Применение чиллеров для охлаждения воды

Особенности конструкции конденсатора

Опять же для того, чтобы холодильный агрегат работал эффективно, через конденсатор чиллера должен проходить максимально возможный мощный воздушный поток – таким образом обеспечивается максимальный теплосъем.

В промышленном климатическом оборудовании первых поколений прямоугольные конденсаторы располагались по бокам холодильной машины. В более современных агрегатах используются конденсаторы W-образной формы. Эффективность работы промышленных климатических установок данного типа определяется также уровнем энергопотребления вентиляторов. Так, понижение температуры конденсации на один градус Цельсия уменьшает энергопотребление вентиляторов на 3%.

Схема работы

1. Компрессор

Компрессор играет важнейшую роль в цикле фреонового чиллера. Сначала он сжимает и перемещает пары холодильного агента. В процессе сжатия давление и температура фреона повышаются. Затем газ в сжатом виде перемещается в конденсатор (о нём ниже), где охлаждается и преобразовывается в жидкость. После хладагент уже в жидком состоянии перемещается в испаритель (о нем так же расскажем) и закипает, переходя в газообразное состояние. В результате забирается тепло от воды, проходящей через испаритель.

2. Конденсатор

Конденсатор — это, по сути, теплообменник. Именно здесь тепло, поглощенное фреоном, выделяется наружу. Обычно фреон перемещается в конденсатор в сжатом виде. Газ охлаждается до необходимой температуры и конденсируется, превращаясь в жидкость. Если система не моноблочная, конденсатор устанавливается снаружи, зачастую на крыше.

3. Реле повышенного давления

Необходимо для защиты системы от повышенного давления во фреоновом контуре.

4. Манометр повышенного давления

Необходим для отслеживания повышенного давления хладагента.

5. Жидкостной ресивер

Предназначен для хранения хладагента в системе.

6. Фильтр

используется для удаления излишков влаги и загрязнений из холодильного агента. Избыток влаги или грязь могут негативно повлиять на работу всей системы кондиционирования.

7. Соленоиндный клапан

Это обычный запорный клапан, который управляется электрически. Используется для регулировки потоков хладагента. Клапан автоматически закрывается, если компрессор останавливает свою работу. Если компрессор включен, клапан открывается и хладагент может дальше перемещаться по системе.

8. Смотровое стекло

Через него можно вести наблюдение за потоками хладагента. Например, через него можно отследить появления видимых пузырьков во фреоне, это свидетельствует о нехватке хладагента в системе. Также смотровая часть нередко оснащается индикатором влажности, это не менее важный показатель, за которым необходимо периодически следить. Если индикатор горит желтым цветом, значит в системе обнаружено избыточное количество влаги и требуется провести техническое обслуживание.

9. Вентиль терморегуляции

Он предназначен для подачи определённого количества хладагента. Дело в том, что фреона должно быть ровно столько, сколько может испариться в системе при текущих условиях работы. Вентиль терморегуляции как раз определяет, сколько именно фреона можно подать в систему для его полного испарения.

10. Пусковой клапан горячего газа

Часто его называют просто регулятором производительности. Он не входит в стандартную комплектацию, но порой встречается в чиллерах. Такой клапан необходим для снижения пропускной способности системы. При открытии он пускает горячий газ фреона с нагнетания в жидкостной поток, который поступает в испаритель.

11. Испаритель

Один из важнейших компонентов системы наряду с компрессором и конденсатором. Именно здесь хладагент закипает, при испарении поглощая тепло у проходящей охлаждающей жидкости, зачастую воды.

12. Манометр пониженного давления

Необходим для отслеживания пониженного давления хладагента.

13. Защита от пониженного давления

В названии ясна суть: этот компонент необходим для защиты системы от пониженного давления фреона в холодильном контуре. Благодаря ему вода не замерзает в испарителе.

14. Насос охлаждающей жидкости

Насос, предназначенный для перекачки жидкости (воды) в охлаждающем контуре.

15. Защита от замерзания

Еще одна защита от замерзания жидкости в испарителе.

16. Термодатчик

Показывает температуру охлаждающей жидкости.

17. Манометр

Еще один манометр, отслеживающий давление теплоносителя.

18. Автоматическое добавление воды

Если уровень воды опускается ниже допустимого, этот компонент доливает жидкость. Это возможно во многом благодаря соленоидному клапану, который открывается и пускает в систему дополнительное количество воды, после чего закрывается.

