Фрикулинг - свободное охлаждение

Фрикулинг, или эволюция форточки.

К числу древнейших устройств управления микроклиматом в помещении относятся оконные форточки. Изменяя угол их открытия, можно не только регулировать приток свежего воздуха, но и поддерживать желаемую температуру в помещении, создавая «управляемый холодный сквозняк».

В эпоху НТР данная технология была значительно усовершенствована и получила название «Free Coоling» - «свободное охлаждение», «естественное охлаждение». Суть ее состоит в том, что к проему в стене подключается воздуховод с вентилятором, смесительной камерой и управляемыми заслонками. Положение заслонок определяет умный контроллер в зависимости от температуры наружного воздуха, температуры в помещении и заданной уставки температуры. При низких температурах снаружи и температуре в помещении близкой к заданной, заслонка наружного воздуха слегка приоткрыта, основной поток воздуха – рециркуляционный. При повышении температуры внутри или снаружи помещения, заслонка наружного воздуха открывается больше, рециркуляционного – закрывается. Подобная система позволяет довольно точно регулировать температуру в обслуживаемом помещении, избегать резких температурных перепадов и холодных сквозняков, благодаря участию в процессе не только холодного наружного, но и теплого рециркуляционного воздуха.

Несомненым преимуществом систем естественного охлаждения, по сравнению с другими системами, можно считать малое потребление энергии – холод используется бесплатный!

К недостаткам можно отнести ограниченный период работы – при температуре наружного воздуха выше +16⁰С, использовать подобные системы, например, для охлаждения серверной, вряд ли получится. Поэтому системы естественного охлаждения обычно устанавливают, как дополнение к кондиционерам.

Большие расходы воздуха требуют больших воздуховодов – иногда проблематично разместить их в помещении.

Еще одним недостатком можно считать осушку воздуха в холодное время года. Если параметр влажности важен, потребуется дополнительно установить увлажнители воздуха. Альтернативный вариант – охлаждать воздух, циркулирующий внутри помещения наружным через теплообменник. Потоки оказываются разделенными, температура внутри помещения поддерживается, благодаря изменению расхода наружного воздуха через теплообменник.

Несмотря на отмеченные недостатки, фрикулинг заслуживает серьезного внимания – цены на электроэнергию в Москве уже выше, чем в Париже, а учитывая аппетиты наших энергетических компаний, могут догнать и токийские, поэтому использование энергосберегающих технологий становится все более актуальным.

Инженер Юрий Цибин. 19.08.2013г.

Пример технического решения фрикулинга на действующем объекте.

Решение задачи фрикулинга на действующем объекте.

В данном техническом решении рассматривается задача охлаждения производственного помещения за счет естественного холода в холодный период года без использования существующих чиллеров.

В помещении имеются фанкойлы суммарной холодопроизводительностью 150 кВт. при температуре охлаждающей воды +7 С, обратной +12 С. Центральный трубопровод имеет необходимое количество запорной арматуры для отсечения каждой ветви, обслуживающей 1й этаж. С их помощью можно убрать из работы не эксплуатируемые ветви трубопровода.

Для решения данной задачи предлагается следующее:

В холодный период года, когда централизованная система кондиционирования законсервирована, к ветви трубопровода обслуживающей помещение печати (далее «ветвь №1) предлагается подключить теплообменник вода-гликоль, со своей насосной группой. К теплообменнику вода-гликоль со стороны «гликоль» подключить «сухую градирню» для захолаживания гликоля и последующего охлаждения воды для ветви №1.

Принципиальная гидравлическая схема естественного охлаждения

Таким образом для охлаждения воздуха в холодный период года используется естественный холод и затрачивается электроэнергия только для работы насосов, вентиляторов фанкойлов и сухой градирни.
Трехходовой клапан, показанный на схеме, предназначен как для регулирования температуры теплоносителя в процессе работы в режиме "свободного охлаждения", так и для защиты теплообменника от замерзания при пусках системы в зимний период.

Однако данная схема имеет один недостаток:
Поскольку консервация централизованной системы кондиционирования на зимний период происходит при температуре наружного воздуха около +7 С (начало эксплуатации системы естественного охлаждения), то температура гликолевой смеси будет иметь график +15/+10С и как следствие охлажденная вода, обслуживающая фанкойлы будет иметь график +18/+13С. При данном температурном графике находящиеся в помещении фанкойлы будут иметь холодопроизводительность около 45 кВт. (в три раза меньше).

Для обеспечения температурного графика для фанкойлов +7/+12 С температура воздуха на улице должна быть около 0ОС и ниже. Количество дней в году, в период с октября по апрель включительно, с температурой от +7 до 0 C порядка 80 – 90. Что составляет около трети всего времени эксплуатации представленного решения.

Для полноценной работы системы в диапазоне от +7 до +0С нужно:
1. или увеличивать количество фанкойлов (не очень удобно в условиях действующего производства т.к. повлечет за собой еще и замену труб из-за увеличившегося расхода воды),
2. или увеличить период работы централизованной системы охлаждения (что влечет за собой риск разморозки теплообменника и как следствие дорогостоящий ремонт),
3. или использовать дополнительный источник холода в виде чиллера работающего в данном температурном диапазоне и ниже совмещающим в себе дополнительный теплообменник для охлаждения гликоля без использования компрессоров при температуре ниже 0 С.

Принцип работы чиллера с функцией естественного охлаждения:

1. Режим лето. Жидкость охлаждается только в испарителе чиллера. Компрессоры используются на 100%.
2. Режим межсезонья (переходный режим) Жидкость охлаждается в первую очередь в теплообменнике жидкость-воздух (сухая градирня), во вторую очередь происходит доохлаждение в испарителе чиллера. Компрессоры включаются время от времени для доохлаждения жидкости до требуемой температуры.
3. Режим зима (естественное охлаждение, «FREECOOLING») Жидкость полностью охлаждается в теплообменнике жидкость-воздух (сухая градирня).

ЗАО "Инженерные Системы". 15.02.2016г.

© Данная статья является объектом авторского права ЗАО "Инженерные Системы". Полное или частичное копирование запрещено и преследуется по закону