мнения о технологии фрикулинга

На климатическом рынке существует целый ряд теорий или «мифов», среди которых следующие:

  1. 1.Технология фрикулинга актуальна исключительно в северных районах. Москва, а также другие города России с подобным климатом – не самые лучшие места для применения данной технологии;
  2. 2.Цена решения с фрикулингом гораздо выше, нежели без него;
  3. 3.Фрикулинг обходится слишком дорого, и экономия электроэнергии не окупит тех денег, которые необходимы для внедрения данной технологии на объект;
  4. 4.Косвенный фрикулинг менее эффективен, нежели прямой;
  5. 5.Система свободного охлаждения отличается большим габаритом.

Каждый «миф» можно рассмотреть более подробно.

Рассматриваемый объект

Чтобы подтвердить или опровергнуть мифы о технологии фрикулинга, нужно рассмотреть пример на пракрите. Рассмотрим дата-центр, мощность которого составляет 1 МВт. К нему можно применить 4 варианта охлаждения:

  1. 1.Фрикулинг без адиабатики (косвенный). Работает до температуры 22 С наружного воздуха.
  2. 2.Фрикулинг с адиабатикой (косвенный), предполагающий адиабатное увлажнение воздуха. Работает при температуре внешнего воздуха от 32 до 40 С (конкретное значение зависит от влажности температуры).
  3. 3.Прямой фрикулинг (до +24 С).
  4. 4.Стандартная фреоновая климатическая система.

Для более точного представления можно даже рассмотреть разные города. В примере будут представлены Санкт-Петербург, Москва, Уфа (с более резким и континентальным климатом), Краснодар (город с морским южным климатом).

Миф №1. Фрикулинг актуален только в северной части страны

Подсчитаем, сколько часов в год будет работать каждая система на фрикулинге. Эти расчеты можно провести с помощью ресурса www.AboutDC.ru. Результаты впишем в таблицу 1.

Таблица 1. Продолжительность работы фрикулинга для климатических систем в разных городах (расчеты проведены с помощью системы www.AboutDC.ru).

Климатическая система

Москва

Санкт-Петербург

Уфа

Краснодар

Косвенный фрикулинг с адиабатикой

Косвенный фрикулинг без адиабатики

Для косвенного фрикулинга без адиабатики худший из вариантов – Краснодар, что ожидаемо. Из таблицы видно, что время работы в год составит 7365 часов, что составляет 84% времени в режиме фрикулинга. Самый лучший вариант – Санкт-Петербург: 8410 часов (что составит 96% времени).

Если рассмотреть прямой фрикулинг, то, опять-таки, худшим вариантом является Краснодар, где на режим свободного охлаждения приходится 88% времени. Лучший вариант – Санкт-Петербург: 98% времени.

Что касается косвенного фрикулинга с адиабатным увлажнением контура воздуха, то он имеет самый широкий диапазон работы. В Москве эта система работает 99% времени; в Санкт-Петербурге – 100%; в Уфе – 99.8%; в Краснодаре – 98.7%.

Какой вывод следует из этого сделать? Очевидно, что для всех городов и при разных архитектурах время работы систем свободного охлаждения достаточно большое. Это значит, то первый миф удалось опровергнуть.

Миф №2. Цена решения с фрикулингом выше, нежели без него

Чтобы точно определить, является ли цена выше, необходимо оценить капитальные затраты на реализацию решений с системами свободного охлаждения.

Если отталкиваться от уже имеющихся данных, то можно точно определить, что цена решения с фрикулингом действительном будет выше. Также на рынке есть мнение, что для использования фрикулинга зимой нужно строить сразу 2 системы: для зимы – фрикулинг, для лета – обычная фреоновая климатическая установка. Поэтому стоимость возрастает в несколько раз (практически вдвое). Эти две системы являются разными фактически. Их совместная стоимость, разумеется, выше стоимости одной лишь фреоновой климатической системы примерно в 1.5-1.7 раза.

В нашем примере цена фреоновой системы для ЦОД (мощность 1 МВт) составит 45 миллионов рублей. Стоимость системы с режимом свободного охлаждения варьируется в пределах от 60 до 80 миллионов рублей (см. таблицу 2).

