Чиллер для регионов с жарким климатом

На фото чиллер для жаркого климата

Чиллеры для жаркого климата обычно имеют следующие особенности:

• Повышенная мощность охлаждения — для компенсации высоких температур окружающей среды и обеспечения достаточного охлаждения.
• Улучшенная эффективность при высоких температурах — используются технологии, позволяющие сохранять высокую эффективность работы при высоких температурах воздуха.
• Надежность и долговечность — компоненты, используемые в таких чиллерах, обычно рассчитаны на эксплуатацию в тяжелых условиях, что гарантирует долгий срок службы оборудования.
• Системы защиты и автоматики — для предотвращения перегрева и других потенциальных проблем, вызванных экстремально высокими температурами.

На что влияет высокая температура воздуха?

• Повышение конденсационной температуры: Чиллеры работают по принципу цикла сжатия пара, где хладагент сжимается в компрессоре, конденсируется в конденсаторе, расширяется через расширительный клапан и испаряется в испарителе, поглощая тепло. Конденсация хладагента происходит при температуре, которая должна быть выше температуры окружающей среды, чтобы обеспечить эффективный теплообмен. При повышении температуры окружающего воздуха конденсационная температура также повышается, что требует от системы больше работы для охлаждения хладагента, уменьшая общую эффективность.
• Уменьшение эффективности теплообменника: Конденсаторы и испарители в чиллере служат для передачи тепла. Когда температура окружающего воздуха повышается, градиент температур между хладагентом внутри системы и внешней средой уменьшается, что снижает эффективность теплообмена. Это означает, что для отвода того же количества тепла системе требуется больше времени или мощности.
• Повышенная нагрузка на компрессор: По мере увеличения температуры окружающей среды для поддержания требуемой температуры конденсации компрессор должен работать под более высоким давлением, что увеличивает его энергопотребление и снижает общую эффективность системы.
• Увеличение термической нагрузки: В жарком климате тепловые потери через ограждающие конструкции зданий увеличиваются, что приводит к повышению внутренних тепловых нагрузок. Это, в свою очередь, требует от системы охлаждения большей холодопроизводительности для поддержания комфортных условий.

В жарком и влажном климате вероятность образования конденсата на трубах чиллера выше, чем в более прохладных и сухих условиях, из-за более высокой температуры точки росы. Это обусловлено тем, что теплый воздух способен удерживать больше влаги, и когда он контактирует с холодной поверхностью труб чиллера, влага конденсируется.

Чтобы минимизировать образование конденсата и его потенциально негативное воздействие на оборудование и окружающую среду (например, риск скольжения на мокрых поверхностях или коррозия оборудования), необходимо обеспечить адекватную изоляцию труб и использовать системы управления влажностью.

Какие особенности чиллеров для высоких температур?

• Увеличение размера теплообменников: Большие конденсаторы и испарители улучшают теплообмен, обеспечивая более эффективное охлаждение хладагента даже при высоких температурах окружающего воздуха. Это помогает снизить конденсационную температуру и уменьшить нагрузку на компрессор.
• Применение высокоэффективных компрессоров: Использование компрессоров, оптимизированных для работы при высоких температурных нагрузках и давлениях, повышает общую эффективность системы и снижает потребление энергии.
• Использование усовершенствованных хладагентов: Выбор хладагента с подходящими термодинамическими свойствами для работы в жарких условиях может значительно улучшить производительность чиллера. Некоторые хладагенты лучше адаптированы к высоким температурам и могут обеспечить более высокую эффективность охлаждения.
• Оптимизация системы охлаждения: Включение дополнительных вентиляторов или систем охлаждения с водяным распылением для конденсаторов может помочь снизить температуру конденсации в очень жаркой погоде.

На фото выносной увеличенный воздушный конденсатор чиллера для жаркого климата

Эти изменения и адаптации позволяют чиллерам эффективно работать в регионах с жарким климатом, обеспечивая надежное охлаждение и комфортные условия в помещениях, а также поддерживая процессы, требующие контролируемой температуры.

Снижение температуры конденсации может быть достигнуто различными методами:

• Расширение площади поверхности теплообмена конденсатора.
• Усиление потока охлаждаемого воздуха, проходящего через поверхность теплообмена конденсатора.

Расширение площади поверхности теплообмена конденсатора

(Замечание) Информация ниже не является нормативной, но на протяжении многих лет успешно используется для решения аналогичных задач.

Для упрощения, предполагается, что для каждого градуса уменьшения разницы температур ниже стандартных 15K, к базовому коэффициенту 2.0 следует добавить дополнительно 0.13 или 0.15 (в зависимости от мощности вентиляторов).

Базовый коэффициент 2.0, хотя и не является официальной теплотехнической формулой, на практике доказал свою эффективность для достижения разницы температур между воздухом и конденсацией хладагента в 15K.

