Стены

Драйкулеры: особенности работы и виды устройств. Чиллеры с выносным конденсатором Как выбрать чиллер с выносным конденсатором

13.04.2024
Драйкулеры: особенности работы и виды устройств. Чиллеры с выносным конденсатором Как выбрать чиллер с выносным конденсатором
(chiller) – это холодильная установка (холодильник) для или другой жидкости. Холодильная машина предназначена для отбора теплоты у охлаждаемой среды при низких температурах, при этом отдача теплоты при высоких температурах является побочным процессом. В составе холодильной машины несколько функциональных элементов: компрессор (от 1 до 4), конденсатор, электродвигатель, испаритель, устройство для расширения хладагента или терморегулирующий вентиль, блок управления.

Получение искусственного холода базируется на простых физических процессах: , конденсации, сжатии и расширении рабочих веществ. Рабочие вещества, используемые в холодильных агрегатах, называют холодильными агентами.

Холодильные машины различаются:

  • по конструкции (абсорбционные, со встроенным или выносным конденсатором – конденсаторные и бесконденсаторные);
  • типу охлаждения конденсатора (воздушное или водяное);
  • схемам подключения;
  • наличию теплового насоса.

Преимущества

  • Удобство эксплуатации – круглогодично автоматически поддерживаются заданные параметры в каждом помещении в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами;
  • Гибкость системы - расстояние между чиллером и фанкойлами ограничено только мощностью насоса и может достигать сотен метров;
  • Экономическое преимущество – сокращаются затраты на эксплуатацию;
  • Экологическое преимущество – безвредный холодоноситель;
  • Строительное преимущество – гибкость планировки, минимальные затраты полезной площади на размещение холодильной машины, т.к ее можно установить на крыше, техническом этаже зданий, во дворе;
  • Акустическое преимущество – малошумное исполнение агрегатов;
  • Безопасность – риск залива ограничен за счет применения запорной арматуры.
Чиллеры ВМТ-Ксирон могут служить нее только источником холодоснабжения, но и в режиме реверсирования холодильного или водяного цикла работать как тепловой насос, что востребовано в холодное время года.

Виды чиллеров

Абсорбционный тип - очень перспективная область развития холодильной техники, получающая всё более широкое применение ввиду ярко выраженной современной тенденции к электросбережению. Дело в том, что для абсорбционных холодильных машин основным источником энергии является не электрический ток, а бросовое тепло, неизбежно возникающее на заводах, предприятиях и т.п. и безвозвратно выбрасываемое в атмосферу, будь то горячий воздух, охлаждаемая воздухом горячая вода и др.

Рабочим веществом является раствор из двух, иногда трех компонентов. Наиболее распространены бинарные растворы из поглотителя (абсорбента) и хладагента, отвечающие двум главным требованиям к ним: высокая растворимость хладагента в абсорбенте и значительно более высокая температура кипения абсорбента по сравнению с хладагентом. Широкое применение получили растворы вода-аммиак (водоаммиачные холодильные машины) и бромистый литий-вода (бромистолитиевые машины), в которых, соответственно, вода и бромистый литий являются абсорбентами, а аммиак и вода - хладагентами. Рабочий цикл в абсорбционных чиллерах (см. на рисунке ниже) выглядит следующим образом: в генераторе, к которому подводится бросовое тепло) кипит рабочее вещество, в результате чего выкипает практически чистый хладагент, ведь его температура кипения гораздо ниже, чем у абсорбента.

Пар хладагента поступает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется, отдавая своё тепло окружающей среде. Далее полученная жидкость дросселируется, в результате чего охлаждается при расширении) и направляется в испаритель, где, испаряясь, отдает своё холод потребителю и следует в абсорбер. Сюда же через дроссель подается абсорбент, из которого в самом начале выкипел хладагент, и поглощает пары, ведь мы выше обозначили требование их хорошей растворимости. Наконец, насыщенный хладагентом абсорбент насосом перекачивается в генератор, где снова выкипает.

Основные преимущества абсорбционных чиллеров:

  1. Идеальное решение для создания тригенерации на предприятии. Тригенерационный комплекс – это комплекс позволяющий на сегодняшний день, максимально снизить себестоимость электроэнергии, горячего водоснабжения, отопления и охлаждения для предприятия за счет использования собственной когенерационной электростанции в связке с абсорбционным чиллером;
  2. Продолжительный срок службы – в пределах 20 лет, до проведения первого капитального ремонта;
  3. низкая себестоимость вырабатываемого холода, холод вырабатывается почти бесплатно, т.к. асборбционные чиллеры просто утилизируют лишнее тепло;
  4. Пониженный уровень шума и вибрации, в результате отсутствия компрессоров с электромоторами, как следствие - тихая работа и высокая надежность;
  5. Применение холодильных/нагревающих агрегатов с пламенным газовым генератором прямого действия позволяют отказаться от бойлеров, которые необходимо использовать в обычных установках. Это уменьшает начальную стоимость системы и делает абсорбционные холодильные машины конкурентоспособными по сравнению с обычными системами, в которых используются бойлеры и охладители;
  6. Обеспечение максимальной экономии электроэнергии в периоды пиковых нагрузок. Другими словами не потребляя электроэнергии для производства холода/тепла, абсорбционные чиллеры не перегружают электросети предприятия даже в моменты пиковых нагрузок;
  7. Имеется возможность объединения в паровые районные системы с эффективной холодильной установкой двойного эффекта;
  8. Имеется возможность распределения нагрузки в условиях максимальной производительности в режиме охлаждения. Устройство справляется с критической нагрузкой в режиме охлаждения с минимальным расходом электроэнергии за счет применения охладителей с пламенным газовым генератором прямого действия или генератора с паровым нагревом;
  9. Позволяет использовать аварийные электрогенераторы меньшей мощности, так как потребление энергии у абсорбционных холодильных установок является минимальным, если сравнивать их с электрическими холодильными установками;
  10. Безопасность для озонового слоя, не содержит хладагентов, разрушающих озон. Охлаждение осуществляется без использования веществ, содержащих хлор;
  11. Снижается до минимума общее воздействие на окружающую среду, так как уменьшено потребление электроэнергии и газа, вызывающих парниковый эффект и как следствие глобальное потепление.

Абсорбционный чиллер - это машина, которая производит охлажденную воду, используя остаточное тепло из таких источников, как пар, горячая вода или горячий газ. Охлажденная вода производится по принципу охлаждения: жидкость (хладагент), которая испаряется при низкой температуре, поглощает тепло из окружающей ее среды при испарении. Чистая вода обычно используется в качестве хладагента, тогда как раствор лития бромида (LiBr) используется в качестве абсорбента.

Как работают абсорбционные холодильные системы

В абсорбционных холодильных установках абсорбент, генератор, насос и теплообменник заменяют компрессор систем охлаждения парового компрессора (механического охлаждения). Остальные три (3) компонента, обнаруженные также в механических холодильных системах, то есть расширительный клапан, испаритель и конденсатор, также используются в абсорбционных холодильных системах.

Стадия испарения абсорбционных охладителей

Обратитесь к рисунку-2 для схематического объяснения процесса абсорбционного охлаждения. Подобно механическому охлаждению, цикл «начинается», когда жидкий хладагент высокого давления из конденсатора проходит через расширительный клапан (1, на фиг.2) в испаритель низкого давления (2, на фиг.2) и собирает в испарителе Отстойник.

