Фрикулинг: подробное руководство от РОССПЕЦХОЛОД

1. Что такое фрикулинг
2. Истоки фрикулинга
3. Целесообразность применения фрикулинга
4. Срок окупаемости фрикулинга
5. Экономия энергии с фрикулингом
6. Применение
7. Совмещение с кондиционированием
8. Принцип работы фрикулинга
9. Типы фрикулинга
10. Прямой фрикулинг
11. Косвенный фрикулинг
12. О преимуществах и недостатках
13. Перспективы развития технологий фрикулинга

В Москве можно заказать уникальное производство фрикулинга под ключ — узнайте, сколько стоит купить готовое изделие или изготовление на заказ по выгодной цене с гидромодулем или без. Фрикулинг (от англ. free cooling) означает самое инновационное решение, имеющее высокие оценки в мире, которое использует природный выносной холод для охлаждения объектов за счет поддержания требуемой температуры воздуха, который поступает в здания и цеха промышленных объектов. Фрикулинг обладает рядом значительных плюсов. Эта система охлаждения потребляет минимальное количество энергии, поэтому позволяет уменьшить выброс парникового газа, оптимизировать эксплуатационные расходы, что делает её популярной для различных задач и отраслей, в том числе, в IT-инфраструктуре и промышленности.

Что такое фрикулинг и когда он нужен

Фрикулинг — это система охлаждения, при которой воздух обеспечивает отвод тепла из помещений или от оборудования без энергоемких парокомпрессионных циклов. Основная идея работы фрикулинга заключается в использовании естественного охлаждения, если температура воздуха будет низкой на улице за окном, и для поддержания оптимального микроклимата внутри помещения. Например, можно использовать фрикулинг, когда температура наружного воздуха для охлаждения систем опускается ниже заданной, и чиллер автоматически переходит на использование внешнего воздуха, минимизируя механическую работу. Этот способ охлаждения является актуальным при запуске проектов, имеющих высокие тепловые нагрузки, где вместо отопления необходим резервный режим кондиционирования, таких как серверные комнаты или производственные узлы цехов.

Истоки фрикулинга прямого и косвенного типа

Основа концепции уходит корнями в древние времена. В Древней Персии, например, применялись яхчалы — специальные устройства для хранения льда, которые использовали режим естественного охлаждения. Современный фрикулинг подразумевает использование холода для обслуживания информационных сетей, ГИС, data станций контейнерного типа, vdi столов, waf хранилищ, и он начал формироваться в XX веке с развитием системы чиллер кондиционирования и вентиляции. С ростом числа таких потребителей, как ЦОД и промышленные объекты, требующих круглогодичного охлаждения, фрикулинг стал важным инструментом для сокращения энергозатрат. В России, например, компания «Яндекс» одной из первых применила фрикулинг в своих дата-центрах, что подтвердило его эффективность в ИТ-инфраструктуре.

Целесообразность применения фрикулинга

Несмотря на затраты, внедрение фрикулинга полностью оправдывает себя и всегда эффективно в регионах холодного или умеренного климата, таких как большая часть России, со среднесуточной температурой окружающей среды зимой и в межсезонье, позволяющей активно использовать наружный воздух в помещении для обдува, когда длительность холодных периодов должна соответствовать нормам. Рассмотрим ключевые аспекты целесообразности, виды фрикулинга и принципы его работы.

Сроки окупаемости фрикулинга

Выгода применения систем с фрикулингом зависит от нескольких показателей: климатических условий, стоимости электроэнергии, масштаба, мощности модели, наличия нагрева, производительности и первоначальных инвестиций. Согласно данным, она обычно составляет, как правило, примерно от 1 до 4 лет. Например, для ЦОДа с энергопотреблением 480,000 кВт·ч в год, при стоимости электроэнергии 5 руб./кВт·ч, экономия в год может достигать 2,4 млн рублей, что приводит к окупаемости за 1,25 года при начальных затратах в 3 млн рублей. Для промышленных зон крупного формата период работы охлаждения, который необходим для оценки фрикулинга требуется около 1,48 года при затратах в диапазоне 12 млн рублей. Точную сумму можно рассчитать по запросу. (см. рис. и таблицу).

Экономия энергии с фрикулингом

Использование фрикулинга позволяет снизить энергозатратные статьи. В зимний период, когда температура подаваемого воздуха ниже температуры приточного воздуха, можно экономить до 80%. А сумма среднегодовой экономии от внедрения системы фрикулинга, достигает до 50%. Это делает его привлекательным для организаций, позволяет сократить затраты на электроэнергию и уменьшает выбросы углекислого газа.