Таблица 2. Цена разных систем охлаждения для ЦОД, расположенных в выбранных городах (млн. руб.).

Климатическая установка

Москва

С.-Петербург

Уфа

Краснодар

Косвенный фрикулинг без адиабатики

Косвенный фрикулинг с адиабатикой

В данном случае миф №2 подтверждается, ведь очевидно, что цена решения с фрикулингом действительно выше, чем без него.

Миф №3. Технология фрикулинга настолько дорогая, что не окупается экономией электроэнергии

Дабы доказать или опровергнуть этот миф, уместно сравнить и рассчитать сроки окупаемости систем. В первую очередь нужно рассчитать среднегодовое потребление энергии для каждой системы отдельно. Рассчитав, мы увидим, что фреоновая система потребляет 350-380 кВт электроэнергии (во многом определяется регионом). Системы с технологией свободного охлаждения потребляют десятки киловатт энергии.

Таблица 3. Потребление электроэнергии климатическими системами, кВт (среднегодовое).

Климатические системы

Москва

С.-Петербург

Уфа

Краснодар

Косвенный фрикулинг без адиабатики

Косвенный фрикулинг с адиабатикой

Далее нам необходимо рассчитать годовые затраты на оплату электроэнергии. Для этого примем стоимость электроэнергии равную 3.8 рублей за 1 кВт*ч. (см. таблицу 4). Из таблицы очевидно, что работа фреоновой установки обходится в 11-12 миллионов рублей; работа фрикулигновых систем – менее чем в 2 миллиона.

Таблица 4. Финансовые затраты на электроэнергию климатическими системами, млн руб/год.

Климатические системы

Москва

С.-Петербург

Уфа

Краснодар

Косвенный фрикулинг без адиабатики

Косвенный фрикулинг с адиабатикой

Итак, теперь оценим окупаемость. Мы рассматриваем 3 разные системы для 4 городов. Соответственно, должно получиться 12 сроков окупаемости, представленных в таблице 5. Самый большой срок предполагает система прямого фрикулинга, эксплуатирующаяся в Краснодаре, – 33 месяца. Самый низкий срок окупаемости в Уфе или Москве при использовании системы косвенного фрикулинга с адиабатным увлажнением воздуха (20 месяцев).

Таблица 5. Сроки окупаемости фрикулинга, мес.

Система охлаждения

Москва

С.-Петербург

Уфа

Краснодар

Косвенный фрикулинг без адиабатики

Косвенный фрикулинг с адиабатикой

Отсюда следует, что срок окупаемости фрикулинговых систем составляет всего-то несколько лет (2-3 года), а это небольшой срок. Поэтому миф о неокупаемости данного решения является лишь мифом.

Миф №4. Прямой фрикулинг более эффективен, нежели косвенный

Этот миф вполне логичен, т.к. прямой фрикулинг – это одноконтурная система, косвенный – двухконтурная, оснащенная воздушным теплообменником. Разумеется, одноконтурная система будет более эффективной за счет отсутствия потерь в теплообменнике.

Однако на практике отсутствие потерь в теплообменнике предполагает необходимость в мощной системе увлажнения. При свободном прямом охлаждении влажность поступающего воздуха необходимо регулировать. В этом случае расход на систему увлажнения значительно преувеличивает экономию.

Системы свободного косвенного охлаждения не отличаются подобным недостатком, поскольку воздух с улицы не будет поступать в зал ЦОД.

Данные факты подтверждаются сроками окупаемости, приведенными выше. Из таблицы видно, что срок окупаемости систем прямого фрикулинга составит от 28 до 33 месяцев; косвенного – от 20 до 29 месяцев. Соответственно, если произвести комплексный расчет окупаемости, то системы косвенного фрикулинга окупятся быстрее.

