Fig. 3. Unitatea de seria HPC Emerson Network Power Liebert, cu funcția de răcire liberă
La proiectarea sistemelor de aer condiționat pentru clădiri care necesită răcire pe tot parcursul anului, - zone tehnice ale serverului, centre de date, site-uri industriale cu un nivel ridicat de căldură în exces - ridică în mod inevitabil întrebarea: dacă să le folosească pentru răcirea aerului rece exterior în timpul iernii nu se poate? Că această posibilitate și deschide tehnologia de răcire liberă - răcirea liberă (din limba engleză «Freecooling» -. «Răcirea liberă").
Originile răcire liberă
După cum se cunoaște, mașini frigorifice - un dispozitiv care transferă căldura dintr-o mai puțin încălzită la un corp mai încălzit. Pentru a pune în aplicare un astfel de transfer de căldură este necesară pentru a consuma energie. In convenționale de aer condiționat pentru a avea un element care oferă un astfel de transfer, este un compresor. El consumă cea mai mare parte din energia degajată de aer condiționat.
Dar un val de frig ne oprim folosind instalația de aer condiționat pentru a răci aerul din interior. In schimb, deschidem doar fereastra și conținutul cu ventilație naturală. Ce împiedică să aplice un sistem similar și pentru zonele care necesită răcire pe tot parcursul anului? Pentru tabloul de distribuție, camere cu surse de alimentare și baterii neintreruptibila, servere mici și centre mari de date, situri industriale și instalații de producție - ori de câte ori există un exces de căldură semnificativă (peste 200 W / m 2) necesită răcire nu numai în timpul verii, dar și în iarnă.
În timpul acestor momente când temperatura exterioară nu este mai mare decât temperatura camerei, adică atunci când căldura nu este necesar să se transfere de la răcitor la mediul cald, și dintr-o mai încălzit la un mediu mai puțin încălzit, și poate fi activat Freecooling.
Indiferent de camera este răcit de aerul din exterior, în mod direct sau prin circuitul de aer sau de apă suplimentară, Freecooling are un mare potențial de economisire a energiei. Într-adevăr, în acest mod, aceasta nu funcționează cel mai consumatoare de energie parte a oricărui aparat de aer conditionat - compresorul. Acesta oferă, de asemenea, duce la un alt avantaj al modului de răcire liberă - economie de resurse Compresor: elementul cel mai scump de aer condiționat este utilizat mai rar, și, prin urmare, durează mai mult.
Tipuri de răcire liberă
Există două arhitecturi de sisteme de răcire gratuite. Această Freecooling directă și indirectă.
Diferența dintre ele constă în faptul că răcirea liberă indirectă în afara aerului nu intră direct în cameră pentru a fi servit (fig. 1), și cu răcire liberă scade (fig. 2), ca și cum ar fi ferestrele cu adevărat deschise.
Fiecare dintre cele două arhitecturi are propriile avantaje și dezavantaje. Astfel, răcirea liberă directă este posibil să se realizeze economii mai mari de energie, și într-adevăr, sistemul devine mai ușor. Cu toate acestea, aerul din exterior într-o cameră necesită multă atenție la curățarea aerului. Mai mult decât atât, este important de notat faptul că debitele de aer în astfel de sisteme sunt semnificative și, prin urmare, sistemul de filtrare trebuie să fie puternic.
În același timp, răcirea liberă indirectă în afara aerului nu este furnizat în spațiul, ci pentru că cerințele pentru curat-l lipsesc. Cu toate acestea, în sistem există elemente suplimentare - aer-aer sau schimbător de căldură aer-apă, circuit apă cruce și așa mai departe. Ca urmare, eficiența energetică a întregului sistem este puțin mai mic.
Punerea în aplicare a răcirii libere
Există mai multe opțiuni pentru punerea în aplicare a sistemelor directe și indirecte de răcire liberă - ambele încorporate în echipamentele de refrigerare, de obicei, pentru agregatele de răcire, și independent de acestea.
Răcitor de lichid cu funcție de răcire liberă
Una dintre cele mai comune implementari ale sistemului de răcire liberă este utilizarea răcitoarelor cu funcție liberă răcire (fig. 3).
Acest echipament permite să refuze utilizarea compresorului în timpul perioadelor de tranziție și de iarnă. Cu trei căi apa de supapă se traduce printr-un sistem suplimentar de schimb de căldură cu răcire liberă și apoi - la evaporator. Unitatea este compact, deoarece schimbătorul de căldură fără răcire este încorporat în unitatea de locuit.
Avantajul utilizării chillere cu funcția de răcire liberă este un sistem de control integrat, implicând echipamente automate de comutare cu modul de compresie pentru a elibera de răcire și vice-versa.
Aer-aer schimbător de căldură
Fig. 4. Utilizarea schimbătorului de căldură rotativ pentru implementarea unui sistem de răcire liberă
O altă variantă este câștigă popularitate este utilizarea de răcire schimbător de căldură aer-aer liber (Fig. 1), cu ajutorul schimbătorului de căldură rotativ (Fig. 4).
dezavantaj neîndoielnică de astfel de sisteme sunt dimensiunile lor globale. Instalarea poate dura un întreg etaj al clădirii, și, uneori, două, atunci când înălțimea schimbătorului de căldură este de 6 metri. Cu toate acestea, producția și alte domenii, având în vedere dimensiunile lor deja considerabile, mărimea sistemelor de răcire liberă, construit pe baza aer-aer schimbătoare de căldură, este destul de acceptabil. În plus, ele pot fi plasate pe pardoseli tehnice sau la mansarda clădirii.
