COP pakilo iki 6,5! Kodėl kintamo dažnio vandeniu aušinamas sraigtinis aušintuvas tampa pramoninio šaldymo „energijos efektyvumo karaliais“?

Pramoninis šaldymas praryja jūsų nematomas elektros sąskaitas
Ar būtų perdėta, jei sakyčiau, kad šaldymo sistemos sunaudoja 15–20 % Kinijos pramoninės elektros energijos?
Visai ne.
Nuo aušinimo aukštakrosnėmis plieno gamyklose iki temperatūros reguliavimo chemijos gamyklų reaktoriuose, serverių aušinimo duomenų centruose iki švarių patalpų oro kondicionavimo farmacijos dirbtuvėse – beveik kiekvienas pramoninis scenarijus, kuriam reikalingas „aušinimas“, priklauso nuo aušintuvo. Iš visų aušintuvų vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai užima daugiau nei 60 % didelių ir vidutinių aušintuvų rinkos, todėl jie yra neabejotinas „pramoninio šaldymo karalius“.
Tačiau štai kas: tradicinio fiksuoto dažnio vandeniu aušinamo sraigtinio aušintuvo COP (našumo koeficientas) paprastai yra tik 3,5–4,5. Kitaip tariant, už kiekvieną elektrai išleistą dolerį tik 3,5–4,5 cento išleidžiama „faktam vėsinimui“. Likusi dalis iššvaistoma dėl neefektyvaus kompresoriaus veikimo, kondensatoriaus šilumos nuostolių ir energijos švaistymo iš išsiplėtimo vožtuvo.
500 tonų sveriantis aušintuvas, dirbantis 8000 valandų per metus ir 0,8 juanio už kilovatvalandę, kasmet sugeneruotų daugiau nei 3 mln. juanių elektros energijos sąskaitų. Padidinus COP (koeficientą) nuo 4,0 iki 6,5, elektros energijos sąnaudos būtų sutaupytos beveik 1,2 mln.
1,2 milijono dolerių yra dideli pinigai. Štai kodėl visa pramoninė šaldymo pramonė eina iš proto dėl vieno skaičiaus – COP 6.5.
kintamo dažnio vandeniu aušinamas sraigtinis aušintuvas yra vienintelė technologija, galinti nuolat pasiekti šį skaičių.
Kokia yra COP 6.5 koncepcija? Pirmiausia išsiaiškinkime „našumo faktoriaus“ sąvoką. COP reiškia našumo koeficientą. Apibrėžimas paprastas:
COP=Aušinimo talpa=energijos suvartojimas
COP 4.0 reiškia, kad kiekvienam įdėtam elektros kilovatui tenka 4 kilovatų aušinimo galia. 6,5 COP reiškia, kad tas pats 1000 kilovatų sukuria 6,5 ​​kilovatų aušinimo galią – papildomi 2,5 kilovatai yra „nemokamas“ aušinimas.
Pramoninio šaldymo srityje kiekvienas 0,5 COP padidėjimas yra didelis pasiekimas. Šuoliai nuo 4,0 iki 4,5 yra pirmosios kartos pirmosios kartos inverterių technologija; šuoliai nuo 4,5 iki 5,5 yra antros kartos pilno keitiklio technologija; o šuoliai nuo 5,5 iki 6,5 reiškia trečiosios kartos „dviejų keitiklių + intelektualaus valdymo“ technologijos „trečiosios kartos“ ribą.
6.5 Šis skaičius laboratoriniuose dokumentuose buvo tik prieš dešimtmetį. Šiandien tokia yra didžiųjų prekių ženklų masinės gamybos modelių nominali vertė.
Tai ne retorika, o neišvengiamas techninės iteracijos rezultatas.
Taigi, kur yra kintamo dažnio vandeniu aušinamo sraigtinio aušintuvo pokytis? Norėdami suprasti, kodėl COP (našumo koeficientas) šoktelėjo nuo 4,0 iki 6,5, pirmiausia turime suprasti, kur tradiciniai aušintuvai eikvoja elektros energiją.
tradicinis fiksuoto dažnio sraigtinis aušintuvas veikia taip: kompresorius arba veikia visu greičiu, arba visiškai sustoja. Užuot „lėtėjęs“, kai reikia 80 % aušinimo galios, jis dirba visu greičiu, vėliau, naudodamas aplinkkelio vožtuvą, išleidžia daugiau nei 20 % aušinimo pajėgumo, sustoja tik temperatūrai nukritus, o vėl pakyla visu greičiu.