При этом низком давлении небольшое количество фреона начинает испаряться. Этот процесс испарения охлаждает оставшийся жидкий хладагент. Аналогичным образом, передача тепла от сравнительно теплой технологической воды к охлажденному в настоящее время хладагенту приводит к тому, что последний испаряется (2, на фиг.2), и результирующий пар подается в абсорбер нижнего давления (3, На фиг.2). По мере того как технологическая вода теряет тепло к хладагенту, его можно охладить до значительно низких температур. На этой стадии охлажденную воду фактически получают путем испарения фреона.

Стадия абсорбции абсорбционных охладителей

Абсорбция паров хладагента в бромиде лития является экзотермическим процессом. В поглотителе хладагент «всасывается» поглощающим раствором литиевого бромида (LiBr). Этот процесс не только создает область низкого давления, которая тянет непрерывный поток пара хладагента из испарителя в абсорбер, но также заставляет пар конденсироваться (3, на фиг.2), поскольку он высвобождает теплоту испарения, предусмотренную в испаритель. Это тепло вместе с теплотой разбавления, возникающей при смешивании конденсата хладагента с абсорбентом, переносится в охлаждающую воду и выделяется в градирне. Охлаждающая вода - это утилита на этой стадии охлаждения.

Регенерация раствора бромида лития

По мере того как абсорбент литиевого бромида всасывает хладагент, он становится все более и более разбавленным, уменьшая его способность поглощать большее количество хладагента. Для продолжения цикла абсорбент должен быть повторно сконцентрирован. Это достигается постоянным откачиванием разбавленного раствора из абсорбера до низкотемпературного генератора (5 на рисунке 2), где добавление остаточного тепла (горячая вода, пар или природный газ) закипает (4, на рисунке 2) Хладагент из абсорбента. Часто этот генератор используется для утилизации отработанного тепла с завода. Как только хладагент удаляется, реконцентрированный раствор бромида лития возвращается в абсорбер, готовый возобновить процесс абсорбции, и свободный фреон отправляется в конденсатор (6, на фиг.2). На этом этапе регенерации отработанное тепло от пара или горячей воды является полезным.

Конденсация

Пар хладагента, свариваемый в генераторе (5, на рисунке 2), возвращается в конденсатор (6), где он возвращается в свое жидкое состояние, когда охлаждающая вода поднимает теплоту испарения. Затем он возвращается в расширительный клапан, где завершается полный цикл. На стадии конденсации охлаждающая вода снова становится полезной.

Различные технологии для абсорбционных чиллеров

Абсорбционные чиллеры могут быть одноразовыми, двойными или новейшими, что является тройным эффектом. Машины с одним эффектом имеют один генератор (см. Схему выше, рисунок 2) и имеют значение COP меньше 1.0. Машины с двойным эффектом имеют два генератора и два конденсатора и более эффективны (типичные значения COP> 1,0). Машины с тройным эффектом добавляют третий генератор и конденсатор и являются наиболее эффективными: типичное значение COP> 1,5.

Плюсы и минусы систем абсорбционной холодильной машины

Основное преимущество абсорбционных чиллеров - более низкие затраты на электроэнергию. Затраты могут быть еще более уменьшены, если природный газ доступен по низкой цене или если мы можем использовать источник низкосортного тепла, который в противном случае теряется на заводе.

Два основных недостатка абсорбционных систем - их размер-вес, а также их потребность в более крупных градирнях. Поглотительные больше и тяжелее по сравнению с электрическими чиллерами той же мощности.

Парокомпрессионные чиллеры - это наиболее распространенный в настоящее время тип холодильного оборудования. Генерация холода осуществляется в парокомпрессионном цикле, состоящем из четырех основных процессов - компрессии, конденсации, дросселирования и испарения - с использованием четырех основных элементов - компрессора, конденсатора, регулирующего вентиля и испарителя - в следующей последовательности: Рабочее вещество (хладагент) в газообразном состоянии поступает на вход компрессора с давлением P1 (~7атм) и температурой T1 (~5° C) и сжимается там до давления P2 (~30атм), нагреваясь до температуры T2(~80° C).

Далее фреон следует в конденсатор, где охлаждается (как правило, за счет окружающей среды) до температуры T3 (~45С), при этом давление в идеале остается неизменным, реально же падает на десятые доли атм. В процессе охлаждения фреон конденсируется и полученная жидкость поступает в дроссель (элемент с большим гидродинамическим сопротивлением), где очень быстро расширяется. На выходе получается паро-жидкостная смесь с параметрами P4(~7атм) и T4(~0С), поступающая в испаритель. Здесь фреон отдает свой холод обтекающему испаритель теплоносителю, нагреваясь и испаряясь при постоянном давлении (реально, оно падет на десятые доли атмосферы). Полученный охлажденный теплоноситель (Tх~7С) и является конечным продуктом. А он на выходе из испарителя имеет параметры P1 и T1, с которыми попадает в компрессор. Цикл замыкается. Движущая сила - компрессор.

Хладагент и теплоноситель

Особо отметим разделение схожих на первый взгляд терминов - хладагент и теплоноситель. Хладагент - это рабочее вещество холодильного цикла, в процессе которого оно может находиться в широком диапазоне давлений, а также претерпевает фазовые изменения. Теплоноситель же (фазовых изменений) не меняет и служит для передачи (переноса) тепла (холода) на определенное расстояние. Конечно, можно провести аналогию, сказав, что движущей силой хладагента является компрессор со степенью сжатия около 3, а теплоносителя - насос, повышающий давление в 1.5-2.5 раза, т.е. цифры соизмеримые, но принципиальным является факт наличия фазовых изменений у хладагента. Другими словами, теплоноситель всегда работает при температурах ниже точки кипения для текущего давления, хладагент же может иметь температуру как ниже, так и выше точки кипения.

Классификация парокомпрессионных чиллеров

По типу установки:

Наружной установки (встроенный конденсатор)

Подобные агрегаты представляют собой единый моноблок, устанавливаемый на улице. Удобен тем, что позволяет эксплуатировать неэксплуатируемые площади - кровлю, открытые площади на земле и др. Также это и более дешевое решение. В то же время, использование воды в качестве теплоносителя сопряжено с необходимостью её слива на зимний период, что неудобно в эксплуатации, поэтому применяются незамерзающие жидкости, как новые солевые, так и традиционные - растворы гликолей в воде. При этом необходимо производить пересчет работы чиллера под каждый конкретный теплоноситель. Отметим, что все сегодняшние незамерзающие растворы на 15-20% менее эффективны, чем вода. Последнюю вообще трудно превзойти - высокая по меркам жидкостей теплоёмкость и плотность делают её практически идеальным теплоносителем, если бы не столь высокая температура замерзания.

Внутренней установки (выносной конденсатор)

Здесь ситуация практически обратная по сравнению с предыдущим вариантом. Холодильная машина состоит из двух частей - компрессорно-испарительного блока и конденсатора, соединенные фреоновой трассой. Требуются иногда достаточно ценные площади внутри здания, при этом по-прежнему необходимо место снаружи для размещения конденсатора, правда с заметно меньшими требованиями как по площади так и по массе. В чиллерах внутренней установки не возникает проблем с использованием воды. Упомянем и несколько большее энергопотребление компрессора и увеличенные потери давления и в связи с удлиненной трассой (от чиллера до конденсатора), которая, кстати, также ограничена компрессором по длине.