Avantajul evident este extrem de mare potențial de economisire a energiei. Ele pot funcționa la temperaturi ambiante, este aproape egală cu temperatura internă, adică aproape pe tot parcursul anului. Pe sistemul de răcire al compresorului mari consumatoare de energie scade cu cel mult 10% din timp într-un an.
Punerea în aplicare a sistemului de răcire liberă directă
Fig. 5. Freecooling direct în aparate de aer condiționat Monobloc
Una dintre cele mai populare scheme de punere în aplicare răcirea liberă directă se bazează pe utilizarea dintr-o bucata de aer condiționat de precizie echipate cu această caracteristică. Astfel de soluții sunt adecvate în special pentru obiecte relativ mici, care căldura în exces nu depășește 50 kW.
Astfel monoblock balsam instalate aproape de peretele exterior, iar structura sa include o supapă care schimbă direcția de curgere a aerului. Ca urmare, în timpul iernii aerul rece din exterior, care anterior a fost destinat pentru răcirea condensatorului, prin ansamblul de amestecare este direcționat în camera (fig. 5).
Evaluarea economiilor de energie din utilizarea de răcire liberă
Una dintre sarcinile cele mai presante în acest moment este evaluarea performanței a arhitecturii de răcire liberă. Mai întâi de toate ar trebui să aflați cât de mult modul de răcire liberă este activat în anul și caracteristicile climatice ale regiunii în care sistemul de răcire va fi montat.
Modul răcire liberă Când utilizați echipamentul chiller pe bază Freecooling indirect, temperatura maximă la exterior, care poate fi operat de obicei este de 7 ° C Bun început că această cifră - nu este o dogmă, și depinde de structura sistemului în ansamblu, numărul de bucle în ea, graficul de temperatură a lichidului de răcire și de alte criterii. Cu toate acestea, „spital medie“, după cum arată experiența, este posibil să se ia temperatura de 7 ° C
Durata perioadei cu o temperatură medie mai mică de 7 ° C pentru diferite orașe din România, calculate pe baza datelor din SNP 23-01-99 * «climatologie de construcții“ este prezentată în tabel.
Trebuie remarcat, totuși, că în tabel arată temperaturile medii zilnice, în timp ce în temperaturile de tranziție și de vară de zi de multe ori peste tinta, iar noaptea - dedesubt. Datorită temperaturii se modifică ore suplimentare de utilizare a modului de răcire liberă nu este luată în considerare.
aplicatie on-line cu mare precizie pentru a calcula aceste sau alți indicatori de climă, cum ar fi valorile medii pe o anumită perioadă minimă / maximă și durata perioadei în care parametrul definit climatice nu depășește valorile de prag prestabilita.
Mai mult decât atât, prin stabilirea temperaturii de tranziție la Freecooling și principalele caracteristici ale sistemului de răcire (consumul de energie în mod normal și mod de economisire a energiei), devine posibil să se estimeze durata declanșa regimul de răcire liberă în această regiune românească și în consecință beneficii economice și de recuperare a costurilor pentru creșterea eficienței sistemului răcire.
Tabel. Cele estimate perioade anuale de durată pentru diferite orașe din România, timp în care temperatura medie este mai mică de 7 ° C (pe baza SNP 23-01-99 * „climatologie constructii“)
Desigur, vremea este în continuă schimbare, și chiar și profesioniștilor în domeniu nu este întotdeauna posibil să se prevadă exact. Ca urmare, unele calcula valoarea medie a utilizării de răcire liberă, în ultimii 15 de ani, în opinia noastră, nu este modul corect de a evalua potențialul său de economisire a energiei. Este mult mai potrivită opțiune pare proiecții optimiste și pesimiste.
Ca urmare a calculelor (pentru fiecare an în ultimii 15 ani), vom primi 15 numere, dintre care va fi un minim (cel mai mic efect asupra răcirii libere - varianta pesimistă) și un maxim (cel mai mare efect de răcire liberă - scenariul optimist). Astfel, estimarea efectului introducerea sistemului de răcire liberă pentru viitor, este posibil să se opereze cu cifre concrete care caracterizează scenariile pesimiste și optimiste.
concluzie
Sistemele de răcire gratuite pot reduce foarte mult costul energiei electrice consumate de către sistemul de răcire a spațiilor care au nevoie de aer condiționat pe tot parcursul anului. Freecooling Direct este mai eficientă, dar necesită măsuri speciale pentru a curăța aerul exterior. Freecooling indirect este mai puțin eficace, dar nu permite aerului din exterior în cameră.
Utilizarea în practicile lor previziunile optimiste și pesimiste, pe baza datelor climatice pentru anii mai reci și calde, este posibil să se prevadă cu mare precizie intervalul perioadei de amortizare a tehnologiilor de economisire a energiei, precum și rata de rentabilitate a investiției prin economisirea cheltuielilor de exploatare.
Articolul utilizează date din documentația tehnică a Emerson Network Power, compania KyotoCooling de echipamente HVAC, precum și datele din portalul de Internet www.AboutDC.ru