Миф №5. Системы фрикулинга очень габаритны

Технология фрикулинга предполагает охлаждение внутреннего воздуха за счет наружного. При этом теплопередающие промежуточные среды отсутствуют – хладагент или вода. Воздух, конечно, имеет при этом низкую плотность, поэтому для охлаждения необходимы достаточно большие объемы воздуха. По этой причине климатические установки являются габаритными. Это относится, в частности, к агрегатам фрикулинга, а также к сети вытяжных и приточных воздуховодов.

Конечно, этот миф опровергнуть невозможно, ведь габариты подобных установок действительно немалые – больше, нежели размеры традиционных фреоновых систем. Также стоит отметить, что эти установки достаточно требовательны к особенностям сооружений, где они устанавливаются. Тут должны быть высокие потолки, в перекрытиях сечения большого размера и т.д.

Результаты: подтвержденные или опровергнутые мифы

Итоги исследований удобно представить в заключительной таблицы – таблице №6.

Миф

Вердикт

В Москве, а также в других регионах страны климатические условия для внедрения решения свободного охлаждения не подходят.

Миф опровергнут, т.к. процент работы фрикулинга в любом регионе не опустится ниже 80%.

Цена решения с фрикулингом выше, нежели без него.

Читайте также  Как проверить терморегулятор холодильника атлант

Системы свободного охлаждения очень дорогие и не окупаются за счет экономии электроэнергии.

Миф опровергнут – срок окупаемости системы фрикулинга составляет не более 3 лет.

Косвенный фрикулинг менее эффективен, нежели прямой.

Миф опровергнут. Косвенный фрикулинг более эффективен за счет отсутствия затрат на мощную систему увлажнения.

Системы охлаждения жидкости (чиллер) с «Free Cooling» — сухие градирни

В регионах с умеренным и холодным климатом наличие фрикулинга помогает существенно экономить электроэнергию в осенне-зимний период. В драйкулере от питания работают только осевые вентиляторы, в то время как в других типах холодильных агрегатов электричество требуется также для работы испарителя. При наличии системы свободного охлаждения компрессор – основной потребитель электроэнергии – работает значительно меньше, что становится дополнительным источником экономии.

Кроме того, большинство современных драйкулеров оснащены частотными преобразователями, которые позволяют регулировать скорость вращения лопастей вентилятора.

Чиллер с естественным охлаждением может использовать фрикулинг полностью или частично. В первом случае охлаждение воздуха происходить при полностью выключенном компрессоре за счет гликолевого контура, во втором – компрессор работает в половину нагрузки, а гликолевый контур используется параллельно для охлаждения воздуха в помещении и конденсатора.

фрикулинг

Системы с «Free cooling» в зимний период дают возможность экономить до 80% электроэнергии, а в межсезонье – до 50%. Учитывая значительный рост цен на энергоносители, такая экономия является весьма существенной. Именно поэтому владельцы промышленных предприятий, имеющих постоянную потребность в охлаждении, предпочитают установку систем охлаждения жидкости с «Free cooling».

Наша компания предлагает охладители технических жидкостей с системой фрикулинг, а также занимается производством, поставкой и монтажом драйкулеров («сухих охладителей жидкости» или «сухих градирен»). «Ксирон-холод» занимается выпуском драйкулеров как под чиллеры собственного производства, так и для монтирования в другие системы охлаждения.

Мы предоставляем широкий выбор драйкулеров Guntner, изготовленных на основе качественных комплектующих от известных европейских производителей.

Энергосберегающие схемы охлаждения технических жидкостей

На сегодняшний день наибольшим спросом пользуется оборудование с системой естественного охлаждения «Фрикулинг», которое позволяет в зимний и осенне-весенний период использовать для охлаждения хладагента холодный наружный воздух, не включая компрессор. Поскольку основным потребителем электроэнергии считается именно компрессор, то применение фрикулинга позволяет существенно экономить электроэнергию.

  • стандартная водоохлаждающая установка на базе воздушного конденсатора дополняется сухой градирней;
  • водоохлаждающая установка работает на основе жидкостного конденсатора, а сухая градирня используется для отбора тепла у жидкости, охлаждающей конденсатор.

