Чилърни инсталации

Част II. Използвани материали в зависимост от предназначението на таблото

В миналия брой на сп. Технологичен дом стартирахме темата за ел. табла НН. Разгледани бяха изискванията на европейската директива за инсталациите НН, включително потенциалните опасности - директен или индиректен контакт с тоководещи части, опасно високи температури, електрически дъги или излъчвания, претоварване, пробив на изолацията, механични повреди, очаквани въздействия от околната среда (метеорологични условия, замърсяване и др.), както и неелектрически потенциално опасни ситуации, причинени от оборудването. Обърнато бе специално внимание на основния хармонизиран стандарт в областта - БДС ЕN-60439. Подчертано бе, че както директивата, така и съпътстващите я стандарти се отнасят не само до таблата, в смисъл до кутиите, а до цялата съвкупност от електрически и електронни апарати и механични конструкции, които формират завършената система.

В статията, поместена в миналия брой на сп. Технологичен дом, бяха разгледани и част от тестовете, на които подлежат типово тестваните табла. В настоящия брой продължаваме темата с диелектричните свойства на изолацията Те могат да бъдат проверени по два начина. Ако производителят е декларирал определена импулсна устойчивост на изолацията, следва да се проведе импулсен тест. По-често, обаче, се извършва тест със синусоидално (или поне близко до синусоидално) напрежение, с честота в диапазона 45 - 62 Hz. За главните електрически вериги тестовото напрежение следва да е 2500 V, а за спомагателните - не по-малко от 1500 V. В момента на прилагане на тестовото напрежение моментната му стойност не трябва да превишава с 50% амплитудната, след което да се увеличи плавно.

Видове водоохлаждащи системи
Както вече бе споменато, охладителният товар трудно може да се задържи постоянен и често варира. Следователно следва да се промени дебитът на водния поток, неговата температура или и двата параметъра на водоохлаждащата система. Това са и най-често използваните критерии за класифицирането им, според които те се определят като системи с постоянен воден поток/променяща се температурна разлика, или системи с постоянен воден поток и системи с променящ се поток/постоянна температурна разлика, наричани още водоохлаждащи системи с променлив воден поток.

Системи с постоянен поток
Системите с постоянен поток разполагат с два циркулационни кръга - първичен и вторичен. Първичният е мястото, където се произвежда охлаждащата вода, и основен негов компонент е чилърът. Вторият циркулационен кръг е отговорен за достигане на охлаждащата вода до крайните агрегати. Сред компонентите му са помпи, регулираща арматура и др. Използваните помпи са с постоянна скорост. Контролирането на дебита в крайните агрегати се осъществява чрез трипътни вентили, като за всеки охладителен товар се използва отделен вентил. Прилагането на трипътни вентили позволява неизползваните водни дебити да се пропуснат транзитно през байпасната връзка и да се върнат в чилъра. По този начин се осигурява поддържане на приблизително постоянен дебит на водния поток.
Естествено, при реално работещите системи се наблюдава известна промяна в дебита, преминаващ през трипътния вентил. Тези промени са минимални в сравнение с тези в системите с променлив поток. Поддържането на постоянен дебит осигурява стабилна температура на подаваната охлаждаща вода и предпазва изпарителя от замръзване (възможeн ефект от рязката промяна в количеството на потока). Предимство на този вид система е наличието на строго фиксирани хидравлични параметри на потока които се поддържат независимо от натоварване. Напорът на помпата остава постоянен, както и диференциалното налягане в отделните агрегати. Отсъства взаимно влияние между отделните контролни кръгове.
Сред недостатъците на системите с постоянен поток са високите разходи за препомпване в системата. Циркулационната помпа трябва да бъде проектирана и избрана с отчитане на сумата от максималните водни количества към крайните агрегати, както и с оглед осигуряване постоянство на консумацията при всякакво натоварване.