По типу исполнения конденсатора:

Это самый распространенный вариант. Конденсатор представляет собой трубчато-ребристый теплообменник и охлаждается бесплатным наружным воздухом. Это и дешево и просто в проектировании, монтаже и эксплуатации. Пожалуй, минусом можно назвать лишь большие габариты конденсатора в виду малой плотности воздуха.

Водяного охлаждения

Тем не менее, в ряде случаев используется водяное охлаждение конденсатора. В этом случае конденсатор является пластинчатым, пластинчато-ребристым или теплообменником “труба в трубе”. Водяное охлаждение заметно уменьшает габариты конденсатора, а также позволяет реализовать рекуперацию тепла. Но полученная нагретая вода (около 40С) не является ценным продуктом, часто её просто отправляют на охлаждение в градирни, опять таки отдавая всё тепло окружающей среде. Таким образом, водяное охлаждение реально выгодно в случае наличия потребителя нагретой воды. В любом случае, чиллеры с водяным охлаждением дороже, чем с воздушным, а вся система в целом более сложна и в проектировании и в монтаже и в эксплуатации.

Традиционно для охлаждения конденсатора холодильных машин применяются градирни, в которых вода, нагретая в конденсаторе, разбрызгивается через форсунки в потоке движущегося наружного воздуха, и при непосредственном контакте с воздухом охлаждается до температуры мокрого термометра наружного воздуха, поступая затем в конденсатор. Это довольно громоздкое устройство, требующее специального обслуживания, установки насоса и другого вспомогательного оборудования. В последнее время применяются так называемые «сухие» градирни или охладители конденсатора, которые представляют поверхностный теплообменник «вода-воздух» с осевыми вентиляторами, в котором теплота воды, нагретой в конденсаторе передается воздуху, циркуляцию которого через теплообменник обеспечивают осевые вентиляторы.

В первом случае водяной контур разомкнутый, во втором случае - замкнутый, в котором необходимо установить все необходимое оборудование: циркуляционный насос, расширительный бак, предохранительный клапан, запорную арматуру. Для предотвращения замерзания воды при работе чиллера в режиме охлаждения при отрицательных температурах наружного воздуха, замкнутый контур заполняется водным раствором незамерзающей жидкости. При водяном охлаждении конденсатора теплота конденсации также бесполезно теряется и способствует тепловому загрязнению окружающей среды. При наличии источника теплоты, например системы горячего водоснабжения или технологической линии, в период выработки холода возможно полезно использовать теплоту конденсации.

По типу исполнения гидромодуля:

Чиллеры такой конфигурации представляют собой моноблок, в который включена насосная группа и, как правило, расширительный бак. Очевидно, что производители выпускают стандартные гидромодули чаще всего двух модификаций - с менее и более мощными насосами, которые не всегда удовлетворяют необходимым требованием (обычно их напора просто может не хватать). Кроме того, встроенный гидромодуль в чиллерах наружной установки будет расположен на улице, что может создавать проблемы зимой - незамерзающий теплоноситель может загустевать и в первые секунды работы насосы не способны преодолеть его вязкость и не запускаются. С другой стороны, нет необходимости искать место для насосной станции, продумывать её компоновку и т.д. плюс отсутствуют проблемы с автоматикой - это очень весомые преимущества встроенных гидромодулей.

С выносным гидромодулем

Выносной гидромодуль используется, во-первых, когда не хватает мощности встроенного; во-вторых, при необходимости резервирования (отметим, что во встроенных гидромодулях допускается один резервный насос); в-третьих, если по каким-либо причинам желательна внутренняя установка насосов. Система становится гибкой, а длина трассы практически неограниченной, ведь насосы бывают и очень мощные. В то же время существуют и готовые насосные станции, включающие в себя и насосы и расширительный бак и автоматику и компактно собранные на опорной раме.


По типу вентиляторов конденсатора:

Опции чиллеров

 - 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.

Типология чиллеров

Источником холода в водовоздушных системах кондиционирования воздуха является чиллер - водоохлаждающая холодильная машина. Существуют чиллеры различных типов в зависимости от способа охлаждения конденсатора, способа комплектации: моноблочного или с выносным конденсатором, со встроенным гидромодулем или без него, режима работы (только охлаждение или охлаждение и отопление). Производители постоянно модернизируют выпускаемое оборудование на основе новейших технологических и конструкторских разработок.

Номенклатурный ряд выпускаемых чиллеров в последние годы значительно обновился за счет широкого применения новых более эффективных типов компрессоров: спиральных, одновинтовых, двухвинтовых которые в диапазоне малых, средних и больших производительностей постепенно вытесняют поршневые компрессоры. Расширился ряд чиллеров со встроенным гидравлическим модулем, в том числе и с аккумулирующим баком.

Чаще используются в качестве испарителей пластинчатые и поверхностные теплообменники, что дало возможность уменьшить габариты агрегатов и их вес. В последнее время производители начали випускать чиллеры на экологически безопасных фреонах R407° C, . В зависимости от способа охлаждения конденсатора холодильные установки разделяются на чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора и с водяным охлаждением конденсатора. Наибольшее применение находят чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора, когда теплота от конденсатора отводится воздухом, чаще наружным.

Этот способ отвода теплоты требует установки его снаружи здания или применения специальных мероприятий, обеспечивающих такой способ охлаждения. Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора выпускаются в моноблочном исполнении, когда все элементы чиллера находятся в одном блоке, и чиллеры с выносным конденсатором, когда основной блок может устанавливаться в помещении, а конденсатор, охлаждаемый наружным воздухом, размещается вне здания, например на крыше или во дворе. Основной блок соединяется с воздушным конденсатором, установленным снаружи здания, медными фреонопроводами.

Моноблочные чиллеры

Чиллеры с осевыми вентиляторами

Чиллеры в моноблочном исполнении выпускаются с осевыми вентиляторами и с центробежными вентиляторами. Осевые вентиляторы не могут работать на вентиляционную сеть, поэтому чиллеры с осевыми вентиляторами должны устанавливаться только снаружи здания, при этом ничто не должно мешать поступлению воздуха в конденсатор и выбросу его вентиляторами. Чиллеры с осевыми вентиляторами могут изготавливаться в различных вариантах исполнения: 1 - стандартный, 2 - с полной регенерацией теплоты, 3 - с частичной регенерацией теплоты, 4 - для охлаждения водного незамерзающего раствора этиленгликоля в диапазоне рабочих температур от +4°С до −7°С.

Возможно исполнение чиллера с дополнительным способом регулирования хо-лодопроизводительности. При вариантах исполнения чиллеров 1, 3 теплота конденсации передается наружному воздуху и безвозвратно теряется. При вариантах исполнения чиллеров 2 и 4 устанавливаются дополнительные кожухотрубные теплообменники, дублирующие конденсатор полностью в варианте R (использование 100% теплоты конденсации для нагревания воды) или частично (использование 15% теплоты конденсации для нагревания воды).

