19.04.2019

Модульные чиллеры – новое слово в системах охлаждения

Развитие систем холодоснабжения происходит в различных направлениях – модернизация внутренних элементов холодильных машин, прогресс в устройствах автоматизации, оптимизация алгоритмов управления.

Небольшие изменения в конструкции чиллеров анонсируются ежегодно. Но периодически случаются гораздо более глобальные события. Например, появление нового вида оборудования или адаптация того или иного оборудования под совершенно новые условия работы. Модульные чиллеры – из этой серии. Совместим преимущества систем холодоснабжения и мультизональных систем кондиционирования, они, судя по всему, станут одним из трендов ближайших лет.

Предпосылки появления модульных чиллеров

Чиллерные системы традиционно ассоциируются с громоздкостью и сложностью, а также с трудностями при их резервировании. Установка одной холодильной машины влечёт за собой появление единой точки отказа – собственно, самого чиллера. Установка нескольких чиллеров сложна в обвязке и наладке. Кроме того, известно, что чем больше в системе единиц оборудования, тем менее устойчиво работает система.

Наконец, установка нескольких чиллеров подразумевает наличие свободного места вокруг каждого из них. Оно необходимо для забора воздуха, охлаждающего конденсатор, а также для сервиса холодильных машин. Если одна холодильная машина требует вокруг себя свободное пространство в 1,5 метра, то между двумя холодильными машинами следует предусматривать 3 метра – по 1,5 метра для каждой из них.

Наиболее распространенной альтернативой для чиллерных систем являются мультизональные системы кондиционирования. Они характеризуются высокой эффективностью, компактностью наружных блоков, более простой наладкой системы с несколькими наружными блоками, возможностью их установки вплотную друг к другу. Однако мультизональные системы имеют ограничения по общей длине трубопроводов, по расстоянию до самого удалённого блока, по перепаду высот между блоками и ряд других ограничений.

Анализ ситуации приводит к очевидному выводу: между простыми, но имеющими жёсткие ограничения мультизональными системами кондиционирования и практически неограниченными, но сложными чиллерными системами охлаждения должно возникнуть что-то среднее, совмещающее в себе преимущества обеих архитектур. Именно эту нишу и заняли модульные чиллеры.

Что такое модульные чиллеры

Модульные чиллеры представляют собой традиционные холодильные машины, работающие на базе парокомпрессионного холодильного цикла, но имеющие ряд особенностей – другое конструктивное исполнение и возможность достаточно простого объединения нескольких блоков в одну систему. Рассмотрим эти особенности.

Конструкция модульных чиллеров

Внешне модульные чиллеры напоминают наружные блоки мультизональных систем кондиционирования. Они занимают малую площадь, имеют вертикально-ориентированный конденсатор с горизонтальным всасыванием и верхним выбросом воздуха. Модульные чиллеры включают в себя все те же элементы, что и обычные чиллеры – испаритель для охлаждения холодоносителя, компрессор, конденсатор, термо-регулирующий вентиль, вентилятор для обдува конденсатора, трубопроводы, арматуру, элементы автоматики.

Компоновка модульных чиллеров такова, что сервисные зоны у них расположены с двух противоположных сторон. Двумя другими сторонами они могут быть установлены вплотную друг к другу в один ряд.

Объединение модульных чиллеров в одну систему

Подобно VRF-системам модульные чиллеры предусматривают объединение нескольких агрегатов в единую систему. Впрочем, если в мультизональных системах может быть объединено лишь до четырёх наружных блоков, то в случае чиллеров – до 8 или до 16. Контроллеры модульных чиллеров имеют весь необходимый для этого функционал – физические разъёмы для кабелей, поддержку адресации и программное обеспечение, осуществляющее контроль и управление над системой в целом.

При объединении нескольких модульных чиллеров в одну систему один из них назначается ведущим, остальные – ведомыми блоками. Система управления следит за равномерной выработкой ресурса каждого из чиллеров. При аварии на ведущем чиллере обычно требуется ручной выбор нового ведущего чиллера. При аварии на ведомом чиллере система продолжает работать, но без вышедшего из строя блока.

Возможность объединения чиллеров различной мощности позволяет подобрать общую мощность системы, в точности соответствующую величине теплоизбытков на объекте. Допустим, в линейке обычных чиллеров присутствуют модели мощностью 500кВт и 560кВт, а требуемая холодопроизводительность составляет 520кВт. В этом случае будет выбран чиллер мощностью 560кВт, за 40кВт которого заказчику придётся переплатить.

В случае модульных чиллеров система может быть собрана из трех агрегатов мощностью, например, 200кВт, 160кВт и 160кВт. Это обеспечит в точности необходимую холодильную мощность на объекте. При этом выход из строя одного чиллера в первом случае оставит весь объект без кондиционирования, а во втором случае на объекте гарантированы 320кВт или 360кВт холода.

Безусловно, можно было бы предусмотреть два или три обычных чиллера. Это позволило бы точно попасть в заданную холодопроизводительность и обеспечить резервирование. Но, помимо завышенной стоимости решения, сравним габаритные размеры.

Габариты чиллера мощностью 250кВт составляют порядка 5500х1500мм. С учётом ширины зоны обслуживания 1000мм с каждой стороны получим «зазор» между соседними чиллерами в 2000мм. Минимальные размеры площадки для двух чиллеров составят 5500х5000мм – более 27 квадратных метров!

Итоговые габариты собранного из нескольких блоков модульного чиллера составят примерно 9000х1200мм, то есть немногим более 10 квадратных метров. Выгода в занимаемой площади – почти в 3 раза.

Диапазон холодопроизводительности модульных чиллеров

Холодильная мощность одного модульного чиллера относительно невелика – от 25 до 250 киловатт в зависимости от производителя и линейки. Объединение таких чиллеров в одну сеть позволяет построить систему общей холодопроизводительностью порядка 2 мегаватт (до 2080 киловатт холодильной мощности у Dantex, до 2000кВт у Lessar, до 2208кВт у Royal Clima).

Для сравнения вспомним, что максимальная холодильная мощность VRF-систем составляет порядка 300-400кВт, а холодопроизводительность системы из нескольких мощных чиллеров может достигать и даже превышать 10МВт.Такой анализ подтверждает позиционирование модульных чиллеров между мультизональными и классическими чиллерными системами.

Регулирование холодопроизводительности

Применение модульных чиллеров имеет ряд преимуществ с точки зрения регулирования холодопроизводительности системы охлаждения при одновременной экономии средств на дорогостоящих технологиях плавного регулирования.

Действительно, наиболее распространенный метод регулирования холодопроизводительности на сегодня – применение инверторных компрессоров. Когда в холодильном контуре присутствует один или два компрессора, очевидно, они должны быть инверторными для получения широкого диапазона регулирования. Применение модульных чиллеров, собранных из нескольких блоков, позволяет регулировать производительность системы путём включения и отключения каждого из компрессоров.

Такой подход обеспечивает ступенчатое регулирование холодильной мощности и экономию средств на инвертоных компрессорах: вместо них могут быть применены обычные «старт-стопные» агрегаты. Шаг регулирования при этом определяется путём деления 100-процентной холодопроизводительности на число холодильных контуров в системе.

Например, всего 4 двухконтурных модульных чиллера общей мощностью 320кВт обеспечат шаг регулирования 320/(4•2) = 40кВт или всего 12,5% от общей производительности системы. Погрешность регулирования при этом составит половину шага – 20кВт или 6%. Столь низкая погрешность регулирования холодопроизводительности при отсутствии затрат на дорогие инверторные компрессоры – ещё одно преимущество модульных чиллеров.

Mir-klimata.info