Водоохлаждающая установка на базе воздушного конденсатора с сухой градирней

Принцип работы

летний период

переходный период

зимний период

При снижении температуры воздуха тосол при помощи трехходового клапана поступает предварительно в градирню, где он частично охлаждается и только после этого подается в холодильную установку. При стабильно низких наружных температурах основной отбор тепла будет происходить в градирне, в то время как компрессор будет отключен.

Преимущества

  1. Любая стандартная водоохлаждающая установка может быть при желании дополнена драйкулером. Монтаж сухой градирни очень прост, поэтому она без труда может быть установлена как в проектируемую, так и в уже действующую систему охлаждения.
  2. Имеет короткий период окупаемости.
  3. Использование драйкулеров исключает загрязнение производственной воды или ее перерасход.
  • меньший расход тосола;
  • снижается уровень загрязнения теплообменного оборудования, что позволяет организовать герметичную гидросистему;
  • снижает вероятность потерь хладоносителя.

Когда температура воздуха понижается, и разница между температурой наружного воздуха и температурой воды достигает 5ºС, в работу включается гликолевый контур. Чем холоднее будет на улице, тем большую часть отводимого тепла будет брать на себя контур охлаждения тосолом.

летний период

переходный период

зимний период

Водоохлаждающая установка на базе жидкостного конденсатора с драйкулером

Принцип работы

В зимний период, когда температура наружного воздуха падает настолько, что градирня может взять на себя всю нагрузку по отбору тепла, охлажденный поток тосола из драйкулера поступает на пластинчатый теплообменник, а компрессор чиллера отключается.

Преимущества

  • небольшие размеры оборудования;
  • невысокая стоимость комплектующих;
  • низкая стоимость монтажа благодаря отсутствию необходимости пайки фреоновых магистралей к воздушному конденсатору;
  • небольшое количество хладагента в системе.

Недостатки

  • возможность только комплексного монтажа оборудования. Все узлы монтируются еще на этапе проектирования объекта и не могут быть дополнены после запуска системы охлаждения;
  • необходимость в более тщательном выборе драйкулера, поскольку именно на него ложится все основная нагрузка по отбору тепла у чиллера.

летний

зимний

Рассчитываем срок период окупаемости чиллера с системой «Free cooling»

  • холодпроизводительность – 100 кВт,
  • температура воды – 15ºС.

Стоимость градирни вместе с другим дополнительным оборудованием (насосом для тосола, разборным теплообменником, трехходовым клапаном) – 11,5 тыс. евро.

  • Температура наружного воздуха на уровне 0° С держится около 5 месяцев.
  • Потребляемая мощность драйкулера и насоса – 10 кВт.
  • Разница в потребляемой мощности градирни и холодильного агрегата – 21 кВт.

Если считать, что холодильное оборудование будет работать круглосуточно при цене электроэнергии 3 руб за кВт/час, то годовая экономия достигнет – 227 тыс. рублей. Таким образом, можно сделать вывод, что приобретенное оборудование окупит себя немногим более чем за 2 года.

Фрикулинг (free cooling) – принципы работы

Рост тарифов на электроэнергию, увеличение дефицита энергомощ­ностей заставляет инвесторов внед­рять в различных производствен­ных сферах энергосберегающие технологии. Очень эффективным мероприятием с точки зрения со­кращения расходов электроэнергии и увеличения ресурса работы холо­дильного оборудования является использование естественного холо­да. Климат России позволяет широ­ко внедрять технологии охлажде­ния с применением естественного холода в различных производствах почти на всей ее территории. На се­годняшний день такие технологии получили наибольшее распростра­нение в технологическом конди­ционировании воздуха, молочной промышленности, при производс­тве макаронных изделий, соков, газированных напитков, вин, в хи­мической промышленности и при производстве различных изделий из пластмасс. При этом в большей части из них охлаждение воздуха в производственных помещениях, материалов или продукта происхо­дит при помощи жидкого хладоно­сителя — воды или водных раство­ров различных антифризов.

Таким образом, основной задачей на та­ких производствах является ох­лаждение жидкого хладоносителя (до заданной температуры) при по­мощи холодильной установки или наружного воздуха. Во всех случаях (за исключением охлаждения воды в градирнях открытого типа) для целей охлаждения хладоносителя при помощи наружного воздуха ис­пользуются оребренные воздушные теплообменники, так называемые сухие охладители.