Tai panašu į automobilio vairavimą: arba padedi koją ant dujų arba stabdžių, ir yra koks nors „nuolatinis greitis“. Rezultatas – didelės degalų sąnaudos, didelis susidėvėjimas ir prastas komfortas.
Kintamo dažnio vandeniu aušinamo sraigtinio aušintuvo logika yra visiškai kitokia.
Jo šerdis yra inverterio pavaros sraigtinis kompresorius. Kai apkrova yra tik 60%, kompresoriaus sūkiai automatiškai nukrenta iki 60%, atitinkantys tikslią aušinimo galią. Nėra apėjimo atliekų, nėra dažnų paleidimo ir išjungimo ciklų, o kompresorius visada veikia efektyviausiu greičiu.
Tai pirmasis prasmės sluoksnis už „inverterio“ technologijos – našumas pagal poreikį, neeikvodamas jokių kilovatvalandžių elektros energijos.
Tačiau inverterio kompresoriaus nepakanka. Raktas į COP šuolį nuo 5,5 iki 6,5 priklauso nuo trijų „nematomų herojų“.
Pirmasis herojus: dviejų inverterių architektūra.
Kompresorių varo ne tik inverteriai, bet ir kondensatoriaus aušinimo vandens siurblys bei šaldomo vandens siurblys. Tradicinių aušintuvų siurblių darbo dažnis yra fiksuotas, nepriklausomai nuo reikiamo srauto dydžio, jis dirba visu pajėgumu. Tačiau dviejų inverterių aušintuvai gali automatiškai reguliuoti siurblio greitį pagal faktinį temperatūros skirtumą, sumažindami siurblio energijos suvartojimą 40–60%.
Pažymėtina, kad kompresoriams tenka 60–70 procentų visos vandens aušintuvų energijos, o siurbliams – 20–30 procentų. Perpus sumažinus siurblių energijos suvartojimą, natūraliai padidėtų bendra COP.
Antrasis herojus: elektroninis išsiplėtimo vožtuvas (EEV).
Tradiciniuose aušintuvuose naudojami termostatiniai išsiplėtimo vožtuvai arba kapiliarai, todėl vyksta „šiurkštus“ droselio procesas, kai droseliai iš esmės išlieka tokie patys, nepaisant apkrovos pokyčių. Kita vertus, elektroniniai išsiplėtimo vožtuvai yra „tikslūs“, realiuoju laiku reguliuojantys vožtuvų angas, kad būtų atsižvelgta į garavimo temperatūrą, perkaitimą ir apkrovos svyravimus, užtikrinant, kad garintuvuose šaltnešio garavimo efektyvumas išliktų optimalus.
Vien dėl šio pagerėjimo COP gali padidėti 0,3–0,5.
Trečias pagrindinis indėlis: intelektualūs valdymo algoritmai.
Tai labiausiai nepastebėtas, bet kartu ir svarbiausias veiksnys. Pirmaujančių gamintojų aušintuvai nebėra tik „mašinos“, bet ir „protingos sistemos“. Jie gali numatyti aušinimo poreikį 15–30 minučių iš anksto, atsižvelgdami į terminalo apkrovos tendencijas, atitinkamai reguliuoti kompresoriaus greitį ir vandens siurblio srautą bei užtikrinti, kad sistema išliktų optimaliame efektyvumo taške – „neišvengiama, bet dar nepasiekta“.
Tai ne „reagavimo kontrolė“, o „numatoma kontrolė“. Tai gali padidinti COP nuo 0,2 iki 0,4.
Kintamo dažnio kompresorius + dviejų dažnių vandens siurblys + elektroninis išsiplėtimo vožtuvas + išmanusis algoritmas=COP 6.5.
Kiekvienas patobulinimas nuo „0,3 iki 0,5“ gali atrodyti nereikšmingas, tačiau paėmus kartu, gaunamas kokybinis šuolis nuo 4,0 iki 6,5.
Kodėl „vanduo šaltas“? Ne vėjo šaltis, ne garuojantis vėsinimas?
Yra trys vandens aušintuvo aušinimo būdai: aušinimas oru, aušinimas vandeniu ir aušinimas garuojant.
