Назначение и общие характеристики модульных чиллеров большой мощности

Приоритетом для компании TICA является удовлетворение любых запросов клиентов, касающихся климатического оборудования. По этой причине она выпускает широкий ассортимент модульных чиллеров, ориентированных как на небольших, так и на крупных заказчиков. Специально для последних «ТИКА» разработала воздухоохлаждаемые модульные чиллеры (тепловые насосы) большой мощности — ключевые элементы системы центрального кондиционирования, которые предназначены для охлаждения (нагрева) воды или водного раствора гликоля, используемых в качестве теплоносителя для фанкойлов, радиаторов, вентиляционных установок.

Данные устройства выполняют те же функции, что и их менее мощные аналоги из серии TCA-XH. Конструктивные отличия чиллеров линейки TAS объясняются прежде всего их большей производительностью по сравнению с младшей серией. Это касается главным образом увеличения количества компрессоров (с 1—2 до 3—4) и независимых систем охлаждения (с 2 до 4—8), объединенных в один модуль. Все основные комплектующие (компрессоры, теплообменники, контроллер, пульт управления) одинаковы и поставляются всемирно известными производителями. Благодаря этому обеспечивается высокоэффективная, стабильная и надежная работа каждого высокопроизводительного чиллера серии TAS.

Благодаря модульной конструкции в один блок можно сгруппировать от 2 до 8 чиллеров и за счет этого довести совокупную производительность системы центрального кондиционирования до 3,68 МВт. Управление модулями осуществляется в соответствии с заранее установленной пользователем иерархией по принципу Master — Slave (ведущий — ведомый). Каждый модуль в блоке может быть ведущим. В случае проведения технического обслуживания или ремонта ведущего чиллера его функции передаются любому другому агрегату, входящему в блок (по усмотрению пользователя).

Программируемый микроконтроллер ведущего чиллера равномерно распределяет нагрузку между всеми модулями. Благодаря этому устройства переводятся в режим частичной нагрузки, что позволяет увеличить срок их службы и повысить энергоэффективность системы центрального кондиционирования в целом.

Один или несколько чиллеров серии TAS можно подключить к автоматической системе управления зданием (АСУЗ). В таком случае она будет самостоятельно поддерживать заданные пользователем параметры температуры и влажности в различных помещениях и автоматически регулировать работу устройства. Чиллер подключается к АСУЗ посредством локальной сети Ethernet. Обмен данными осуществляется по промышленному протоколу связи Modbus. Отдельные модули связываются между собой с помощью последовательного пакетного протокола Canbus.

Кроме того, возможно оснащение чиллеров модулем Wi-Fi. Благодаря ему пользователь, находясь в любой точке мира, с помощью мобильного гаджета (смартфона, планшета, ноутбука) может следить за текущими показателями агрегата и при необходимости изменять его настройки.

В отличие от чиллеров с водяным охлаждением, воздухоохлаждаемые агрегаты серии TAS легко и быстро монтируются, не требуют прокладки дополнительных трубопроводов, а значит, более экономичны с точки зрения первоначальных инвестиций. Кроме того, они позволяют поэтапно наращивать производительность всей системы центрального кондиционирования: по мере необходимости (например, после покупки оборудования, требующего охлаждения, или возведения нового цеха) пользователь приобретает дополнительный чиллер и подключает его к магистральному водопроводу, по которому вода поступает в фанкойлы, радиаторы и вентустановки.

Модульные чиллеры (тепловые насосы) большой мощности применяются для создания комфортного микроклимата в административных учреждениях, бизнес-центрах и торгово-развлекательных комплексах, на промышленных предприятиях, в больницах и поликлиниках, отелях и ресторанах, супермаркетах и универмагах, театрах и кинотеатрах. Нередко заказчиками и пользователями данных устройств вместе с вентиляционными системами выступают крупные IT-компании, центры обработки данных (ЦОД), производители процессоров, графических чипов, материнских плат, оптоэлектроники, фотоэлементов, заинтересованные в высоком качестве воздуха на принадлежащих им объектах.

