Схема чиллера. устройство чиллера. водоохлаждающая машина

Алан-э-Дейл       09.09.2022 г.

Энергосберегающие технологии в чиллерах

В то же время, суточный график тепловых избытков имеет также неравномерный характер c явно выраженным максимумом. Традиционно в чиллерах мощностью 20–80 кВт устанавливают два одинаковых компрессора и делают два независимых холодильных контура. В результате агрегат способен работать в двух режимах на 50% и 100% своей номинальной мощности. Новое поколение чиллеров с холодильной мощностью от 20 до 80 кВт позволяет выполнять трехступенчатое регулирование производительности. В этом случае полная холодильная мощность распределяется между компрессорами в соотношении 63% и 37%.

У чиллеров нового поколения оба компрессора включены параллельно и работают на один холодильный контур, то есть имеют общий конденсатор и испаритель. Такая схема значительно увеличивает коэффициент преобразования энергии (КПЭ) холодильного контура при работе с неполной нагрузкой. Для таких чиллеров при 100% нагрузке и температуре наружного воздуха 25°С КПЭ = 4, а при работе на 37% КПЭ = 5. Учитывая то, что 50% времени чиллер работает с нагрузкой 37% это дает существенную экономию энергии.

Типы вентиляторных доводчиков

Все существующие фанкойлы делятся на типы по способу монтажа:

  1. Настенные (иначе – консольные) модули. Подобно внутреннему блоку сплита, крепятся к стене в верхней зоне помещения или же ставятся над полами.
  2. Канальные аппараты зачастую выпускаются без декоративной пластиковой облицовки, все детали закреплены на металлической раме. Бескорпусные модели встраиваются внутрь воздуховода приточной вентиляции либо рециркуляции.
  3. Кассетные потолочные фанкойлы внешне похожи на аналогичные блоки сплит-систем – раздают обработанный воздух в 2—4 направлениях и оснащаются поворотными жалюзи на сервоприводах. Эти модули рассчитаны на монтаж в подвесных потолках, декоративная панель предусмотрена только снизу.
  4. Напольные колонные агрегаты, соответственно, ставятся на пол. Ради экономии полезной площади блок сделан в виде прямоугольной колонны, то есть, вытянут по высоте.

В стандартном исполнении фанкойлы оборудованы 1 теплообменником, он присоединяется к магистралям по двухтрубной схеме. Кассетные, напольные и канальные версии могут оснащаться двумя отдельными радиаторами, подключение – четырехтрубное.

Задействованные в единой сети двухтрубные агрегаты получают теплоноситель из одного источника – водогрейной установки или чиллера. Значит, все помещения здания будут только отапливаться либо охлаждаться, пользователи лишь настраивают комфортную температуру.

Доводчики с 2 теплообменниками предназначены для многозональных СКВ. Один радиатор получает горячую воду от котла или другого нагревателя, второй – холодную от чиллера. Находящиеся в соседних помещениях пользователи могут одновременно включать свои фанкойлы в различных режимах – подогрева либо охлаждения.

Чем заменить воду?

  • трубопровода;
  • хладоносителя;
  • насосной крыльчатки;
  • всех других элементов системы, на которых выпадает конденсат из-за разницы температур.

Термоизоляция данных деталей защищает агрегат от коррозии и температурных потерь во время передачи жидкости от чиллера до потребителя. В качестве более практичной альтернативы воды используют раствор гликоля. Благодаря определенной пропорции воды и гликоля в растворе, обеспечивается приемлемая температура замерзания для большинства популярных моделей чиллеров.

Отметим, что для охлаждения пищевой продукции используют нетоксичный пропиленгликоль. Для технических нужд применяют исключительно этиленгликоль. Однако последний обладает разрушительным свойством для всех металлов в составе чиллера. Чтобы нейтрализовать агрессивную среду раствора этиленгликоля, задействуют противокоррозийные ингибиторы.