Oru aušinami aušintuvai priklauso nuo ventiliatorių, kurie išpučia kondensatoriaus šilumą į orą. Juos paprasta montuoti ir jiems nereikia aušinimo bokštų, tačiau jų energinio naudingumo koeficientas yra žemas viršutiniame skalės gale, dažniausiai tik 3,0–3,8. Tai gali būti kontroliuojama šiaurinėmis žiemomis, tačiau pietinėmis vasaromis, kai aplinkos temperatūra pakyla virš 40 laipsnių Celsijaus, kondensacijos slėgis oru aušinamuose aušintuvuose didėja, todėl COP nukrenta žemiau 2,5, todėl labai sumažėja šaldymo pajėgumas.
Garavimo aušintuvai yra tarp oru ir vandeniu aušinami, jų energijos vartojimo efektyvumo koeficientas yra 4,0: 5,0. Tačiau jiems didelę įtaką daro drėgmė, todėl drėgnuose pietuose jų stiprumas sumažėja. Be to, reikia reguliariai valyti pakavimo medžiagas, o tai lemia didesnes priežiūros išlaidas.
Kita vertus, vandens aušintuvai naudoja aušinimo bokštus, kad perduotų šilumą vandeniui, kuris vėliau ją pašalina išgaruodamas. Vandens ir šilumos talpos santykis keturis kartus didesnis nei oro, todėl šilumos perdavimo efektyvumas labai pagerėja. Kondensacijos temperatūra gali būti stabiliai reguliuojama nuo 32 iki 35 laipsnių Celsijaus, nepriklausomai nuo aplinkos temperatūros.
Tai reiškia, kad nesvarbu, ar šiaurės rytų žiemą lauke -20C, ar karštą vasarą pietuose - 45, vandeniu aušinamo sraigtinio aušintuvo COP gali būti stabilus nuo 5,5 iki 6,5, o svyravimo koeficientas ne didesnis kaip 5%.
Stabilumas yra svarbiausias pramoninio šaldymo rodiklis. Gamyklos netoleruoja „efektyvumo šiandien, neefektyvumo rytoj“ svyravimų ir jiems reikia stabilios produkcijos kas valandą, 365 dienas per metus.
Vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai yra „stabiliausi dalyviai“.
Patvirtinimas realiame pasaulyje: COP 6.5 yra daugiau nei tik žodžiai popieriuje; tai gali tapti realiu sutaupymu.
Jokia teorija nėra tokia veiksminga kaip keli realūs pavyzdžiai.
1 atvejis: chemijos įmonė turi tris 800 tonų vandeniu aušinamus sraigtinius aušintuvus, kurių metinis veikimo laikas yra 8000 valandų.
Prieš atnaujinimą: fiksuoto dažnio įrenginys, COP 4.2, kurio metinė elektros kaina yra apie 3,8 mln. USD.
Atnaujintas: konvertuojamas vandens aušinimo sraigtinis aušintuvas COP 6.2, kurio metinė elektros kaina yra apie 2,58 mln. USD.
Kasmet sutaupoma 1,22 mln. USD elektros energijos, o atsipirkimo laikotarpis yra trumpesnis nei 14 mėnesių.
2 atvejis: duomenų centras su dviem 1200 tonų vandeniu aušinamais sraigtiniais aušintuvais, veikiančiais 24 valandas per parą, septynias dienas per savaitę.
Prieš atnaujinimą: fiksuoto dažnio įrenginys, COP 3,8, kurio metinė elektros kaina yra apie 6,2 mln. RMB.
Atnaujintas: COP Visiškai kintamo dažnio vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai, kurių metinė elektros kaina yra apie 3,9 mln.
Metinis elektros energijos sutaupymas siekė 2,3 mln. USD, o PUE sumažėjo nuo 1,6 iki 1,35, o tai tiesiogiai atitinka nacionalinius žaliųjų duomenų centro standartus.
3 atvejis: Farmacijos įmonės švarių patalpų oro kondicionavimo sistemą sudaro keturi 400 tonų sveriantys vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai.
Prieš atnaujinimą: fiksuoto dažnio įrenginys, COP 4.0, metinė elektra kainavo apie 1,9 mln.
Atnaujinta: kintamo dažnio vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai 5.8, kurių metinė elektros sąskaita yra apie 1,31 mln. USD.
Sutaupoma 590 000 USD per metus už elektros energiją. Tuo pačiu metu dėl dažnio perjungimo kompresoriaus tarnavimo laikas pailgėjo nuo 60 000 valandų iki daugiau nei 100 000 valandų, o priežiūros išlaidos sumažėjo 40%.