При варианте 4 дополнительный кожухотрубный конденсатор устанавливается на нагнетательной линии после компрессора перед основным воздушным конденсатором. Конфигурация чиллера может быть: ST-стандартная; LN - с пониженным уровнем шума, что достигается устройством звукопоглощающего кожуха для компрессора и понижением скорости вращения осевого вентилятора конденсатора по сравнению со стандартной конфигурацией; EN - со значительным снижением уровня шума, что достигается устройством звукопоглощающего кожуха для компрессора, увеличением площади живого сечения конденсатора для прохода воздуха и понижением скорости вращения осевого вентилятора, а так же установкой компрессора на пружинные антивибрационные опоры, применением гибких вставок на нагнетательных и всасывающих трубопроводах холодильного контура.

Требования по уровню звуковой мощности, создаваемой работающим чиллером с осевыми вентиляторами при установке за пределами здания могут быть не очень высокими, если отсутствуют особые требования по уровню шума в застройке, где это здание расположено. Если такие ограничения имеют место, необходимо выполнить расчет уровня звукового давления в помещении шума, излучаемого чиллером, и при необходимости применить чиллеры специальной конфигурации.

Чиллеры с центробежными вентиляторами

Чиллеры с центробежными вентиляторами предназначены для установки внутри здания. Основные требования к этим блокам: компактность и низкий уровень шума, связанные с установкой внутри помещения. В чиллерах данного типа используются центробежные вентиляторы с низкой скоростью вращения, большая часть типоразмеров малой и средней производительности имеет спиральный компрессор, отличающийся низким уровнем шума, в типоразмерах с герметичным поршневым компрессором он помещен в специальный звукоизолирующий кожух. Боковые панели корпуса таких чиллеров имеют звукопоглощающее покрытие изнутри, предусмотрена возможность наряду со стандартной конфигурацией ST, конфигурации SC с низким уровнем шума, где полугерметичный поршневой компрессор помещен в шумопоглощающий кожух и имеются гибкие вставки на нагнетательном и всасывающем трубопроводах холодильного контура.

При выборе данного типа чиллера и его размещении следует обеспечить свободный подвод охлаждающего воздуха к чиллеру и отвод воздуха, нагретого в конденсаторе. Это осуществляется с помощью всасывающих и нагнетательных воздуховодов, при этом образуется вентиляционная сеть, состоящая из центробежного вентилятора, воздухонагревателя (конденсатор чиллера), воздуховодов, заборной и выпускной вентиляционных жалюзийных решеток. Размеры последних подбираются на основе рекомендуемых скоростей движения воздуха в сечении решеток и воздуховодов.

Необходимо на основе аэродинамического расчета определить потери давления в вентиляционной сети. Потери давления в вентиляционной сети должны соответствовать давлению, развиваемому центробежным вентилятором, при значении расхода воздуха, охлаждающего конденсатор. Если давление центробежного вентилятора меньше, чем потери давления в вентиляционной сети, воз- можно применить более мощный электродвигатель к центробежному вентилятору по специальному заказу. Воздуховоды должны присоединяться к чиллеру при помощи гибких вставок, чтобы вибрация не передавалась на вентиляционную сеть.

Производительность чиллеров

В зависимости от производительности чиллеры комплектуются тремя типами компрессоров: спиральными компрессорами для малой (в последнее время произошло смещение в сторону средней) производительности, одновинтовыми компрессорами для средней и большой производительности двухвинтовыми компрессорами для средней производительности, герметичными поршневыми компрессорами для малой производительности и полугерметичными поршневыми компрессорами для средней производительности. Спиральные и винтовые компрессоры как более эффективные в определенном диапазоне производительности по сравнению с поршневыми заменяют постепенно последние. Чиллеры выпускаются в двух исполнениях: работающими только в режиме холодильной машины и работающими в двух режимах: холодильной машины и теплового. В чиллерах с воздушным охлаждением конденсатора, в которых предусмотрена работа в режиме теплового насоса, предусмотрено реверсирование холодильного цикла, в чиллерах с водяным охлаждением предусмотрено реверсирование по водяному контуру.

Схема чиллера со встроеным гидравлическим модулем

В варианте исполнения в блок чиллера включены: циркуляционный насос на обратном трубопроводе, мембранный расширительный бак, предохранительный клапан для воды, спускной вентиль, узел заполнения водой, манометр, дифференциальное реле давления.

Энергосберегающие технологии в чиллерах

При разработке современного климатического оборудования особое значение уделяется проблеме энергосбережения. В Европе количество энергии, потребляемой оборудованием в течение годового цикла эксплуатации, является одним из основных критериев для принятия решения при рассмотрении предложений, представленных на тендер. На сегодняшний день существенным потенциалом для повышения энергоэффективности является разработка и создание климатической техники, способной как можно точнее покрывать график нагрузки при постоянно меняющихся условиях работы. Например, согласно исследованиям, проведенным фирмой Clivet, колебания средней величины нагрузки на систему кондиционирования в течение сезона составляют до 80%, в то время как работа на полную мощность необходима всего лишь несколько дней в году.

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.

Для эффективной реализации нового решения на чиллеры устанавливаются микропроцессорные контроллеры, которые позволяют:
  • контролировать все рабочие параметры оборудования;
  • регулировать установленное значение температуры воды на выходе из чиллера в соответствии с параметрами наружного воздуха, технологическими процессами или командами от централизованной системы управления (диспетчеризации);
  • осуществлять выбор оптимального шага регулирования мощности;
  • в случае реальной необходимости быстро и эффективно выполнять цикл размораживания (для моделей с тепловым насосом).

В результате автоматически происходит минимизация кратковременных включений компрессора, оптимизация времени работы компрессоров и корректировка параметров воды на выходе из чиллеров в соответствии с реальными потребностями. Как показали проведенные испытания, в среднем, в течение суток происходит всего 22 включения компрессоров, в то время как компрессора обычных чиллеров включаются 72 раза.

Среднегодовой КПЭ чиллера достигает 6, а экономия электроэнергии, при применении современных чиллеров вместо обычных, составляет 7,5 кВт час на 1м2 площади обслуживаемого объекта за сезон, или 35%. Еще одно важное преимущество, которое дает применение новых чиллеров, состоит в том, что исчезает необходимость установки громоздких аккумулирующих баков, а встроенный в корпус чиллера циркуляционный насос позволяет обойтись без дополнительной насосной станции.

Как известно, для точности выполнения графика нагрузки чиллеров большое значение имеет тип используемых компрессоров. Традиционно в чиллерах большой мощности применялись поршневые или винтовые компрессоры. Поршневой компрессор имеет большое количество движущихся частей и, как следствие, низкую эффективность из-за больших потерь на трение. В процессе эксплуатации поршневых компрессоров возникает высокий уровень шума и вибрации, а также существует необходимость их регулярного обслуживания. Винтовые компрессоры, в свою очередь, имеют сложную конструкцию, и, как следствие, очень высокую стоимость. Производство винтовых компрессоров оказывается низкорентабельным.

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.

