Чиллер SMARDT экономит 4000 киловатт-часов в день!

Чиллер SMARDT экономит 4000 киловатт-часов в день!

Спустя два месяца после модернизации системы охлаждения инженеры компании-заказчика рассказали о промежуточных результатах эксплуатации нового HVAC-оборудования. К их удивлению, электросчетчики зафиксировали беспрецедентную экономию электроэнергии по сравнению с ранее использовавшимися винтовыми чиллерами — около 4000 кВт-ч в день.

Компания GeneScience Pharmaceuticals Co., Ltd. — крупнейший в Азии производитель рекомбинантного гормона роста человека — была основана в 1996 году в Чанчуньской зоне высокотехнологического развития (аналоге инновационного центра «Сколково», проекта «Академгородок 2.0» и др.). Производственные мощности GenSci превышают 11 тыс. кв. м, общая площадь застройки составляет 20 тыс. кв. м. Это одно из самых масштабных и наиболее хорошо оснащенных биофармацевтических предприятий в Поднебесной. GeneScience Pharmaceuticals Co., Ltd. первой в стране разработала и запустила в серийное производство рекомбинантный гормон роста человека, получивший название GenLei® Jintropin®. Сегодня компания выпускает лекарственные средства, применяемые для профилактики, диагностики и лечения заболеваний репродуктивной, аутоиммунной и нервной систем.

GeneScience Pharmaceuticals Co., Ltd.

Для разработки данных препаратов необходимо не только новейшее технологическое оборудование, но и компьютерное моделирование. Оно выполняется в том числе с помощью суперкомпьютера, который представляет собой значительное количество серверов, соединенных в высокоскоростную локальную сеть. Суперкомпьютер анализирует химические связи между молекулами комбинируемых веществ, моделирует возможные варианты их взаимодействия при различных концентрациях и т.п.

Чтобы мощная компьютерная техника не выходила из строя, требуется постоянное интенсивное охлаждение. Кроме того, относительная влажность в помещениях вычислительного центра не должна выходить за рамки установленных норм. Если эти условия не соблюдаются, повреждение процессоров, чипов оперативной памяти и других жизненно важных элементов компьютеров и серверов неизбежно. Как показали результаты исследований, сегодня наилучшим вариантом организации системы охлаждения, которая позволяет предотвратить выход из строя суперкомпьютеров и многочисленных серверов в центрах обработки данных и компьютерных залах, является установка одного или нескольких центробежных чиллеров, снабжающих водой температурой до 7 градусов Цельсия приточно-вытяжные и воздухообрабатывающие установки.

Руководствуясь соображениями безопасности вычислительной техники и энергоэффективности холодильного оборудования, в 2019 году администрация GeneScience Pharmaceuticals Co., Ltd. приобрела центробежный чиллер производительностью около 1760 кВт (500 RT) для охлаждения своего вычислительного центра, работающего двадцать четыре часа в сутки семь дней в неделю.

Центробежный чиллер с водяным охлаждением производительностью 1758 кВт

Данный агрегат с постоянным расходом хладагента был интегрирован в систему с двумя винтовыми чиллерами выходной мощностью 1758 кВт (500 RT) каждый, которые к тому времени эксплуатировались уже более десяти лет. В последние годы их КПД снизился в среднем на 20% по сравнению начальным периодом эксплуатации, что было обусловлено традиционной для масляных чиллеров проблемой — существенным ухудшением теплообмена между водой и фреоном ввиду образования масляной пленки на трубках теплообменников.

Винтовой чиллер с водяным охлаждением производительностью 500 RT

По словам представителей GeneScience Pharmaceuticals Co., Ltd., со дня приобретения и до запуска нового центробежного чиллера на полную мощность прошло восемь месяцев. После его ввода в эксплуатацию счет за электричество, выставляемый электроснабжающей организацией, остался таким же высоким, как и раньше. Выполнить поставленную руководством GenSci задачу по снижению энергопотребления не удалось. К этому добавились проблемы, свойственные всем устройствам с постоянным расходом хладагента:

• нестабильная нагрузка в межсезонье (весной и осенью), повышающая риск выхода HVAC-оборудования из строя;
• чрезмерно частые циклы включения-отключения компрессоров по достижении заданной температуры рабочей жидкости (воды), что негативно влияет на их работоспособность и долговечность;
• слишком частые аварийные сигналы и необходимость ручного сброса системы после них. 

Кроме того, оказалось, что новый центробежный чиллер издает чрезмерный шум, существенно затрудняющий работу персонала в машинном зале.

Для проведения аудита системы охлаждения вычислительного центра GeneScience Pharmaceuticals Co., Ltd. были приглашены технические специалисты компании TICA. Они бесплатно установили устройство для анализа энергоэффективности холодильного оборудования и в течение нескольких месяцев отслеживали ключевые параметры его работы.

Устройство для анализа энергоэффективности холодильного оборудования

В ходе исследований выяснилось, что коэффициент COP системы охлаждения составляет 4,41, а средняя нагрузка на чиллеры — 56%. На нее влияют главным образом температура окружающего воздуха и график работы вычислительного центра. Максимальная среднемесячная нагрузка — примерно 3,6 МВт (1025 RT) — приходится на июль. В итоге работа системы охлаждения с постоянным расходом хладагента была признана не удовлетворяющей современным требованиям, предъявляемым к HVAC-оборудованию в центрах обработки данных, и пожеланиям администрации GenSci.