Сброс тепла наружу

Переходя к теме теплоотвода, следует снова вернуться к конденсатору. Именно здесь и осуществляется данный процесс. Сброс тепла в окружающую среду осуществляется посредством функционирования специальных вентиляторов конденсатора, которые засасывая воздух, выбрасывают его наружу.

Вентиляторы конденсатора считаются одним из наиболее энергозатратных элементов чиллера

Исходя из этого факта, разработке данного компонента всегда уделяется особенное внимание. Для работы водоохлаждающего устройства могут использоваться 2- и 4-лопастные вентиляторы

Первый вариант характеризуется минимальным уровнем шума. 4-лопастные вентиляторы характеризуются большей мощностью.

Конструкционные параметры

Воздухоохлаждаемые чиллеры

Схема строения воздушного агрегата представляет собой довольно сложный механизм, состоящий из разнообразных технических деталей:

  • Компрессор.
  • Специализированная модель конденсатора.
  • Испаритель.
  • Регулятор атмосферных потоков.
  • Блок управления системой.
  • Трубопроводная арматура.
  • Гидромодуль.

Перечисленные элементы размещены на одной раме, образовывая замкнутую систему работы, оборот хладона в которой обеспечивает компрессор. Стабильный цикл фреона в замкнутом механизме способствует понижению температуры жидкости и выводу имеющегося тепла наружу путем задействования воздуха через конденсатор. Для регулирования используемых объемов применяют специальную трубку или вентиль.

Сферы применения промышленных чиллеров

В промышленности подобное оборудование применяется в следующих направлениях:

  • в пищевом производстве – подачи промышленного холода на линии требуют технологии изготовления хлебобулочных и кондитерских изделий, мясной и молочной продукции, фасовки сиропов и соков, вина, других алкогольных напитков;
  • при литье резины и пластмасс, изготовлении полиэтилена при помощи чиллеров охлаждаются пресс-формы, ТПА, экструдеры;
  • в полиграфии холодильные установки необходимы для задействованной в производстве продукции воды;
  • химическая промышленность использует технологии химических реакций, проведение которых невозможно без использования холодной воды;
  • в машиностроении и металлургии холодильные чиллеры применяются при работе индукционных печей;
  • в фармацевтической промышленности холодильные промышленные чиллеры применяются при изготовлении лекарственных средств;
  • для создания и обслуживания аквапарков и ледовых арен, развлекательных площадок, спортивных комплексов, бассейнов;
  • без холодильного оборудования невозможна работа торгового оборудования и демонстрации скоропортящихся продуктов в торговых точках;

холодильное оборудование

  • ювелирной промышленности;
  • на машиностроительных и ракетных производствах;
  • в компьютерных, оптических, лазерных технологиях;
  • в медицине.

В связи с широким спектром сфер использования модели чиллеров могут иметь значительные конструктивные отличия, но их действие остается принципиально схожим.

Это далеко не полный список направлений, в которых эксплуатируются охладительные чиллеры. Развитие технологий, появление новых производств, усовершенствование промышленных линий вызывает дальнейшее распространение промышленных чиллеров.

Разновидности

Рассматривая виды чиллеров, можно выделить две группы: устройства с водяной схемой работы и приборы с воздушным охлаждением. Второй вид является наиболее распространенным, поэтому его часто можно увидеть на крышах больших зданий. Его принцип функционирования заключается в том, что происходит теплообмен между наружным воздухом и фреоном.

Воздушный тип также делится на два вида:

  • выносной конденсатор;
  • встроенный конденсатор.

Монтаж первого варианта дороже стоит, но будет комфортнее в обслуживании. Конденсатор находится далеко от основного блока и имеет прямую связь с магистралью. Если же компания приобретает встроенный вариант, тогда чиллер имеет вид моноблока. Их размещают преимущественно на улице, поэтому монтаж обходится дешевле. Однако будет сложнее выполнять обслуживание из-за особенности строения устройства.

Минус конденсаторов выносного типа в том, что они подвержены воздействию внешних условий, то есть может произойти механическое повреждение, также негативно влияют дожди и снег. Из-за этого срок эксплуатации устройства немного меньше, чем у остальных типов оборудования.

