На выставке Hannover Messe 2015 года компания Rittal представила холодильные агрегаты нового поколения «Blue e+» — мировую новинку в сфере контроля микроклимата распределительных шкафов, обеспечивающую буквально «квантовый скачок» по показателям экономической эффективности. Наряду с более высокой энергоэффективностью новые устройства превосходят существующие системы охлаждения по таким пунктам, как гибкость, надежность и удобство обслуживания.
Согласно оценкам, в Европе используется около двух миллионов холодильных агрегатов для распределительных шкафов, которые при предполагаемой потребляемой мощности в два гигаватта (среднестатистическая мощность 1 кВт на устройство) ответственны примерно за четыре миллиона тонн выбросов CO2 в год. Компания Rittal, ведущий мировой поставщик систем контроля микроклимата для распределительных шкафов и лидер в сфере инноваций, поставила себе цель сократить энергопотребление холодильных агрегатов в ответ на растущие цены на энергию, а также сделать значительный вклад в защиту окружающей среды.
Ключевым аспектом в оценке экономической эффективности оборудования для контроля микроклимата распределительных шкафов часто выступает энергоэффективность, так как обеспечение холодильных агрегатов электроэнергией составляет существенную долю эксплуатационных расходов. Поэтому Rittal для своих холодильных агрегатов нового поколения впервые применяет патентованную инновацию — гибридный режим работы, который соединяет в себе классическое компрессорное охлаждение и технологию «тепловых трубок». Технология «тепловых трубок» основана на испарении рабочего вещества в трубке с откачанным воздухом. Транспортировка как пара, так и сконденсированной жидкости происходит без участия активных компонентов и основана на чисто физических принципах гравитации и капиллярного эффекта. Так как при этом не задействован ни компрессор, ни насос, энергию потребляют только вентиляторы. Тепловая трубка представляет особый интерес в том случае, когда внутренняя температура шкафа отличается от температуры окружающей среды. Например, новый холодильный агрегат может производить только с помощью тепловой трубки 900 Вт из общей мощности охлаждения 1,5 кВт, если установленная температура внутри распределительного шкафа составляет 35 °C, а температура снаружи 20 °C. Столь высокий уровень энергоэффективности особенно впечатляет с учетом сезонного показателя энергоэффективности (SERR), для получения которого в показатель энергоэффективности (ERR), определяемый как отношение холодопроизводительности к полной потребляемой мощности, включаются условия окружающей среды. Если обычный EER у эффективных холодильных агрегатов, как, например, от компании Rittal, примерно равен 2, то сезонный EER, к примеру, в Центральной Европе может быть больше 10. Основой этой высокой эффективности служит тот факт, что максимальная холодопроизводительность холодильного агрегата необходима лишь несколько дней в году. Так что часто достаточно лишь мощности охлаждения от тепловой трубки, при которой потребление электроэнергии минимально.
Кроме того, энергоэффективность отдельно взятого компрессорного охлаждения в новой серии устройств также очень высока, благодаря тому что вентиляторы и компрессор работают на двигателе постоянного тока. Благодаря инвертору, который путем регулировки напряжения задает количество оборотов для компрессора и вентиляторов, обеспечивается именно та мощность охлаждения, которая необходима в данный момент. Энергопотребление при этом заметно снижается по сравнению с традиционными решениями. В сочетании с гибридным режимом работы это ведет к тому, что ERR холодильных агрегатов нового поколения будет равен примерно 5. В очень высокой энергоэффективности особенно заинтересован конечный потребитель. Инвестиции в такой энергоэффективный холодильный агрегат окупаются в течение нескольких месяцев за счет сэкономленных расходов на электроэнергию. Высокая энергоэффективность новых холодильных агрегатов — как показывают результаты первых испытаний — обеспечивает экономию до 75 %: наряду с потреблением электроэнергии соответственно уменьшаются и выбросы углекислого газа. Так при частичной, 15%-ной нагрузке, устройство поколения «Blue e+» в режиме использования только системы «тепловых трубок» работает в шесть раз эффективнее холодильного агрегата прежнего поколения. При частичной нагрузке, составляющей 65%, обе системы работают в гибридном режиме и по эффективности превосходят агрегаты прежних моделей в четыре раза.
