Энергоэффективные охлаждающие термостаты
Защита окружающей среды и экономия эксплуатационных расходов
09/07/2023 - 08:08
Охлаждаемые термостаты обеспечивают надежное и точное термостатирование образцов, проб и процессов в фундаментальных исследованиях, испытаниях материалов и технических системах. Во многих из этих приложений для эффективного отвода тепла обычно достаточно работы с частичной нагрузкой. Здесь энергоэффективные холодильные циркуляторы могут помочь пользователям сэкономить на эксплуатационных расходах и одновременно снизить воздействие на окружающую среду.
Поэтому, инвестируя в новое лабораторное оборудование, важно заранее точно определить, какие условия эксплуатации ожидаются для устройств, чтобы оценить потенциальную экономию энергии.
Что означает "энергоэффективный"?
В общем случае применение энергоэффективных продуктов направлено на достижение поставленной цели с минимальными затратами энергии - в нашем случае, на точное термостатирование приложения. Чем меньше энергии требуется, тем более энергоэффективным является продукт. Продукты на аналогичных рынках с похожими функциями и достижениями обычно служат в качестве эталона.
В каких случаях имеет смысл выбирать энергоэффективные устройства?
Практически во всех системах термостатирования различают так называемую базовую нагрузку и энергопотребление, зависящее от использования. Базовая нагрузка необходима для работы системы. Потребление же, зависящее от использования, является результатом конкретной ситуации, в которой применяются различные факторы, такие как требования к мощности охлаждения, условия окружающей среды или тип и количество подключенных потребителей. Доля потребления, зависящая от использования, является решающим рычагом для повышения энергоэффективности.
Поэтому для оценки возможного потенциала экономии имеет смысл рассмотреть конкретное целевое использование. Во многих типичных случаях применения в лабораториях или на производстве в начале процесса термостатирования задается заранее определенное значение. Затем термостатирующий прибор пытается достичь этого заданного значения за максимально короткий промежуток времени. Для этого все компоненты работают под высокой нагрузкой. После достижения заданного значения часто требуется лишь поддерживать стабильную температуру. Для этого достаточно, чтобы соответствующие компоненты, например, вентиляторы или компрессоры, работали с частичной нагрузкой. В таких случаях экономия энергии до 70 % возможна при использовании энергоэффективных устройств.
Исполнение традиционных холодильных циркуляторов с мощностью охлаждения менее 500 Вт обычно представляет собой систему капиллярных трубок. Эти устройства требуют относительно мало энергии из-за низкой абсолютной мощности охлаждения. Штатив более дорогих компонентов для реализации потенциальной экономии энергии, таких как электронные расширительные клапаны, вентиляторы с регулируемой скоростью или компрессоры с регулируемой скоростью, значительно увеличит цену этих устройств. В то же время общий эффект от экономии энергии будет весьма незначительным из-за низкой абсолютной мощности охлаждения.
В прошлом JULABO часто использовала электронные расширительные клапаны в холодильных циркуляторах мощностью охлаждения 600 Вт и более, в том числе для экономии энергии.
Новое поколение холодильных циркуляторов также оснащено компрессорами с регулировкой скорости и вентиляторами с регулировкой скорости. Благодаря этому новые холодильные циркуляторы с холодильными агрегатами 800F и 1200F стали первыми устройствами данного класса производительности на рынке, использующими этот потенциал энергосбережения.
Сколько энергии можно сэкономить в конкретном выражении - пример расчета
В качестве примера мы приводим модель MAGIO MS-1200F в сравнении с MAGIO MS-1000F. MAGIO MS-1000F оснащен электронным расширительным клапаном. MAGIO MS-1200F также имеет оснащение в виде вентилятора с регулируемой скоростью и компрессора с регулируемой скоростью.
Рабочая точка A:
Охлаждающий термостат регулирует температуру в ванне, указанную в таблице. Энергия также требуется для работы насоса. Холодильный агрегат не требует дополнительной нагрузки (нижний диапазон частичной нагрузки), и температуру просто нужно "поддерживать".