Преимущества и недостатки чиллеров

Преимущества

По сравнению со сплит-системами, в которых между холодильной машиной и локальными узлами циркулирует газовый хладагент, системы чиллер-фанкойл обладают преимуществами:
  • Масштабируемость. Количество фанкойлов (нагрузок) на центральную холодильную машину (чиллер) практически ограничено только её производительностью.
  • Минимальный объём и площадь. Система кондиционирования крупного здания может содержать единственный чиллер, занимающий минимальный объём и площадь, сохраняется внешний вид фасада за счет отсутствия внешних блоков кондиционеров.
  • Практически не ограниченное расстояние между чиллером и фанкойлами. Длина трасс может достигать сотен метров, так как при высокой теплоёмкости жидкого теплоносителя удельные потери на погонный метр трассы намного ниже, чем в системах с газовым хладагентом.
  • Стоимость разводки. Для связи чиллеров и фанкойлов используются обыкновенные водяные трубы, запорная арматура и т. п. Балансировка водяных труб, то есть выравнивание давления и скорости потока воды между отдельными фанкойлами, существенно проще и дешевле, нежели в газонаполненных системах.
  • Безопасность. Потенциально летучие газы (газовый хладагент) сосредоточены в чиллере, устанавливаемом, как правило, на воздухе (на крыше или непосредственно на земле). Аварии трубной разводки внутри здания ограничены риском залива, который может быть уменьшен автоматической запорной арматурой.

Недостатки

  • Системы чиллер-фанкойл, в строгом смысле, не являются системами вентиляции - они охлаждают воздух в каждом кондиционируемом помещении, но никак не влияют на циркуляцию воздуха. Поэтому для обеспечения воздухообмена системы чиллер-фанкойл комбинируются с воздушными (крышными) системами кондиционирования, холодильные машины которых охлаждают наружный воздух и подают его в помещения по параллельной системе принудительной вентиляции.
  • Будучи более экономичными, чем крышные системы, системы чиллер-фанкойл безусловно проигрывают в экономичности VRV и VRF-системам. Однако стоимость VRV-систем остаётся существенно выше, а их предельная производительность (объёмы охлаждаемых помещений) - ограничены (до нескольких тысяч кубометров).
  • Некоторые аспекты проектирования холодоснабжения
  • Холодильная машина - это габаритное (все три измерения заметно превышают метр, а длина может превзойти и 10м) и тяжелое (до 15 тонн) оборудование. На практике это означает практически безоговорочную необходимость в применении разгрузочных рам для распределения массы чиллера на большую площадь с выбором допустимых точек опоры. Стандартные рамы далеко не всегда подходят для каждого конкретного случая, поэтому, чаще всего, требуется специальное проектирование.
  • Чиллер ВМТ-Ксирон имеет в составе 1-4 компрессора, 1-12 вентиляторов, 1-2 насоса, что вызывает целую гамму негативных вибраций, поэтому, установка чиллера непременно производится на виброопоры соответствующей несущей способности, а подсоединение всех трубопроводов - через вибровставки соответствующего диаметра.
  • Как правило, подсоединительные диаметры трубопроводов у чиллера меньше, чем магистральной трубы (чаще на один, иногда и на два типоразмера), поэтому требуется переход. Рекомендуется непосредственно у чиллера установить вибровставку и сразу следом - переход. Из-за значительных гидравлических потерь удалять переход от агрегата не рекомендуется.
  • Во избежание засорения испарителя со стороны теплоносителя на входе в чиллер обязательным является установка фильтра.
  • В случае встроенного гидромодуля, на выходе из чиллера обязательно наличие обратного клапана во избежание движения воды против проектного.
  • Для регулирования прямого и обратного потоков рекомендуется перемычка между ними с регулятором перепада давления.
  • Наконец, в документации всегда следует обращать внимание, для какого теплоносителя приведены данные. Применение незамерзающего теплоносителя в среднем на 15-20% снижает эффективность работы системы холодоснабжения.

Гидравлическая схема чиллера, гидромодуля

Схема работы чиллера с воздушным конденсатором и системой зимнего пуска (моноблочное исполнение, без гидромодуля)


Спецификация

  1. Компрессор Danfoss
  2. Реле высокого давления КР
  3. Клапан запорный Rotolock
  4. Клапан дифференциальный NRD
  5. Ресивер линейный
  6. Клапан запорный Rotolock
  7. Фильтр-осушитель DML
  8. Стекло смотровое SG
  9. Клапан соленоидный EVR
  10. Клапан терморегулирующий ТЕ
  11. Фильтр-осушитель DAS/DCR
  12. Реле низкого давления КР
  13. Клапан запорный Rotolock
  14. Датчик температуры AKS
  15. Реле протока жидкости FQS
  16. Щит электрический
Данфосс

Схема работы чиллера с выносным воздушным конденсатором и системой зимнего пуска (без гидромодуля)


Спецификация

  1. Компрессор Danfoss
  2. Реле высокого давления КР
  3. Клапан запорный Rotolock
  4. Маслоотделитель OUB
  5. Клапан обратный NRV
  6. Клапан дифференциальный NRD
  7. Регулятор давления конденсации KVR
  8. Кран шаровой GBC
  9. Конденсатор воздушного охлаждения
  10. Кран шаровойGBC
  11. Клапан обратный NRV
  12. Ресивер линейный
  13. Клапан запорный Rotolock
  14. Фильтр-осушитель DML
  15. Стекло смотровое SG
  16. Клапан соленоидный EVR
  17. Катушка для клапана соленоидного Danfoss
  18. Клапан терморегулирующий ТЕ
  19. Испаритель пластинчатый паяный тип В (Danfoss)
  20. Фильтр-осушитель DAS/DCR
  21. Реле низкого давления КР
  22. Клапан запорный Rotolock
  23. Датчик температуры AKS
  24. Реле протока жидкости FQS
  25. Щит электрический
Схема разработана и предоставлена компанией Данфосс

Схема работы чиллера с конденсатором водяного охлаждения и с регулированием давления конденсации


Спецификация

  1. Компрессор Danfoss
  2. Реле высокого давления KP
  3. Клапан запорный Rotolock
  4. Конденсатор водяного охлаждения пластинчатый паяный тип B (Danfoss)
  5. Клапан водорегулирующий WVFX
  6. Фильтр-осушитель DML
  7. Стекло смотровое SG
  8. Клапан соленоидный EVR
  9. Катушка для клапана соленоидного Danfoss
  10. Клапан терморегулирующий TE
  11. Испаритель пластинчатый паяный тип B (Danfoss)
  12. Фильтр-осушитель DAS/DCR
  13. Реле низкого давления KP
  14. Клапан запорный Rotolock
  15. Датчик температуры AKS
  16. Реле протока жидкости FQS
  17. Щит электрический
Схема разработана и предоставлена компанией Данфосс

Схема гидромодуля для чиллера с одним насосом

Спецификация:

  1. Термоизолированная емкость открытого типа
  2. Насос
  3. Кран шаровый
  4. Разборное соединение
  5. Манометр
  6. Выход на потребителя
  7. Вход воды
  8. Байпасный вентиль
  9. Фильтр грубой очистки
  10. Реле контроля протока
  11. Визуальный контроль уровня жидкости

Что такое фанкойл: принцип работы и руководство по выбору устройства

 Фанкойл - это внутренний блок системы кондиционирования типа чиллер-фанкойл, способный охлаждать или нагревать поступающий в него воздух. Он используется для поддержания в помещении необходимого микроклимата на протяжении круглого года. В этой статье рассмотрен принцип работы таких аппаратов, их разновидности, а также главные плюсы и минусы.