Основные конструктивные элементы модульных чиллеров большой мощности

Модульные чиллеры (тепловые насосы) большой мощности укомплектованы герметичными спиральными компрессорами ведущих мировых поставщиков: модели TAS165AH и TAS260AH оснащены агрегатами компании Danfoss (Дания), TAS340BH/TAS340BHA и TAS460BH/TAS460BHA — американской Emerson Copeland (США). Выпускаемые ими комплектующие давно зарекомендовали себя на рынке благодаря высокой производительности, надежности и долговечности.

Подвижная спираль каждого компрессора снабжена плавающим уплотнением. Оно позволяет минимизировать утечку газообразного фреона во время всасывания и сжатия и тем самым повысить объемный КПД агрегата. Кроме того, оно разгружает спиральный блок в случае превышения степени сжатия. Также компрессор оснащен обратным клапаном, предотвращающим обратный ток хладагента и гарантирующим стабильную работу агрегата.

Во избежание повреждений каждый компрессор укомплектован встроенным модулем тепловой защиты. Он останавливает агрегат в случае обратного вращения его электропривода, а также при потере фазы. Кроме того, модуль тепловой защиты получает сигналы с пяти датчиков, установленных на статоре, неподвижной спирали и в нижней части обмотки двигателя. Если любой из них сигнализирует о перегреве того или иного компонента, защитный модуль также приостанавливает работу компрессора. Встроенное термореле обеспечивает защиту электропривода от перегрева.

Модульные чиллеры (тепловые насосы) большой мощности оборудованы высокоэффективными кожухотрубными испарителями. Они обеспечивают прохождение большего объема воды и, соответственно, меньшее гидравлическое сопротивление по сравнению с пластинчатыми теплообменниками. Кожухотрубные испарители менее требовательны к качеству воды и более устойчивы к замерзанию. Техническое обслуживание этих агрегатов проводится один раз в четыре месяца, тогда как пластинчатых — вдвое чаще.

«Кожухотрубники» имеют классическую конструкцию: внутри кожуха, выполненного из углеродистой стали, размещены медные трубки, по которым циркулирует фреон R410A. Для предотвращения прогиба и повреждения пучки трубок зафиксированы с помощью спиралевидных перегородок. В межтрубном пространстве циркулирует водяной поток. Благодаря стальным перегородкам он завихряется, и его слои перемешиваются, вследствие чего происходит диффузия и температура разных слоев выравнивается. Вода в межтрубном пространстве и хладагент в медных трубках движутся противотоком по отношению друг к другу, в результате эффективность теплопередачи между фреоном и водой через поверхность трубок существенно возрастает.

Поток нагнетаемого в испаритель фреона регулируется динамически в зависимости от тепловой нагрузки на чиллер. Это стало возможным благодаря применению запатентованной TIСА технологии управления высокоточным 500-ступенчатым электронным расширительным вентилем (ЭРВ) премиум-класса. Она предельно четко и гибко реагирует на температуру и давление хладагента в испарителе и автоматически подает соответствующие сигналы клапану. В результате сечение последнего расширяется (объем поступающего фреона увеличивается) либо сужается (впрыск хладагента уменьшается). Благодаря этому энергоэффективность чиллера возрастает, поскольку он не расходует электроэнергию на испарение (при эксплуатации в режиме теплового насоса — на конденсацию) излишнего объема хладагента.

V-образный конденсатор состоит из медных трубок диаметром 7 мм и алюминиевых ребер, закрепленных на прочном металлическом каркасе. Трубки имеют внутренние насечки, увеличивающие площадь теплопередачи. Ребра с обеих сторон покрыты гидрофильным полимером (технология Blue Fin), защищающим их от коррозии и агрессивного воздействия окружающей среды (снега, дождя, окислов и солей различных металлов).

