Разбираем, как драйкулеры в системах чиллер-фанкойл помогают снизить энергопотребление на 20–40% за счёт free cooling. Принцип работы, расчёт экономии, требования к автоматике и регулированию, а также практический кейс офисного центра в Екатеринбурге.
Для инженеров, проектировщиков и технических специалистов, отвечающих за системы кондиционирования офисных, административных и общественных зданий, снижение эксплуатационных расходов — не просто задача экономии, а требование бизнеса. При этом один из самых недооценённых инструментов энергосбережения — free cooling (бесплатное охлаждение), реализуемый через драйкулеры в составе системы «чиллер-фанкойл».
Это не модная технология, а проверенное решение, позволяющее использовать холодный наружный воздух для охлаждения воды без запуска компрессора чиллера. В умеренном климате России такой режим может работать 6–8 месяцев в году, сокращая потребление электроэнергии на 20–40%.
Разберём, как работает free cooling, как его правильно спроектировать и почему драйкулеры — ключевой элемент современной энергоэффективной системы.
Что такое free cooling и как он работает?
Free cooling — это режим, при котором тепло из внутреннего контура (охлаждённой воды) отводится в атмосферу напрямую, минуя компрессор чиллера. Это возможно, когда температура наружного воздуха ниже, чем температура воды, возвращаемой от фанкойлов.
Принцип работы в системе «чиллер-фанкойл»
- Тёплая вода (+12 °C) от фанкойлов поступает в гидравлический коллектор.
- Автоматика сравнивает температуру наружного воздуха с температурой обратной воды.
- Если наружный воздух холоднее (например, +9 °C против +12 °C), система переключается в режим free cooling.
- Насосы направляют воду через драйкулер, где она охлаждается до +7…+9 °C.
- Охлаждённая вода подаётся обратно к фанкойлам.
- Компрессор чиллера остаётся выключенным.
Варианты реализации free cooling
|
Тип |
Описание |
Преимущества |
|---|---|---|
|
Пассивный free cooling |
Драйкулер работает только при низкой наружной температуре |
Простота, низкие затраты |
|
Активный free cooling |
Драйкулер используется как выносной конденсатор для бесконденсаторного чиллера при частичной нагрузке |
Гибкость, работа в более широком диапазоне |
|
Гибридная система |
Драйкулер + чиллер с общим гидравлическим контуром |
Максимальная эффективность, N+1 резерв |
Пример: при наружной температуре +10 °C драйкулер охлаждает воду с +12 °C до +8 °C — достаточно для комфортного микроклимата в офисе.
Экономия энергии: цифры, которые нельзя игнорировать
Перевод системы на free cooling позволяет полностью исключить энергопотребление компрессора — самого мощного потребителя в чиллере.
Сравнение потребления
|
Режим |
Потребляемая мощность (на 500 кВт холода) |
|---|---|
|
Чиллер в работе (COP 5.8) |
86.2 кВт |
|
Free cooling (только насосы и вентиляторы драйкулера) |
12–18 кВт |
Разница: 68–74 кВт на каждый чиллер.
Расчёт годовой экономии
Условия:
- Холодопроизводительность: 1000 кВт
- Режим free cooling: 2000 часов в год (весна, осень, часть зимы)
- Тариф на электроэнергию: 5 руб/кВт·ч
Экономия: (86.2 – 15) кВт × 2000 ч = 142 400 кВт·ч/год
Стоимость экономии: 712 000 руб/год
Это эквивалентно выгоде в 35–40% от общего энергопотребления системы охлаждения.
Требования к автоматике и регулированию
Free cooling — это не просто установка драйкулера. Это комплексная система управления, требующая точной автоматики.
Ключевые функции контроллера:
- Температурное сравнение:
- Измерение температуры наружного воздуха.
- Измерение температуры обратной воды.
- Переключение между режимами: free cooling / чиллер / смешанный.
- Приоритет включения:
- Free cooling имеет высший приоритет.
- Чиллер включается только при превышении заданной температуры.
- Плавное регулирование:
- Частотное управление насосами (по давлению или температуре).
- Скорость вентиляторов драйкулера — по температуре воды.
- Интеграция с BMS:
- Передача данных: режим работы, температуры, потребление.
- Удалённый мониторинг и диагностика.
