Фрикулинг: что это такое, виды и принцип работы
Фрикулинг (free cooling, свободное охлаждение) — охлаждение за счёт холодного наружного воздуха без работы компрессора. Условие одно: воздух на улице должен быть холоднее охлаждаемой среды. Тогда тепло уходит в атмосферу само, а электроэнергия тратится только на вентиляторы и насос.
В промышленном холоде фрикулинг встраивают в чиллер или дополняют чиллер сухой градирней (драйкулером). «Ксирон-Холод» собирает чиллеры ВМТ-Ксирон со встроенным фрикулингом по техническому заданию заказчика и поставляет отдельные сухие градирни Терра-Фриго — к новым чиллерам и к уже работающим системам.
Нужен расчёт? Пришлите нагрузку в кВт, температуру хладоносителя и регион — инженер подберёт решение и концентрацию гликоля. Заполнить заявку на расчёт фрикулинга
Как работает фрикулинг
Тепло самопроизвольно переходит от более тёплого тела к более холодному. Хладоноситель, нагретый оборудованием, прокачивается через оребрённый теплообменник, который обдувается уличным воздухом. Если воздух холоднее жидкости, она остывает без компрессора, как вода в радиаторе автомобиля.
Жидкость нельзя охладить до температуры воздуха: теплообменнику нужен температурный напор — разница между температурой жидкости на выходе и температурой воздуха. Поэтому фрикулинг начинает помогать чиллеру, как только воздух становится холоднее жидкости, возвращающейся от потребителя, а полностью заменяет компрессор только при воздухе заметно холоднее требуемой температуры на выходе. Насколько холоднее, зависит от размера теплообменника: чем он больше, тем раньше осенью наступает полный фрикулинг.
Виды фрикулинга
Прямой фрикулинг
Наружный воздух после фильтрации подаётся прямо в помещение и смешивается с внутренним. Так охлаждают серверные и машинные залы: вентиляционная установка с заслонками дозирует уличный воздух, летом охлаждение берёт на себя кондиционер. Ограничения — пыль, влажность и загрязнённость городского воздуха: при прямой подаче всё это попадает в помещение.
Косвенный фрикулинг
Уличный и внутренний воздух не смешиваются: тепло передаётся через стенки рекуперативного теплообменника. Чистота и влажность в помещении не зависят от погоды. Эффект можно усилить адиабатическим увлажнением наружного воздуха перед теплообменником: испаряясь, вода понижает его температуру.
Фрикулинг с жидким хладоносителем (чиллер с фрикулингом)
Охлаждается не воздух помещения, а хладоноситель — вода или раствор гликоля, который идёт к технологическому оборудованию или фанкойлам. Это решение для производства: экструдеров и термопластавтоматов, станков, пищевых и химических процессов. Контур с уличным теплообменником заполняется незамерзающим раствором гликоля, поэтому система работает и в сильный мороз.
| Вид | Что охлаждается | Где применяют | Главное ограничение |
|---|---|---|---|
| Прямой | Воздух помещения, уличным воздухом напрямую | Серверные, машинные залы | Пыль и влажность с улицы |
| Косвенный | Воздух помещения, через теплообменник | ЦОД, помещения с требованиями к чистоте воздуха | Габариты воздушных теплообменников |
| С жидким хладоносителем | Вода или гликоль для оборудования | Производство, технологическое охлаждение, кондиционирование зданий | Нужен гликоль в уличном контуре |
Режимы работы чиллера с фрикулингом
Трёхходовой клапан с приводом по сигналу датчиков направляет хладоноситель через теплообменник фрикулинга или в обход него. В течение года чиллер переходит между тремя режимами автоматически.
| Режим | Условие | Что работает |
|---|---|---|
| Компрессорный (лето) | Наружный воздух теплее жидкости, возвращающейся от потребителя | Холодильный контур. Теплообменник фрикулинга обойдён клапаном |
| Частичный фрикулинг (весна, осень) | Воздух холоднее возвратной жидкости, но недостаточно холодный, чтобы снять всю нагрузку | Теплообменник фрикулинга предварительно охлаждает жидкость, компрессор доохлаждает её до уставки с частичной нагрузкой |
| Полный фрикулинг (зима) | Воздух холоднее уставки на величину температурного напора теплообменника | Вентиляторы и насос. Компрессор остановлен |
На схеме хладоноситель — гликоль во всём контуре. Если оборудование работает на воде, гликолевый контур фрикулинга отделяют от водяного пластинчатым теплообменником. Все три варианта обвязки с отдельной сухой градирней, с температурами по режимам, показаны на странице чиллер с фрикулингом и сухие градирни.
