Промышленные системы охлаждения необходимы для поддержания нужных температур в различных технологических процессах. Одним из перспективных и экономически выгодных методов является свободное охлаждение. Давайте рассмотрим его достоинства и недостатки, а также современные технологии, применяемые для его реализации.
В начале 1990-х годов иностранные производители систем прецизионного кондиционирования начали активно внедрять на российский рынок идею свободного охлаждения. Эта технология использует внешний холодный воздух для охлаждения помещений, что особенно актуально зимой. Экономически это решение оправдано: оно снижает нагрузку на компрессор и уменьшает потребление электроэнергии, устраняя необходимость в установке зимнего пуска.
Первоначально основной проблемой была необходимость монтажа больших воздуховодов для подачи свежего воздуха и наружных решеток. Однако за этими конструктивными особенностями скрываются два серьезных минуса.
1⃣ Первый недостаток заключается в том, что холодный воздух (-26 °C) нельзя подавать в помещение без предварительной обработки. Его необходимо нагревать до +18-20 °C, смешивая с отработанным воздухом из помещения. При этом возникает конденсация в камере смешения, что приводит к увлажнению фильтров, увеличению сопротивления и снижению расхода воздуха. Чтобы избежать этого, приточный воздух нагревают до +2-3 °C, что требует дополнительных затрат электроэнергии. При очень низких температурах такие затраты могут превышать экономию, полученную от выключенного компрессора.
2⃣ Второй недостаток касается влажности воздуха. Большинство тепловыделяющего оборудования требует поддержания относительной влажности воздуха в пределах 40-55 %. Зимой, когда влажность воздуха низка, нагрев не добавляет влаги, что приводит к снижению относительной влажности до 5-10 %. Это требует увлажнения воздуха до 40 %, что осуществляется с помощью электронного парогенератора, который потребляет электроэнергию и требует расходных материалов. Таким образом, в зимний период такое свободное охлаждение становится вовсе не энергосберегающим.
✔ Современные решения: водно-гликолевая смесь
Наиболее эффективным решением являются системы свободного охлаждения, использующие водно-гликолевую смесь для передачи внешнего холода. В таких системах используются два водовоздушных теплообменника, один из которых — стандартный испаритель. Основой свободного охлаждения является пластинчатый конденсатор, установленный в корпусе внутреннего модуля кондиционера, а хладагентом служит водный раствор гликоля.
На улице устанавливается сухая градирня, которая летом соединяется с компрессором через жидкостной пластинчатый конденсатор. Когда температура наружного воздуха падает ниже +15 °C, перепускные клапана переключают путь охлажденной жидкости от пластинчатого конденсатора к второму воздушному теплообменнику. Охлажденная жидкость поступает напрямую в кондиционер, обеспечивая свободное охлаждение без изменения влагосодержания воздуха внутри помещения.
Свободное охлаждение экономически выгодно. В зависимости от стоимости электроэнергии и климатических условий, начальные инвестиции в такую систему могут окупиться за несколько лет. В реалиях высоких тарифов на электроэнергию такие системы могут значительно сократить эксплуатационные расходы.