При водяном охлаждении используется жидкость: из водоема, реки, пруда. В этом случае конденсатор помещают в воду после отделения от основного блока. Устройства практически не поддаются влиянию окружающей среды и имеют хорошую производительность. Единственное отличие данного варианта от воздушного вида состоит в том, что для его функционирования используется вода.

Монтаж чиллера с выносным конденсатором обойдется дороже, чем со встроенным

Чиллер с водяным охлаждением конденсатора

Водоохлаждающие установки ВМТ с водяным охлаждением имеют более простую конструкцию, из-за чего стоят дешевле. Однако их необходимость в проточной воде или установке дополнительных устройств (градирен) ограничивает использование этого типа чиллеров. К тому, же необходим постоянный доступ к проточной воде, что чаще всего так же усложняет использование такого типа чиллеров. К преимуществам стоит отнести то, что системы с водяным охлаждением стоят значительно дешевле, чем на основе воздушного охлаждения.

Чиллеры ВМТ с воздушным охлаждением можно применять как внутри, так и снаружи помещения, что бывает очень удобно. Если устанавливается оборудование на улице, то используют чиллеры с осевыми вентиляторами. Их размещают либо на фундаменте возле здания, либо на крыше. Для установки оборудования внутри маленького помещения лучше использовать холодильные машины с выносным конденсатором. Стоит учитывать, что системы и с воздушным и водяным охлаждением, могут предлагатся в моноблочном виде или с выносным и конденсатором. Все зависит от поставленной задачи и требований заказчика.

Контур хладагента

Учитывая все вышесказанное, одним из важнейших компонентов охладителя считается хладагент (фреон). Он представляет собой специальное вещество холодильного цикла, претерпевающее целый ряд фазовых изменений. Фреон циркулирует исключительно в чиллере. Движущей силой фреона является нагнетатель, который играет роль своеобразного насоса. Благодаря действию нагнетателя, фреон характеризуется высокой температурой (около 70°С) и высоким давлением (около 30 атмосфер).

Поступая в конденсатор, температура рабочего вещества уменьшается. Это обусловлено тем, что он обдувается наружным воздухом. В результате такого воздействия, рабочее вещество меняет свое состояние. Теперь они принимает жидкое состояние. Для того чтобы снизить давление на фреон, он должен пройти регулирующий вентиль.

Процесс движения рабочего вещества по компонентам охладителя можно сравнить с принципом поступления кислорода для аквалангиста. Он заключается в том, что газ, находящийся под высочайшим давлением, поступает к аквалангисту уже с нормальными показателями. Стоит заметить, что температура кислородной смеси значительно снижается.

Подобное действие оказывает и регулирующий вентиль. Он уменьшает давление и снижает температурные показатели. Как правило, после прохождения этого элемента чиллера температура хладона едва превышает отметку 0°С. За счет этого эффекта осуществляется остужение потоков теплой воды. Как говорилось выше, процесс происходит в теплообменнике. Выполнив свою работу, хладон возвращается в нагнетатель и начинает новый цикл.

В качестве фреона чаще всего используется бесцветный газ с незначительным запахом хлороформа. Хладон такого типа имеет ряд преимуществ:

  • нетоксичен;
  • не взрывоопасен;
  • отличается низкой температурой нагнетания;
  • имеет отличные термодинамические и теплофизические характеристики.

Самым распространенным хладагентом считается R-22. Но ввиду того, что данный хладон нельзя охарактеризовать как экологически чистый. В последнее время в чиллерах начали применять альтернативные варианты. Одним из таких вариантов является R-134A. Этот бесцветный газ считается одним из наиболее экологичных. Хладагент имеет максимально низкий потенциал разрушения озонового слоя. Для функционирования чиллеров также могут эксплуатируются хладоны из синтетических полиэфирных масел. Примером такого хладона является R-410A.

Вопрос — ответ

Вопрос:

На чем работают чиллеры?