Фанкойл, который также называют вентиляторным доводчиком, состоит из двух основных элементов: теплообменника (радиатора) и вентилятора. Во многих моделях также имеется фильтр грубой очистки - он предотвращает попадание пыли и грязи внутрь корпуса. Оборудование должно располагаться в помещении и подключается к чиллеру (машина, охлаждающая или нагревающая жидкость для передачи тепловой энергии) с помощью сети трубопроводов.

По принципу работы фанкойл очень схож с внутренним блоком сплит-системы. Основное отличие заключается в теплоносителе: вместо хладагента вентиляторный доводчик использует обычную воду или незамерзающий раствор. Жидкость охлаждает или нагревает поступающий воздух, который доводится до нужной температуры и возвращается в помещение. Возникающий при этом конденсат отводится на улицу или в канализацию с помощью насоса.

Как в случае с радиаторами отопления, в одном помещении часто устанавливают сразу несколько фанкойлов - необходимое количество зависит от мощности устройств и площади комнаты. Кроме того, они могут подключаться к приточной вентиляции, что позволяет использовать приборы в смешанном режиме (смешивать получаемый изнутри воздух со свежим).

Регулирование температуры производится с помощью электронного блока управления системой, температурных датчиков и различных клапанов. В сложных системах кондиционирования также применяются центральные кондиционеры, отвечающие за очистку и увлажнение поступающего воздуха.

Типы систем чиллер-фанкойл

Существуют два основных типа систем чиллер-фанкойл:
  • Однозональная система . Применяется преимущественно для обслуживания помещений большой площади с равномерным распределением тепла, поскольку все подключенные к ней одноконтурные фанкойлы нагреваются и охлаждаются одновременно.
  • Многозональная система . Использует фанкойлы с двухконтурными теплообменниками, что позволяет разделять подачу холодной и горячей воды. Устройства в такой системе могут одновременно обеспечивать разную температуру воздуха в разных помещениях.

Разновидности фанкойлов

Все вентиляторные доводчики работают по одному принципу - устройства различаются лишь по способу установки. Можно выделить четыре основных типа фанкойлов:
  • Кассетные;
  • Напольные;
  • Настенные;
  • Канальные.
Ниже подробно рассматривается каждый из перечисленных типов.

Этот тип устройств часто используется в системах кондиционирования для офисов или торговых помещений с высокими подвесными потолками, поскольку они могут быть вмонтированы в них. Кассетные фанкойлы выпускаются в следующих разновидностях:
  • Однопоточные (воздух выпускается из устройства в одном направлении);
  • Двухпоточные (из устройства выходит два потока воздуха в разных направлениях);
  • Четырехпоточные (модели этого типа выпускают четыре потока воздуха, что делает их лучшим выбором для кондиционирования помещений большой площади).

Простейший в плане установки тип фанкойла с внешним корпусом, который крепится к полу. Наиболее эффективное местоположение для напольного блока - перед окнами, поскольку выходящие из него потоки воздуха направляются к потолку, создавая эффективную тепловую завесу. Такие фанкойлы могут поставляться как со встроенными в устройство, так и с дистанционными органами управления.

Как и напольные блоки, настенные фанкойлы защищаются декоративными корпусами. Они быстро монтируются на стену в любом подходящем месте помещения. Чаще всего их устанавливают над дверью. Почти все настенные блоки снабжаются удобными пультами для дистанционного управления.

В отличие от настенных или напольных блоков, канальные фанкойлы не имеют корпуса - они устанавливаются непосредственно в вентиляционные шахты. Устройства этого типа используются преимущественно для охлаждения или нагрева воздуха в просторных помещениях, нуждающихся в высокопроизводительных системах кондиционирования (торговые залы, кинотеатры, развлекательные центры, производственные цеха и т.п.).

Как выбрать фанкойл

При выборе фанкойла следует учитывать следующие параметры устройства:
  • Тип (кассетный, напольный, настенный или канальный);
  • Мощность (минимальный показатель в ваттах можно получить, умножив площадь кондиционируемого помещения на 100);
  • Энергоэффективность (актуально только для крупных систем кондиционирования, поскольку фанкойлы потребляют достаточно мало электроэнергии);
  • Уровень шума (рекомендуется использовать устройства с тихими вентиляторами, уровень шума которых не превышает 60 децибел).

Преимущества и недостатки фанкойлов

 Системы чиллер-фанкойл пользуются популярностью благодаря ряду преимуществ по сравнению с традиционными сплит-системами. Среди плюсов можно выделить:
  • Масштабируемость. Расстояние между блоками в сплит-системах не превышает 15 метров из-за используемого в них хладагента. В то же время, расстояние между чиллером и фанкойлом может превышать сотни метров, что позволяет легко расширить систему в случае необходимости.
  • Универсальность. В отличие от кондиционеров в стандартных сплит-системах, фанкойлы способны круглый год функционировать без остановки.
  • Безопасность. Теплоносители фанкойлов намного безопасней в сравнении с газовым хладагентом, использующимся в сплит-системах.
К сожалению, у фанкойлов есть и недостатки. К ним относятся:
  • Большие размеры системы. Из-за внушительных габаритов системы чиллер-фанкойл её установка целесообразна только в просторных зданиях.
  • Плохое качество фильтрации. Встроенные в фанкойлы фильтры для очистки воздуха справляются со своей задачей гораздо хуже аналогов в сплит-системах.
  • Высокая сложность установки. Из-за большого размера и веса систем чиллер-фанкойл на их установку уходит много сил и времени.

Драйкулеры: особенности работы и виды устройств

 Драйкулер, или - это вентиляторный аппарат, используемый для охлаждения теплоносителя путём обдува уличным воздухом. Он используется как в небольших системах кондиционирования - чиллер фанкойл, так и на крупных промышленных предприятиях. На этой странице вы сможете найти основную информацию о драйкулерах, а также перечень наиболее известных производителей этих устройств.

Принцип работы драйкулера

В конструкцию драйкулера входит три основных узла:
  • Пластинчатый теплообменник. Может иметь V-образную, горизонтальную или вертикальную форму. Чаще всего производится из алюминия или меди. Эффективная теплопередача обеспечивается благодаря высокому числу ребер, и, как следствие - большой площади поверхности теплообменника.
  • Один или несколько вентиляторов. Большинство драйкулеров оснащаются осевыми крыльчатками охлаждения с радиусом от 200 до 350 мм. В больших устройствах с V-образными теплообменниками допускается использование вентиляторов диаметром до 1000 мм. Кроме того, в промышленных системах охлаждения высокой производительности могут применяться центробежные вентиляторы.
  • Защитное и регулирующее автоматическое оборудование, отвечающее за поддержание необходимой температуры теплоносителя и изменение числа оборотов вентиляторов.
  • Нагретый теплоноситель (обычная вода или незамерзающий раствор) подаётся на вход драйкулера, где его температура снижается до температуры уличного воздуха. Уровень охлаждения может регулироваться с помощью изменения числа оборотов вентиляторов. Подача жидкости производится с помощью циркуляционного насоса. После этого холодный теплоноситель подаётся обратно на охлаждаемое оборудование, а затем цикл повторяется.