19. Поплавковый включатель

Необходим для отслеживания уровня жидкости. Включается, когда уровень воды понижается ниже допустимого значения.

20. Второй термодачик

Отслеживает температуру нагретой жидкости (воды).

21. Защита от замерзания при низком протоке

Еще одна защита от замерзания испарителя. Включается в те моменты, когда проток воды ниже допустимого уровня. Также отслеживает, когда в чиллере с водяным охлаждением совсем нет жидкости.

Разновидности чиллеров и их описание

По виду теплоносителя чиллеры разделяются на:

• пропиленгликолевые;
• этиленгликолевые;
• водные.

Устройства снабжены системой микропроцессорного специализированного контроля. К каждой модели чиллеров всегда есть возможность подобрать доп. оборудование, а это предоставляет возможность монтировать оснащение в каком угодно месте.

Компрессорно-конденсаторные приспособления при этом спроектированы с учетом самых последних технических и инженерных разработок, вследствие чего оборудованы микропроцессорным контролем, малошумными вентиляторами и специальными спиральными компрессорами.

Применяемый хладагент (HFC-407°C) абсолютно безвреден и не проявляет ни малейшего отрицательного воздействия на озоновый слой.

Дополнительно разработанный испаритель в форме пластинчатого теплообменника даёт возможность максимально рационализировать термодинамические характеристики оборудования. Устройства наделены защитной системой калорифера от промерзания во время, когда это оборудование не подключено к работе.

Малогабаритные модули монтируются на базовой раме, который включает в себя все составляющие, необходимые для старта и эксплуатации оборудования.

Характеристики климатических аппаратов

Разные модели чиллеров характеризуются разной мощностью, которая может находиться в диапазоне от 5 кВт до 9 тыс. кВт. Изделия невысокой мощности отлично подходят для работы в офисе или гостинице, обладающие большой мощностью используются на промышленных предприятиях и в производственных цехах.

Имеются и другие характеристики, которые тоже дают представление об аппарате и могут повлиять на выбор модели. Выбирая чиллер, следует изучить такие параметры:

• производительность, измеряемая в кВт, от 10 кВт, до нескольких тысяч;
• марка применяемого хладагента (подбирается от вида компрессора и температурной среды эксплуатации)
• номинальная мощность может варьироваться от 30 до 200 кВт;
• геометрические размеры колеблются от 0,5 до 4 метров по каждому параметру: длине, ширине, высоте;
• вес от 0,1 до 2,0 т.
• исполнение чиллера может быть моноблочным либо с выносным конденсатором.

Типы и модели вспомогательных устройств, таких как компрессор, испаритель, конденсатор устанавливает предприятие, выпустившее чиллер.

Энергоэффективные компресоры

Обслуживание подобных компрессоров трудоемко и требует высокой квалификации персонала. В последние годы на рынке появились новые компрессора типа SCROLL, которые лишены характерных недостатков поршневых и винтовых компрессоров. Scroll-компрессоры обладают высокой энергетической эффективностью, низким уровнем шума и вибраций и не нуждаются в обслуживании. Этот тип компрессоров прост по конструкции, очень надежен и, вместе с тем, недорог. Однако, производительность Scroll-компрессоров, как правило, не превышает 40 кВт.

Применение в современных чиллерах множества небольших, но очень надежных компрессоров типа Scroll, а также нескольких холодильных контуров, позволило получить очень «маневренный» чиллер, который способен с высокой точностью выдавать требуемую холодильную мощность. Очевидно, что применение такого чиллера делает ненужным установку насосной станции, а широкий выбор встраиваемых в корпус чиллера насосов разной производительности решает все вопросы, связанные с циркуляцией охлажденной воды. Особо следует выделить очень маленькие пусковые токи нового оборудования. Ведь пуск небольших Scroll-компрессоров, имеющих низкое электропотребление, происходит поочередно, в соответствии с возрастанием нагрузки на агрегат.

У всех чиллеров последних поколений современная микропроцессорная система управления позволяет регулировать установленное значение температуры воды на выходе из чиллера в соответствии с параметрами наружного воздуха, технологическими процессами или командами от централизованной системы управления (диспетчеризации). С экономической точки зрения, использование большого числа Scroll-компрессоров и установка встроенного циркуляционного насоса вместо отдельной насосной станции оказывается более выгодным вариантом, чем применение дорогих, мощных и сложных полугерметичных компрессоров.

