Фрикулинг в Москве и области под ключ

Frostsystems проектирует и монтирует системы Free Cooling (фрикулинг) для промышленных и коммерческих объектов с круглогодичной потребностью в холоде. Обслуживаем ЦОД, пищевые производства, промышленные предприятия, офисные здания в Москве и Московской области.

Free Cooling — наиболее быстроокупаемое энергосберегающее решение для систем холодоснабжения в климате Московского региона: компрессор не работает 4–7 месяцев в году, расходуя только электроэнергию вентиляторов драйкулера.

Free Cooling (свободное охлаждение, фрикулинг) — режим работы системы холодоснабжения, при котором хладоноситель охлаждается наружным воздухом через теплообменник-драйкулер без включения компрессора. Вместо 35 кВт электроэнергии компрессора потребляются только 2–5 кВт вентиляторов драйкулера.

Для Московского региона: среднесуточная температура наружного воздуха ниже +12 °С — в среднем 230 дней в году (с октября по апрель). Для систем с температурой хладоносителя +7/+12 °С (кондиционирование) Free Cooling возможен при наружной температуре ниже +10 °С. Для систем с температурой +14...+18 °С (охлаждение технологических процессов) — при наружной ниже +12...+15 °С, то есть до 260–270 дней в году.

В стандартной чиллерной системе: компрессор сжимает хладагент → конденсатор отдаёт тепло в атмосферу → испаритель охлаждает хладоноситель. Потребление — 30–50 кВт на каждые 100 кВт холода (COP = 2–3).

В режиме Free Cooling: хладоноситель подаётся напрямую в драйкулер (теплообменник воздушного охлаждения) → охлаждается наружным воздухом → возвращается к потребителям. Компрессор отключён. Потребление — только вентиляторы драйкулера: 2–5 кВт на каждые 100 кВт холода. Эффективность выше в 10–20 раз.

Прямой фрикулинг — однократный теплообмен: наружный воздух охлаждает непосредственно хладоноситель потребителей (без промежуточного теплообменника). Минус: температура хладоносителя не может быть ниже температуры наружного воздуха — только при наружном +8 °С можно получить хладоноситель +10 °С.

Косвенный фрикулинг — двухкратный теплообмен: наружный воздух охлаждает промежуточный контур (гликоль), а он через теплообменник охлаждает основной хладоноситель. Менее эффективен (потеря 2–3 °С в теплообменнике), но полностью изолирует внутренний контур от атмосферных загрязнений. Наиболее распространённое решение — косвенный фрикулинг в связке с чиллером.

Многие современные чиллеры оснащаются встроенной секцией фрикулинга — дополнительным теплообменником в конденсаторном блоке. При наружной температуре ниже пороговой хладоноситель проходит через этот теплообменник и охлаждается без компрессора. Конструктивно — всё в одном корпусе.

Преимущество: минимум дополнительного оборудования (не нужен отдельный драйкулер и внешний теплообменник). Недостаток: секция фрикулинга интегрирована с конденсатором — эффективность Free Cooling несколько ниже, чем при отдельном драйкулере с большей площадью теплообмена.

Чиллеры со встроенным фрикулингом: Aermec (NAE, NAK), Carrier (30XW-FC), Daikin (EWAD-AZAN), Climaveneta (NECS-FC).

• Полный Free Cooling — наружная температура достаточно низкая для охлаждения хладоносителя до требуемой температуры только драйкулером. Компрессор отключён. Потребление — только вентиляторы.
• Частичный Free Cooling — наружная температура снижает температуру хладоносителя в драйкулере частично, до промежуточного значения. Компрессор догревает — то есть доохлаждает — оставшуюся разницу. Потребление компрессора — 30–60 % от полной нагрузки. Режим актуален в межсезонье (+5...+15 °С наружной температуры).
• Компрессорный режим — летом при наружной температуре выше порогового значения. Драйкулер не охлаждает хладоноситель эффективно. Система работает как стандартный чиллер.

Переключение между режимами — автоматическое по сигналу датчика температуры наружного воздуха и датчика температуры хладоносителя. Без участия оператора.

Драйкулер (dry cooler, сухой охладитель) — теплообменник воздушного охлаждения для охлаждения жидкостей. Конструкция аналогична конденсатору воздушного охлаждения: медные трубки с алюминиевым оребрением, осевые вентиляторы, оцинкованный корпус. Внутри трубок — хладоноситель (гликоль или вода), а не хладагент.

Подбор драйкулера: по мощности теплоотдачи (кВт) при расчётной наружной температуре и разнице температур хладоноситель/воздух. Для системы с температурой хладоносителя +14 °С в Москве (летний расчёт +32 °С) Free Cooling невозможен летом, но возможен при +10 °С и ниже. Площадь теплообмена драйкулера подбирается с запасом 20–30 % для расширения зоны Free Cooling.

Расчёт экономии для объекта с нагрузкой 200 кВт холода и температурой хладоносителя +7/+12 °С:

• Потребление без Free Cooling: 200 кВт × (1/COP) = 200/3 ≈ 67 кВт × 4000 ч = 268 000 кВт·ч/год
• Потребление с Full Free Cooling (230 дней): экономия компрессора 230×24×67 = 369 000 кВт·ч/год
• Потребление вентиляторов драйкулера: 10 кВт × 230×24 = 55 000 кВт·ч/год
• Чистая экономия: ~314 000 кВт·ч/год × 7 руб/кВт·ч = 2,2 млн руб/год

Стоимость монтажа системы Free Cooling (драйкулер + трубопроводы + автоматика для объекта 200 кВт): 4–6 млн руб. Окупаемость — 2–3 года.

Управление системой Free Cooling — трёхходовый клапан или двухходовые клапаны на контурах хладоносителя с электрическими приводами. Управление — от контроллера чиллера (встроенный алгоритм) или от внешнего контроллера Carel (pCO5), Danfoss (AK-SC255). Датчики: температура наружного воздуха, температура хладоносителя на входе и выходе из драйкулера.

Алгоритм управления:

• T_наружн < T_хладоносителя − 2 °С → открыть байпас через драйкулер, компрессор отключить → Full Free Cooling.
• T_хладоносителя − 2 °С < T_наружн < T_хладоносителя + 5 °С → частичное открытие клапана → Partial Free Cooling + компрессор на сниженной мощности.
• T_наружн > T_хладоносителя + 5 °С → клапан закрыт → стандартный компрессорный режим.

Чиллеры со встроенным фрикулингом: Aermec (NAE, NAK — итальянские чиллеры с встроенной секцией Free Cooling; наиболее эффективные среди встроенных решений; широко применяются в России), Carrier (30XW-FC, 30XA с Free Cooling опцией), Daikin (EWAD-AZAN — инверторные чиллеры с Free Cooling для ЦОД и производств), Climaveneta (NECS-FC — для фармацевтических и IT-объектов), Trane (CGAM-FC).

Отдельные драйкулеры: Alfa Laval (XDP, XDR серии — сухие охладители для промышленных систем и ЦОД), Guentner (GDH серии — промышленные драйкулеры 50–3000 кВт), LU-VE (COND серия — для систем с хладоносителем), Güntner (GADC — компактные для крыш), Baltimore Aircoil; российское производство — РОССПЕЦХОЛОД (драйкулеры серии ДК под заказ).

Автоматика переключения: клапаны трёхходовые с электроприводами — Belimo (RB2, R3025), Siemens (VXG44, VXF42); контроллеры — Carel (pCO5 — наиболее гибкий алгоритм переключения), Danfoss (AK-SC255 — для торговых и промышленных объектов), Schneider Electric (EcoStruxure — для интеграции с BMS).