Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением

TICA выпускает безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением производительностью от 1055 до 4220 кВт (300—1200 RT) по технической лицензии всемирно известной промышленной группы SMARDT. Данное предприятие, приобретенное компанией TICA в 2018 году, является пионером и безусловным лидером в области разработок и производства безмасляных чиллеров с компрессорами на магнитных подшипниках. Доля SMARDT в этом сегменте мирового рынка HVAC-оборудования составляет 30%. В абсолютном выражении предприятие реализовало уже более 8000 тысяч таких устройств.

Изготовляемые TICA — SMARDT безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением отличаются очень высоким КПД. Так, их интегральный показатель энергоэффективности при частичной нагрузке IPLV (американский аналог сезонного коэффициента энергоэффективности SEER) превышает 11, коэффициент EER составляет 6,5 и более. Аналогичный параметр чиллеров со спиральными или винтовыми компрессорами редко достигает 4,5—5.

Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением производства TICA — SMARDT потребляют на 40% электроэнергии меньше, чем их винтовые аналоги. Уже по истечении двух лет суммарные затраты на покупку и эксплуатацию винтовых чиллеров примерно на 20% превышают соответствующий показатель безмасляных устройств TICA. В дальнейшем этот разрыв только возрастает, поскольку фактическая энергоэффективность смазываемых маслом чиллеров со временем снижается на 21—33%.

Каждый безмасляный центробежный чиллер укомплектован несколькими компрессорами Danfoss Turbocor на магнитных подшипниках (благодаря этому агрегат можно эксплуатировать даже в режиме 5—10-процентной нагрузки), двумя объемными кожухотрубными теплообменниками, один из которых выполняет роль испарителя, а другой — конденсатора, электронными расширительными клапанами, датчиками температуры и давления, предохранительными клапанами и запорной арматурой, шкафом автоматики и блоком управления с 8-дюймовым сенсорным экраном.

В качестве хладагента используется самый популярный на сегодняшний день фреон R134A, имеющий нулевой потенциал истощения озонового слоя и не такой высокий, как у других фреонов, потенциал глобального потепления.

Подробнее

Безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением WB140.3H

Безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением WB140.3H работает только на холод. Производительность устройства составляет 1055 кВт. Оснащен тремя компрессорами Danfoss Turbocor.
Подробнее

Безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением WB145.3H

Производительность устройства составляет 1143 кВт. На охлаждение 1 т рабочей жидкости безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением WB145.3H расходует 0,52 кВт электроэнергии. IPLV равен 11,29.
Подробнее

Безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением WB240.5H

Производительность агрегата составляет 1758 кВт. На охлаждение 1 т воды безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением WB240.5H расходует 0,51 кВт. Оснащен 5 компрессорами Danfoss Turbocor.
Подробнее

Безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением WB300.6H

Безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением WB300.6H выдает 2,11 МВт, а потребляет почти 310 кВт. Его IPLV достигает 11,37. Устройство укомплектовано шестью компрессорами Danfoss Turbocor.

Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением

Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением — это приборы, предназначенные для охлаждения воды, раствора гликоля и иных рабочих жидкостей, используемых в качестве хладоносителя для конечных устройств высокопроизводительной системы центрального кондиционирования — фанкойлов, воздухообрабатывающих установок, вентустановок с рекуперацией тепла и др.

Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением

Безмасляный центробежный чиллер с водяным охлаждением

Всего один подобный чиллер способен обеспечить холодной водой систему кондиционирования 20—25-этажного административного здания, бизнес-центра, отеля, иного высотного объекта. В качестве примера можно привести 24-этажный бизнес-центр Alexandra Point (общая площадь — 18,6 тыс. кв. м) в центре Сингапура, обслуживаемый двумя безмасляными центробежными чиллерами производства TICA, один из которых выполняет роль резервного.

Бизнес-центр Alexandra Point

24-этажный бизнес-центр Alexandra Point в Сингапуре

Принцип действия данных устройств идентичен схеме работы чиллеров с водяным охлаждением, которые оснащаются винтовыми или центробежными компрессорами, смазываемыми маслом. Конструктивные особенности безмасляных чиллеров объясняются наличием не нуждающихся в смазке высокопроизводительных центробежных компрессоров с радиальным и осевым магнитными подшипниками и, как следствие, отсутствием системы снабжения, очистки и возврата масла.