Особенности современных технологий фрикулинга

Современные технологии изготовления таких теплообменников позволяют обес­печить эффективное охлаждение жидких хладоносителей при темпе­ратурном напоре между охлаждаю­щим воздухом и жидкостью, вхо­дящей в теплообменник при 5-7 С. Исходя из этого, можно подсчитать время эффективного использования естественного холода для различных производств, располо­женных в той или иной климати­ческой зоне. Для этого необходимо знать температуру хладоносителя, используемого в технологическом процессе, и среднегодовой график изменения температур в данной местности. Так как практически на всех про­изводствах охлаждение требуется круглый год и при этом темпера­тура хладоносителя, как правило, ниже температуры окружающего воздуха в теплый период года, то возможно применение только ком­бинированных схем машинного и естественного охлаждения.

Современные машиностроитель­ные технологии позволяют изго­тавливать блочные компрессорные водоохлаждающие установки со встроенной системой естественно­го охлаждения. В таких установках, как правило, батареи воздушных конденсаторов и батареи сухих ох­ладителей имеют общее алюмини­евое оребрение, что обеспечивает компактность этих установок, а со­ответственно, удобство транспор­тировки и размещения на объекте.

При температуре окружающего воздуха выше температуры охлаж­даемой жидкости поток этой жид­кости через трехходовой клапан поступает в испаритель холодиль­ной установки, где охлаждается до заданной температуры. Если температура окружающе­го воздуха опускается ниже тем­пературы охлаждаемой жидкости, поток этой жидкости через треххо­довой клапан поступает в батарею сухого охладителя, где охлаждается потоком воздуха. При этом темпе­ратура охлаждаемой жидкости не достигает заданных значений. Да­лее поток этой жидкости направ­ляется в испаритель холодильной установки, где охлаждается до за­данного значения температуры, Хо­лодильная установка в этом случае работает не на полную мощность, которая будет снижаться по мере понижения температуры окружаю­щего воздуха температуры окружающего возду­ха для поддержания заданной температуры охлаждаемой жидкости будет уменьшаться поток воздуха через батарею сухого охладителя.

При нижних значениях температу­ры окружающего воздуха и нулевом потоке воздуха через батарею сухого охладителя (выключенных венти­ляторах) температура охлаждаемой жидкости на выходе из батареи мо­жет быть ниже заданной. Модулиру­ющий трехходовой вентиль разде­ляет поток охлаждаемой жидкости и часть его направляет непосредс­твенно в испаритель, а часть — в ба­тарею сухого охладителя. Далее эти потоки смешиваются, и на выходе из машины температура жидкости до­стигнет заданного значения. Таким образом, обеспечивается надежная работоспособность установки принизких — вплоть до -40 С — темпера­турах окружающего воздуха. В режиме естественного охлажде­ния работают только вентиляторы, которые в блочных машинах ис­пользуются и для охлаждения воз­душного конденсатора. Потребля­емая мощность этих вентиляторов не превышает 10 % от потребляемой мощности водоохлаждающей уста­новки, работающей в режиме ма­шинного охлаждения. При низких температурах для поддержания за­данной температуры охлаждаемой жидкости уменьшается поток воз­духа через батарею охладителя либо за счет изменения частоты враще­ния вентиляторов, либо за счет от­ключения части вентиляторов.

Читайте также  Что поставить на холодильник

Экономический эффект от технологии фрикулинга (free cooling):

Потребляемая мощность при этом также будет снижаться. Несмотря на то, что, по сравне­нию с обычными компрессорными водоохлаждающими установками, стоимость блочных установок с функцией естественного охлажде­ния увеличивается на 20-25 %, их внедрение крайне выгодно, как с точки зрения экономии электро­энергии и окупаемости стоимости установки, так и с точки зрения уве­личения рабочего ресурса установ­ки, сокращения расходов на ремонт и замену изнашиваемых деталей.

