Способы снижения энергопотребления чиллера

Способы снижения энергопотребления чиллера

При разработке современного климатического оборудования особое значение уделяется проблеме энергосбережения. В Европе количество энергии, потребляемой оборудованием в течение годового цикла эксплуатации, является одним из основных критериев для принятия решения при рассмотрении предложений, представленных на тендер. На сегодняшний день существенным потенциалом для повышения энергоэффективности является разработка и создание климатической техники, способной как можно точнее покрывать график нагрузки при постоянно меняющихся условиях работы. Например, согласно исследованиям, колебания средней величины нагрузки на систему кондиционирования в течение сезона составляют до 80%, в то время как работа на полную мощность необходима всего лишь несколько дней в году. В то же время, суточный график тепловых избытков имеет также неравномерный характер c явно выраженным максимумом. Традиционно в чиллерах мощностью 20–80 кВт устанавливают два одинаковых компрессора и делают два независимых холодильных контура. В результате агрегат способен работать в двух режимах на 50% и 100% своей номинальной мощности. Новое поколение чиллеров с холодильной мощностью от 20 до 80 кВт позволяет выполнять трехступенчатое регулирование производительности. В этом случае полная холодильная мощность распределяется между компрессорами в соотношении 63% и 37%. У чиллеров нового поколения оба компрессора включены параллельно и работают на один холодильный контур, то есть имеют общий конденсатор и испаритель. Такая схема значительно увеличивает коэффициент преобразования энергии (КПЭ) холодильного контура при работе с неполной нагрузкой. Для таких чиллеров при 100% нагрузке и температуре наружного воздуха 25°С КПЭ = 4, а при работе на 37% КПЭ = 5. Учитывая то, что 50% времени чиллер работает с нагрузкой 37% это дает существенную экономию энергии.

Снижение энергопотребления чиллера методом регулирования температуры охлажденной воды

Для снижения энергопотребления чиллера на многих установках по производству охлажденной воды используется опция изменения уставки температуры охлажденной воды, т.е. изменения уставки регулирования чиллера. Увеличение температуры охлажденной воды позволяет снизить энергопотребление чиллера. В насосных системах с постоянным расходом это может позволить уменьшить энергопотребление всей системы (до тех пор, пока обпеспечивается регулирование влажности). Сбой в регулировании влажности может быть получен в том случае, если температура охлажденной воды возрастает и температура воздуха на выходе теплообменника вырастает до значения, при котором не может быть обеспечено выполнение требуемого осушения.

В системах с переменным расходом насосной прокачки увеличение температуры охлажденной воды приводит к увеличению энергии, потребляемой насосом, и часто, к значительному росту суммарной энергии, потребляемой системой. Перед тем, как принять решение об увеличении температуры охлажденной воды, оператор системы должен рассчитать увеличение энергии на насосную перекачку и сравнить это значение с экономией энергопотребления чиллера.

Часто игнорируемым методом снижения энергопотребления системы является метод уменьшения температуры охлажденной воды, позволяющий сократить энергозатраты на насосную перекачку, но приводящий к росту энергопотребления чиллера. Снижение температуры охлажденной воды также позволяет улучшить процесс осушения воздуха в здании.

Еще одним следствием снижения температуры охлажденной воды является увеличение производительности чиллера в моменты, когда температура воды конденсатора лежит ниже проектного значения. До запуска следующего чиллера и его вспомогательного оборудования проходит больше времени.

Чтобы обеспечить соответствие требованиям нагрузки системы, любое изменение уставки температуры охлажденной воды требует проведения изменений в алгоритме программы регулирования последовательности работы чиллеров системы. Это не гарантирует от возникновения дополнительных усложнений.

Экономия энергозатрат на насосную перекачку

Часто, работа насосов регулируется таким образом, чтобы поддерживать постоянный перепад давления на выносном теплообменнике. Поскольку такой теплообменник обслуживает зону, требующую максимального охлаждения (критичную зону), насос прозводит большее давление и потребляет большее энергии, чем это необходимо. Установки, оборудованные системами регулирования на воздушной стороне и системами регулирования всей чиллерной установки, оснащены клапанами с DDC-цифровыми контроллерами, позволяющими сократить расходы на эксплуатацию насосов. Если мониторинг системы организован таким образом, чтобы определить "критичное" значение в каждый момент времени, давление работы насоса может быть изменено так, чтобы регулирующий клапан критичной зоны находился в положении, близком к положению открытия. Встроенный регулятор позволяет контроллеру уровня системы определить критичную зону и динамично переопределить уставку работы насоса и, таким образом, снизить затраты на эксплуатацию насоса.

Контроллер "знает" положение отдельных клапанов, которые изменяют и обеспечивают необходимый расход воды через теплообменник. Система автоматизации здания выполняет постоянный мониторинг контроллеров клапанов, определяя открытые клапаны. Контроллер переустанавливает уставку работы насоса таким образом, чтобы, по крайней мере, один клапан (требующий самого высокого давления на входе) находился в положении, близком к положению полного открытия. Результат такой стратегии проявляется в том, что насос производит только давление, необходимое для обеспечения требуемого расхода воды через "критический" клапан, что позволяет экономить энергозатраты на насосную перекачку.

Смотрите также