Каждый конденсатор оснащен изготовленным из алюминиевого сплава осевым вентилятором диаметром 750 мм. Его двигатель имеет класс защиты IP54 (защита от пыли и брызг воды) и выше, свидетельствующий о том, что агрегат может работать в самых суровых погодных условиях. Края лопастей зазубрены. Благодаря этому уровень издаваемого вентилятором шума снижается, а расход воздуха остается таким же, как у аналогичных крыльчаток обычной формы.

Уникальные технологии TICA

Как отмечалось выше, в один блок можно сгруппировать до 8 чиллеров серии TAS. Им управляет ведущий контроллер, применяющий запатентованную TICA технологию интеллектуального распределения энергии и нагрузки между модулями (патент № ZL 2013 2 0344732.3). В соответствии с ней сначала запускается первый модуль блока (Master), затем второй (Slave 1), третий (Slave 2) и т.д. Аналогичным образом распределяется и нагрузка между ними. Сначала основной «удар» на себя принимает Master, затем по мере перехода в рабочий режим остальных агрегатов нагрузка выравнивается. В результате температура воды на выходе каждого модуля становится примерно одинаковой, а ее незначительные колебания легко и без дополнительных энергозатрат компенсируются соседними агрегатами. Благодаря этому все чиллеры, входящие в блок, переводятся в режим частичной нагрузки, что положительно сказывается на их долговечности (при работе на максимуме износ оборудования увеличивается). В результате модульные чиллеры (тепловые насосы) большой мощности могут работать без сбоев на протяжении 20—25 лет, при этом срок их окупаемости составляет 3—6 лет (у аналогов без рассматриваемой технологии — 4—9 лет) в зависимости от модели.

Окупаемость тесно связана с энергосбережением. Как известно, коэффициенты энергоэффективности (EER) и теплопроизводительности (COP) чиллеров, работающих на 50—75% от своей номинальной мощности, на 15—20% превышают аналогичные показатели устройств, загруженных на 100%. В этом отношении устройства серии TAS не являются исключением: при работе на холод в режиме 50-процентной нагрузки их EER достигает 3,58—3,72, в режиме 100-процентной нагрузки — 3,10. Примерно такое же соотношение зафиксировано и при эксплуатации приборов в режиме обогрева.

Управление вентиляторами осуществляется автоматически в иерархической последовательности. Количество вращающихся крыльчаток зависит от температуры медных трубок конденсатора и условий окружающей среды. Контроллер считывает данную информацию с датчиков температуры и регулирует работу вентиляторов так, чтобы расход воздуха отвечал уровню тепловой нагрузки. Причем без чрезмерно частого включения/выключения их двигателей, поскольку это приводит, во-первых, к скорейшему износу оборудования, а во-вторых, к увеличению уровня шума при запуске агрегатов.

Благодаря запатентованной TICA технологии умного размораживания обеспечиваются эффективное оттаивание чиллера зимой и сохранение его теплопроизводительности даже при сильных морозах. Размораживание запускается автоматически по сигналу контроллера при достижении заданных на заводе-изготовителе значений уставки. В качестве анализируемых контроллером параметров применяются температура окружающей среды, температура испарения хладагента и время эксплуатации чиллера в режиме теплового насоса. В результате процедура размораживания выполняется, как правило, в два раза реже, чем при эксплуатации агрегатов, в которых такая технология не реализована: они переводятся в режим оттаивания через определенные временные интервалы. Как следствие, теплопроизводительность чиллеров в эти промежутки снижается, тогда как агрегаты, выпускаемые компанией TICA, продолжают работать с неизменной эффективностью.

Забота об окружающей среде

«ТИКА» стала первой компанией в КНР, отказавшейся от применения HCFC-фреонов, истощающих озоновый слой. В выпускаемом предприятием климатическом оборудовании используются только хладагенты, озоноразрушающий потенциал которых равен нулю. В частности, в чиллеры TAS загружается экологически чистый фреон R410A. Он не содержит хлора, стабилен и нетоксичен. Помимо того, указанный хладагент характеризуется весьма высокой эффективностью теплопередачи, что положительно сказывается на росте производительности чиллера и снижении его энергопотребления.