Срок окупаемости увеличения капитальных затрат в случае при­обретения водоохлаждающей ус­тановки с функцией естественного охлаждения (фрикулинга) можно рассчитать по формулам для каждого отдельного региона. Он может составлять от 1 года до 3-х лет в зависимости от рабочих температуры хладоносителя и климатических условий региона.

Наибольший экономический эффект от применения систем фрикулинга достигается для охлаждения жидкостей в интервалах с температур от 20 до 5 градусов Цельсия практически для всех регионов России. Бюро проектирования холода ПИФАГОР предлагает комплекс работ по устройству как новых систем с использованием естественного холода (фрикулинга), так и дооснащение действующих систем охлаждения жидкости.

Что такое фрикулинг?

Вячеслав Сафонов

Энергонасыщенные производства постоянно изыскивают пути экономии электроэнергии. Одним из путей решения этого вопроса в области климатической техники является использование технологии энергосбережения «Free Cooling» — фрикулинг (Ф).

Фрикулинг — это климатическая система, использующая режим естественного охлаждения.

В этом случае охлаждение жидкости происходит в драйкулере (специальном теплообменнике, или «сухой градирне»). Испаритель, затрачивающий во время работы много энергии, из процесса охлаждения исключен.

Для охлаждения применяется наружный холодный воздух. Особенно актуальна такая система при ее использовании в холодное время года (осень, зима, ранняя весна).

При наличии фрикулинга компрессор работает не в полную мощность, периодически может вообще отключаться на длительное время. Поскольку в любой климатической системе он является основным потребителем электроэнергии, то экономия энергии становится довольно значительной.

По имеющимся данным, зимой экономится до 80% электроэнергии, 50% — осенью и весной. Это много, особенно для предприятий, использующих холодильное оборудование.

Рынок представлен широкой линейкой климатического оборудования с системой фрикулинга.

Как работает фрикулинг

Работа основана на использовании холода атмосферного воздуха. В качестве примера применения фрикулинга можно привести открытую форточку для охлаждения воздуха в комнате.

На практике реализуется два вида использования свободного охлаждения:

  • прямой фрикулинг;
  • не прямой (косвенный).

Отличия в принципе действия этих систем рассмотрим подробно.

При прямом фрикулинге система охлаждения состоит из одного контура. Холодный воздух подается непосредственно в помещение. Система простая в устройстве, обладает низкими энергозатратами. Но в этом случае при монтаже необходимо устанавливать дополнительные блоки увлажнения и фильтрации воздуха.

Не прямой (косвенный) фрикулинг требует установки теплообменных блоков. Они охлаждают сначала внешний холодоноситель, затем внутренний. Реально получается двухконтурная система охлаждения. Она несколько проигрывает в вопросах экономии энергии, но при монтаже совместно с чиллерами чвляется наиболее широко востребованной.

Принцип работы холодильной установки на базе воздушного конденсатора

В рассматриваемой системе холодоносителем является вода или тосол. Вода (тосол) минуя градирню поступает сразу в чиллер.

Схема работы холодильной установки летом: 1 — сухая градирня (драйкулер); 2 — холодильная установка (чиллер); 3 — воздушный конденсатор; 4 — насос; 5 — трехходовый вентиль.

В нем происходит процесс охлаждения за счет работы компрессора. Сухая градирня из процесса охлаждения исключена.

В холодное время года принцип охлаждения меняется. С наступлением стабильной низкой температуры компрессор вообще отключается. Теплообмен происходит в градирне. Перенаправление тосола осуществляется трехходовым вентилем.

Установка сухой градирни в систему охлаждения имеет ряд преимуществ:

  • возможность установки драйкулера в систему на любом этапе (проектируемую или действующую);
  • быстрая окупаемость;
  • отсутствие загрязнения и перерасхода производственной воды.

Проектирование систем холодоснабжения с фрикулингом имеет множество вариантов. Среди них наибольшую популярность завоевали:

  1. Автоматизированные системы с использованием чиллеров.
  2. Роторные теплообменники.
  3. Прецизионные кондиционеры с функцией фрикулинга.

