Free cooling - co to jest?

Co to jest freecooling, jakie jest jego zastosowanie i jak wygląda przykładowa realizacja tego rozwiązania?

Free cooling - zasada działania

Funkcja freecoolingu jest stosowana w trybie chłodzenia w momencie, gdy wymagane jest chłodzenie w niskich temperaturach zewnętrznych. Freecooling to energooszczędna metoda chłodzenia medium/cieczy roboczej przy pomocy powietrza zewnętrznego wykorzystująca różnice temperatur. Chłodniejsze powietrze chłodzi cieplejszą ciecz roboczą. Polska leży w obszarze klimatycznym, w którym okres występowania temperatur pozwalających na free cooling jest długi i może wynosić nawet do 8-10 miesięcy w roku.

Możemy wyróżnić dwa typowe zastosowania freecoolingu:

1. Chłodzenie procesowe: potrzeba ciągłego chłodzenia przez cały rok, na przykład w procesie przemysłowym lub w serwerowniach.
2. Klimatyzacja komfortu: konieczność ciągłego chłodzenia ze względu na duże obciążenia wewnętrzne budynku (oświetlenie/ludzie).

Możliwe są trzy tryby pracy:

1. Brak freecoolingu (lato): wydajność chłodzenia jest zapewniana przez agregat chłodniczy, ponieważ temperatura powietrza zewnętrznego jest wyższa niż wymagana temperatura wody zasilającej.
2. Częściowy freecooling (sezon przejściowy): chłód jest częściowo dostarczany przez wymiennik freecoolingu, a częściowo przez agregat chłodniczy.
3. Całkowity freecooling (sezon zimowy): chłód jest całkowicie zapewniony przez wymiennik freecoolingu.

Instalacja chłodnicza wykorzystująca freecooling

W artykule omówiono przykład realizacji instalacji chłodniczych wykorzystującej freecooling celem zoptymalizowania kosztów eksploatacyjnych zakładów przemysłowych w Austrii. Dwa układy miały projektową moc chłodniczą 660kW. Zasadność stosowania freecoolingu powinna każdorazowo opierać się o charakterystykę zapotrzebowania na chłód wraz z odniesieniem do lokalizacji. Zastosowanie freecoolingu ma też aspekt środowiskowy, gdyż dzięki obniżeniu zużycia energii elektrycznej, przyczyniamy się do redukcji emisji CO₂ przy produkcji energii elektrycznej.

Założenia analiz ekonomicznych zostały oparte o następujące parametry:

• 0,20 [€/kWh] średni koszt energii elektrycznej w przemyśle
• 344  [g_CO2 /kWh] średnia emisja CO₂ przy produkcji energii elektrycznej
• Praca 24 godziny / dzień przez 365 dni w roku
• Woda + 30% glikol etylenowy 10/5°C
• Temperatura projektowa 35°C

Instalacja – Austria, Wiedeń

W Austrii Systemair zastosował rozwiązanie oparte o agregat Syscroll 660 Air CO S (wersja wyciszona) wraz z modułem freecoolingu FC 44. Przed podjęciem decyzji wykonano analizę ekonomiczną w oparciu  o rozkład temperaturowy dla Wiednia oraz sprawność agregatów wody lodowej.

	SyScroll 660 Air CO S	SyScroll 660 Air CO S + FC 44 L
Roczne zużycie energii elektrycznej	1.204.549 [kWh]	1.004.612 [kWh]
Roczna emisja CO2	349.319 [kg/y]	291.338 [kg/y]
Koszt energii elektrycznej	240.910 [€]	200.922 [€]
Oszczędności	39.988 [€]
Redukcja CO2	57.982 [kg/y]

Prezentacja zużycia energii elektrycznej dla wariantów:

• Agregat Syscroll 660 Air CO S
• Agregat Syscroll 660 Air CO S z modułem freecoolingu FC 44

Analiza ROI pozwoliła Klientowi na decyzję o zastosowaniu agregatu z freecoolingiem.

Z uwagi na ciągłe zapotrzebowanie na chłód w zakładzie przemysłowym zwrot z inwestycji jest już osiągnięty po pierwszym pełnym roku pracy.

Schemat technologiczny układu freecoolingu i agregatu wody lodowej.

Autor: mgr inż. Radosław Sosnowski

Systemair