Сравнительные характеристики модульных чиллеров (тепловых насосов) большой мощности

Модель		TAS165AH	TAS260AH	TAS340BH	TAS340BHA	TAS460BH	TAS460BHA
Источник питания		380 В 50 Гц	380 В 50 Гц	380 В 50 Гц	380 В 50 Гц	380 В 50 Гц	380 В 50 Гц
Производительность, кВт	охлаждение	165	260	340	340	460	460
Производительность, кВт	нагрев	180	280	370	370	485	485
Регулирование производительности, %		0—25—50—75—100	0—25—50—75—100	0—33,3—66,7—100	0—33,3—66,7—100	0—25—50—75—100	0—25—50—75—100
Номинальная потребляемая мощность, кВт	охлаждение	53,2	83,8	109,0	109,0	148,3	148,3
Номинальная потребляемая мощность, кВт	нагрев	56,2	87,4	115,8	115,8	151,5	151,5
Максимальная потребляемая мощность, кВт		73,2	123,4	145,8	145,8	197,8	197,8
EER		3,10	3,10	3,12	3,12	3,10	3,10
COP		3,20	3,20	3,22	3,22	3,20	3,20
Номинальный ток, А	охлаждение	100,80	158,70	190,30	190,30	256,60	256,60
Номинальный ток, А	нагрев	102,67	165,11	201,40	201,40	272,00	272,00
Максимальный ток, А		135	220	255	255	340	340
Пусковой ток, А		203	274	319	319	417	417
Уровень шума, дБ(А)		72	75	74	74	74	74
Компрессор	марка	Danfoss	Danfoss	Emerson Copeland	Emerson Copeland	Emerson Copeland	Emerson Copeland
	тип	Спиральный	Спиральный	Спиральный	Спиральный	Спиральный	Спиральный
	количество	4	4	3	3	4	4
Испаритель	тип	Кожухотрубный	Кожухотрубный	Кожухотрубный	Кожухотрубный	Кожухотрубный	Кожухотрубный
	расход воды, куб. м/ч	28,4	44,8	58,5	58,5	79,1	79,1
	гидравлическое сопротивление, кПа	45	45	52	52	56	56
Соединительный трубопровод	тип соединения	Грувлочное соединение типа Victaulic
Соединительный трубопровод	номинальный диаметр, мм	80	100	125	125	125	125
Вентилятор	тип	Осевой	Осевой	Осевой	Осевой	Осевой	Осевой
	количество	4	4	6	6	8	8
	расход воздуха, куб. м/ч	66000	112000	123000	123000	164000	164000
Хладагент	тип	R410A	R410A	R410A	R410A	R410A	R410A
Хладагент	объем загрузки, кг	28,4 (7,1 × 4)	40 (10 × 4)	49,5 (16,5 × 3)	49,5 (16,5 × 3)	78 (19,5 × 4)	78 (19,5 × 4)
Габариты устройства, мм	длина	2200	2200	3500	3500	4700	4700
	ширина	1720	2400	2250	2250	2250	2250
	высота	2000	2235	2450	2450	2520	2520
Габариты упаковки, мм	длина	2260	2260	3560	3560	4760	4760
	ширина	1780	2460	2310	2310	2310	2310
	высота	2000	2235	2450	2450	2520	2520
Вес, кг	нетто	1460	2050	3100	3100	3700	3700
Вес, кг	при эксплуатации	1590	2250	3550	3550	4200	4200
Диапазон рабочих температур, °С	охлаждение	+5…+48	+5…+48	+5…+48	-15…+48	+5…+48	-15…+48
Диапазон рабочих температур, °С	нагрев	-10…+48	-10…+48	-15…+48	-15…+48	-15…+48	-15…+48
Гарантия		24 мес.	24 мес.	24 мес.	24 мес.	24 мес.	24 мес.