Опция естественного охлаждения, имеющаяся в чиллерах, позволяет минимально использовать работу компрессора. Его включение и отключение происходят автоматически. Размеры системы маленькие.

Роторные теплообменники более эффективны в работе, но имеют большие габариты.

Прецизионные кондиционеры малогабаритны, подходят для небольших помещений.

По желанию заказчика системы охлаждения с фрикулингом могут быть спроектированы согласно его требованиям. Индивидуальный заказ наиболее в полном объеме учитывает все возможности размещения системы холодоснабжения.

При расчете системы учитывается множество различных факторов:

  • площадь охлаждения;
  • потребность в холоде;
  • количество теплопритоков;
  • электро-и водоснабжение объекта и др.

Работы по проектированию и монтаж холодильной системы должны осуществлять только специалисты в области климатотехники.

Внимание. О целесообразности установки фрикулинга в системе холодоснабжения предприятия говорит тот факт, что она окупает себя в течение года.

Наши профессионалы всегда готовы дать совет по выбору и приобретению оборудования, ответить на интересующие вопросы по применению фрикулинга в имеющейся или проектируемой системе охлаждения. Обращайтесь.

Энергоэффективная схема холодоснабжения с системой фрикулинга

При проектировании холодильных установок для кондиционирования помещений, в которых имеются значительные теплоизбытки (более 200 Вт/м 2 ) 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.

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).

Читайте также  Рецепты из того что есть в холодильнике

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.

Фрикулинг что это такое

free_cooling.jpg

Free-cooling (фрикулинг) – это система охлаждения воздуха в «Сухой градирне», называемой драйкулер, фри-кулер или сухой охладитель. Данное устройство представляет собой радиатор, в который подается охлаждаемая жидкость. Через него осевыми вентиляторами продувается воздух и охлаждает жидкость внутри радиатора.

Система фрикулинга позволяет отказаться в холодное время года от энергопотребляющих вентиляционных установок и кондиционеров полностью или частично.

В холодный сезон промышленная вентиляция не требует большой энергии на отведение избыточного тепла, гораздо легче вывести горячий воздух наружу, а снаружи забрать уже холодный.

При таком способе охлаждения воздуха электроэнергия расходуется только на функционирование вентиляторов, а основное холодильное оборудование в летнее время не функционирует, чем и достигается сокращение расходов.

Существует два основных способа использования свободного охлаждения, их принцип действия несколько отличается друг от друга.

1. Прямой фрикулинг. Используется одноконтурная система с непосредственной подачей холодного воздуха в обслуживаемое помещение. Это упрощает систему и снижает уровень энергозатрат, но в то же время требует установки дополнительных элементов для увлажнения и фильтрации воздуха.

2. Косвенный фрикулинг осуществляется через теплообменные аппараты. Уличный холодный воздух подается в теплообменники, с их помощью происходит охлаждение внешнего хладоносителя, а затем внутреннего. Двухконтурная система считается менее эффективной, но совместно с чиллерами используют именно ее.

Вариантов проектировки схем охлаждения воздуха с участием фрикулинга очень много. Наиболее распространены следующие:

  • Использование чиллеров, оснащенных опцией естественного охлаждения. В зимний период и межсезонье реально практически полностью отказаться от использования компрессора. Система полностью автоматизирована, легко регулируется и имеет достаточно компактные размеры.
  • Теплообменники с роторными теплообменными аппаратами отличаются очень высоким потенциалом энергосбережения. Эксплуатировать их возможно практически круглогодично, но это очень габаритное оборудование, поэтому не все могут позволить себе их установку.
  • Прецизионные моноблочные кондиционеры со схемой прямого фрикулинга идеально подходят для небольших помещений, когда теплоизбыток не превышает 50 кВт. Занимает мало места, в холодную погоду работает фрикулинг, в теплую его задачу берет на себя конденсатор.

1. Рабочая жидкость охлаждается непосредственно во фрикулере.

Если в качестве рабочей жидкости используется вода, «сухая градирня» должна быть установлена внутри помещения с температурой воздуха не ниже +0°С. Помещение должно быть оборудовании соответствующей приточно-вытяжной вентиляцией для отвода отепленного воздуха.