Преимущества и недостатки сухих градирен

Драйкулеры обладают рядом преимуществ. К ним относятся:
  • Высокая энергоэффективность;
  • Экологическая безопасность (энергоноситель циркулирует по замкнутому контуру, и, как следствие - не испаряется, сохраняя уровень влажность воздуха на прежнем уровне);
  • Простота установки, эксплуатации и сервисного обслуживания;
  • Низкая стоимость оборудования;
  • Простота масштабирования (в существующую систему охлаждения легко добавляются новые блоки);
  • При работе с драйкулерами можно использовать любые незамерзающие растворы.
В то же время, драйкулеры имеют несколько существенных недостатков:
  • Производительность устройств зависит от температуры уличного воздуха (возможны проблемы в периоды пиковых температур зимой и летом);
  • Драйкулеры расходуют больше электроэнергии в сравнении со стандартными испарительными градирнями.

Область применения драйкулеров

Благодаря хорошей энергоэффективности и низкой стоимости драйкулеры популярны ряде сфер применения. Они могут работать как самостоятельного, так и в качестве вспомогательного оборудования вместе с холодильными аппаратами. В частности, сухие градирни используются:
  • В производствах, нуждающихся в больших объёмах теплоносителя;
  • В промышленности для охлаждения теплоносителей в холодильном и литьевом оборудовании, а также отвода тепла от двигателей экструдеров, станков и генераторов;
  • В строительстве для снижения температуры холодильных установок и электрогенераторов;
  • Для свободного охлаждения воздуха в общественных и промышленных зданиях (фрикулинг).
  • Большой ассортимент моделей и конфигураций драйкулеров позволяет подобрать установку с подходящими характеристиками для любых условий эксплуатации, поэтому с каждым годом их популярность только увеличивается.

С воздушным конденсатором охлаждения представляют собой холодильные машины, которые используются для нагрева или охлаждения жидкого теплоносителя. В качестве теплоносителя используют воду или антифриз (пропилен или этиленгликоль). В зависимости от принципа работы и отвода тепла чиллеры можно разделить на модели с воздушным и водяным охлаждением . Чаще всего используются установки с воздушным типом охлаждения. В современных системах воздушные чиллеры выполняют роль переносчика тепла. Тепло от холодоносителя берет на себя испаритель, а отвечает за сброс этого тепла наружу. Наиболее простым способом передачи тепла наружу является передача его наружному воздуху. Именно этим и занимается конденсатор в воздушных чиллерах.

Конденсатор воздушного охлаждения

Современный конденсатор воздушного охлаждения представлен в виде трубчато-ребристого теплообменника. Принцип работы заключается в том, что рабочее вещество протекает по трубкам холодильного контура. В качестве этого вещества часто называют .

Трубки и ламели обдуваются воздухом снаружи. В процессе обдува горячие трубки с хладагентом охлаждаются. Также необходимо добиться высокой эффективности работы самого чиллера для быстрого охлаждения хладагента. Достичь этой цели можно несколькими путями.

Во-первых, для охлаждения на трубки насаживаются специальные ребра. Для этого чаще всего используют медные трубки в сочетании с алюминиевыми ребрами. Толщину ребер и их частоту необходимо проектировать исходя из соображений эффективности работы системы и максимального теплоотвода. Это позволит добиться наибольшей эффективности работы всей системы.

Во-вторых, важно правильно спроектировать конструктивные особенности теплообменников.

Конструктивные особенности современных конденсаторов воздушного охлаждения

Необходимо позаботиться о том, чтобы с конструктивной точки зрения через конденсатор проходило максимальное количество воздуха. При этом будет обеспечиваться высокий уровень теплосъёма. Достичь таких результатов можно несколькими способами.

Изначально все конденсаторы делали прямоугольной формы, а устанавливали их вертикально. Они крепились по бокам самой холодильной машины. С развитием технологий и изменением подходов, эта конструкция была изменена и усовершенствована. Для этого стали использовать новые конденсаторы с W-образной формой, что позволило значительно улучшить эффективность работы.

Такое решение помогло максимально оптимизировать воздушный поток и обеспечить эффективное и быстрое охлаждение. Чиллеры стали работать более продуктивно, при этом снизилось потребление электроэнергии для вентиляторов конденсатора. Также удалось улучшить теплоотвод и снизить в целом температуру конденсации.

Необходимо понимать, что снижение даже на 1°С температуры конденсации улучшает эффективность (холодопроизводительность) работы холодильной машины. Такое решение приводит к повышению энергоэффективности на 3%, при этом сохраняется та же генерируемая холодильная мощность.

Разновидности чиллеров с воздушным конденсатором


Вентиляторы для конденсаторов воздушного охлаждения

Для прогона наружного воздуха посредством конденсатора применяется вентилятор. Зачастую, он подлежит установке сверху холодильного агрегата: воздух втягивается с боковых сторон чиллера, далее проходит сквозь конденсатор, тем самым, охлаждая его, после чего выбрасывается назад на улицу строго вертикально вверх.

К тому же, немалое внимание уделяется именно вентиляторам, поскольку они представлены вторыми по показателю величины энерго потребителями только после компрессора и возможно, насоса.

Чиллеры с осевыми вентиляторами

Процесс охлаждения конденсаторов происходит посредством притока воздуха из окружающей среды. Главное преимущество использования такого оборудования – это уникальная возможность применения для внедрения систем кондиционирования включительно незадействованных площадей. Основным его минусом является шум, неизбежно являющийся сопутствующей составляющей при работе механизмов. Для минимизации либо устранения такого недостатка производители используют специальные вентиляторы, которые снабжены пониженным уровнем шума и обладающие лопастями особой формы. Стоит заметить, что довольно часто это приводит к увеличению определенных габаритов конструкции, именно поэтому потребителю может быть предложена такая альтернатива, как пониженный уровень шума либо малые размеры. Довольно часто производят чиллер с выносным конденсатором, когда он располагается на улице, а сам холодильный модуль в помещении.

Чиллеры с центробежными вентиляторами

Чиллер, который наделен центробежным вентилятором подлежит установке внутри зданий. Как приток охлаждающего воздуха, так и отвод тепла происходит благодаря системе воздуховодов. В свою очередь, вентиляторы центробежные, которые характерны внушительным статическим набором, дающим возможность преодолеть воздуховодное сопротивление, способны перемещать воздух. Немаловажным достоинством оборудования такого типа есть все сезонность производимой работы, его можно использовать при разнообразных погодных условиях, а также температуре окружающей среды. Для того, чтобы не возникало недостатка установок под агрегаты неукоснительно должна быть выделена специальная площадка габаритного размера внутри сооружения. Кроме того, на создание обязательной сети воздуховодов потребуются вспомогательные затраты.

Принцип работы чиллера - холодильный цикл

является разновидностью холодильной машины, которую используют для охлаждения всех типов . Это устройство функционирует за счет холодильного цикла парокомпрессионного типа. Аналогичный цикл применяют также и в обычных кондиционерах. В целом, искусственный холод получают с помощью простых физических процессов - расширения, сжатия и конденсации рабочих веществ или холодильных агентов.

