Что такое чиллер и как он работает

Структура холодильной схемы

Чиллеры не являются самостоятельным элементом, они всегда включены в сложную систему, предполагающую наличие модулей охлаждения теплоносителей, насосов, трубопроводов и собственно фанкойлов, обслуживающих конечных потребителей вырабатываемого ресурса.

Сам по себе чиллер складывается из:

• холодильного контура (комплект из компрессора, расширительного устройства, водяных теплообменников конденсатора и испарителя, фильтра-осушителя);
• автоматики;
• защитных устройств.

В процессе функционирования приспособление обрабатывает теплоноситель для дальнейшей передачи его по трубопроводам к фанкойлам или иным теплообменным агрегатам. Конденсаторный контур чиллера, работающего с водяным охлаждением, сообщается с выносной градирней или драйкулером (монтируются за пределами здания), где происходит охлаждение рабочего вещества. Внутри него циркулирует специальное вещество (в большинстве случаев – незамерзающая жидкость), чье перемещение поддерживается за счет комплекта циркуляционных насосов. Немаловажным достоинством данного способа отвода тепла от конденсатора является возможность задействования внешних теплоносителей, например, проточной воды, забираемой из близлежащих водоемов.

Преимущества и недостатки чиллеров

Использование чиллеров для климатического контроля в помещении, имеет множество положительных сторон. В их число входят:

• повышение качества жизни или работы;
• вынос климатической установки за пределы помещения, что сводит к минимуму шум и вибрацию;
• экономия на оплате отопления, уменьшение количества отопительных приборов или батарей;
• меньшие потери полезной площади;
• высокая безопасность.

К недостаткам систем охлаждения можно отнести:

• большие размеры основного блока;
• большой вес конструкции;
• сложность установки и монтажа системы;
• высокие цены на данное оборудование.

Выбирая климатическое оборудование, необходимо учитывать эти тонкости. Для небольшого помещения можно подобрать сплит-систему или кондиционер, которые могут оказаться более эффективными.

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.

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.

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.

Что такое чиллеры и система чиллер-фанкойл?

• Виды чиллеров
• Как работает чиллер
• Система чиллер-фанкойл

На пищевом производстве, в промышленности, на транспорте, для постоянного охлаждения работающего оборудования или сырья требуется непрерывная поставка холодной воды или другой жидкости. В холодильной системе установкой, которая обеспечивает охлаждение теплоносителя является чиллер.

Свое название оборудование получило от английского chiller – охладитель. Чиллеры также применяют для кондиционирования и отопления зданий и сооружений. Разберемся, что такое чиллер, как он работает, а также почему такой популярностью пользуется соединение чиллера с фанкойлами.

Отличительные особенности охладителей:

• В качестве хладагента используется вода, в зимнее время для оборудования и трубопроводов, расположенных снаружи здания – антифриз.
• Для разводки хладагента по помещениям применяют обычные водопроводные трубы, так как теплоноситель – вода.
• Работает в составе системы, обслуживающей несколько помещений, машин, технологических линий.
• Не только охлаждает питающую жидкость, но и забирает и использует выделяемое ею тепло.
• Может эксплуатироваться круглый год, не только для охлаждения воздуха в помещении, но и для отопления.

Чиллерам отдают предпочтение перед кондиционерами и центральным отоплением, так как можно заменить две системы одной, с недорогим теплоносителем, простыми в монтаже и обслуживании трубами, высокой степенью эффективности. На предприятии для охлаждения оборудования или сырья выгодно использовать мощный промышленный чиллер, так как на все технологические линии достаточно одного холодильного агрегата.

Чиллер-водоохлаждающая система применяется для охлаждения:

• емкостей при изготовлении или хранении напитков: соков, сиропов, пива и т.п.;
• питьевой и технической воды в пищевых производственных линиях на мясокомбинатах, хлебозаводах, кондитерских и молочных производствах;
• технологического оборудования на промышленных предприятиях, особенно для производства металлов, пластмасс и т.д.;
• оборудования на химическом и фармацевтическом производстве в процессе протекания реакций с выделением тепла или для поддержания особого температурного режима;
• теплоносителей систем отопления и кондиционирования на судах;
• отопление и кондиционирование бизнес-центров, торгово-развлекательных центров, магазинов, жилых комплексов;
• лазерных трубок в процессе применения оборудования;
• томографов и прочего медицинского оборудования, крови и т.п.;
• воды в бассейнах и аквариумах в океанариумах;
• закрытых ледовых катков.