Trys atvejai apima tipiškiausius tris pramoninio šaldymo scenarijus: chemijos pramonę, duomenų centrą ir farmacijos pramonę. Išvada keista: COP perėjimas nuo 4,0 iki 6,5 nėra tik „vyšna ant torto“, tai yra „gyvybė ir mirtis“.
Kas dirba su COP 6.5? Buitinė pakeitimo paslaptis: vandeniu aušinamus sraigtinius aušintuvus jau seniai monopolizavo Europos, Amerikos ir Japonijos prekės ženklai.
„Carrier“, „York“, „Trane“ ir „McQuay“ – šios „didžiojo ketverto“ bendrovės sudaro daugiau nei 50 % Kinijos aukščiausios kokybės rinkos. Visų jų nominali COP vertė yra nuo 5,5 iki 6,0 ir kainuoja nuo 1,5 iki dviejų kartų daugiau nei vietiniai prekės ženklai.
Tačiau jau beveik trejus metus vietiniai prekių ženklai greitai pasivijo.
Turėdama didelę patirtį namų oro kondicionierių inverterių technologijoje, „Midea Group“ savo visos nuolatinės srovės inverterių technologiją perdavė komerciniams aušintuvams. Naujausios keitiklio iteracijos, vandeniu aušinamo sraigtinio aušintuvo, vardinis COP yra didesnis nei 6,0, o kai kurių modelių COP yra didesnis nei 6,3.
„Gree Electric Appliances“ pasiekė daugiau nei 7,0 COP savo magnetinės levitacijos išcentriniuose aušintuvuose, taip pat padarė didelę pažangą sraigtinių aušintuvų srityje. Jo nuolatinio magneto sinchroninio kintamo dažnio sraigtiniai aušintuvai yra 5,8–6,2 COP vertės ir yra konkurencingi viešuosiuose pirkimuose ir valstybinių įmonių projektuose.
Bėgant metams Haier (Hisense Hitachi) sukaupė didelę patirtį vandeniu aušinamų sraigtinių aušintuvų srityje. Jo oro pakabos kintamo dažnio sraigtiniai aušintuvai turi 6,0 COP ir puikiai tinka komercinio nekilnojamojo turto ir ligoninių projektams.
Kompresorių milžinai, tokie kaip Dunham-Bush (įsigijo Carrier) ir Bitzer, juda prieš srovę. Jų naujausios kartos dažnio sraigtiniai kompresoriai turi daugiau nei 85 % izentropinį efektyvumą ir užtikrina 6,5 ​​% viso COP.
Daugiau dėmesio nusipelno daugybė specializuotų ir novatoriškų įmonių. Pavyzdžiui, „Penlon Environment“ turi daugiau nei 5,5 karto daugiau sraigtinių aušintuvų ir didelį klientų lojalumą šaldymo grandinės ir chemijos pramonėje, o „Guoxiang Group“ yra nematoma farmacijos puslaidininkių pramonės čempionė, turinti 5,8 karto daugiau švarių patalpų oro kondicionavimo aušintuvų.
Vidaus pakeitimo tendencija yra negrįžtama. 6,0-6,5 COP intervale atotrūkis tarp vietinių ir importuojamų prekių ženklų sumažėjo iki „pastebimo“ – praktikoje atotrūkis vos juntamas, tačiau kainų skirtumas yra nuo 30% iki 50%.
COP 6.5 remiamas „už kilovatvalandę“ karu. Kodėl pramonė taip susirūpinusi dėl COP?
Nes pagal „dvigubos anglies dioksido“ tikslus energijos vartojimo efektyvumas pramoniniame šaldime nebėra tik „pinigų taupymo“, bet ir „išgyvenimo“ reikalas.
Nacionalinė plėtros ir reformų komisija aiškiai pareikalavo, kad naujų didelių duomenų centrų PUE iki 2025 m. neviršytų 1,3, o iki 2030 m. – 1,25. Aušinimo sistemos sunaudoja 30–40 % viso duomenų centrų energijos ir yra didžiausias PUE optimizavimo kintamasis.
Pramonės energijos vartojimo efektyvumo didinimo veiksmų plane Pramonės ir informacinių technologijų ministerija aiškiai numato efektyvios šaldymo įrangos skatinimą ir laipsnišką pasenusių aušintuvų, kurių energijos vartojimo efektyvumas yra mažesnis nei nacionaliniai standartai, naudojimą. Senas fiksuoto dažnio aušintuvas tebuvo 3,5 C ir tiesiog nebuvo leidžiamas toliau pardavinėti pagal naujus energijos vartojimo efektyvumo standartus.