Системи с променлив поток
За управление на крайните агрегати в системите с променлив поток се използват двупътни управляващи вентили. Общият им дебит варира като функция на натоварването на системата. Тези системи се характеризират с много по-добри енергийни характеристики в сравнение със системите с постоянен поток. При приблизително постоянен напор на помпата, консумацията й е пропорционална на дебита.
Често в техническата литература се приема, че дебитът е пропорционален на натоварването. Това не винаги съответства на реалната ситуация. При двупозиционното регулиране, възможното диференциалното налягане върху консуматорите се увеличава, когато 50% от вентилите са затворени. Дължи се частично на повишения напор на помпата, отнесен към намаления дебит. Друга причина е и намаленият пад на налягането в тръбите. Крайният резултат е, че дебитът през консуматорите е по-висок с 50% от проектния.
Вследствие на нелинейната зависимост между излъчваната мощност от консуматорите и водния дебит, свръхпотокът оказва слабо въздействие върху мощността. Като резултат, отношението на дебита към натоварването на системата, изразени като процент от проектните стойности, е по-голямо от единица. От друга страна, ако се използват пропорционални контролни вентили, 50% натоварване се получава за дебит, който е равен на 20% от номиналния. В този случай отношението дебит/натоварване е 0.4. Счита се, че поведението на инсталацията зависи от това отношение.

Системи с променлив първичен поток
През последните години все по-високите изисквания към енергийната ефективност доведоха до пазарното налагане на третия вид водоохлаждащи системи - тези с променлив първичен поток. Различията между тях и вече разгледаните решения са няколко.
На първо място, при системите с променлив първичен поток водата е с променлив дебит и скорост. Това обяснява отпадането на необходимостта от използване на помпи с постоянни обороти. За осъществяване циркулацията на водата през системата се използват помпи с променлив дебит. Също се изгражда байпасна връзка, но разликата е в наличието на управляващ вентил, който поддържа стойността на диференциалното налягане. Следователно, при малък товар байпасният вентил доставя необходимото количество вода за поддържане на минимален поток през изпарителя на всеки работещ чилър. Това е съществена разлика със системите с първичен и вторичен контур, при които байпасът осигурява постоянен поток през цялото време.
В интерес на обективността следва да се отбележи, че специалисти в областта все още имат известни съмнения в системите с променлив първичен поток. Приложната им област обаче се увеличава, тъй като изискват по-малка първоначална инвестиция, поради използването на други помпи, по-късата тръбна мрежа и необходимостта от по-малко тръбни и електрически връзки. Изборът на по-ефективни помпи, от друга страна, ограничава експлоатационните разходи.

Непостоянен дебит на водата
Крайната цел от инвестицията в чилърна инсталация - ефективна работа на системата, е постижима при отчитане на комплекс от фактори. Сред тях е внимателният избор на съоръженията. Коректният избор на чилър, байпас, правилна организация на системата и нейното управление са от ключово значение за ефективната й работа.
При избора на чилър е добре да се вземе предвид фактът, че едно от основните предимства на системите с променлив първичен поток е по-малката енергия, консумирана от помпата. За да се намалят енергийните разходи за помпата, обаче, е необходимо водният дебит да не се поддържа постоянен. Основно условие при избора на чилър е да се избере модел, който е с минимално ограничение на потока през изпарителя, т.е. той да е по-малък или равен на 60 % от номиналния дебит през чилъра. Повечето от възможните икономии се реализират във времевия период, в който количеството на потока в системата се увеличава до 50% от предвидения.

Равен пад на налягането в системата
Сред условията за ефективна работа на системата е изборът на чилър, допускащ големи промени в дебита на водата. Чилърите, подходящи за работа в системи с променлив първичен поток, допускат и отговарят на бързи промени в нивото на потока. Добре е предварително да се направи оценка на очакваните промени в дебита на водата, за да се гарантира, че избраният чилър ще може да се адаптира към тях. Не по-малко важно условие при избора на чилър е да се осигури почти равен пад на налягането през всички изпарители в системата. Ако един изпарител в системата се различава по размер или вид, вследствие на което падът на налягането през него е по-малък в сравнение с останалите, в чилъра ще постъпва воден поток с по-голям дебит. Това, от своя страна, ще рефлектира в по-голям товар.
Относно байпаса, добре е да се има предвид, че основната му цел при водоохлаждащите системи с променлив първичен поток е управляващият вентил да осигурява необходимия дебит през всеки изпарител. Друга задача на байпаса е да не допуска понижаване на дебита под определен минимум. От важно значение за доброто функциониране на чилъра е коректният избор на вентил и задвижващ механизъм. Добре е да се има предвид, че не се препоръчва използването на стандартен бътерфлай вентил. От решаващо значение е и изборът на подходящи сензори и измервателни устройства.