Центробежный компрессор с магнитными подшипниками

Центробежный компрессор с магнитными подшипниками

 

Высочайшая энергоэффективность и наименьшие эксплуатационные затраты на протяжении всего жизненного цикла

Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением отличаются не только высокой производительностью, но и наибольшей энергоэффективностью среди всех устройств аналогичного назначения. В частности, агрегаты, выпускаемые компанией TICA и ее канадским активом — промышленной группой SMARDT, приобретенной в 2018 году и являющейся разработчиком и ведущим мировым производителем безмасляных чиллеров, характеризуются наименьшими эксплуатационными затратами на протяжении всего срока службы. Их энергоэффективность в среднем на 32% превышает аналогичный показатель смазываемых маслом новейших винтовых охладителей той же мощности. Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением производства TICA — SMARDT расходуют на 50—65% электроэнергии меньше, чем спиральные, винтовые и центробежные агрегаты, которые эксплуатируются уже на протяжении 7—10 лет.

В режиме полной нагрузки чиллеры, не нуждающиеся в смазке, расходуют на охлаждение одной тонны воды 0,50—0,55 кВт, в режиме частичной нагрузки — 0,30—0,33 кВт. Производительность данных приборов регулируется автоматически в зависимости от тепловой нагрузки. Как показывают многочисленные наблюдения за оборудованием SMARDT, установленным в различных городах США, в режиме 100-процентной нагрузки оно эксплуатируется не более 4% рабочего времени в год. Таким образом, безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением практически всегда работают в режиме энергосбережения, а их интегральный показатель энергоэффективности при частичной нагрузке IPLV достигает 10,5—12. Для других чиллеров такие показатели пока недостижимы.

Тепловая нагрузка на чиллер

Время работы безмасляного чиллера при различных нагрузках (в процентном выражении)

Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением производства TICA — SMARDT, оснащенные несколькими компрессорами Turbocor, работают даже в режиме 5—10-процентной нагрузки. Один такой агрегат может легко заменить сразу несколько спиральных или винтовых чиллеров. Установка двух-восьми центробежных компрессоров с магнитными подшипниками позволяет равномерно распределить нагрузку между ними или зарезервировать дополнительные мощности (например, в случае проведения технических работ либо появления дополнительных систем вентиляции и кондиционирования, нуждающихся в охлажденной воде).

Поскольку в смазочных материалах нет необходимости, безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением не оснащаются дорогостоящей системой подачи, очистки и возврата масла. Благодаря этому техническое обслуживание устройств не вызывает никаких затруднений.

Еще одно важное преимущество безмасляных чиллеров — стабильная и бесперебойная работа на протяжении всего срока службы, достигающего 30 лет. Причем в течение всего этого периода энергоэффективность устройства не снижается, а расходы на его эксплуатацию и техническое обслуживание не возрастают. Для сравнения: спустя пять лет фактическая энергоэффективность смазываемых маслом винтовых и центробежных чиллеров снижается на 21—33% по отношению к заявленной производителем (по данным Американского института систем отопления, охлаждения и кондиционирования воздуха AHRI).

Расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание чиллера

Расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание чиллеров производительностью 300 кВт на протяжении всего срока службы (по данным AHRI)

Причина кроется в том, что даже минимальное содержание в хладагенте (например, фреоне R134a) масла, необходимого для нормальной эксплуатации винтового или обычного центробежного компрессора, со временем приводит к образованию масляной пленки на стенках и трубках кожухотрубного теплообменника. В результате эффективность теплообмена снижается на 15—25% (согласно результатам научно-исследовательского проекта № 361, выполненного экспертами Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха ASHRAE), а потребление электроэнергии возрастает.

Ввиду отсутствия системы маслоснабжения безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением лишены указанного выше недостатка. Их энергоэффективность и расходы на эксплуатацию остаются неизменными даже по прошествии 25—30 лет.

Как показывают исследования, уже по истечении двух лет совокупные затраты на приобретение, эксплуатацию и техобслуживание смазываемых винтовых чиллеров, включая покупку и установку резервного генератора (для пуска винтового компрессора требуется 500—700 А) и шумоподавляющих систем (работа таких компрессоров сопровождается высокочастотным шумом), примерно на 20% превышают аналогичные расходы, связанные с приобретением и работой безмасляных агрегатов. Последние не нуждаются ни в дополнительном генераторе (для пуска центробежного компрессора требуется всего 2 А), ни в системе шумопоглощения (уровень шума при эксплуатации безмасляного чиллера не превышает 77 дБ(А) — примерно такой же показатель фиксируется во время работы наружного блока VRF-системы).