Ответ:

Основным рабочим веществом чиллера является хладагент. Чаще всего в качестве холодильного агента выступает фреон. Он циркулирует по контуру устройства и в теплообменнике испаряется за счёт тепла, полученного от охлаждаемой жидкости. Перенос холода осуществляется при помощи хладоносителя (вода, этиленгликоль).

Циркуляция хладагента обеспечивается компрессором, бесперебойное функционирование которого зависит от многих факторов. Таким образом, работа чиллера невозможна без холодильного агента и хладоносителя.

Вопрос:

Что лучше фрикулер (градирня) или чиллер?

Ответ:

Фрикулер обеспечивает в радиаторе охлаждение воды или другого хладоносителя до уровня тепла в окружающем воздухе. Для этого используют вентиляторы. Технология фрикулинга не предусматривает наличие компрессорного модуля. Благодаря этой особенности,  потребляют намного меньше электроэнергии, чем чиллеры.

Недостатки фрикулеров: невозможность их полноценного использования в жаркую погоду, так как охлаждение происходит до уровня температуры воздуха. Фрикуллеры легко встраиваются в имеющиеся установки кондиционирования, поэтому их удобно применять в комбинации с чиллерами, которые функционируют независимо от наружной температуры.

Вопрос:

Какие чиллеры лучше водяные или воздушные?

Ответ:

По типу охлаждения конденсатора чиллеры бывают водяными или воздушными. Устройства, в которых для этих целей используется вода, пригодны для работы в течение всего года. Они более компактны, могут устанавливаться внутри здания, но стоят гораздо дороже оборудования, где понижение температуры производится направленным потоком воздуха.

Воздушные установки, предлагаются по невысокой цене, но их монтаж требует обширных площадей для размещения всех агрегатов и модулей. Например, система охлаждения часто монтируется на улице. Это позволяет более рационально использовать место внутри здания, но снижает функциональные возможности подобного оборудования.

Вопрос:

В чем отличие чиллеров с тепловым насосом и без него?

Ответ:

Устройства, в которых установлен тепловой насос, способны не только охлаждать, но также могут отапливать окружающее пространство или обеспечивать горячее водоснабжение. Эта полезная функция позволяет применять подобные установки для обогрева больших общественных или производственных помещений. Оснащённость тепловым насосом увеличивает стоимость оборудования, но значительно расширяет его функциональные возможности.

Вопрос:

Расскажите в чем принцип действия абсорбционных чиллеров?

Ответ:

Абсорбированные устройства используют в качестве основной энергии бросовое тепло на предприятиях. В таких системах главное рабочее вещество включает несколько компонентов. Раствор состоит из абсорбента и холодильного агента. Поглотителем выступает бромистый литий, а хладагентом — вода. Она поступает в испаритель с низким давлением, откуда выходит охлаждённой и абсорбируется бромидом лития. Жидкость концентрируется в конденсаторе, и затем хладагент передаётся по трубам конечным потребителям. Абсорбированные чиллеры не имеют компрессорного модуля, поэтому потребляют минимум электричества.

Вопрос:

Какова стоимость современных чиллеров?

Ответ:

Стоимость современных чиллеров зависит от их конструкционных особенностей и мощности. Это промышленные системы кондиционирования, которые предназначены для обслуживания больших производственных или общественных зданий, поэтому цена на новые агрегаты стартует от 100 тыс. руб. Самыми дешёвыми являются маломощные мини чиллеры, а у самых дорогих выходная мощность измеряется в тысячах кВт, и их стоимость составляет несколько миллионов рублей.  Многие поставщики по требованию заказчика предоставляют расчёт стоимости после указания основных требуемых характеристик и функций.

