📍 ООО «Биоконд», 220004, РБ, г. Минск, ул. Короля, 2, офис 212
Дата публикации: 29.01.2026 Дата обновления: 29.01.2026
Термин «фрикулинг» происходит от английского словосочетания free cooling — естественное (или свободное) охлаждение. Данный способ понижения температуры воды, различных напитков, продуктов за счет использования наружного воздуха известен с незапамятных времен, однако как специализированная промышленная технология для охлаждения производственных и коммерческих объектов, центров обработки данных, административных учреждений и т.п. применяется только с 2000-х годов.
Говоря научным языком, данная технология позволяет использовать низкую температуру наружного воздуха для охлаждения хладоносителя или непосредственно помещений без использования холодильных машин. Тем самым она позволяет снизить эксплуатационные затраты и энергопотребление климатического оборудования, продлить срок его службы, уменьшить расходы на техническое обслуживание, а также решить проблему эксплуатации климатических систем в сильные морозы.
Внедрение фрикулинга становится целесообразным, когда температура на улице опускается ниже температуры хладоносителя, используемого для охлаждения того или иного объекта. Чем больше таких дней в году, тем эффективнее климатическое оборудование, использующее эту технологию. Для различных регионов Беларуси, равно как и Российской Федерации, фрикулинг является весьма актуальным, поскольку, согласно Строительным правилам СП 2.04 «Строительная климатология», введенным взамен стандарта СНБ 2.04.02-2000, среднесуточная температура в городах находится на достаточном для фрикулинга уровне на протяжении 7—8 месяцев в году:
| Город | Средняя продолжительность периодов со средней суточной температурой воздуха, суток | Дата начала и окончания периода с температурой воздуха не выше 10 °C | ||
|---|---|---|---|---|
| ≤0 °C | ≤8 °C | ≤10 °C | ||
| Минск | 94 | 193 | 208 | 30 сентября — 26 апреля |
| Брест | 75 | 174 | 196 | 8 октября — 22 апреля |
| Витебск | 108 | 194 | 212 | 27 сентября — 27 апреля |
| Гомель | 94 | 182 | 199 | 4 октября — 21 апреля |
| Гродно | 75 | 184 | 206 | 3 октября — 27 апреля |
| Могилев | 104 | 192 | 214 | 27 сентября — 29 апреля |
Разумеется, наибольшая эффективность фрикулинга достигается при температурах ниже нуля, особенно в сильные морозы. В этом случае водоохладитель (чиллер) полностью отключается, а вода охлаждается исключительно в сухом охладителе (градирне) за счет низкой температуры окружающего воздуха. Фактически электроэнергия расходуется только на работу насосов, нагнетающих воду в градирню, и ее вентиляторов, повышающих эффективность отвода тепла в атмосферу. Благодаря этому достигается существенная экономия электроэнергии и не расходуется рабочий ресурс компрессоров чиллера. К тому же при температурах ниже -15 °C климатические системы с фрикулингом работают намного стабильнее и надежнее стандартных. К слову, диапазон рабочих температур подавляющего большинства чиллеров составляет от -5 до +55 °C. Чтобы их можно было эксплуатировать при -15 °C, требуется установка зимнего комплекта (подогревателя картера компрессора, регулятора давления конденсации и др.) и дополнительной обвязки, что существенно удорожает и усложняет проект.
В основе фрикулинга лежит второй закон термодинамики. Когда температура наружного воздуха ниже температуры хладоносителя (воды или водного раствора гликоля), возвращающегося от конечных устройств климатической системы (фанкойлов, вентиляторных агрегатов Fan Wall, устанавливаемых в центрах обработки данных, установок косвенного адиабатического охлаждения и т.п.), его тепло самопроизвольно передается уличному воздуху. Для того чтобы создать разность температур (ΔT), необходимую для такой теплопередачи, совершенно не требуется затрачивать энергию: всё делает сама природа.
Эффективность фрикулинга напрямую зависит от условий окружающей среды, температуры и расхода хладоносителя (воды или водного раствора гликоля), тепловой нагрузки, выходной мощности чиллера и других параметров. Наиболее важным показателем является температура наружного воздуха: чем она ниже, тем выше эффективность естественного охлаждения. Как следствие, в холодное время года для доведения воды или водного раствора гликоля до требуемой температуры можно вовсе не использовать чиллер, поскольку всю работу за него выполнит сухая градирня. Данный режим, при котором компрессоры чиллера не включаются, а жидкость полностью охлаждается в градирне (драйкулере), получил название «полный фрикулинг».