Пример

При обычных условиях, когда температура окружающего воздуха составляет +35°C, а температура конденсации равна +50°C, мощность компрессора при заданной температуре кипения фреона равна 10 кВт. Эту величину умножаем на коэффициент 2.0.

10 кВт × 2.0 = 20 кВт — это необходимая мощность воздушного конденсатора при температурной разнице в 15K.

Если температура окружающего воздуха повышается до +45°C, при этом сохраняя температуру конденсации на уровне +50°C, разницу температур нужно уменьшить до 5K, то есть уменьшить разницу на 10K.

10K × 0.14 = 1.4 + 2.0 = 3.4 — это коэффициент для выбора конденсатора при температурной разнице в 5K.

10 кВт × 3.4 = 34 кВт — это мощность, которую должен иметь воздушный конденсатор.

Увеличение скорости вентиляторов

Путем увеличения объема воздуха, проходящего через конденсатор (измеряемого в кубических метрах в час) и ускорения его движения через ребра конденсатора (в метрах в секунду), достигается улучшение теплоотдачи в окружающую среду. Это, в свою очередь, приводит к снижению давления конденсации.

На фото вентилятор для воздушного конденсатора чиллера

Производители конденсаторов часто указывают мощность вентиляторов при различных способах подключения электропитания — через «треугольник» или «звезду». Подключение в конфигурации «треугольник» обеспечивает примерно на 1.4 раза большую мощность. Для дополнительного увеличения производительности вентиляторов могут использоваться модели с большим числом оборотов, увеличенным количеством лопастей, разнообразием форм лопастей и их углов наклона. Все эти изменения направлены на усиление потока и объема прокачиваемого воздуха.

Повышение скорости работы вентиляторов может быть достигнуто за счет установки системы частотного регулирования и перевода их работы на частоту 60 Гц, при условии, что исходная частота питающей сети была ниже, например, 50 Гц. Рассмотрим оба этих подхода:

1. Частотное регулирование: Система частотного регулирования (частотно-регулируемый привод, ЧРП) позволяет точно контролировать скорость вращения вентиляторов, изменяя частоту электропитания их двигателей. Это обеспечивает возможность настройки скорости вращения вентилятора в соответствии с реальными потребностями системы охлаждения, что может значительно повысить эффективность теплообмена и снизить энергопотребление, поскольку вентиляторы работают на оптимальных скоростях.
2. Перевод работы на 60 Гц: Стандартная частота электросети в большинстве стран мира составляет 50 Гц, но в некоторых странах, включая США и Канаду, используется стандарт в 60 Гц. Если электродвигатель вентилятора рассчитан на работу в обоих режимах, его перевод на питание частотой 60 Гц приведет к увеличению скорости вращения вентилятора, поскольку скорость вращения асинхронного двигателя прямо пропорциональна частоте питающего напряжения. Это увеличение частоты позволяет повысить объем прокачиваемого воздуха и улучшить теплоотдачу конденсатора, но следует учитывать, что такое изменение может повлиять на срок службы оборудования и его энергопотребление.

Выбор фреона в чиллере

• Низкое давление конденсации: R134a обладает относительно низким давлением конденсации по сравнению с другими хладагентами. Это делает его более подходящим для использования в условиях высоких температур окружающей среды, так как низкое давление конденсации помогает снизить нагрузку на компрессор и обеспечивает более эффективное охлаждение.
• Термическая стабильность: R134a проявляет хорошую термическую стабильность в широком диапазоне рабочих температур, что критически важно в жарких климатах, где системы охлаждения подвергаются интенсивным нагрузкам.
• Энергоэффективность: Хотя R134a может иметь несколько более низкую холодопроизводительность по сравнению с некоторыми другими хладагентами при одинаковых условиях, его общая энергоэффективность делает его привлекательным выбором для использования в условиях жаркого климата, где стоимость энергопотребления является значительной.

На фото фреон для чиллера

Оптимальным выбором может стать использование фреона, который характеризуется более низким давлением конденсации, такого как R134a. Однако, возможность применения конкретного типа фреона ограничивается рядом факторов, включая требования к производительности компрессора в зависимости от температуры кипения и условия его приобретения. В случаях, когда применение R134a допустимо, он может эффективно функционировать даже при очень высоких температурах окружающего воздуха до +60°C и температуре конденсации до +75°C, при давлении около 23 бар, хотя и с уменьшенной холодопроизводительностью. Следует отметить, что R134a обладает более низкой холодопроизводительностью при тех же температурах кипения, по сравнению с другими фреонами, такими как R404A, R507A, R407° C, что потребует использования более мощных компрессоров для достижения необходимой производительности. Важно найти баланс между характеристиками компрессора и требуемой эффективностью охлаждения. В экстремально жарких условиях, когда температура превышает +45°C, применение R134a может стать эффективным решением.

Таким образом, выбор R134a в жарких климатических условиях обусловлен его способностью поддерживать работу системы охлаждения при высоких температурах окружающей среды, хотя это может потребовать определенных компромиссов в отношении мощности компрессора и общей эффективности системы.