Система регулирования обеспечивает оптимальный уровень охлаждения
Система регулирования в новых холодильных агрегатах подверглась значительной модернизации. Благодаря возможности регулировать число оборотов вентиляторов и компрессора реализуются современные стратегии регулировки, которые намного эффективнее классического двухпозиционного регулирования. Когда внутри шкафа достигается заданная температура, инвертор автоматически снижает частоту оборотов компрессора и тем самым уменьшает мощность охлаждения. Электронная система регулирования постоянно измеряет, какой уровень мощности охлаждения необходим в данный момент, и благодаря этому задает оптимальную для системы температуру. Возможность регуляции мощности охлаждения позволяет не только сэкономить энергию, но и увеличить срок службы компрессора, так как он в первую очередь зависит от количества включений-выключений. Их количество значительно уменьшается благодаря регулировке числа оборотов, что минимизирует износ. Такое регулирование, когда внутри поддерживается постоянная температура, важно также и для компонентов распределительного шкафа. Так, постоянные перепады температуры при классическом двухпозиционном регулировании вызывают термическую перегрузку компонентов. В современной системе регулирования такая перегрузка исключается, что увеличивает срок службы встроенных компонентов. Регулирующая электроника может работать в двух стандартных режимах и ориентироваться на температуру выдуваемого либо всасываемого воздуха. Но дополнительно может быть подключен и внешний температурный датчик, по которому происходит регулирование. Его можно расположить, например, на наиболее чувствительных компонентах внутри распределительного шкафа, чтобы избежать их перегрева.
Меньше моделей и стандартный монтаж
В ходе разработки нового поколения холодильных агрегатов особое внимание было уделено и другим аспектам экономической эффективности. Так, все устройства сейчас поддерживают практически все мировые стандарты напряжения и могут работать на различных частотах. Диапазон возможного входного напряжения составляет от 110 В (однофазное исполнение) до 480 В (трехфазное исполнение) при частоте тока в сети 50–60 Гц. Поддержка разных напряжений возможна благодаря применению инвертора. Преимуществом, которое особенно выгодно машиностроительным предприятиям, поставляющим продукцию по всему миру, являются более низкие логистические затраты. Неважно, куда нужно отправить агрегат — в Японию, США или одну из европейских стран, всегда можно использовать один и тот же холодильный агрегат. Кроме того, у всех новых холодильных агрегатов есть маркировка UL, что значительно упрощает сбыт оборудования на рынке США.
Количество вариантов исполнения сокращается не только благодаря возможности поддержки разных напряжений, но и за счет такой настройки уровней мощности, что теперь всего 3 модели позволяют охватить все распространенные диапазоны от 1,5 до 6 кВт. Это еще больше сокращает логистические затраты машиностроительных предприятий. Кроме того, это упрощает проектирование. Размер выреза в боковой стенке или в двери распределительного шкафа одинаков для всех агрегатов. Поэтому, когда, например, необходим холодильный агрегат с большей мощностью охлаждения, адаптация установки не требуется. Кроме того, был усовершенствован сам процесс монтажа: при полуутопленном монтаже, который используется примерно в 30 % случаев, больше не нужно разъединять вентиляторы, кабель заземления и блок управления. Таким образом существенно уменьшается вероятность возникновения ошибок при монтаже, которые при в воде в эксплуатацию могут привести к поиску неполадок, требующих больших денежных затрат. Как для машиностроительных предприятий, так и для компаний по производству управляющих и распределительных устройств эти новшества заметно упрощают логистику и хранение на складе, а также сокращают время работы и на этапе проектирования, и при монтаже. Эти параметры также являются значительными преимуществами с точки зрения экономической эффективности.
Инновационное обслуживание
Панель управления для обслуживания новых холодильных агрегатов Rittal оснащена сенсорным дисплеем. Это обеспечивает интуитивно понятное управление агрегатами. Системные сообщения на дисплее теперь выводятся в виде текста, вместо используемого до сих пор кода. Это позволяет ускорить реагирование при необходимости сервисного обслуживания. Во многих случаях обслуживающий персонал может самостоятельно справиться с неполадками без необходимости привлечения специалистов. Методические указания по безопасному техобслуживанию также включены в концепцию управления. Таким образом, можно оптимально организовать планово-предупредительное техобслуживание и избежать простоев. Текстовые сообщения выводятся, как правило, на двух языках, которые можно выбрать из списка, включающего в том числе азиатские и славянские языки.
Для коммуникации с системами более высокого уровня в агрегатах серии «Blue e+» предусмотрены несколько возможных способов. Самый новый из них — технология (Near Field Communication), благодаря которой важнейшие данные передаются при помощи смартфона. Этот способ идеально подходит для того, чтобы с помощью соответствующего приложения на смартфоне устанавливать параметры сразу нескольких холодильных агрегатов. Кроме того, результаты измерений — к примеру, измерений температуры — легко визуализируются и сохраняются на смартфоне. Через интегрированный USB-порт возможно подключение к компьютеру, на котором в диагностическом ПО RiDiag все данные из холодильного агрегата могут быть подробно представлены и оценены. При необходимости с помощью дополнительного модуля возможна также передача данных в режиме реального времени, например на ПЛК (программируемый логический контроллер). Передача осуществляется через протоколы CAN и Ethernet/Profinet. В контексте дискуссий на тему «Промышленность 4.0» подобная привязка к реальному времени имеет большое значение.