В межсезонье преобладает смешанный режим, или частичный фрикулинг. Это обусловлено тем, что разности температур воды (водного раствора гликоля) и наружного воздуха недостаточно для ее полного охлаждения в сухом охладителе. В результате сначала жидкость частично охлаждается в градирне, а затем с помощью насосной станции (гидромодуля) через трехходовой клапан нагнетается в испаритель чиллера, где и доводится до требуемой температуры.
В теплое время года применяется только механическое охлаждение, поскольку температура окружающей среды превышает температуру хладоносителя. Как следствие, всю тепловую нагрузку берет на себя чиллер, тогда как градирня не используется. Хладоноситель направляется в испаритель чиллера, где хладагент (фреон R134a и т.п.) отбирает у него тепло. В результате вода (водный раствор гликоля) охлаждается и снова подается к конечным устройствам системы кондиционирования или холодоснабжения (фанкойлам, вентиляционным установкам и др.), а фреон закипает. Газообразный хладагент всасывается и сжимается компрессором, после чего нагнетается в конденсатор, где и отдает свое тепло наружному воздуху.
Для эффективного управления холодильной системой с фрикулингом используется интегрированная автоматика. С помощью датчиков микрокомпьютер (контроллер) непрерывно мониторит условия окружающей среды и тепловую нагрузку, плавно регулирует выходную мощность чиллера и при необходимости активирует полный или частичный режим естественного охлаждения. Это позволяет значительно сократить расход электроэнергии и продлить срок службы компрессоров холодильной машины прежде всего в холодное время года, а также в переходный период (весной/осенью).
Чтобы предотвратить замерзание труб гидравлического контура в холодное время года, в качестве хладоносителя используется не вода, а незамерзающая жидкость — водной раствор этилен- или пропиленгликоля. Массовая концентрация гликоля подбирается исходя из температуры окружающей среды. Как правило, рекомендуется следующее соотношение:
| Температура водного раствора гликоля на выходе испарителя чиллера, °C | -3…-5 | -7…-12 | -13…-15 | -20 | -25 | -30 |
| Массовая концентрация гликоля в растворе, % | 10—15 | 20—25 | 30 | 35 | 40 | 45 |
Данная технология предусматривает забор наружного воздуха, его обработку (фильтрацию, осушение/увлажнение и др.) и подачу в обслуживаемое помещение. Как правило, прямой фрикулинг реализуется посредством приточно-вытяжной установки, обеспечивающей рециркуляцию воздуха. Благодаря ей в помещении приточный воздух смешивается с рециркулирующим, за счет чего и поддерживается одинаковая температура независимо от условий на улице. Это одно из важнейших преимуществ прямого фрикулинга. К тому же он считается наиболее энергоэффективным, поскольку электроэнергия расходуется только на работу вентиляторов, один из которых обеспечивает забор свежего воздуха и его подачу в помещение, а другой — вытяжку загрязненного, и двигателей воздушных клапанов, регулирующих соотношение приточного и рециркулирующего воздуха.
С другой стороны, прямой фрикулинг имеет один существенный недостаток: он не позволяет поддерживать температуру в помещении ниже температуры наружного воздуха. Чтобы этого достичь, приточно-вытяжную установку оснащают фреоновым или водяным охладителем, который подключают соответственно к компрессорно-конденсаторному блоку или чиллеру.
Помимо того, к минусам прямого фрикулинга можно отнести:
Прямой фрикулинг не требует значительных затрат. Однако в теплое время года он фактически не используется. Чтобы поддерживать оптимальный микроклимат на объекте в летний зной, требуются дополнительные инвестиции. Если же такая задача не стоит, то экономия электроэнергии, достигаемая за счет естественного охлаждения зимой, будет более чем достаточной, чтобы окупить вентиляционное оборудование за 3—5 лет (в зависимости от производительности системы, тепловой нагрузки на нее и количества дней эксплуатации).
Прямой фрикулинг в том или ином виде применяется на подавляющем большинстве промышленных предприятий, коммерческой недвижимости, административных и жилых зданий.
Данный вид фрикулинга не предусматривает смешение внутреннего и наружного воздуха: теплопередача осуществляется через промежуточный теплообменник, полностью исключающий перемешивание двух потоков. Чтобы циркулирующий внутри объекта воздух охладился, температура уличного воздуха должна быть как минимум на несколько градусов ниже. Это накладывает серьезные ограничения на данную технологию.
Схема работы установки косвенного фрикулинга выглядит следующим образом. Холодный наружный воздух пропускается через фильтры (панельные или карманные) для очистки, после чего подается на медленно вращающийся ротор промежуточного теплообменника. В результате лопасти ротора охлаждаются, а отдавший свое тепло наружный воздух удаляется в окружающую среду. Поскольку ротор непрерывно вращается, его охладившиеся лопасти попадают на сторону внутреннего воздуха, который пропускается через них и за счет этого охлаждается, а затем подается в обслуживаемое помещение. В результате теплопередачи лопасти вновь нагреваются и, вращаясь, снова попадают на сторону наружного воздуха. Далее весь процесс повторяется.