Опции чиллеров

  • Фрикулинг — функция свободного охлаждения. Практически незаменима для чиллеров, работающих и в холодное время года. Возникает разумный вопрос, зачем использовать для охлаждения парокомпрессионный цикл, если за бортом и без того холодно. Ответ приходит сам собой — следует теплоноситель напрямую охлаждать уличным воздухом. В системе холодоснабжения наиболее распространен температурный график 7/12С, а, значит, теоретически, при уличных температурах ниже 7С уже возможно использовать свободное охлаждение. На практике, из-за недорекупераци, область применения несколько сужается — при температуре 0С и ниже холодопроизводительность от фрикулинга достигает номинальных значений.
  • Теловой насос — это режим работы чиллера «на отопление». Парокомпрессионный цикл работает несколько в иной последовательности, испаритель и конденсатор меняются своими ролями и теплоноситель не охлаждается, а нагревается. Кстати, заметим, что чиллер хоть и холодильная машина, дающая трижды больше холода, чем потребляет, но он ещё более эффективен в качестве отопителя — тепла он даст в четыре раза больше, чем затратит электроэнергии. Режим теплового насоса наиболее распространен в общественных и административных зданиях, иногда применяется для складов и др.
  • Плавный пуск компрессора — опция, позволяющая избавиться от высоких пусковых токов, превышающих рабочие в 2-3 раза.

О системе

Универсальная система, позволяющая поддерживать комфортную температуру в помещении независимо от времени годаИсточник airventilation.ru

В данном случае такая система охлаждения работает для кондиционирования больших зданий, где между чиллером и фанкойлами находится теплотрасса, по которой циркулирует охлажденная жидкость. В качестве такой жидкости, как правило, выступает вода для жаркого климата или водный раствор C2H6O2 (этиленгликоль) для холодного и умеренного климата. Система чиллер-фанкойл между двумя основными агрегатами предусматривает разводку труб для движения жидкости и циркуляционный насос с автоматическим управлением. Охлажденная жидкость в трубопроводе находится под относительно низким давлением.

Основные отличия от других систем

Если в большинстве холодильных установок циркулирует газовый хладагент, то в системе чиллер-фанкойл, как было сказано выше, это вода или водный раствор C2H6O2. Такое изменение означает следующее:

  • Энергозатраты жидкого теплоносителя гораздо ниже, нежели у газового (у воды более высокая тепловая емкость). Это приводит к тому, что трубопровод для жидкого хладагента может достигать сотен метров. На практике такие теплотрассы в два раза длиннее, нежели у газовых аналогов.
  • Для теплотрассы системы чиллер фанкойл нужны обычные трубы, которые используются для транспортировки воды и такая же запорная арматура. Это говорит о том, что монтаж обойдется дешевле и сделать его проще, нежели для газового хладагента.
  • Все летучие газы, которые есть в чиллере не могут попасть в помещение, так как агрегат монтируют на земле или на крыше здания. Авария трубопровода чревата только затоплением, но она локализуется запорной арматурой.

Чиллер-фанкойл: принцип работы

Оптимальный вариант организации комплексного кондиционирования на различных крупных объектахИсточник engclimate.ru

Системы охлаждения обсуждаемого нами агрегата могут работать по двум принципам:

  • Непосредственное охлаждение хладагента. Это наиболее распространенный и удобный способ, где в теплообменнике осуществляется охлаждение водного раствора жидкость/фреон. На входе и выходе агента разница в температуре составляет не более 7°C, тогда как в стандартном режиме устройство работает в соотношении 7/12°C.
  • Применение промежуточного хладагента. Такой вариант необходим в тех ситуациях, когда на чиллер выдает жидкость с температурой, превышающей 7°C.

Возможные неисправности системы

Вот перечень некоторых, наиболее часто встречающихся неисправностей системы чиллер-фанкойл:

  • Утечка фреона. Ситуация возникает в случае негерметичного соединения фитингов на контуре либо их механического повреждения.
  • Поломка компрессора. Может сгореть статорная обмотка или возникнуть какие-то нарушения в поршневой группе (нагар, разрушение клапанов).
  • Попадание воды в холодильный контур. Причиной такой неисправности может послужить утечка в испарителе, вследствие чего фреон смешивается с водой.

