Табл. 1. Сравнение затрат на электроэнергию для чиллеров Clint при нагрузках по «Евровент» и общей годовой наработке 6000 ч*
Фото 1. Компрессор Turbocor и его ротор на магнитных подвесках
Рис. 1. Зависимости энергоэффективности компрессоров Turbocor и винтовых компрессоров в чиллерах с воздушным охлаждением конденсатора
Рис. 2. Зависимости коэффициента энергоэффективности от холодопроизводительности
Рис. 3. Шумовые характеристики чиллеров Turboline стандартной версии и версии Microchannell в сравнении с винтовыми компрессорами
При разработке оборудования итальянский холдинг G.I. Industrial Holding S.p.A. особое внимание уделяет внедрению передовых озонобезопасных и энергоэффективных технологий. В России энергосбережение введено в ранг государственной политики. Рост тарифов на электроэнергию, увеличение дефицита энергомощностей заставляют инвесторов с особой тщательностью подбирать оборудование с хорошими энергетическими характеристиками, использовать энергосберегающие технологии.
На сегодняшний день потенциалом для повышения энергоэффективности является создание оборудования, способного гибко и точно изменять параметры при постоянно меняющихся условиях работы. Многочисленные исследованиями показали, что в течение сезона значения величины нагрузки на систему значительно меняются и время работы на полную мощность составляет всего несколько процентов от общего времени наработки.
В основном холодильные агрегаты работают на загрузках от 80 до 50 % от максимальной производительности. Вот почему все больший интерес вызывает оборудование, которое может экономично работать при частичных загрузках. Холдинг G.I. Industrial Holding S.p.A. начал производство новых энергоэффективных чиллеров серии Turboline на базе центробежного турбокомпрессора ТТ300 Turbocor компании Danfoss с магнитными подшипниками, работающего без масла (технология Oil Free).
Благодаря компрессорам Turbocor чиллеры имеют выдающиеся показатели энергоэффективности при частичных загрузках компрессоров и оптимально подходят для систем с изменяемыми тепловыми нагрузками. Технология «отсутствия масла» (Oil Free). Традиционно в винтовых компрессорах масло используется для смазки подшипников и уплотнения в винтовой паре. Несмотря на усилия конструкторов по улучшению отделения масла от фреона, малая часть масла все же уносится в виде тумана в холодильную систему.
Масло, смешанное с хладагентом, циркулирует в холодильном контуре, оседает на внутренних стенках теплообменников конденсатора и испарителя. При этом снижается теплопередача и холодопроизводительность. В компрессорах Turbocor вал с турбинами удерживается в подвешенном состоянии магнитным полем электромагнитов и вращается со скоростью до 48 тыс. мин–1. Положение вала контролируется датчиками, и контроллер путем изменения интенсивности магнитного поля корректирует положение вала.
При остановке компрессора вал плавно опускается и удерживается в неподвижном состоянии опорами из композитного состава. В случае же аварийного отключения электропитания магнитное поле поддерживается за счет встроенных электролитических конденсаторов на время, необходимое для плавного опускания вала на опоры (фото 1). Из-за полного отсутствия механического трения значительно увеличивается срок службы компрессора, а из-за отсутствия масла в системе холодопроизводительность агрегата увеличивается на 10 % в сравнении с традиционными чиллерами на винтовых компрессорах.
Для компрессоров Turbocor не требуется достаточно дорогостоящей масляной системы (нагреватель и охладитель масла, сепаратор, масляный насос и т.д.). При включении компрессора в подшипниках создается магнитное поле, вал поднимается с опор и начинает медленно вращаться, поэтому пусковой ток чрезвычайно низкий — менее 2 A вместо 300–500 А для традиционных винтовых компрессоров. Для привода турбины применяется бесщеточный электродвигатель постоянного тока.
За счет применения инверторной технологии регулирование производительностью компрессора осуществляется плавно изменением скорости вращения ротора двигателя в соответствии со значением нагрузки и/ или температуры конденсации. При этом потребляемая мощность двигателя компрессора значительно снижается со снижением нагрузки. Энергоэффективность при частичной нагрузке более чем на 30 % выше в сравнении с традиционным винтовым компрессором (рис. 1).
Стоимость чиллеров серии Turboline несколько выше стоимости аналогов на винтовых компрессорах. Однако разница первоначальных затрат окупается за счет снижения эксплуатационных расходов (стоимость потребляемой электроэнергии, расходы на обслуживание), которые в целом ниже, чем у аналогов на винтовых компрессорах — табл. 1. Из таблицы видно, что разница в стоимости электропотребления составляет 17150 €/ год. Естественно, львиную долю годовых эксплуатационных затрат составляют расходы на электропотребление.
Как результат можно констатировать, что за счет применения передовых технологий и энергоэффективности окупаемость первоначальных затрат агрегатов Turboline в сравнении с традиционными составляет примерно четыре года. Серия Turboline моноблочных чиллеров СНА/TT/Y с воздушным охлаждением конденсатора на фреоне R134a холодопроизводительностью от 248 до 1085 кВт состоит из 13 типоразмеров и имеет в своем составе от одного до четырех компрессоров.
Один холодильный контур в агрегатах от 248 до 929 кВт и два холодильных контура в агрегатах от 509 до 1085 кВт. Для увеличения энергоэффективности в чиллерах Turboline применяются кожухотрубные испарители затопленного типа с электронными ТРВ. Благодаря применению безмаслянных компрессоров, чиллеры Turboline имеют значительно более высокие показатели в сравнении с аналогичными чиллерами на винтовых компрессорах, не говоря уже о чиллерах с конденсаторами Microchannell.
Возможны версии CHA/TTY со стандартными конденсаторами и версии Microchannell модели CHA/TTY/MC с алюминиевыми теплообменниками, которые дают ряд преимуществ в сравнении с традиционными медно-алюминиевыми конденсаторами: увеличение эффективности, снижение веса, потерь потока воздуха и мощности двигателей вентиляторов, количества заправленного фреона. Благодаря магнитной технологии подвеса турбины компрессора чиллеры серии Turboline имеют наилучший показатель звукового давления и вибрации.
Плавное управление вентиляторами осуществляется по давлению конденсации и позволяет эксплуатацию до –20 °C наружной температуры, что также снижает общий уровень шума. Агрегаты опционально могут комплектоваться гидромодулями в состав которых могут входить один или два насоса с манометрами на входе и выходе, расширительные баки, преобразователи давления на входе и выходе испарителя для мониторинга расхода холодоносителя.
Серия чиллеров Turboline с водяным охлаждением конденсатора на фреоне R134a холодопроизводительностью 333–3700 кВт имеет в своем составе две версии. Версия чиллеров CWW/TTY производительностью 333–3696 кВт предназначены для работы с градирнями и состоит из 17 моделей. Версия CWW/TTY/ DR производительностью 280–1546 кВт предназначена для работы с сухими охладителями и состоит из девяти моделей. Агрегаты имеют от одного до шести компрессоров, работающих в тандеме.
Во всех чиллерах серии Turboline предусмотрены специальные решения для охлаждения двигателей компрессоров. Благодаря компрессорам Turbocor, испарителям затопленного типа, электронным ТРВ в серии CWW получены высокие показатели EER = 5,37–5,86. Контроллер Turbosoſt фирмы Danfoss, специально разработанный для контроля и регулирования агрегатов с компрессорами Turbocor, осуществляет в реальном масштабе времени контроль переменных параметров системы при различных режимах работы и определяет наилучшие режимы работы компрессоров для получения максимальной энергоэффективности. На графическом дисплее отображаются непрерывный мониторинг расхода воды, а также:
- параметры холодильной системы: перегрев, переохлаждение, давления, положения электронного клапана ТРВ, скорость вращения и положение вала турбины, уровень фреона в испарителе, рабочие давления и температуры холодильного агрегата, также в контроллере имеется интерфейсная плата RS-485 и предусмотрена возможность телекоммуникационного мониторинга GSM, GPRS и TCP-IP (по отдельному договору специалисты завода будут осуществлять удаленный мониторинг смонтированного оборудования);
- параметры компрессоров Turbocor: положение вала турбины, скорость вращения, потребляемые токи и мощность, температуры инверторной системы, статора, преобразователя переменного тока, уровень хладагента в испарителе, а также запись и отображение (даты, времени аварий).
Список некоторых объектов, на которых установлено оборудование серии Turboline:
- CHA/TTY/MC 3302-1 NS (Cantina Dei Colli Romagnoli — винный завод в городе Имола, Италия);
- CHA/MC/TTY 2202-1 (APB Center — торговый центр, Гонконг);
- CHA/TTY/MC 1301-1 (головной офис полиции, Гонконг);
- CWW/TTY 4502-1 NS (отделение полиции аэропорта Гонконга);
- CHA/MC/TTY 4002-2 PD/NS (торговый центр Marconi 2 в городе Косенза, Италия);
- CWW/TTY/DR 3202-1 (складские помещения аэропорта Gardermoen в городе Осло, Норвегия);
- CHA/TT/Y 1401-1 HRT-P/PU (Kuehne & Nagel, транспортная компания, Люксембург).