Расходы на эксплуатацию винтового чиллера

Общие расходы после двух лет эксплуатации смазываемого маслом винтового чиллера и безмасляного центробежного чиллера

 

Схема работы безмасляного центробежного чиллера с водяным охлаждением и его конструктивные элементы

Конструкция безмасляного центробежного чиллера с водяным охлаждением, выпускаемого TICA — SMARDT, относительно проста. Его основными компонентами являются: центробежные компрессоры Turbocor с магнитными подшипниками; затопленный испаритель и конденсатор, представляющие собой классические кожухотрубные теплообменники большой емкости; электронные расширительные клапаны, регулирующие объем поступающего в испаритель хладагента; запорная арматура, в частности клапаны аварийного сброса давления; датчики температуры и давления; шкаф автоматики, включающий все необходимые элементы и защитные устройства, гарантирующие безопасное подключение к источнику питания и немедленное отключение чиллера в случае возникновения нештатных ситуаций, плату управления с программируемым логическим контроллером и сенсорный экран.

Схема центробежного чиллера с водяным охлаждением

Схема безмасляного центробежного чиллера с водяным охлаждением, оснащенного двумя центробежными компрессорами

При эксплуатации чиллера в режиме охлаждения воды, раствора гликоля и т.п. сконденсированный жидкий хладагент с помощью электронного расширительного клапана (4) впрыскивается в нижнюю часть испарителя. Благодаря распределительной пластине (3) фреон R134A равномерно рассеивается по всему периметру данного кожухотрубного теплообменника. В нем имеющий низкое давление хладагент отбирает тепло у воды, поступающей из системы центрального кондиционирования и циркулирующей во встроенных медных трубках (8). В результате теплообмена, осуществляемого через поверхность трубок, рабочая жидкость охлаждается до заданной пользователем температуры и вновь возвращается в систему центрального кондиционирования, а фреон закипает и испаряется (2).

Благодаря создаваемому компрессором (1) давлению всасывания газообразный хладагент устремляется в верхнюю часть испарителя. Захватываемые вместе с паром мельчайшие жидкие частицы фреона, которые могут привести к повреждению компрессора, задерживаются туманоуловителями (5). Далее газообразный хладагент пропускается через направляющие лопатки (6) и поступает в порт всасывания (7) компрессора. При этом угол всасывания фреона изменяется таким образом, чтобы обеспечивалось его максимальное сжатие при заданной частоте вращения ротора.

Схема работы испарителя

Схема работы испарителя безмасляного центробежного чиллера

Всасываемый в компрессор перегретый хладагент имеет низкое давление. Он проходит через впускные направляющие лопатки (1), используемые для регулирования производительности компрессора в условиях низкой нагрузки, и нагнетается в камеру с первой крыльчаткой (2) (первая ступень компрессии). Центробежная сила, которая создается этим вращающимся рабочим колесом, увеличивает скорость и давление фреонового пара. Затем, минуя лопатки (3), минимизирующие завихрения высокоскоростного пара, он направляется в камеру со второй крыльчаткой (4) (вторая ступень компрессии). С помощью данного рабочего колеса хладагент снова сжимается и нагнетается в спираль (5), представляющую собой изогнутую воронку, сечение которой увеличивается по мере приближения к выпускному порту компрессора. За счет этого скорость газа уменьшается, а его давление и температура возрастают. Далее он поступает в безлопаточный диффузор (6) — канал, ограниченный двумя сужающимися стенками и улучшающий структуру фреонового потока, а затем в выпускной порт (7) компрессора.

Схема центробежного компрессора

Схема центробежного компрессора Turbocor

После этого перегретый газ, имеющий высокое давление, нагнетается в верхнюю часть конденсатора и с помощью отклоняющейся пластины рассеивается по всему периметру кожухотрубного теплообменника. По мере соприкосновения с поверхностью встроенных медных трубок, по которым течет поступающая из градирни холодная вода, фреон охлаждается и конденсируется, переходя в жидкое агрегатное состояние. Затем через электронный расширительный клапан он снова впрыскивается в нижнюю часть испарителя, и весь цикл повторяется.