Где применяются системы

После охлаждения в чиллере жидкость может подаваться в фанкойлы для охлаждения воздуха или для отвода тепла от оборудованияИсточник wikipedia.org

Как вы уже поняли из названия, системы чиллер-фанкойл имеют зарубежное происхождение, но, тем не менее, их широко использовали в Советском Союзе, и они до сих пор не утратили своей актуальности. Их зачастую сравнивают со сплит системами, так как конечный результат, по сути, ничем не отличается. Не будем сейчас говорить о преимуществах, но скажем, что такие установки крайне необходимы для масштабных объектов разного назначения. 

Видео описание

Система чиллер-фанкойл. Схема, ограничения, область применения.

Система чиллер-фанкойл способна одновременно обеспечивать стабильную температуру сразу в нескольких объектах и этажах, поддерживая автономный режим для каждого из помещений. Это могут быть:

  • производственные цеха крупного предприятия и помещения складского типа;
  • многоэтажные здания, служащие для офисов, бизнес центров, а также объектов административного характера;
  • спортивные, торгово-развлекательные и гостиничные комплексы;
  • большие концертные залы;
  • супер- и гипермаркеты с неограниченным количеством этажей и отделов;
  • крупные больницы, санатории и профилактории.

В заключение следует отметить, что большинство владельцев и арендаторов крупных объектов предпочитают системы чиллер-фанкойл системам VRF. Это, в первую очередь, обусловлено повышенной функциональностью chiller, которые можно монтировать практически в любых больших зданиях, а также способность совместной работы с приточными вентиляциями.

Характеристики чиллеров

Основной характеристикой охлаждающей машины является ее мощность. Она может варьироваться между показателями 5 кВт – 9000 кВт. Маломощные подходят для офисов, более мощные используются в промышленности и на производстве.

Остальные характеристики

Характеристика Значения
Модель Зависит от производителя
Холодопроизводительность Измеряется в кВт, может быть от 10 до нескольких тысяч
Номинальная мощность Тоже измеряется в кВт, имеет значения в диапазоне от 30 до 200
Габариты От 500 до 4000 мм в ширину, в длину и по высоте
Вес От 100 до 2000 кг
Тип компрессора, испарителя, конденсатора и цвет корпуса Зависит от производителя

Преимущества водоохлаждаемых чиллеров

Для того чтобы устранить все недочеты перечисленных выше механизмов, была создана конструкция, имеющая множество достоинств – это чиллер с водным охлаждением. Естественно, что стоимость данных устройств намного выше, и они сложнее в эксплуатации, но это того стоит.

Неоспоримым их преимуществом является возможность в холодный период исключать из работы контур, содержащий тепловой насос. Впоследствии жидкость охлаждается теплоносителями обратного контура непосредственно в охладительном резервуаре. Такие методы называют «свободными охлаждениями».

Кроме этих существуют еще и такие достоинства чиллеров, как:

  • Экономия электроэнергии;
  • Надежность;
  • Экологическая чистота;
  • Эффективность;
  • Возможность использования в кондиционировании учреждений различного назначения.

Ко всему прочему применение и принцип работы водоохлаждаемых чиллеров не требует больших капиталовложений. Внешнее расположение оборудования позволяет значительно сэкономить на его монтаже. Для увеличения производительности системы кондиционирования достаточно скомпоновать разные модули чиллеров в одну конструкцию. К счастью это довольно просто.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик с презентацией промышленной модели чиллера ЧА-14 можно посмотреть здесь:

Промышленный чиллер – устройство достаточно сложное, но при правильном монтаже и обслуживании оно может безупречно прослужить многие годы. Чтобы не ошибиться в процессе установки оборудования, лучше обратиться в специализированную компанию.

Пишите, пожалуйста, комментарии в находящейся ниже блок-форме. Расскажите о том, как устанавливали подобную климатическую систему в вашем доме или офисе, поделитесь полезными сведениями по теме статьи. Задавайте вопросы, сообщайте об обнаруженных недочетах в тексте, публикуйте фото по теме.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.