Мощность охлаждения чиллера.

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.

По какому принципу функционирует чиллер?

Схема работы центробежного чиллера Hitachi Принцип работы чиллера имеет свои особенности. Если вам потребовалось данное оборудование, то вы непременно должны ознакомиться с ним. Работа чиллера базируется на почти безостановочном цикле. Здесь многое зависит от потребителя.

К примеру, по системе кондиционирования перемещается фреон. Газ проникает сквозь радиатор внутреннего блока, который охлажден. Воздух обдувает радиатор. В итоге фреон прогревается, а температура воздуха понижается. Фреон попадает в компрессор. В чиллере же роль фреона исполняет холодная вода, которая протекает сквозь радиатор. Радиатор обдувается теплым воздухом из помещения. Вода нагревается, а воздух при этом охлаждается. Вода опять попадает в чиллер.

Теплообменник, предназначенный для чиллера, имеет два контура:

• по одному из контуров циркулирует жидкость;
• по другому контуру перемещается фреон.

Эти два контура прикасаются друг к другу. Однако вода и фреон не смешиваются. В целях повышения эффективности системы данные среды перемещаются навстречу друг другу.

В теплообменнике происходят такие процессы.

• Сквозь терморегулирующий вентиль жидкий фреон проникает в свой контур теплообменника. Данное вещество расширяется, что приводит к отбору тепла от стенок. Из-за этого фреон нагревается, а стенки охлаждаются.
• По контуру теплообменника протекает вода. По той причине, что стенки охлаждены, температура жидкости падает.
• Фреон попадает в компрессор, а холодная вода — охлаждает что-либо.
• Происходит повторение цикла.

Разновидности чиллеров

В продаже представлены различные виды чиллеров:

• абсорбционные — энергия добывается преимущественно из бросового тепла, которое возникает в процессе производства и просто выбрасывается в окружающую среду (это, к примеру, горячая вода, охлаждаемая воздухом);
• парокомпрессионные — холод генерируется в парокомпрессионном цикле, который состоит из таких процедур, как испарение, дросселирование, и др.

По способу монтажа чиллеры делятся на :

• наружные — единый моноблок, который монтируется на улице;
• внутренние — оборудование, которое состоит из двух частей. Конденсатор устанавливается снаружи здания, все остальные части — внутри.

По разновидности конденсатора чиллеры делятся на такие подвиды:

• с охлаждением водяного типа. Система с таким охлаждением стоит сравнительно дорого, однако она отличается повышенной надёжностью;
• с охлаждением воздушного типа. Наиболее простой и недорогой вариант.

По типу исполнения гидромодуля чиллеры делятся на следующие виды:

• со встроенной установкой. Оборудование с этим гидромодулем представляет собой моноблок, в который входит расширительный бак и насосная группа;
• с выносной установкой. Такой гидромодуль обычно применяется в тех случаях, если оказывается недостаточно мощности встроенного механизма. Ещё он используется в случаях, когда имеется потребность в резервировании.

Чиллер может быть оснащен одним из следующих видов компрессоров:

• винтовой;
• ротационный;
• поршневой;
• спиральный.

Также чиллеры классифицируют в зависимости от типа вентилятора. Оборудование может быть оснащено такими вентиляторами:

осевой. Оборудование с таким вентилятором можно устанавливались исключительно снаружи строения

Крайне важно, чтобы не было создано никаких препятствий для поступления воздуха в конденсатор и для его выброса вентиляторами; центробежный. Оборудование с таким вентилятором рекомендовано для монтажа внутри здания. Оно отличается небольшими габаритами и малым уровнем шума

Оно отличается небольшими габаритами и малым уровнем шума.

Важные аспекты монтажа чиллера

Чтобы ощутить все преимущества эксплуатации такого устройства, как чиллерная установка, её монтаж нужно осуществлять строго с соблюдением определённых правил. Вот основные из них.