Применение

Эта разработка подходит для фрикулинг систем кондиционирования воздуха с роторными рекуператорами и воздушными теплообменниками, где охлаждение происходит в два этапа: когда лопасти ротора, попадающие под поток горячего воздуха, нагреваются, а затем медленно остывают. Методика применения фрикулинга снижает расходы и имеет значение в различных сферах, где постоянно требуется экономичное и эффективное охлаждение внутреннего воздуха.

ЦОДы или центры обработки данных. Техника фрикулинга используется для охлаждения хладагента без использования компрессоров связи, где мощные серверы, работающие с приложениями вроде Hadoop или Kubernetes, выделяют значительные теплоизбытки. Это охлаждение становится особенно актуально для крупных ЦОДов, таких как те, что обслуживают облачные сервисы (cloud) с обменом файлами или платформы для машинного обучения, где работает чиллер, применяются прямой воздушный фрикулинг и водяной с функцией естественного охлаждения.

Промышленность. Оснащение систем вентиляции заводов, фабрик, ООО, предприятий и других промышленных объектов, где есть потребность в охлаждении пресс форм, продуктов, документов, фрикулинг используют для поддержания стабильных рабочих температурных параметров, необходимых для построения производственных и технологических процессов.

Коммерческие здания. В офисах и торговых центрах системы естественного охлаждения и фрикулинг работает для энергосбережения и максимальной экономии электроэнергии в холодный сезон, обеспечивая комфортный микроклимат для пользователей.

Совмещение с кондиционированием

Технологии естественного охлаждения могут использоваться в режиме фрикулинга и компрессорного охлаждения в зависимости от потребности. С функцией фрикулинга часто интегрируется традиционная система охлаждения, такая как сплит-системы, VRF-системы или мультизональные установки. У таких систем автоматика, включающая регулирующие клапаны и датчики, определяет, когда температура уличного воздуха позволяет перейти в полный режим фрикулинга. Однако, если она ниже наружной пороговой 10–14°C, она автоматически переключается на использование охлажденного воздуха, и энергоемкие компрессоры остаются выключенными, то есть могут переключаться между режимами фрикулинга . Это обеспечивает повышение энергоэффективности и надежности, минимизируя затраты, создавая экономию электроэнергии.

Принцип работы фрикулинга в системах охлаждения

Чиллеры с фрикулингом позволяют поддерживать уровень холода за счет разницы температуры между внутренним помещением и холодным воздухом снаружи. С улицы он поступает в систему, где он либо непосредственно направляется в охлаждаемое помещение (прямой фрикулинг), либо остужает хладоноситель (вода или гликолевая смесь) через дополнительный промежуточный теплообменник (косвенный или непрямой фрикулинг). Вентиляторы и насосы обеспечивают циркуляцию воздуха или хладоносителя, а автоматика регулирует процесс для поддержания заданной температуры. Фрикулинг в системах используется с увлажнителями адиабатного типа для охлаждения воздуха извне путем испарения воды. Это расширяет границы применения косвенного фрикулинга.

Технология фрикулинга может быть организована с помощью стандартных чиллеров на воздухо-воздушных теплообменниках и закрытой или открытой сухой градирни (драйкулера). Она отличается надежностью, так как при выходе чиллера из строя включатся градирня: это позволит произвести оперативный ремонт и не допустить перегрева. Тем не менее, реализация этой системы более сложна с точки зрения проектирования и монтажа из-за уязвимостей, которые важно учитывать. В этом случае охлаждение целесообразнее выполнить, используя чиллеры холодильные, оснащенные встроенной системой фрикулинга, которые будут экономичнее.

Типы фрикулинга

Для организации процесса охлаждения используется прямой и косвенный фрикулинг, а также возможна реализация охлаждения на базе работы чиллера с воздушным конденсатором. Разница между ними в том, что, если используется прямой фрикулинг, наружный воздух для охлаждения теплоносителя попадает через вентиляционные каналы, а при косвенном работает фрикулинг за счет обмена потоками воздуха разной температуры.

Частичный фрикулинг применяют в переходные месяцы, когда жидкость, попадая в выделенный теплообменник фрикулинга, доохлаждается в его испарителе, а при дальнейшем снижении температуры на несколько градусов чиллер для охлаждения воды может переходить в режим «полный фрикулинг».

Прямой freecooling

Механизм работы прямого фрикулинга представляет собой вариант приточно-вытяжной установки холодоснабжения с рециркуляцией воздуха снаружи, когда он проходит через фильтр для очистки от загрязнений, обеспечивая чистую среду. Данный метод охлаждения прост и энергоэффективен, но требует установки увлажнителей и фильтров, для поддержания влажности и качества среды. Прямой фрикулинг в моноблочных системах прецизионного кондиционера применяется для ЦОДов и серверных комнат, где важна быстрая и эффективная вентиляция. В умеренной зоне климата, задействуя фрикулинг (free cooling), его сочетают с фреоновыми системами охлаждения и фанкойлами.

