Сучасні тенденції в конструюванні чилерів з повітряним охолодженням

В Японії на частку холодильних машин з повітряним охолодженням конденсатора — що працюють тільки на холод, так і здатних функціонувати в режимі теплового насоса — припадає майже половина ринку чилерів.

Діючі в Японії суворі вимоги до потужного холодильного обладнання, де газ знаходяться під високим тиском, наказують приймати додаткові заходи безпеки при встановленні чилерів потужністю понад 120 к.с.

З цієї причини основу парку чилерів з повітряним охолодженням в Японії складають пристрою потужністю від 40 до 120 к.с., які укомплектовані гвинтовими компресорами потужністю до 60 к.с. Основним холодоагентом в даному сегменті є R134a. Лише чилери невеликої потужності (до 30 к.с.), які сконструйовані на базі спіральних або ротаційних компресорів, що є частиною напівпромислових систем кондиціонування, використовують R410A.

Близько 10 років тому холодильні машини з повітряним охолодженням потужністю 40–120 к.с. стали використовуватися в складі модульних чілерів. Об'єднання декількох холодильних машин-модулів дозволило добитися максимальної холодопродуктивності в 1500 к.с. При цьому відносно невелика потужність кожного окремого модуля дозволяла обійти суворі вимоги до потужного обладнання, що використовує гази під високим тиском. Ще одна перевага модульних систем — можливість індивідуального управління продуктивністю кожного модуля, що дозволяє домогтися високої ефективності при неповному навантаженні.

У перших модульних чилерах застосовувалися поршневі компресори, що працюють на холодоагенті R407C. Потім з'явилися пристрої з потужними спіральними і ротаційними компресорами і DC-інверторним керуванням, що використовують R410A. Сьогодні модульні чилери випускають і продають практично всі японські виробники холодильних машин.

Спочатку модульні чилери призначалися для заміни існуючого обладнання. Пізніше розвиток технологій дозволило збільшити максимальну потужність охолодження модульних систем до 6400 к.с., що відповідало потужності відцентрових і абсорбційних чілерів. Крім того, з часом модульні чилери зрівнялися з відцентровими і по ефективності. Сьогодні модульні системи застосовуються в самих різних областях: від кондиціонування об'єктів комерційної нерухомості до тепло - і холодопостачання виробничих процесів.

Модульні конструкції

На сьогоднішній день модульні чилери, що представлені на японському ринку, — це системи, що складаються з модулів потужністю 30 60 к.с. Кожен модуль має кілька холодильних контурів і укомплектований декількома спіральними або ротаційними компресорами. Крім того, кожен модуль може управлятися за допомогою інвертора постійного струму (DC-інвертора), що істотно підвищує інтегральний показник ефективності при частковому навантаженні (IPLV) всієї системи.

На відміну від гвинтових чилерів, модульні системи використовують холодоагент R410A, термодинамічні характеристики якого дозволяють зменшити діаметр труб фреонової магістралі і габарити теплообмінників.

Однією з проблем, з якою стикаються конструктори модульних чилерів, стало забезпечення однорідного повітряного потоку через кілька сполучених теплообмінників. Для вирішення цієї проблеми використовуються теплообмінники незвичайних форм.

Модульна технологія дозволяє значно скоротити площу, що займає чилер. Як правило, для встановлення модульної системи потрібно на 30–60% менше місця, ніж для традиційних чілерів тієї ж сукупної потужності, які стоять окремо. Для виробників виготовлення стандартних модулів дозволяє значно скоротити витрати. Крім того, в деяких модулях використовуються ті ж компоненти, що і в напівпромислових системах кондиціонування, що дозволяє ще більше знизити виробничі витрати за рахунок уніфікації комплектуючих.

Гнучкість

У разі модульних систем необхідна продуктивність забезпечується об'єднанням декількох модулів невеликої потужності (до 60 к.с.). Така конструкція дозволяє при необхідності нарощувати холодильну потужність вже встановлених систем. Модульність також дає велику свободу при розміщенні обладнання. Крім того, комбінуючи в одній системі модулі, що працюють тільки на охолодження і здатні функціонувати в режимі теплового насоса, виробники можуть створювати системи, які найкращим чином задовольняють потреби замовників охолодження та обігріву.

Інтегроване управління

В модульних чилерах використовуються контролери для забезпечення інтегрованого управління всією системою. Ці контролери керують продуктивністю кожного модуля і у випадку модулів-теплових насосів використовуються для організації розморожування. Результат такого підходу — висока енергоефективність і надійність системи.

В якості стандартного або додаткового обладнання кожен модуль може оснащуватися водяним насосом, що керується за допомогою контролера. Це ще більше знижує енергоспоживання всієї системи за рахунок реалізації схеми зі змінним об'ємом води (VWV).

Простота монтажу та обслуговування

Окремі модулі мають невеликі габарити, що серйозно спрощує їх транспортування і монтаж. Так як модульна система, як правило, займає менше місця, ніж традиційний чилер такої ж продуктивності, при заміні традиційного чилера модульним вивільняється корисна площа. Можливість оснащення кожного модуля індивідуальним насосом для охолоджувальної води дає можливість істотно заощадити на установці насосного обладнання та прокладання трубопроводів.

Так як модульна схема припускає наявність безлічі окремих блоків з незалежними холодильними контурами, вихід одного модуля з ладу не призводить до зупинки всієї системи. Крім того, така компоновка дозволяє організувати ротацію модулів для рівномірної вироблення ресурсу, що істотно підвищує надійність системи.

Перспективні напрямки

Завдяки можливості створення чилерів, які точно відповідають вимогам до продуктивності та займаної площі, модульна компоновка представляється досить перспективною для використання не тільки для кондиціонування повітря, але і для промислового охолодження. Додаткові переваги забезпечує можливість реалізації режиму теплового насоса.

В 2014 році в Японії було продано 9885 холодильних машин з повітряним охолодженням, з них близько 6700 машин являли собою модульні чиллери. В даний час основним ринком для таких машин є Японія, однак виробники розглядають можливість освоєння закордонних, насамперед — азіатських ринків.

Правила використання матеріалів сайту