При установке драйкулера (сухого охладителя) на улице или в неотапливаемом помещении существует вероятность «разморозки» радиатора зимой, в этом случае воду в зимний период на время остановки системы охлаждения необходимо сливать. В таких случаях все равно остается вероятность замерзания воды в радиаторе вследствие человеческого фактора.

2. Чтобы исключить «разморозку» радиатора, используют систему свободного охлаждения воды с промежуточным хладоносителем. То есть вода охлаждается в теплообменнике при помощи промежуточного хладоносителя. Промежуточный хладоноситель в свою очередь охлаждается в «сухой градирне», установленной на улице.

В качестве промежуточного хладоносителя используются специальные жидкости на основе растворов пропилен- и этиленгликоля.

Зимний режим работы

При температуре атмосферного воздуха ниже +11°С (включительно) вода охлаждается в разборном пластинчатом теплообменнике при помощи хладоносителя на базе 40-45% раствора этиленгликоля. Раствор гликоля охлаждается в фри-кулере, установленном на улице.

Температура подаваемого в теплообменник хладоносителя регулируется автоматически путем включения/выключения вентиляторов «Сухой градирни» (сухого охладителя), а также регулированием скорости их вращения.

При низких температурах наружного воздуха температура хладоносителя, поступающего в теплообменник, может достигать отрицательных температур, особенно во время пуска системы охлаждения в начале смены. Во избежание замерзания воды и возможной «разморозки» теплообменника, насос, подающий раствор гликоля в теплообменник, имеет частотный преобразователь для плавного разгона и постепенной подачи хладоносителя с отрицательной температурой в теплообменник.

Летний режим работы

Переключение на летний режим работы происходит автоматически по сигналу с датчика температуры жидкости на выходе из теплообменника.

1) Если в системе охлаждения установлен чиллер с воздушным конденсатором, по сигналу с датчика температуры включится компрессор холодильной установки и вентиляторы конденсатора, а система фрикуллинга (вентиляторы «сухой градирни» и насос) отключится. Охлаждение воды теперь будет происходить в испарителе холодильной установки.

2) Если в системе установлен чиллер с жидкостным конденсатором, трехходовой клапан направляет поток хладоносителя из теплообменника в конденсатор холодильной установки, включится компрессор холодильной установки.

Охлаждение воды происходит в испарителе холодильной установки. Отбираемое от воды в испарителе тепло хладагентом отводится в конденсатор холодильной установки, где отдается раствору этиленгликоля, а от него атмосферному воздуху в драйкуллере.

Межсезонье (весна-лето и лето-осень)

Хладоноситель охлаждается в фри-кулере, затем происходит доохлаждение в испарителе чиллера. Компрессоры включаются по мере необходимости для доохлаждения хладоносителя до требуемой температуры.

Ф рикулинг широко применяется в промышленности, используется для поддержания определенных температурных режимов в центрах обработки данных, серверных помещениях и т.д.

Среди основных преимуществ фрикулинга можно отметить следующее:

  • относительно быстрая окупаемость;
  • высокий КПД и результативность;
  • снижение износа увеличение эксплуатационного срока основного оборудования.
  • Энергоэффективность. Затраты на электроэнергию уменьшаются в несколько раз (до 50-60% в межсезонье и 80% в зимний период).
  • Удобство в эксплуатации. Система свободного охлаждения работает в автоматическом режиме и не требует особого техобслуживания.
  • осушение воздуха зимой,
  • достаточно большие расходы на первоначальное оснащение, т.к. придется устанавливать дополнительные устройства для восполнения потери влаги, фильтрации поступающего воздуха, предусматривать вытяжку с большим объемом.

Н аша компания «Континент климата» с 2001 года занимается проектированием, монтажом и обслуживанием систем вентиляции, в том числе фрикулинга в Москве и Подмосковье. Мы делаем работу быстро, качественно и по доступным ценам. Обращайтесь к нам в любое время по телефону 8 (926) 18 89 636.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: