Воздушный чиллер для жаркого климата

Российские производители чиллеров, которые занимаются сборкой оборудования под заказ, под ТЗ каждого клиента, имеют возможность корректировать комплектацию чиллера относительно базовой комплектации, согласно нестандартным техническим требованиям.

Одним из часто встречающихся недостатков серийных чиллеров  является их непригодность к работе при высоких температурах окружающей среды.

Как правило, многие серийные модели промышленных чиллеров рассчитаны на температуру окружающей среды не выше +35°C, что иногда не соответствует реальным условиям их эксплуатации.

При превышении рекомендуемой температуры воздуха, давление и температура конденсации увеличиваются, при этом, неизбежно холодопроизводительность чиллера снижается, при дальнейшем повышении температуры, чиллер может вовсе остановиться по аварии высокого давления фреона.

Чаще всего, заявленная производительность воздушного конденсатора рассчитывается исходя из разницы температур между конденсацией фреона и воздухом в 15К. Т.е. при Т окр.=+35°C, Тконд.=+50°C. Дальнейший рост температуры до Т окр.=+40°C / Тконд.=+55°C (~ 24 бар) для наиболее распространенных в промышленном холоде фреонов (R404A / R507A / R407C) является предаварийным и нежелательным. Даже если не будет достигнута отметка аварии высокого давления, то рост давления конденсации неизбежно сопряжен со снижением холодопроизводительности.

Для сохранения давления конденсации в рабочем диапазоне необходимо, максимально сократить дельту между температурой конденсации и температурой окружающей среды с 15К до минимума. На практике удавалось достигнуть дельты в 5К. Т.е. при температуре воздуха, скажем, +45°C, температура конденсации составляла +50°C (~ 22 бар для R407С), что является рабочей нормой.

Сокращение температурной дельты реализуется двумя способами:

1.Увеличение площади теплообменной поверхности конденсатора

2.Увеличение протока охлаждающего воздуха через теплообменную поверхность конденсатора

Увеличение площади теплообменной поверхности конденсатора.

Совокупностью теплотехнического расчета и эмпирического метода был получен добавочный коэффициент, который следует прибавлять к мощности конденсатора, при подборе.

(Примечание) Приведенные ниже данные не являются справочными, но много лет успешно применяются для решения подобного рода задач.

Упрощённо можно принять, что на каждый градус сокращения температурной дельты, менее стандартных 15K, необходимо прибавить к среднему коэффициенту 2.0  еще + 0.13/+0.15 (зависит от мощности вентиляторов).

Исходный коэффициент 2.0. является не является официальной теплотехнической формулой, но является наиболее распространенным и на практике подтвердил свою эффективность для температурной дельты между воздухом и конденсацией фреона в 15K.

Примеры:

В стандартных условиях Токр.=+35°C, Тконд.=+50°C, при этом мощность компрессора в заданном режиме, с некоторой температурой кипения  фреона = 10 кВт, умножаем на коэффициент.

10 кВт*2.0 = 20 кВт — получаем требуемую мощность воздушного конденсатора, при дельте в 15K.

При повышенной температуре окружающей среды +45°C, при поддрежании требуемой конденсации Тконд.=+50°C, дельту необходимо сократить до 5К. Такми образом сокращаем дельту на 10К.

10K * 0.14=1.4+2.0 =3.4 — коэффициент подбора конденсатора, при температурной дельте 5К.

 10 кВт * 3.4 = 34 кВт — требуемая мощность воздушного конденсатора.

Однако, всегда следует соблюдать требования «Руководства по эксплуатации» воздушного чиллера и не превышать максимально допустимую температуру эксплуатации, рекомендованную российским производителем чиллеров.

Производители чиллеров используют еще один метод увеличения эффективности конденсатора — это монтаж более эффективных вентиляторов.

Увеличив объем прокачиваемого через конденсатор воздуха — объемный расход (м3/час) и скорость его прокачки через ламели конденсатора (м/сек.), можно увеличить теплопередачу окружающей среде, тем самым снизив давление конденсации.

Многие производители конденсаторов указывают мощность, при подключении электропитания вентиляторов двумя способами — «треугольником» и «звездой». Подключение «треугольником» примерно в 1.4 раза мощнее. При необходимости устанавливаются модифицированные вентиляторы с увеличенным числом оборотов и числом лопастей, различными формами лопастей, и наклонами лопастей, все эти меры направлены на увеличение скорости и объема прокачиваемого воздуха. 

(Примечание) Хорошим решением будет применение фреона с более низким давлением конденсации. Например, R134А, однако не всегда это возможно, ввиду других ограничивающих условий подбора компрессора(ов), например, холодпроизводительности относительно температуры кипения и доступности к приобретению. Но если это возможно, то R134A может продолжать работать, при Т окр.=+60°C / Тконд.=+75°C (~ 23 бар), хотя это тоже предельные значения со сниженной холодопроизводительностью. У R134А более низкая холодопроизводительность, при одинаковой температуре кипения фреона (в сравнении с R404A / R507A / R407C), поэтому придется выбирать более мощные компрессоры, тут важно соблюсти баланс. Но когда нет иного выхода, в сильную жару (свыше +45°C), то применение R134А  может быть хорошим решением.

Вентилятор конденсатора для промышленного чиллера