Чтобы достигнуть установленных руководством GeneScience Pharmaceuticals Co., Ltd. показателей энергоэффективности, инженеры TICA порекомендовали ему провести модернизацию системы охлаждения вычислительного центра: заменить одним безмасляным чиллером SMARDT производительностью 4,22 МВт (1200 RT), оснащенным компрессорами Danfoss Turbocor на магнитных подшипниках, оба морально устаревших винтовых агрегата, а недавно запущенный центробежный чиллер выходной мощностью 1758 кВт оставить в качестве резервного. Специалисты компании подготовили проект и в сопроводительной записке к нему пообещали, что:

• после установки безмасляного центробежного чиллера энергопотребление системы охлаждения снизится не менее чем на 30% по сравнению с предыдущим оборудованием;
• срок окупаемости инвестиций не превысит 3 лет;
• расходы на эксплуатацию и техобслуживание будут самыми низкими и неизменными на протяжении всего срока службы изделия;
• все работы, связанные с монтажом и наладкой оборудования, будут выполнены в кратчайшие сроки.

Перечисленные преимущества объясняются высокой энергоэффективностью и надежностью безмасляных чиллеров, выпускаемых совместным предприятием TICA — SMARDT. Коэффициент COP данных изделий составляет не менее 6,22, а интегральный показатель при частичной нагрузке IPLV — 11,1. Последний параметр является аналогом европейского сезонного коэффициента энергоэффективности и более точно определяет КПД кондиционеров и иного HVAC-оборудования на протяжении всего года.

Центробежный чиллер SMARDT, установленный в машинном зале вычислительного центра компании GeneScience Pharmaceuticals Co., Ltd.

Производительность безмасляных центробежных компрессоров Danfoss Turbocor плавно изменяется в диапазоне 6—100% в зависимости от тепловой нагрузки. Благодаря этому решается проблема частого пуска и останова агрегата. Для запуска каждого компрессора необходим ток всего в 2 А (для винтовых — 500—600 А). Как следствие, снижается нагрузка на распределительную сеть, скачки напряжения отсутствуют, не требуется приобретать резервный электрогенератор.

Чиллер SMARDT отлично справляется с высокими нагрузками. Приводы компрессоров вращаются со скоростью до 48 тыс. об/мин. Их КПД превышает 92%. Датчик положения, установленный на каждом магнитном подшипнике, 120 раз за один оборот сообщает системе управления о его местоположении и тем самым обеспечивает постоянное центрированное вращение.

Устройство не нуждается в смазке. Единственные движущиеся агрегаты — валы и электроприводы компрессоров — левитируют на магнитной подушке. Благодаря этому между ротором и статором отсутствует трение, как следствие, износостойкость и общий срок службы оборудования возрастают, а уровень издаваемого им шума снижается. Поскольку изделие не нуждается в довольно дорогостоящих системах снабжения и возврата масла, особое техническое обслуживание также не требуется.

Текущее состояние чиллера можно отслеживать с помощью сенсорного экрана, размещенного в шкафу автоматики, или персонального компьютера. Изделие легко интегрируется в автоматическую систему управления зданием (BMS). Доступные протоколы связи — LonWorks, BACnet, BACnet/IP, N2 и Modbus/IP. Активировать любой из них можно с помощью основного пульта управления. Ознакомившись с проектом и техническими характеристиками прибора, руководство и инженерные службы GeneScience Pharmaceuticals Co., Ltd. приняли решение приобрести центробежный чиллер SMARDT производительностью 4,22 МВт (1200 RT). Основными критериями при выборе устройства для них стали низкое энергопотребление и высокая надежность оборудования, предложенного компанией TICA.

Последний этап монтажа безмасляного чиллера SMARDT

24 августа, спустя неделю после завершения модернизации, администрация GenSci сообщила представителям TICA о том, что, согласно показаниям электросчетчика, экономия энергии составила 44% по сравнению с винтовыми чиллерами, эксплуатировавшимися на предприятии более десяти лет. В абсолютном выражении эти цифры равнялись 4000 киловатт-часов в день!

На момент проведения контрольных замеров производительность устройства составила 1735 киловатт-часов, потребляемая мощность — 208,3 кВт, рабочий ток — 359 А. Таким образом, коэффициент энергоэффективности равнялся 8,33. На вход агрегата поступала вода температурой 11,56 градуса Цельсия, а на выходе из него этот показатель равнялся 6,98 °C (разница — 4,57 градуса). Расход воды — 90,6 л/с.

Примерно такие же показатели были зафиксированы и два месяца спустя. Несмотря на довольно значительные колебания температуры окружающей среды, наблюдавшиеся в октябре в Чанчуне, чиллер SMARDT в вычислительном центре GeneScience Pharmaceuticals Co., Ltd. работал без каких-либо отклонений.

«Энергосбережение, отсутствие вибраций и шума, автоматическая регулировка производительности компрессоров при низкой тепловой нагрузке, стабильная работа без скачков напряжения, — назвал преимущества безмасляного чиллера, поставленного компанией TICA, инженер GenSci, отвечающий за работу HVAC-оборудования. — Я не мог даже представить, что всего один чиллер с компрессорами на магнитной подушке способен так изменить вычислительный центр».

При необходимости мы самостоятельно выполним все замеры и расчеты и разработаем проект системы охлаждения для вашего объекта. Также возможен монтаж чиллера под ключ силами нашего предприятия.