 

Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением производства TICA — SMARDT. Преимущества

В линейку безмасляных центробежных чиллеров с водяным охлаждением, выпускаемых совместным предприятием TICA — SMARDT, входят модели производительностью от 1055 до 4220 кВт (300—1200 RT). Каждый прибор комплектуется несколькими компрессорами Danfoss Turbocor модели TT300 (выходная мощность — 211—316,5 кВт) или TT400 (422—527,5 кВт) на магнитных подшипниках. Единственные движущиеся в этих компрессорах компоненты — ротор и его крыльчатки — левитируют (парят в воздухе) благодаря магнитному полю, создаваемому осевым и радиальным подшипниками. Физический контакт ротора с обмотками статора, а следовательно, и трение между ними исключены. В результате отсутствуют потери производительности, а износостойкость и срок службы компрессоров значительно возрастают.

Температура окружающей среды, при которой допускается работа устройства в режиме частичной или полной нагрузки, — от +3 до +41 °C. Чиллер в низкотемпературном исполнении может эксплуатироваться при -10 °C. Максимальная температура окружающей среды, при которой возможен запуск изделия в режиме ожидания, — 54 °C.

Температура воды на выходе устройства задается пользователем самостоятельно. Она варьируется в пределах от 3 до 16 °C (по умолчанию — 7 °C). Максимальная температура рабочей жидкости, поступающей в безмасляный центробежный чиллер, составляет 24 °C. Разница температур воды на входе и на выходе агрегата может достигать 3—9 градусов Цельсия.

Информация о текущем состоянии системы и выполненных технических работах регистрируется устройством записи и хранения данных. Мониторинг оборудования можно осуществлять с помощью сенсорного дисплея или дистанционно. В чиллерах реализована поддержка платформ и стандартных протоколов связи Modbus, BACnet, LonWorks, N2. Благодаря этому устройства легко интегрируются в автоматизированную систему управления зданием (Building Management System, BMS).

 

Сертификаты и гарантия

Все безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением, выпускаемые совместным предприятием TICA — SMARDT, внесены в список ETL — утвержденный на правительственном уровне в США и Канаде перечень наиболее эффективного оборудования. Котлы, электродвигатели, кондиционеры, вентиляционные установки и холодильное оборудование, претендующие на включение в данный список, должны соответствовать самым строгим критериям энергосбережения. Как правило, в ETL включаются 25% лучших изделий на рынке.

Безмасляные центробежные чиллеры с водяным охлаждением имеют гарантию электробезопасности на весь срок службы. Испарители и конденсаторы, которыми оснащаются устройства, полностью соответствуют нормам Американского общества инженеров-механиков (ASME) для сосудов высокого давления. На всю продукцию TICA — SMARDT предоставляется расширенная гарантия сроком до 5 лет.

Пятилетняя гарантия на чиллеры

Параметры энергоэффективности центробежных чиллеров определены в соответствии со стандартом AHRI 500/590. Интегральный показатель энергоэффективности при частичной нагрузке (IPLV) любого чиллера, выпускаемого TICA — SMARDT, всегда значительно превышает минимальные уровни, установленные стандартами ASHRAE 90.1 (США), CSA 743 (Канада), Eurovent (Евросоюз), MEPS (Австралия).

 

Сравнительные характеристики безмасляных центробежных чиллеров с водяным охлаждением

Модель WB140.3H WB145.3H WB240.5H WB300.6H
Источник питания 380 В 50 Гц 380 В 50 Гц 380 В 50 Гц 380 В 50 Гц
Производительность, кВт 1055 (300 RT) 1143 (325 RT) 1758 (500 RT) 2110 (600 RT)
Потребляемая мощность, кВт 156 168,5 257,2 309,7
Энергопотребление, кВт/т воды 0,52 0,52 0,51 0,52
Интегральный показатель энергоэффективности при частичной нагрузке (IPLV) 11,18 11,29 11,32 11,37
Максимальный рабочий ток, А 269,5 288,6 444,9 545,1
Испаритель расход воды, л/с 50,4 54,6 84,0 100,7
гидравлическое сопротивление, кПа 41 29 74 25,2
наружный диаметр соединительного трубопровода, мм 200 200 250 300
Конденсатор расход воды, л/с 63 68,3 104,9 116,6
гидравлическое сопротивление, кПа 20,4 36 76 26
наружный диаметр соединительного трубопровода, мм 150 200 200 250
Компрессор марка Danfoss Turbocor Danfoss Turbocor Danfoss Turbocor Danfoss Turbocor
количество 3 3 5 6
Хладагент R134A R134A R134A R134A
Вес при эксплуатации, кг 7170 7575 10980 12705
Габариты устройства, мм длина 5147 4145 5943 5155
ширина 1399 2118 2277 2661
высота 2309 1851 1840 2550
Гарантия 5 лет 5 лет 5 лет 5 лет