Результат: В нижнем диапазоне частичной нагрузки потребление энергии у MAGIO MS-1200F примерно на 600 Вт ниже, чем у MAGIO MS-1000F. Доля термостата MAGIO ниже, так как 1200F позволяет еще больше снизить минимальную мощность охлаждения, и для регулирования температуры требуется меньше мощности нагрева.
| Температура ванны | 20°C | 0°C | -20°C |
| Потребление энергии в ваттах | |||
| MAGIO MS-1000F | 927 | 878 | 861 |
| MAGIO Термостат | 435 | 375 | 375 |
| 1000F Холодильный агрегат | 492 | 503 | 486 |
| MAGIO MS-.1200F | 296 | 279 | 279 |
| MAGIO Термостат | 195 | 175 | 175 |
| 1200F Холодильный агрегат | 101 | 104 | 104 |
.
Рабочая точка B:
Циркуляционный термостат охлаждает от +20°C до -20°C. Существует дополнительное требование к нагрузке, которое обеспечивает охлаждение холодильного агрегата на 100 %. Термостат не требует дополнительной энергии для регулирования температуры. Энергия требуется только для работы насоса.
Результат: Даже если холодильный агрегат инверторной системы непрерывно охлаждает на 100 % мощности, потребление энергии может быть снижено на 150 Вт по сравнению с системой с чистым расширительным клапаном.
| Температура ванны | 20 °C ....-20 °C |
| Энергопотребление в Ваттах | |
| MAGIO MS-1000F | 950 Вт |
| Термостат MAGIO | 75 Вт |
| Термостат 1000F | 875 Вт |
| MAGIO MS-1200F | 800 Вт |
| MAGIO термостат | 75 Вт |
| 1200F холодильный агрегат | 725 Вт |
Подведение итогов:
Сумма экономии энергии зависит от требуемой мощности охлаждения. Чем ниже средняя потребность в холодопроизводительности, тем выше потенциальная экономия энергии. Поскольку на практике холодильные циркуляторы часто не охлаждают постоянно до 100 %, экономия в 40-60 % является типичным значением.
Период амортизации
Значительная экономия энергии приводит к быстрой амортизации первоначальных дополнительных затрат на охлаждающие циркуляторы мощностью от 800 Вт. Экономия затрат складывается из экономии энергии и цены на электричество.
В качестве примера расчета мы снова сравниваем MAGIO MS-1200F с MAGIO MS-1000F. В данном примере мы предполагаем, что используются различные температурные режимы и требования к нагрузке, а диапазон частичной нагрузки составляет около 50 %. Исходя из примера, приведенного вверху, экономия энергии составит 400 Вт/ч. Поскольку холодильные циркуляторы используются по всему миру, приведены различные цены на электроэнергию. Период использования очень индивидуален. По этой причине мы рассчитали два примера.
| Пример 1 | Пример 2 | Пример 3 | Пример 4 | Пример 5 | Пример 6 | |
| Экономия электроэнергии | 400 Вт | |||||
| Индивидуальная цена электроэнергии | 0,10 €/кВтч | 0,20 €/кВтч | 0,30 €/кВтч | |||
| Индивидуальное время использования продолжительность в день на 260 дней в году | 7ч | 24ч | 7ч | 24ч | 7ч | 24ч |
| Экономия затрат / год | €73 | €250 | €146 | €499 | €218 | €749 |
Пример расчета показывает, что благодаря энергосберегающей технологии можно добиться значительной экономии энергии и, соответственно, затрат. Даже при низких затратах на электроэнергию срок амортизации во многих случаях составляет менее 2 лет. В то же время снижение энергопотребления означает положительный вклад в защиту климата.
Заключение
Использование энергоэффективной технологии контроля температуры имеет смысл для многих применений, особенно для тех, где мощность охлаждения составляет 800 Вт и более. Более высокие затраты на приобретение обычно фиксируют в течение нескольких лет благодаря снижению стоимости электроэнергии. В то же время применение энергоэффективных холодильных циркуляторов вносит положительный вклад в защиту климата.