Tai yra „pasiūlymas“, bet „reikia pakeisti“.
Esant tokiam politikos spaudimui, COP6.5 yra ne „premija“, o „įėjimo bilietas“. Be tokio energijos vartojimo efektyvumo lygio jūs net negalite teikti pasiūlymų.
Ateities tendencijos: COP 6.5 yra tik pradžia, o ne pabaiga.
Jei manote, kad COP6.5 yra didžiausia riba, jūs neįvertinate pramonės.
1 tendencija: artėja COP7.0. Magnetinės levitacijos sraigtiniai aušintuvai laboratorijoje pasiekė daugiau nei 7,5 cheminio deguonies poreikį. Nors šiuo metu magnetinės levitacijos aušintuvų kaina yra 2–3 kartus didesnė nei sraigtinių aušintuvų, sąnaudos sparčiai mažėja, nes nuolatinio magneto sinchroniniai varikliai ir guolių technologijos bręsta. Tikimasi, kad COP COP 7.0 vandeniu aušinamų sraigtinių aušintuvų masinė gamyba bus pradėta maždaug 2027 m.
II tendencija: natūralaus šaltnešio keitimas. Tradiciniai aušintuvai naudoja R134a arba R410A, kurių šildymo potencialas GWP yra atitinkamai iki 1430 ir 2088. ES F-dujų reglamentai aiškiai reikalauja laipsniškai atsisakyti didelio GWP šaltnešių. Sparčiai skatinamos žemo GWP alternatyvos, tokios kaip R1234ze ir R515B, šie nauji šaltnešiai, puikiai suderinami su dažnio sraigtu ir gali pasiekti nulinės anglies aušinimo neprarandant COP.
Trečia tendencija: dirbtinio intelekto valdomi „adaptyvūs“ aušintuvai. Ateities aušintuvams nebereikės rankinių parametrų nustatymo, o dirbtinio intelekto algoritmai automatiškai koreguoja veikimo strategijas, pagrįstas žiniomis apie pastato šilumos apkrovas realiuoju laiku, oro pokyčius ir elektros kainos svyravimus. Optimizuokite vėsinimą ne piko metu, sumažinkite aušinimą piko metu ir sumažinkite elektros sąnaudas, kartu užtikrindami tinkamą aušinimo pajėgumą. Tikimasi, kad ši „protingo optimizavimo“ technologija leis sutaupyti nuo 10 iki 15 procentų sąskaitų už elektrą, be esamo COP 6.5.
4 tendencija: šilumos atgavimas tampa standartiniu. Vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai aušinimo metu išskiria daug atliekinės šilumos (paprastai nuo 1,2 iki 1,4 karto viršija aušinimo pajėgumą). Tradiciškai ši šiluma išleidžiama į atmosferą per aušinimo bokštus, sukuriant atliekas. Tačiau šilumos atgavimo aušintuvai gali panaudoti šią perteklinę šilumą buitiniam karštam vandeniui ruošti, gryno oro pašildymui ir netgi pramoninio proceso šildymui. 500 tonų sveriantis aušintuvas gali atgauti nuo 300 000 iki 500 000 USD per metus atliekamą šilumą. Esant COP 6,5 ir šilumos atgavimui, bendras energijos vartojimo efektyvumo koeficientas gali viršyti 8,0.
Epilogas: COP 6.5 yra ne tik šaltas skaičius, bet ir pramonės revoliucija, kuri „nešvaisto nė kilovatvalandės elektros energijos“. Nuo fiksuoto dažnio iki kintamo dažnio, nuo vieno dažnio iki dviejų dažnių, nuo rankinio valdymo iki dirbtinio intelekto valdomo intelektualaus optimizavimo – už kiekvieno patobulinimo slypi daugybės inžinierių nenumaldomas energijos vartojimo efektyvumo ribų siekis.
Įėję į duomenų centrą, farmacijos ar chemijos gamyklą ir išgirdę žemą, tolygų aa aušintuvo dūzgimą, išgirsite ne tik veikiančią mašiną, bet ir 60 metų technologinio kaupimo pramoninėje šaldymo pramonėje kulminaciją.
COP 6.5 – ne pabaiga. Tačiau tai yra takoskyra, tik įmonės, kurios peržengia šią ribą, turi teisę kalbėti apie ateitį.
Laikas bėga įmonėms, kuriose vis dar naudojami pasenę aušintuvai su COP 3.5.