Встроенный фрикулинг или отдельная сухая градирня
Чиллер ВМТ-Ксирон со встроенным фрикулингом
Теплообменник фрикулинга, трёхходовой клапан и автоматика смонтированы в корпусе чиллера и настроены на заводе в Ивантеевке. На объект приходит один агрегат: одна площадка, одно электроподключение, один контроллер, который сам выбирает режим.
Собираем по техническому заданию: под вашу мощность, температуру хладоносителя, состав раствора и климат региона.
Отдельная сухая градирня Терра-Фриго
Драйкулер ставится рядом с чиллером или на удалении и подключается к гидравлике через трёхходовой клапан. Подходит для модернизации: фрикулинг можно добавить к уже работающему чиллеру с воздушным конденсатором.
Отдельную градирню подбираем по мощности и климату и поставляем в комплекте с чиллером или самостоятельно.
| Критерий | Встроенный фрикулинг | Отдельная сухая градирня |
|---|---|---|
| Новый объект | Оптимально: один агрегат, минимум монтажа | Возможно |
| Действующий чиллер | Требует замены чиллера | Оптимально: дооснащение без замены |
| Размещение | Одна площадка под чиллер | Нужна площадка и трасса к драйкулеру |
| Настройка и автоматика | Заводская, в одном контроллере | Согласуется с автоматикой чиллера на объекте |
| Поставщик | «Ксирон-Холод», собственное производство | Терра-Фриго, поставка «Ксирон-Холод» |
Диаметры трубопроводов между чиллером и драйкулером можно предварительно оценить в калькуляторе LineSize.
Рассчитать фрикулинг под ваш объект
Инженер подберёт решение и ответит в рабочее время
От чего зависит эффективность фрикулинга
- Температура на выходе из чиллера: главный фактор. Чем она выше, тем больше часов в году воздух достаточно холоден. Технологическая вода +15…+20 °C для экструзии или охлаждения станков даёт заметно больше часов фрикулинга, чем вода +7 °C. Для кондиционирования с водой +7 °C полный фрикулинг наступает только в мороз.
- Климат: число часов с низкой температурой воздуха. В большинстве регионов России холодный период длится несколько месяцев, поэтому фрикулинг у нас выгоднее, чем в южных странах.
- Круглогодичная нагрузка: фрикулинг окупается там, где холод нужен и зимой: на непрерывном производстве, в ЦОД, в серверных. Если зимой оборудование стоит, экономить нечего.
- Размер теплообменника: чем больше поверхность, тем меньше температурный напор и тем при более высокой температуре воздуха наступает полный фрикулинг.
- Гликоль: температура замерзания раствора должна быть ниже расчётной минимальной температуры наружного воздуха в регионе с запасом 5–10 K. Раствор гликоля хуже переносит тепло, чем вода, и это учитывается при подборе.
Экономию считают по формуле: разница потребляемой мощности чиллера и фрикулинга × часы работы фрикулинга × тариф. Открытый пример расчёта на 100 кВт приведён на странице чиллер с фрикулингом и сухие градирни.
Преимущества и ограничения
Что даёт фрикулинг
- Меньше затрат на электроэнергию: компрессор — главный потребитель в чиллере. В режиме фрикулинга он остановлен или разгружен, а вентиляторы и насос потребляют в несколько раз меньше.
- Меньше износ компрессора: часть года он не работает, моточасы и число пусков сокращаются.
- Устойчивая работа в мороз: компрессорному чиллеру зимой нужен комплект для низких температур, а фрикулинг, наоборот, работает лучше всего именно в холод.
