Почему жидкостное охлаждение компрессора эффективней воздушного
С момента активного применения в промышленности винтовых воздушных компрессоров в конце 80 годов 20 века. Наибольшее распространение получили
Модели именно с воздушным охлаждением – практически все мощностные диапазоны от 5 кВт до 500 кВт были в стандартном исполнении оборудованы охлаждающими вентиляторами и воздушными теплообменниками воздух\воздух и масло\воздух.
Воздушное охлаждение контуров смазки, и контура ступени сжатия винтового воздушного компрессора имеет следующие неоспоримые преимущества:
- минимальные начальные инвестиции из за отсутствия компонентов вне корпуса компрессора;
- широкое применение легких пластинчатых алюминиевых теплообменников;
- возможность частичной утилизации (вторичного применения) тепла воздушных теплообменников;
- разработка экстра опций для работы в жарком климате до +55С окружающей температуры.
В 2010-2020 ожесточающиеся экологические требования, привели к пересмотру основными производителями компрессорного оборудования конструкции для улучшения энергоэфективности и снижения потребления эл энергии не только в режимах максимальной нагрузки, но и в режимах минимальной и частичной производительности компрессора.
Изменение конструкции винтовых блоков для уменьшения энергетических, и температурных потерь привело также к пересмотру концепции энергоэфективности систем охлаждения.
Тенденция глобального повышения среднегодовых температур изменила соотношение температурного максимума даже на территории Украины
Ниже приведена статистика температур для г Мариуполя за 50 лет. Нынешние условия требуют не только измененного подхода к конструкции систем охлаждения компрессоров, но и сфокусированного внимания на неоспоримых преимуществах
Жидкостного охлаждения для компрессорного оборудования
Таблица статистики температурных рекордов г.Мариуполь 1955-2011 гг.
Высокие максимальные показатели летних значений температур и увеличение разницы между нижней границей отрицательных температур и верхней границей летних температур до 55-60 С устанавливают новые основные требования к эффективности систем охлаждения винтовых воздушных компрессоров:
- экологически «нейтральная» технология без фреоновых контуров и с минимизацией нагрева атмосферы и выбросов СО!
- постоянная температура хладагента, вне зависимости от сезона и наружной атмосферной температуры
- замкнутый контур «без постоянной подпитки» или расхода хладагента
- энергосберегающий привод циркуляционных насосов и вентиляторов под управлением частотного преобразователя.
- использование режимов «free cooling» в зимний, межсезонный и ночные периоды работы
- обеспечение необходимой разницы температур хладагента для использования системы рекуперации «использованной» эл энергии в тепловую с КПД близкой к 80%! – ЗИМНИЙ РЕЖИМ
- беспечение необходимой разницы температур хладагента для использования системы рекуперации «использованной» эл энергии в «холод» с КПД близкой к 60%! – ЛЕТНИЙ РЕЖИМ
Схема замкнутого цикла жидкостного охлаждения ниже:
Для многих показателей и технических характеристик винтовых воздушных компрессоров критически важна стабильность параметров охлаждения, которые может обеспечить только жидкостная система охлаждения и не может обеспечить система воздушного охлаждения:
- неизменная производительность компрессора вне зависимости от сезонных изменений температур;
- постоянное низкое удельное энергопотребление при снижении температуры хладагента;
- минимизация фактора уноса масла в пневмосеть при повышении сезонного изменения температуры;
- постоянство КПД электрокомпонентов и электро двигателя при частичной нагрузке.
- Каждые 3oC понижения температуры на входе увеличивает массовый расход после сжатия на 1%.
- Эффективность компремирования увеличивается с понижением температуры на входе потому что массовый расход растет при той же затраченной мощности.
- Чтобы получить один и тот же массовый расход сжатия каждые 4oC повышения температуры на входе – увеличивают на 1% потребляемую мощность.
- C ростом сопротивления входного фильтр элемента на 0,025 бар, энергопотребление будет расти на 2%.
Для масло-заполненных винтовых компрессоров контактного охлаждения такой важный параметр как – вынос масла (содержание масла в сж воздухе) напрямую зависит от стабильности параметров охлаждения и стабильности нагрузки компрессора, что видно на следующем графике:
В самых современных компрессорных станциях отсутствуют воздуховоды и минимизируется тепловыделение оборудования внутри помещения! Потребленная электрическая мощность компрессорным оборудованием на 95% преобразуется\утилизируется в виде горячей воды например с помощью модуля рекуперации Е-max (на иллюстрации) в зимний период и повторно используется в системах отопления и технологических системах (решения можно увидеть по ссылке) . А в летний «жаркий» период вся потребленная компрессорным оборудованием электрическая мощность на 60% преобразуется ( с помощью абсорбционных холодильных машин) в холодную воду с температурой +7С - +12С. Холодная вода, генерируемая холодильной машиной – используется на охлаждение технологических систем или для систем вентиляции и кондиционирования, что особенно экономично в летний период .Подобные системы когенерации тн «бросового» тепла, несмотря на их немалую инвест стоимость, окупаются в течении 1-2 отопительных сезонов за счет экономии потребления внешних энергоресурсов (природн газ, электроэнергия)! Это позволяет также снизить атмосферные выбросы СО на десятки и сотни тонн в год!
