Оптимізація гідравлічних систем розподілу з фенкойлами для підвищення енергоефективності

Екологічні проблеми, законодавство і зростання цін на енергоносії різко збільшують потребу в підвищенні енергоефективності будівель. Існують різні способи підвищення ефективності, і так як на системи опалення та кондиціонування припадає до 50% споживання енергії в будівлях, вони знаходяться під особливо пильною увагою. Оптимізація гідравлічного розподілу в системах кондиціонування є більш економічно ефективним рішенням для зниження енергоспоживання; ефект буде негайний і істотний. Фактично оптимізація гідравлічного розподілу в існуючій системі може знизити споживання енергії на 30% (в залежності від початкового стану системи), забезпечуючи при цьому високий рівень комфорту.

Вплив режиму управління і типу схеми на температуру води в зворотньому трубопроводі при охолодженні

Ефективність чилера зазвичай визначається за коефіцієнтом енергоефективності (EER). Для того щоб зберегти EER чилера якомога вищим при частковому навантаженні, необхідно не допускати зменшення середньої логарифмічною різниці температур між охолодженою водою і холодоагентом. При постійній температурі охолодженої води, що подається, слід уникати зниження температури зворотньої води при частковому навантаженні.

Для того щоб визначити причину зміни температури води в зворотньому трубопроводі при частковому навантаженні, треба проаналізувати, що відбувається на стороні споживача (фенкойли).

Розглянемо спочатку схему з пропорційним управлінням змінною витратою через фенкойли, які оснащені двоходовими клапанами, маючи на увазі, що все правильно збалансовано (рис. 1a). Оскільки при зниженному навантаженні фанкойла витрата поступово знижується, різниця температур на фенкойлі збільшується. Таким чином, стабільне і точне пропорційне регулювання змінної витрати в системах з фенкойлами дає виграш в EER охолоджувача.

Тепер розглянемо схему з триходовим клапаном, також з пропорційним управлінням (рис. 1b). Така схема часто використовується в системах з постійною витратою для підтримки мінімальної необхідної витрати для насоса, щоб уникнути нагріву води, яка подається насосом. При такій схемі різниця температур буде такою ж, як і для схеми з двоходовим клапаном. Однак, коли триходовий регулюючий клапан поступово закривається, витрата через байпас істотно збільшується. Це призводить до зниження температури води в зворотньому трубопроводі. Таким чином, очевидно, що використання цієї схеми має бути зведено до мінімуму.

Рис. 1: (a) схема з двоходовим клапаном; (b) схема з триходовим клапаном

В вищенаведених випадках передбачалося стабільне і точне пропорційне регулювання. З причин економії на вартості обладнання часто on/off регулювання стає більш привабливим. Часто буває і так, що пропорційне регулювання переходить в режим регулювання on/off через неправильне балансування системи. Тому давайте розглянемо дві схеми, з on/off регулюванням.

Умовою часткового навантаження схеми з on/off регулюванням споживачів є підрахунок одночасно працюючих фенкойлів. При 50% -ному навантаженні повинні бути в середньому 50% фенкойлів в положенні «увімкнено» і 50% фенкойлів в положенні «вимкнено».

Якщо схема складається з фенкойлів з двоходовими клапанами, які мають on/off регулювання та деякі фенкойли знаходяться в положенні «вимкнено», то загальна витрата зменшується. Лінійні втрати також зменшуються в квадратичної залежності від зменшення витрати. Отже, більш високий наявний напір у всіх точках системи призводить до надмірно високої витраті через фенкойли, що знаходяться в положенні «увімкнено». У зв'язку з нелінійної характеристикою потужності фанкойла зі збільшенням витрати вище розрахункової величини потужність збільшується. Таким чином, перевитрата при незначному зростанні потужності, що видається, зменшує різницю температур на фенкойлі з двоходовим клапаном з on/off регулюванням. Якщо все фенкойли мають схему з триходовими клапанами, то, коли деякі фенкойли знаходяться в положенні «вимкнено», витрата тече через байпас, так що загальна витрата не змінюється. Однак, так як витрати проходять через байпас, температура води в зворотньому трубопроводі лінійно зменшується із зменшенням навантаження.

Таким чином, вочевидь, що серед різних розглянутих схем двоходова схема зі змінною витратою і з пропорційним управлінням є більш кращою, за умови що стабільне і точне управління забезпечується за рахунок правильного вибору регулюючого і балансувального клапанів.

Крім того хотілося б відзначити, що зараз на ринку існують більш універсальні пристрої, які дозволяють регулювати протік води через фенкойли - динамічні самобалансувальні контрольні клапани з плавним регулюванням. Світовим лідером у виробництві таких клапанів є датська компанія FlowCon.

Зовсім недавно компанія FlowCon представила нову лінійку клапанів під назвою Green (рис. 2.). Незалежний від тиску клапан FlowCon Green розроблен як «3 в 1 рішення», поєднуючи в собі регулюючий клапан з пропорційним управлінням, що використовує повний хід штока, автоматичний балансувальний клапан і регулятор перепаду тиску, незалежний від перепадів тиску. Новий клапан обладнаний інноваційною системою автоматичного регулювання, яка забезпечує постійне саморегулювання клапана. Така система дозволяє отримати необхідну витрату на кожному споживачеві, незалежно від коливань тиску в гідравлічній системі. Кожен незалежний від тиску контрольний клапан FlowCon Green дозволяє встановити певне значення максимальної витрати на кожному контурі без обмеження використання довжини штока.

Рис. 2. Незалежний від тиску регулюючий балансувальний клапан FlowCon Green.

У порівнянні з попередніми 20 мм PICV клапанами, FlowCon Green має оновлену конструкцію, що дозволяє знизити параметри витрати. Даний 20-ти мм клапан починається з витрати 32 л/год для FlowCon Green.0, що робить його ідеальним для застосування в системах фанкойлів та інших систем з низькою витратою. Крім того, поліпшена здатність закриття клапана та протечка знижена з 3 л/годину до IEC 60534-4 клас IV, що робить його більш придатним до застосування в 4-трубних системах.

Рис. 3. Приклад підключення клапана FlowCon Green.

Всі картриджі з серії FlowCon Green можуть застосовуватися з лінійкою приводів FN відповідно з технічними характеристиками. Приводи доступні з різними варіантами сигналів управління: 0 (2) -10В з плавним регулюванням, 3-х позиційним або 2-х позиційним. Крім того приводи, застосовувані з серією FlowCon Green, мають ступень захисту IP54.

Правила використання матеріалів сайту