Как видим, косвенный фрикулинг более сложен с точки зрения реализации и менее эффективен из-за потерь, обусловленных теплопередачей, поскольку существенная часть энергии холода расходуется на охлаждение лопастей ротора. Чтобы повысить эффективность данной технологии, установки косвенного фрикулинга дополнительно комплектуются секцией адиабатического увлажнения. В этой секции вода распыляется в виде мельчайших капель и испаряется благодаря энергии приточного воздуха, в результате чего он не только увлажняется, но и охлаждается. Это позволяет существенно увеличить разность температур наружного и внутреннего воздуха и, как следствие, эффективность свободного охлаждения.
Косвенный фрикулинг применяется в полупроводниковой, химической, пищевой промышленности, на фармацевтических предприятиях, в медицинских учреждениях, центрах обработки данных и на иных предприятиях, предъявляющих строгие требования к качеству и степени очистки воздуха.
Если требуется круглогодичное охлаждение технологического оборудования или поддержание стабильной температуры и влажности при минимуме эксплуатационных затрат, то, пожалуй, лучшей схемы, нежели использование чиллера с фрикулингом, на сегодняшний день не существует.
Данные инновационные агрегаты появились на рынке всего несколько лет назад. Фактически они совмещают в себе функции стандартного воздухоохлаждаемого чиллера и сухой градирни (драйкулера). Конструктивно устройства представляют собой классические винтовые чиллеры, укомплектованные дополнительным теплообменником, в котором вода или водный раствор гликоля охлаждается с помощью наружного воздуха. Принцип их работы описан выше в главе «Как работает фрикулинг: используем низкую температуру наружного воздуха».
Данные агрегаты могут работать в трех режимах:
В первом случае вся тепловая нагрузка ложится на компрессоры чиллера. Во втором хладоноситель сначала направляется в контур фрикулинга, а затем окончательно доводится до заданной температуры в испарителе чиллера. В третьем вода или водный раствор гликоля полностью охлаждается до требуемого температуры исключительно за счет наружного воздуха.
Благодаря использованию чиллеров с технологией free cooling не требуется установка отдельных драйкулеров, как следствие, нет необходимости в прокладке трубопроводов к ним, а также в установке дополнительной насосной станции и обвязки (датчиков, клапанов, водяных фильтров и др.). К тому же контур фрикулинга обдувается теми же вентиляторами, что и конденсатор. Только за счет этого конструктивного решения достигается существенная экономия электроэнергии, не говоря уже о 100-процентном фрикулинге в холодное время года, когда хладоноситель охлаждается исключительно благодаря обдуву наружным воздухом.
Анализ эффективности видов фрикулинга
| Параметр | Прямой фрикулинг | Косвенный фрикулинг | Чиллер с фрикулингом |
| Эффективность | Высокая | Средняя | Высокая |
| Вероятность загрязнения воздуха в помещении | Да | Нет | Нет |
| Круглогодичное охлаждение | Нет (требуется установка секции охладителя) | Нет (требуется установка секции охладителя) | Да |
Внедрение технологии фрикулинга оправдано, если требуется круглогодичное охлаждение помещений или производственного оборудования. Если объект нуждается в холоде только летом, устанавливать систему с фрикулингом экономически нецелесообразно.
Серверное оборудование генерирует огромное количество тепла 24 часа в сутки на протяжении 365 дней в году. Перегрев грозит остановкой сервисов и потерей данных. Для ЦОДов свободное охлаждение — отраслевой стандарт. В климатических условиях Беларуси и России технология free cooling позволяет сократить время работы компрессоров на 30—40% в год, что, в свою очередь, дает возможность не только уменьшить их износ, но и колоссально снизить коэффициент эффективности использования энергии (PUE) дата-центров.
Экструдеры на полимерных производствах, станки для лазерной резки, печи на пищевых комбинатах, химические реакторы на предприятиях химической, нефтехимической и фармацевтической промышленности требуют постоянного отвода тепла. Системы с фрикулингом превосходно справляются с этой задачей, попутно снижая себестоимость выпускаемой продукции за счет уменьшения счетов за электроэнергию.
В современных зданиях с большой площадью остекления и высокой плотностью людей и различной техники (компьютеры, кассовые аппараты и т.п.) потребность в холоде возникает уже при температуре окружающей среды +10 °C. Теплопоступления настолько велики, что не помогает даже открытие окон и дверей. Мощные климатические системы с фрикулингом помогают эффективно нейтрализовать все теплопоступления при минимальных затратах электроэнергии как в холодное время года, так и в межсезонье.