Что нужно учесть
- Стоимость: теплообменник фрикулинга, клапан и автоматика увеличивают цену и массу чиллера. Окупаемость зависит от уставки, климата и числа часов работы — считаем её под объект.
- Гликоль: уличный контур заполняется раствором, его концентрацию нужно проверять перед каждой зимой.
- Обслуживание теплообменника: оребрение забивается пухом и пылью, его нужно очищать, иначе часов фрикулинга становится меньше.
- Летом эффекта нет: в жару работает только компрессор. Для регионов с жарким летом подходит адиабатическое охлаждение — см. чиллеры для регионов с жарким климатом.
Где применяют чиллеры с фрикулингом
- Переработка пластмасс: охлаждение экструдеров, термопластавтоматов и пресс-форм водой +12…+20 °C — высокая уставка и круглогодичная работа.
- Металлообработка: охлаждение станков, гидравлики, индукционных установок.
- Пищевая промышленность: технологические процессы на пропиленгликоле, безопасном при контакте с продуктами.
- Химия и фармацевтика: охлаждение реакторов и технологических линий с непрерывной нагрузкой.
- ЦОД и серверные: тепловыделение серверов не зависит от сезона, и фрикулинг снимает зимнюю нагрузку с компрессоров.
- Кондиционирование зданий: в системе чиллер-фанкойл фрикулинг полезен там, где холод нужен и в холодный сезон.
Как устроен сам чиллер, читайте в статье принцип работы чиллера, схема и устройство.
Подобрать чиллер онлайн
Быстрый подбор по мощности, кВт
Скачать опросный лист на чиллер — заполните и пришлите на
Телефоны: 8 (495) 984-74-92, 8 (495) 226-51-87
Вопросы о фрикулинге
Что такое фрикулинг простыми словами?
Это охлаждение уличным воздухом вместо компрессора. Когда на улице холоднее, чем охлаждаемая жидкость или воздух помещения, тепло отводится в атмосферу через теплообменник, и электроэнергия тратится только на вентиляторы и насос.
Чем прямой фрикулинг отличается от косвенного?
При прямом фрикулинге уличный воздух после фильтров подаётся в помещение и смешивается с внутренним. При косвенном потоки разделены теплообменником, и пыль и влага с улицы в помещение не попадают. Для технологического оборудования применяют третий вид — фрикулинг с жидким хладоносителем, встроенный в чиллер или с отдельной сухой градирней.
Что выбрать: чиллер со встроенным фрикулингом или отдельную сухую градирню?
Для нового объекта удобнее чиллер со встроенным фрикулингом: один агрегат с заводской автоматикой. Если чиллер с воздушным конденсатором уже работает, к нему добавляют отдельную сухую градирню и трёхходовой клапан без замены чиллера.
При какой температуре на улице работает фрикулинг?
Частичный фрикулинг начинается, когда воздух холоднее жидкости, возвращающейся от потребителя. Полный — когда воздух холоднее требуемой температуры на выходе на величину температурного напора теплообменника. Точные значения зависят от уставки и размера теплообменника и определяются расчётом.
Зачем в контуре фрикулинга гликоль?
Теплообменник фрикулинга стоит на улице, и вода в нём зимой замёрзнет и разорвёт трубки. Поэтому контур заполняют раствором этиленгликоля или пропиленгликоля, температура замерзания которого на 5–10 K ниже расчётной минимальной температуры воздуха в регионе.
Подходит ли фрикулинг для кондиционирования с водой +7 °C?
Подходит, но полный фрикулинг при такой уставке наступает только в мороз, поэтому часов работы меньше, чем у технологического охлаждения водой +15…+20 °C. Фрикулинг выгоден, если здание нуждается в холоде и зимой.
Можно ли заказать чиллер с фрикулингом под нестандартную задачу?
Да. Чиллеры ВМТ-Ксирон со встроенным фрикулингом мы собираем по техническому заданию: под мощность, температуру и состав хладоносителя, климат региона. Отдельные сухие градирни поставляем производства Терра-Фриго.