Косвенный фрикулинг

В ходе работы косвенного фрикулинга достигается нужный эффект теплообменником для охлаждения холодоносителя (роторные рекуператоры или жидкостные охладители) для передачи тепла без смешивания потоков. Хладоноситель, такой как вода или гликоль, циркулирует в замкнутом контуре, обеспечивая безопасный теплообмен. Этот фрикулинг эффективен, но предпочтителен, когда необходимо избежать попадания наружного воздуха в помещение, например, в чистых комнатах или при работе с чувствительным оборудованием. Работу непрямого охлаждения можно ускорить, добавив в теплообменник секции фрикулинга распылительное увлажнение. А при оптимизации можно использовать пассивный фрикулинг даже при минимальных расхождениях в температуре.

Чиллеры с фрикулингом: принцип работы

У чиллеров с функцией фрикулинга есть дополнительный теплообменник (драйкулер), где происходит охлаждение жидкости наружным методом. В летний период, когда температура окружающего воздуха выше теплоносителя, системы охлаждения включаются и работают по стандартной схеме – хладоноситель охлаждается в испарителе холодильного контура. Когда температура воздуха на улице достаточно низкая, фрикулинг компрессоры отключаются, холодильная машина переходит в режим свободного охлаждения. Такие агрегаты фрикулинга способны выдерживать нагрузки, например, чиллеры компании Dantex, широко применяются в промышленности и ЦОДах благодаря их надежности и энергоэффективности, также применение пассивного фрикулинга возможно в жарком климате.

О преимуществах и недостатках реализации фрикулинга

Преимущества использования чиллеров

• Экономия энергии и ресурсов. Эффективность фрикулинга можно оценить по уровню снижения энергопотребления до 80% зимой и 50% в межсезонье и теплое время года при использовании свободного охлаждения, когда воздух напрямую подается на агрегат.
• Доступность и долговечность оборудования. Меньший износ деталей во время работы обеспечивается за счет того, что компрессор чиллера и другие компоненты имеют изолированное положение.
• Экологичность и безопасность. Сокращение выбросов углекислого газа благодаря снижению потребления электроэнергии.
• Стабильность микроклимата. Поддержание заданных параметров температуры и влажности в течение года в соответствии с ГОСТ.
• Гибкость. Мобильные конструкции требуют мало места для размещения и дают возможность интеграции с существующим оборудованием на всех этапах. Система фрикулинга также может быть реализована без работы компрессоров.

Недостатки и особенности системы свободного охлаждения

1. Высокие начальные вложения. Установка фрикулинга требует значительных инвестиций в покупку оборудования и проекты.
2. Она зависит от климата. В жарких регионах эффективность снижается, они будет менее полезными, что ограничивает применение. Охлаждение при помощи фрикулинга возможно, только когда наружная температура будет ниже внутренней.
3. Дополнительные компоненты. Необходимость в фильтрации, увлажнителях и автоматике повышает сложность подобных систем.
4. Риски поломок. Неправильный ход наладки или недостаточный аудит могут привести к сбоям работы системы.

Перспективы развития

Будущее инновации связано с развитием технологий свободного охлаждения, автоматизации и интеграции с возобновляемыми источниками энергии. Методика фрикулинга может работать в любых условиях, оснащается надежной интеллектуальной автоматикой, которая использует алгоритмы машинного обучения для оптимизации режимов работы и событий. Например, программы анализа данных могут прогнозировать температурные изменения и автоматически регулировать работу систем охлаждения. Кроме того, развитие адиабатического охлаждения фрикулинга позволяет существенно расширить его применение в более теплых регионах. Поскольку в российском климате условия наиболее благоприятны, использование технологии фрикулинга особенно уместно.

Фрикулинг применяется как энергосберегающее и экологически безопасное техническое изобретение, предоставляющее экономичное охлаждение, позволяющее идеально интегрироваться в регионах холодного и умеренного климата. Таким образом, благодаря значительной экономии энергии, сокращению затрат на эксплуатацию и уменьшению экологического следа, переход на фрикулинг становится все более важным элементом современной инфраструктуры в последние годы. Для организаций, стремящихся оптимизировать свои процессы и снизить затраты на электричество, применение фрикулинга является перспективным решением. Закажите обратный звонок, чтобы получить бесплатную консультацию, задать вопросы по акции или запросить каталог оборудования фрикулинга — необходимо связаться с производителем по телефону или через почту на info. Для просмотра полезной информации в блоге на youtube следует использовать vpn. Мы предлагаем клиентам комплексное обслуживание от команды специалистов. Узнать о карьере у нас подробнее можно, заполнив по инструкции и отправив опросный лист в HR. Нажимая кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных, любое копирование запрещено.