Главный аргумент, которым следует руководствоваться при выборе климатической системы с фрикулингом, — значительное снижение эксплуатационных затрат. Зимой энергопотребление такой системы холодоснабжения падает в разы. Причина в том, что при механическом охлаждении компрессор (-ы) потребляют примерно 85—90% электроэнергии, расходуемой чиллером. При эксплуатации в режиме полного фрикулинга компрессоры отключаются, работают только вентиляторы, обдувающие конденсатор, и насосная станция, обеспечивающая циркуляцию хладоносителя. На это приходится всего 10—15% электроэнергии, потребляемой чиллером. Экономическая выгода очевидна.
Второй важный аспект — уменьшение износа и продление срока службы климатического оборудования. Благодаря фрикулингу компрессор (-ы) чиллера могут работать всего 4—6 месяцев в году, причем в большинстве случаев в щадящем режиме частичной нагрузки. Как следствие, снижается износ их движущихся частей, на более длительный срок откладывается замена или ремонт выработавшего свой ресурс силового агрегата.
Не стоит забывать и об экологии. Чем меньше электроэнергии потребляет предприятие, тем меньше его углеродный след. Кроме того, климатические системы с фрикулингом, не оснащенные фреоновым охладителем, не используют фреоны, утечка которых может нанести вред окружающей среде.
Следует подчеркнуть, инвестиции в HVAC-оборудование с фрикулингом выше, чем в классические климатические системы. Однако разница в цене довольно быстро окупается за счет действительно низких эксплуатационных расходов, особенно в условиях умеренного климата.
Окупаемость инвестиций зависит от многих факторов, ключевыми из которых являются:
Для эффективной работы климатической системы с фрикулингом разность температур наружного воздуха и хладоносителя должна составлять не менее 1,5—2 градусов. Чем выше этот показатель, тем больше экономия. Режим частичного фрикулинга стандартных систем (температура воды на входе испарителя — 12 °C, на выходе — 7 °C) активируется уже при температуре 10 °C и ниже, специализированных систем для ЦОД (температура воды — 15/20 °C) — при +18 °C.
Драйкулер (сухая градирня) — это укомплектованный вентиляторами крупный теплообменник, по трубам которого циркулирует хладоноситель (вода или водный раствор гликоля), охлаждаемый наружным воздухом. Драйкулер неспособен охладить хладоноситель ниже температуры окружающей среды. Как правило, сухая градирня работает в тесной связке с водоохлаждаемым чиллером, устанавливаемым непосредственно на обслуживаемом объекте.
Чиллер с фрикулингом — это комбинированный агрегат, объединяющий сразу два контура — холодильный, по которому циркулирует фреон, и контур свободного охлаждения (free coolng). Он охлаждает воду до 4—5 °C, даже если на улице, например, +20 °C. Такой чиллер осуществляет механическое охлаждение хладоносителя, а также может эксплуатироваться в режиме частичного или полного фрикулинга. Последний активируется уже при температуре окружающей среды 1,8—5 °C (в зависимости от модели агрегата).
Внедрить технологию фрикулинга в бытовую сплит-систему невозможно, да в этом и нет необходимости. Пока такие кондиционеры научились лишь подавать свежий воздух в помещения. Правда, даже эта опция присутствует только у моделей премиум-класса. Адаптировать обычную офисную сплит-систему под прямой фрикулинг кустарным способом не рекомендуется из-за риска образования конденсата и поломки электроники. А вот открыть окно для проветривания — можно и нужно.
Что касается дата-центров, серверных комнат и компьютерных залов, то специально для них разработаны прецизионные кондиционеры с функцией Free Cooling. Они имеют дополнительный короб с заслонками для подмеса уличного воздуха и дополнительный контур фрикулинга, подключаемый к наружному блоку.
Эксплуатация климатической техники в холодное время года вызывает у многих пользователей вопросы о безопасности и эффективности. Успешное использование кондиционера зимой на обогрев — это не миф, а технологическая реальность, доступная при условии правильного выбора оборудования и соблюдения рекомендаций производителя.
Инженеры и владельцы зданий часто сталкиваются с дилеммой, определяя подходящий тип чиллера для конкретных технических условий. Системы кондиционирования и промышленного холодоснабжения требуют тщательного подхода к проектированию, где центральным элементом выступает холодильная машина.
В этом материале мы детально разберем специфику кондиционирования серверных помещений и поможем понять, как создать действительно отказоустойчивую систему охлаждения.
АДРЕС: ООО «Биоконд», 220004, РБ, г. Минск, ул. Короля, 2, офис 212
Понедельник-Пятница 08:30 - 17:30