Пример: при температуре наружного воздуха +11 °C система работает в смешанном режиме — драйкулер охлаждает воду до +10 °C, а чиллер доводит до +7 °C. Это снижает нагрузку на компрессор на 60%.
Требования к оборудованию
Для эффективной работы free cooling необходимо правильное оборудование.
1. Драйкулер
- Производительность — соответствует тепловой нагрузке.
- Теплообменник — алюминиево-медный, с антикоррозийным покрытием.
- Вентиляторы — центробежные или осевые с частотным управлением.
- Климатическое исполнение — УХЛ4, выдерживает морозы до –35 °C.
На Chiller-bim представлены драйкулеры — всё необходимое для сборки полной системы free cooling.
2. Чиллер
- Бесконденсаторный чиллер — идеально подходит для гибридной схемы. Он использует драйкулер как внешний конденсатор.
- Чиллеры воздушного охлаждения — могут работать параллельно с драйкулером.
- Чиллеры водяного охлаждения — менее подходят, так как требуют градирни.
На Chiller-bim доступны чиллеры воздушного и водяного охлаждения, как со спиральными, так и с винтовыми компрессорами, а также бесконденсаторные модели — всё для создания гибридной системы.
3. Гидравлический блок
- Гидравлический разделитель (стрелка) — разделяет контуры чиллера и free cooling.
- Балансировочные клапаны — на каждом контуре.
- Резервные насосы — N+1.
- Автоматические трёхходовые клапаны — для переключения потоков.
Кейс: офисный центр в Екатеринбурге, 15 000 м²
Задача
Обеспечить комфортный микроклимат в офисном центре с минимальными эксплуатационными расходами. Объект использует систему «чиллер-фанкойл» с общей холодопроизводительностью 1200 кВт.
Решение
- Установлено 2×600 кВт — бесконденсаторные чиллеры с винтовыми компрессорами.
- Внешние драйкулеры общей производительностью 1300 кВт.
- Гибридная схема с автоматическим переключением между режимами.
- Интеграция в BMS здания.
Температурный график Екатеринбурга
- Средняя температура ниже +12 °C: 210 дней в году (~58% времени).
- Период, благоприятный для free cooling: ~2300 часов в год.
Результаты
|
Показатель |
Без free cooling |
С free cooling |
|---|---|---|
|
Годовое энергопотребление (чиллер) |
1 850 000 кВт·ч |
1 120 000 кВт·ч |
|
Стоимость электроэнергии (5 руб/кВт·ч) |
9.25 млн руб |
5.6 млн руб |
|
Экономия |
— |
3.65 млн руб/год |
Дополнительные выгоды:
- Снижение износа компрессоров — увеличение ресурса на 30–40%.
- Снижение количества пусков — меньше стресса для электросети.
- Устойчивость к пиковым нагрузкам — драйкулер берёт часть нагрузки.
Дополнительные услуги для реализации free cooling
1. Помощь в проектировании
Если вы не уверены в выборе оборудования или схемы, специалисты «Нормал Вент» могут:
- Подобрать драйкулер и чиллер по нагрузке.
- Предложить оптимальную схему подключения.
- Подготовить техническое решение с расчётами.
2. Аудит имеющихся проектов
Если система уже работает, но энергопотребление слишком высокое, поможет аудит имеющихся проектов. Специалисты:
- Проанализируют режимы работы.
- Выявят потенциал для внедрения free cooling.
- Предложат меры по оптимизации.
3. BIM-моделирование
Для сложных объектов, особенно с плотной застройкой инженерных систем, BIM-моделирование становится критичным. На chiller-bim.ru доступны 3D-модели чиллеров, выносных конденсаторов и драйкулеров в форматах Revit, IFC, STEP. Это позволяет:
- Проверить размещение в помещении.
- Оценить зоны обслуживания.
- Избежать коллизий с другими коммуникациями.
4. Сервисное обслуживание
Для поддержания эффективной работы рекомендуется заключать договор на сервисное обслуживание. Это включает:
- Плановые выезды.
- Диагностику.
- Устранение неисправностей.
- Отчётность.
Группа компаний «Нормал Вент», основанная в 2002 году, производит более тысячи наименований продукции и имеет 14 собственных представительств по России. Вся продукция поставляется под собственными торговыми марками, что гарантирует контроль качества на всех этапах.
Хотите снизить энергопотребление системы охлаждения на 30–40%? Получить КП
