Утилизация тепла (Чиллеры)

Опубликовано: 02.09.2018

видео Утилизация тепла (Чиллеры)

утилизация тепла людей и передача его на расстояние

Где используется технология утилизации тепловой энергии: Системы кондиционирования общественных и административных зданий, а также зданий промышленного назначения.



Презентация хладагента технологии на рынке:  1995 год. 

Цель использования технологии утилизации тепловой энергии:  Сокращение уровня энергопотребления здания.

Общие сведения о технологии утилизации тепла в чиллерах

Как известно, основной задачей системы кондиционирования является удаление тепловой энергии из рабочих зон кондиционируемых помещений и перенос ее в окружающее пространство – на улицу. При этом количество тепла, выделяемое системой кондиционирования, сопоставимо с суммарным значением всех теплопритоков здания, а также потребляемой мощности климатического оборудования. Для оценки уровня тепловой мощности, выделяемой в окружающее пространство можно рассмотреть пример системы кондиционирования офисного здания, тепловая нагрузка которого составляет 1400кВт. Усреднено суммарный объем тепловой нагрузки в задании, при эксплуатации системы кондиционирования в летний и переходный период времени составляет 1 000 500кВт./ч. При этом, 1 250 000кВт. тепловой энергии в год выделяется системой кондиционирования в окружающее пространство. 


Кomfovent RHP вентиляционная установка с утилизацией тепла и интегрированным тепловым насосом

Одним из вариантов решения проблемы рационального использования тепловой энергии, является применение в системах кондиционирования чиллеров с технологией утилизации тепла. Такой подход дает возможность сократить общий уровень энерго-затрат здания. В данном обзоре рассматриваются различные аспекты, связанные с возможным применением технологии утилизации тепла в системах кондиционирования на охлажденной воде.

Рисунок №1 Чиллер с утилизацией тепла производства компании Clivet

 
Технические особенности чиллеров с технологией утилизации тепла

На рисунке №1 показан внешний вид чиллера производства компании Clivet с технологией утилизации тепла. Как известно, рекуператор чиллера является главным источником тепловой энергии системы кондиционирования. На рисунке №2 показана упрощенная схема холодильного контура чиллера с воздушным охлаждением конденсатора с технологией утилизации тепла. Как видно из рисунка, функцию утилизации тепловой энергии выполняет водяной теплообменник рекуператора, который установлен параллельно воздушному конденсатору. Теплообменник рекуператора тепла соединен непосредственно с гидравлическим контуром рекуперации тепла. Если в здании возникает потребность в использовании тепловой энергии (Например, для нагрева воды в системе горячего водоснабжения), система автоматизированного управления чиллера закрывает четырех-ходовой клапан, установленный непосредственно после компрессора. При этом пары хладагента поступают  в водяной теплообменник рекуператора, минуя воздушный теплообменник конденсатора. При конденсации хладагента, происходит нагрев воды в гидравлическом контуре рекуперации тепла. Функциональные возможности чиллеров, представленных на рынке систем кондиционирования позволяют нагревать воду в гидравлическом контуре до температуры +60С.

 

Рисунок №2 Упрощенная схема холодильного контура чиллера с воздушным охлаждением конденсатора с технологией утилизации тепла

 
Чиллеры с технологией утилизации тепла

Кроме чиллеров с воздушным охлаждением конденсатора в здании можно использовать чиллеры с водяным охлаждением конденсатора с технологией утилизации тепловой энергии. На рисунке №3 показан внешний вид холодильного центра на базе чиллеров с водяным охлаждением конденсатора, с центробежными компрессорами, производства компании York (США). Особенностью таких чиллеров является наличие двух независимых теплообменников: конденсатора и рекуператора.

На рисунке №4 показан внешний вид чиллера с технологией утилизации тепла производства компании McQuay. Как видно из рисунка, водяной теплообменник чиллера разделен на две секции. Одна секция выполняет функцию конденсатора, вторая секция выполняет функцию рекуператора. Такие чиллеры получили название Templifier.

 

Рисунок №4 Templifier производства компании McQuay

  
Различные рекомендации по использованию тепловой энергии.

Одной из идей, связанных с утилизацией тепловой энергии системы кондиционирования является нагрев воды в системе горячего водоснабжения. На практике реализация такой идеи может оказаться не вполне успешной. Основным препятствием на пути реализации данной идеи является принцип, лежащий в основе работы холодильного контура чиллера. Процесс утилизации тепловой энергии (Нагрев горячей воды в гидравлическом контуре рекуперации тепла) осуществляется только в том случае, если холодильный контур активизирован (То-есть если в здании есть постоянный уровень тепловой нагрузки). Больницы, гостиницы, аэропорты, промышленные предприятия и другие объекты, в которых есть постоянный и достаточный уровень тепловыделений, могут вполне претендовать на использование технологии утилизации тепла.

Другим способом утилизации тепловой энергии является нагрев горячей воды, используемой в дополнительных теплообменниках подогрева воздуха в четырех трубных фанкойлах. На рисунке №5 показана упрощенная схема работы системы кондиционирования на базе чиллера с водяным охлаждением конденсатора с технологией утилизации тепла и четырех-трубных фанкойлов. Такой подход в организации системы кондиционирования позволяет существенно повысить уровень комфортности кондиционируемых помещений. Как видно из схемы, при использовании чиллеров с технологией утилизации тепла и четырех-трубных фанкойлов, система кондиционирования может осуществлять не только индивидуальный контроль температуры воздуха в рабочих зонах, кондиционируемых помещений, но также контролировать влажность (В летний и переходный период времени. Для того, чтобы система кондиционирования могла осуществлять контроль влажности в зимний период времени, фанкойлы необходимо дооснастить увлажнителями). 

   

  
Стандарт ASHRAE 90.1-2001

В 2004 году Институтом ASHRAE (США) был опубликован стандарт ASHRAE 90.1-2001 , в котором представлены рекомендации по проектированию систем кондиционирования на базе чиллеров с технологией утилизации тепла.

В соответствие со стандартом ASHRAE 90.1-2001,  рекомендуется использовать чиллеры с технологией утилизации тепла в следующих случаях:

1) Когда чиллеры функционируют постоянно. Время работы чиллеров в течении дневного цикла эксплуатации составляет 24ч.

2) Когда суммарный уровень теплопритоков в здании в течение рабочего цикла эксплуатации системы кондиционирования достаточен для удовлетворения потребности в горячей воде.

3) Когда потребность в горячей воде от системы рекуперации тепла менее чем 60% от хладапроизводительности чиллера.

Если чиллеры с технологией утилизации тепла используются в системах отопления (Например зданий производственного назначения):

1) Общая теплопроизводительность системы отопления не должна превышать 30-ти процентов от хладапроизводительности чиллера.

Стандарт ASHRAE 90.1-2001 также содержит другие рекомендации по проектированию систем кондиционирования с технологией утилизации тепла. Просим Вас внимательно ознакомиться с данным документом.

Использование технологии утилизации тепловой энергии в чиллерах имеет большие перспективы в Российской Федерации. Это обусловлено большим дефицитом электрических и тепловых коммуникаций, а также выделяемых мощностей, при одновременном повышении требований к качеству и комфорту зданий общественного и промышленного назначения. В любом случае различные аспекты, связанные с утилизацией выделяемой тепловой энергии системой кондиционирования будут неоднократно становиться объектом пристального внимания Ecvest.

  
Автор

Обзорная статья о технологии утилизации тепла была подготовлена специально для информационного портала: www.ecvest.ru  брэнд-менеджером Российского представительства компании "Midea CAC" Власовым Павлом Евгеньевичем

rss