• Данное оборудование должны устанавливать исключительно компетентные мастера.
• Чиллер должен в полной мере отвечать критериям проекта инженерной сети в части места монтажа, конструкции и мощности.
• Запрещено устанавливать оборудование, которое имеет изъян.
• Перемещать оборудование до места, где оно будет установлено, можно только с помощью крана.
• Разрешено заливать лишь воду, а также раствор этилен- либо пропиленгликоля, который имеет концентрацию до 50 процентов.
• В обязательном порядке должны быть проведены пуско-наладочные испытания.
• Вокруг чиллера должно оставаться пространство, обеспечивающее беспрепятственный доступ обслуживающего специалиста.
• Необходимо строго соблюдать технику безопасности и рекомендации производителя.

Приобретая и устанавливая чиллер, вы можете быть уверены в том, что получите современную и надёжную систему.

Использование в промышленности

В промышленном применении охлажденная вода или другая жидкость из чиллера перекачивается через технологическое или лабораторное оборудование. Промышленные чиллеры используются для контролируемого охлаждения изделий, механизмов и заводского оборудования в самых разных отраслях промышленности. Они часто используются в пластмассовой промышленности, литье под давлением и раздувом, смазочно-охлаждающих маслах для металлообработки, сварочном оборудовании, литье под давлением и станкостроение, химическая обработка, фармацевтический состав, производство продуктов питания и напитков, обработка бумаги и цемента, вакуумные системы, дифракция рентгеновских лучей, источники питания и электростанции, аналитическое оборудование, полупроводники, сжатый воздух и охлаждение газа. Они также используются для охлаждения высокотемпературных специализированных предметов, таких как аппараты МРТ и лазеры, а также в больницах, отелях и университетских городках.

Чиллеры для промышленного применения могут быть централизованными, когда один чиллер обслуживает несколько потребностей в охлаждении, или децентрализованными, когда каждое приложение или машина имеет свой собственный чиллер. У каждого подхода есть свои преимущества. Также возможно сочетание централизованных и децентрализованных чиллеров, особенно если требования к охлаждению одинаковы для некоторых приложений или точек использования, но не для всех.

Децентрализованные чиллеры обычно имеют небольшой размер и холодопроизводительность, обычно от 0,2 до 10 коротких тонн (от 0,179 до 8,929 длинных тонн; от 0,181 до 9,072 т). Централизованные чиллеры обычно имеют мощность от десяти до сотен или тысяч тонн.

Охлажденная вода используется для охладить и осушить воздух в средних и крупных коммерческих, промышленных и институциональных (CII) помещениях. Водоохладители могут иметь водяное, воздушное или испарительное охлаждение. В чиллерах с водяным охлаждением используются: градирни которые улучшают термодинамическую эффективность чиллеров по сравнению с чиллерами с воздушным охлаждением. Это происходит из-за отвода тепла, равного или близкого к температуре воздуха по влажному термометру, а не из-за более высокой, иногда намного более высокой температуры по сухому термометру. Чиллеры с испарительным охлаждением обладают более высокой эффективностью, чем чиллеры с воздушным охлаждением, но ниже, чем чиллеры с водяным охлаждением.

Чиллеры с водяным охлаждением обычно предназначены для установки и эксплуатации внутри помещений, охлаждаются отдельным водяным контуром конденсатора и подключаются к наружным градирням для отвода тепла в атмосферу.

Чиллеры с воздушным и испарительным охлаждением предназначены для установки и эксплуатации вне помещений. Машины с воздушным охлаждением напрямую охлаждаются окружающим воздухом, который механически циркулирует непосредственно через змеевик конденсатора машины, чтобы отводить тепло в атмосферу. Машины с испарительным охлаждением аналогичны, за исключением того, что они создают туман из воды над змеевиком конденсатора, чтобы помочь в охлаждении конденсатора, что делает машину более эффективной, чем традиционная машина с воздушным охлаждением. Как правило, удаленная градирня не требуется ни для одного из этих типов блочных чиллеров с воздушным или испарительным охлаждением.

Там, где это возможно, холодная вода, имеющаяся в близлежащих водоемах, может использоваться непосредственно для охлаждения, замены или дополнения градирен. В охлаждение из глубоководных источников система в Торонто, Онтарио, Канада, это пример. Холодная озерная вода используется для охлаждения чиллеров, которые, в свою очередь, используются для охлаждения городских зданий через централизованное охлаждение система. Возвратная вода используется для обогрева питьевого водоснабжения города, что желательно в этом холодном климате. Всякий раз, когда отвод тепла чиллера может использоваться в производственных целях, в дополнение к функции охлаждения возможна очень высокая тепловая эффективность.