Особенности применения чиллеров на базе винтовых и спиральных компрессоров
В настоящее время на рынке чиллеров идет негласная конкуренция между многокомпрессорными (6–12 шт) чиллерами на базе компрессоров SCROLL и чиллерами на базе винтовых компрессоров (1–3 шт).
В этой статье мы хотим рассмотреть аспект энергетической эффективности этих машин в различных условиях и на разных объектах на примере оборудования компании CLIVET, которая имеет в своей гамме продукции оба этих типа чиллеров.
Вместе с тем, затрагивать аспекты надежности, долговечности, ремонтопригодности мы здесь не будем — это тема для отдельной статьи.
Компания CLIVET выпускает чиллеры, а также тепловые насосы серии SPIN CHILLER WSAT/N–SC. Каждый контур циркуляции хладагента чиллера включает в себя несколько герметичных спиральных компрессоров, которые реализуют ступенчатое регулирование производительности. Такие системы имеют низкое потребление электроэнергии при неполных нагрузках.
В то же время компания CLIVET выпускает чиллеры для охлаждения серии WDAT–3. Каждый контур циркуляции хладагента построен на базе полугерметичных винтовых компрессоров, в которых реализуется плавное регулирование производительности. Чиллеры предназначены для работы на фреоне R–134a и имеют низкое потребление электроэнергии при полной тепловой нагрузке.
Производительность чиллера |
100% |
75% |
50% |
25% |
EMPE |
PE% (время работы чиллера) |
10 |
30 |
40 |
20 |
Температура теплоносителя на входе в испаритель |
12 |
10,7 |
9,5 |
8,3 |
Температура внешнего воздуха |
35 |
31,3 |
27,5 |
23,8 | |
 | Представление о том, какое же решение является наиболее целесообразным для конкретного объекта, дает индекс энергоэффективности чиллера. Существуют две методики его расчета: EMPE, разработанная итальянской ассоциацией AICARR, применяемая на европейском рынке климатического оборудования, и IPLV, которая разработана в соответствии со стандартом 550/590–98, действующим в США для климатического оборудования и применяется на рынке США. Отличие двух индексов в разном представлении энергоэффективности при частичных нагрузках для различных условий эксплуатации.
В соответствии с исследованиями ассоциации AICARR, проведенными для стран Восточной и Центральной Европы, были приведены усредненные условия эксплуатации оборудования в течение года.
Было установлено, что в течение года в среднем всего лишь 10% времени чиллер работает с полной тепловой нагрузкой при температуре внешнего воздуха 350С; 30% времени — с тепловой нагрузкой в 75% при температуре внешнего воздуха 310С и 40% времени с производительностью 50% при температуре внешнего воздуха 270С. А 20% времени чиллер работает с тепловой нагрузкой 25% при температуре наружного воздуха 23,80С.
EMPE чиллера на базе герметичных спиральных компрессоров 3,83 EMPE чиллера на базе полугерметичных винтовых компрессоров 3,77 |
|
Чиллер на базе герметичных спиральных компрессоров, на фреоне R-22, R-407 |
Чиллер на базе полугерметичных винтовых компрессоров |
Производительность [кВт] |
869,64 |
3,8% |
830,25 |
EER при 100% производительности |
2,78 |
-10,7% |
3,11 |
EER при 75% производительности |
3,45 |
-1,4% |
3,5 |
EER при 50% производительности |
4,03 |
4,10% |
3,87 |
EER при 25% производительности |
4,55 |
5,8% |
4,3 |
EMPE |
3,83 |
1,6% |
3,77 |
Таблица 1 | Измерения проводились при постоянном расходе жидкости и температуре жидкости на выходе из испарителя 70С, поэтому температура жидкости на входе в испаритель изменяется (см. таблицу 1).
В соответствии со стандартом 550/590–98, условия измерения и временные интервалы другие, как показано в таблице 2.
Чтобы упростить сравнение, мы взяли два чиллера с одинаковыми поверхностями теплообмена и количеством рядов теплообменника конденсатора, а также одинаковым расходом воздуха через конденсатор. Чиллер на базе полугерметичных винтовых компрессоров укомплектован встроенным контуром экономайзера и кожухо–трубным испарителем. Чиллер на основе спиральных компрессоров имеет пластинчатый испаритель. Производительность чиллеров при 100% нагрузке, при температуре входящей и выходящей воды 7–120С равна 850 КВт.
 |
Производительность чиллера |
100% |
75% |
50% |
25% |
IPLV |
PE% (время работы чиллера) |
1 |
42 |
45 |
12 |
Температура теплоносителя на входе в испаритель |
11,7 |
10,5 |
9,2 |
8 |
Температура внешнего воздуха |
35 |
26,7 |
18,3 |
12,8 | | Энергоэффективность чиллеров рассчитана в соответствии с температурными режимами эксплуатации.
Значение коэффициентов EMPE и IPLV для чиллеров на базе винтовых и спиральных компрессоров было рассчитано, исходя из соотношения времени, в течение которого чиллер эксплуатируется с определенными значениями тепловой нагрузки.
Из приведенных графиков видно, что если тепловая нагрузка на объекте изменяется от 0 до 100%, то наибольшей эффективностью и наименьшим энергопотреблением будут обладать чиллеры на базе герметичных спиральных компрессоров. Если же тепловая нагрузка на объекте меняется в пределах 60–100%, наибольшую эффективность будут демонстрировать чиллеры с полугерметичными винтовыми компрессорами.
Большую роль играет также и система управления чиллера. Появление новых систем управления, в частности систем управления семейства CLIVET TALK, регулирующих температуру жидкости на выходе, «интеллектуальное» включение или отключение очередного компрессора позволило значительно сократить необходимый объем жидкости в системе и значительно сократить количество пусков компрессоров.
IPLV чиллера на базе герметичных спиральных компрессоров 4,66 IPLV чиллера на базе полугерметичных винтовых компрессоров 4,61 |
|
Чиллер на базе герметичных спиральных компрессоров, на фреоне R-22 R-407 |
Чиллер на базе полугерметичных винтовых компрессоров |
Производительность [кВт] |
861,47 |
3,8% |
830,25 |
EER при 100% производительности |
2,76 |
-10,7% |
3,09 |
EER при 75% производительности |
3,86 |
-2,5% |
3,96 |
EER при 50% производительности |
5,09 |
2,4% |
4,97 |
EER при 25% производительности |
6,02 |
6,5% |
5,65 |
EMPE |
4,66 |
1,10% |
4,61 |
Следует отметить, что в настоящее время эта система управления устанавливается не только традиционно на SPIN–чиллерах и ELFO–чиллерах, но и стала применяться на чиллерах с винтовыми компрессорами, повышая его эффективность при переменных нагрузках.
Поэтому, если SPIN–чиллеры в условиях переменной нагрузки обеспечивают экономию энергии до 38%, то чиллеры с винтовыми компрессорами обеспечивают экономию до 30%.
Мы надеемся, что эта информация, в условиях повышающихся требований к экономии энергии, поможет специалистам сделать правильный выбор при проектировании различных объектов.
Статья предоставлена компанией «Евроклимат»
|