Чем отличается фанкойл от кондиционера

Внешне фанкойлы и бытовые СКВ практически неотличимы. Они имеют аналогичные принципы действия и используются для очистки, охлаждения и обогрева воздуха. Сходство этих двух видов климатической техники заключается в:

• внешнем виде оборудования;
• конструкции;
• способах монтажа;
• функциональности;
• системе управления.

Внешне фанкойлы и внутренние блоки бытовых СКВ очень похожи ФОТО: latge-plomberie.com

Отличие фанкойла от кондиционера

Существенным различием между фанкойлом и бытовыми сплит-системами является то, что в первом агрегате фреон заменён водой или раствором пропилен- или этиленгликоля. Это имеет свои преимущества, но и затрудняет установку климатического оборудования.

Также между этими видами климатических систем есть следующие различия:

1. Для монтажа фанкойла с чиллером необходимо больше оборудования, чем при монтаже систем кондиционирования воздуха.
2. Работы по установке фанкойлов более сложные, чем монтаж сплит-систем.
3. В обычной системе кондиционирования воздуха (СКВ) количество внутренних блоков и протяженность магистралей для хладагента ограниченны, а к одному чиллеру можно присоединить несколько фанкойлов, расстояние между которыми зависит лишь от мощности холодильного агрегата.
4. В случае с фанкойлом, в каждой комнате можно устанавливать определённую температуру, причём в одном помещении настроить агрегат на охлаждение, а в другом на обогрев.
5. Чиллеры и фанкойлы могут устанавливаться в зданиях большой площади и со значительным количеством отдельных помещений, тогда как сплит-системы предназначены для обслуживания квартир, небольших офисов и магазинов.

К чиллеру можно подключить одновременно несколько внутренних блоков (фанкойлов) ФОТО: cityron.ru

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.

Абсорбционный чиллер

Холодильная машина, работающая по принципу абсорбции (лат. absorbere — поглощать, растворять), добивается результата за счёт поглощения тепла сорбентом. Принцип абсорбции позволяет обходиться без компрессора и движущихся механизмов. Ее преимущество, это возможность запуска в местах, где электрическая энергия недоступна или ограничена. Для работы машины необходим источник тепла. Это может быть горячая вода, пар, природный газ, твердое топливо. Чиллер заправляется хладагентом. Жидкости для этого типа аппаратов могут различаться по химическому составу.

Абсорбционные устройства подразделяются по некоторым характеристикам, в число которых входят:

• число контуров (от одного до трех);
• нагревающее вещество;
• состав хладагента.

Количество контуров влияет на получаемую разницу в температуре. Чем больше контуров, тем более производительно работает чиллер.

По типу нагревающего вещества машины могут быть: прямого нагрева, использовать внешние источники для обогрева или быть комбинированными. При прямом нагреве в корпусе устройства имеется топка для сжигания горючих веществ: газа, твердого или жидкого топлива. Устройствам непрямого нагрева потребуется внешний источник тепла: пар, вода, воздух.

Состав смеси для хладустройств может включать бромид лития в качестве абсорбента и воду-хладагент. Это бромистолитиевые машины. У аммиачных машин роль хладагента исполняет аммиак, в роли абсорбента выступает вода.

Существуют бромистолитиевые и аммиачные абсорбционные холодильные машины. В первых хладагентом является вода, абсорбентом – бромид лития LiBr. Чиллер второго вида заправляется хладагентом, состоящим из аммиака NH3, в качестве абсорбента заливается вода.

АБХМ, работающие с бромидом лития получили большую популярность.

Их конструкция состоит:

• из 2 камер;
• теплообменника;
• контура (1, 2 или 3).

Верхняя камера вмещает конденсатор и генератор, нижняя – испаритель и абсорбер. Генератор нагревает рабочий состав, влага испаряется, концентрация бромистой соли лития увеличивается.

В конденсаторной камере водяные пары остывают, конденсируются и возвращаются в контур. В испарителе устанавливается низкое давление, при котором вода опять переходит в пар.

Теплообменник обеспечивает термообмен между хладагентом и абсорбентом.