Понятие и особенности холодильного цикла

Принцип работы поможет быстро определиться с моделью холодильной машины при покупке. И тут не обойтись без определения холодильного цикла. Речь идет о круговом процессе, который задействуют при охлаждении в чиллерах. Цикл хладагента включает в себя 4 базовых этапа:
  1. Компрессор. Этот агрегат является ключевой составляющей каждой холодильной установки. Он поддерживает нормальный ход хладагента в системе. В компрессор поступает охлажденный хладагент низкого давления в форме пара, который проходит сжатие для повышения давления и температуры. В силу малого количества движущихся компонентов компрессор характеризуется высокой надежностью, малыми вибрациями и минимальным уровнем шума во время работы.
  2. воздушный конденсатор. Сюда поступает пар, который под давлением трансформируется в жидкое состояние. Этот процесс называют конденсацией. Он необходим для сброса отводимого хладагентом тепла в окружающую среду.
  3. Регулятор потока. На данном этапе жидкий хладагент проходит сквозь регулятор потока, охлаждаясь и снижая давление.
  4. Испаритель. Здесь хладагент низкого давления закипает, забирая тепло из воздуха внутри помещения и трансформируясь в газообразное состояние. После хладагент в форме газа вновь попадает в компрессор и холодильный цикл повторяется.

Функционирование «на тепло»

Существуют чиллеры, которые функционируют по обратному холодильному циклу, создавая вместо тепла холод. Этот процесс схож с реверсивным режимом кондиционера. Здесь конденсатор выступает в качестве , отбирая тепло извне и передавая его хладоносителю. Последний корректнее в данном случае называть теплоносителем.

Чиллеры давно применяются для оснащения систем кондиционирования. Область их использования довольно широкая: от офисов и частных домов, до медицинских учреждений и больших промышленных цехов. Такую популярность установки завоевали благодаря высокому КПД, удобству эксплуатации, разнообразию вариантов конструкции.

В зависимости от места установки теплообменника чиллеры могут быть моноблочными (сам чиллер и конденсатор находятся в одном корпусе) или с выносным конденсаторным блоком. Чаще отдают предпочтение цельной конструкции, которая также включает насосную станцию. Самый распространенный вариант - системы с конденсатором воздушного охлаждения. Такая конструкция монтируется на улице, чтобы обеспечить полноценный приток воздуха к теплообменнику.

Когда применяют выносной конденсатор?

Бывают ситуации, когда требуется разделить чиллер и теплообменник. Если установку используют в теплое время года, она успешно функционирует в обычной модификации. Но если температура воздуха понижается и достигает отрицательных значений, увеличивается возможность выхода из строя оборудования из-за замерзания воды. Чтобы этого избежать, воду удаляют из системы, а чиллер подвергают консервации.

Когда требуется обеспечить непрерывную работу охлаждающего оборудования, воду заменяют более дорогой по стоимости незамерзающей жидкостью. Вышеперечисленные процедуры достаточно трудоемкие и затратные в финансовом плане, так как выполнять их должны только профессиональные рабочие, имеющие соответствующий опыт.

Задача существенно упрощается, если использовать не моноблочный чиллер, а оснащенный выносным конденсатором. В этом случае можно обойтись без слива или замены воды на другую жидкость. Чиллер и насосная станция размещаются в отдельном помещении, которое отапливается, а теплообменник выносят на улицу, так как ему все еще требуется приток большого количества воздуха.

Принцип работы установки и ее комплектация не меняется. Основными элементами чиллера будут:

  • Компрессорный блок.
  • Испаритель.
  • Теплообменник.
  • Дросселирующее устройство.

Недостаток состоит лишь в необходимости создания трассы, соединяющей охлаждающий блок и конденсатор. Нужно также учитывать разницу высоты между блоками. Поэтому, при подборе оборудования следует обратить внимание на эти два параметра и заранее определить удобное место монтажа.

Подобрать чиллер в каталоге «Смарт Трэйдинг» не составит труда, вы всегда можете рассчитывать на помощь квалифицированных менеджеров, которые не только порекомендуют качественное оборудование по выгодной цене, но и организуют доставку и профессиональный монтаж.

с выносным конденсатором от чиллера со встроенным конденсатором (моноблочного) является отсутствие в его корпусе конечного теплообменника - конденсатора. По этой причине его ещё называют «бесконденсаторным» чиллером. Сам же конденсатор в конструкции присутствует, но выполняется в виде агрегата, монтируемого отдельно от холодильной машины.

Принципиально работа бесконденсаторных чиллеров не отличается от таковой у моноблочных конструкций, но схематически выглядит по-другому (см. рис.): Промежуточный теплоноситель (как правило, вода) движется по закольцованному контуру, проходя через теплообменник (испаритель) холодильной установки. Там происходит передача тепла от теплоносителя к хладагенту (фреону). Испарение фреона обеспечивается системой клапанов, датчиков температуры и давления, а его циркуляция — компрессором. Эта часть схемы является общей для всех типов чиллеров.

В бесконденсаторных чиллерах внутренний (фреоновый) контур лишь частично располагается в корпусе холодильного агрегата и имеет выводы для подключения его внешней части, в которой и находится конденсатор.

Принцип расположения конечного теплообменника отдельно от основного холодильного оборудования помогает значительно повысить холодопроизводительность всей системы, без существенного увеличения энергозатрат. Подобный эффект достигается путём установки конденсаторов в местах свободного взаимодействия с наружным атмосферным воздухом — на крышах зданий или на открытых площадках возле них. Таким способом монтируются конденсаторы воздушного охлаждения. Конденсаторы с жидкостным охлаждением можно (и предпочтительнее) устанавливать внутри помещений, вынося наружу теплообменник дополнительного водяного контура.

Преимущества и недостатки чиллера с выносным конденсатором

В сравнении с чиллером со встроенным конденсатором «бесконденсаторный» чиллер имеет немало положительных качеств, а именно:

  • — более выгодное соотношение показателей холодопроизводительности и энергопотребления;
  • — отсутствие необходимости в дополнительном отводе тепла из помещения, в котором расположен чиллер;
  • — возможность изначальной компоновки чиллера с конденсаторами различной конструкции, габаритов и мощности или переделка подобным образом уже установленной системы. В последнем случае отсутствует необходимость в замене холодильной машины;
  • — низкий уровень шума за счёт размещения охлаждающих вентиляторов вне помещения. Данная особенность также позволяет использовать наиболее экономный вариант оснащения конденсатора осевыми вентиляторами;
  • — эффективное охлаждение посредством «фрикулинга» (свободного охлаждения без применения принудительного обдува) в холодный период года;
  • — всесезонное использование с конденсаторами жидкостного охлаждения (с этиленгликолем в качестве теплоносителя в дополнительном контуре). В случае охлаждения проточной водой возможно постоянное получение горячей воды (при наличии её потребителя).

Недостатки чиллера с выносным конденсатором чаще проявляются в следующем:

    • — более сложный, а потому — и более дорогой монтаж в сравнении с моноблочными агрегатами;
    • — применение конденсаторов жидкостного охлаждения существенно повышает стоимость всей системы;
    • — ограниченная протяжённость соединительных трасс между чиллером и выносным конденсатором.
    Впрочем, последний из недостатков весьма сомнителен, так как опытные наладчики знают немало способов его устранения.

Крупные помещения вроде развлекательных или торговых центров, больниц, отелей, производственных цехов и складов нуждаются в особой системе кондиционирования. Она должна быть тесно связана с работой систем отопления и вентиляции, и при этом желательно, чтобы она не просто охлаждала воздух, но и увлажняла его или осушала в зависимости от особенностей здания. И лучше всего с такими задачами сегодня справляются системы кондиционирования, построенные на основе чиллеров.

Что дает такая система?

Чиллер - или особая холодильная станция - считается одним из самых эффективных видов климатического оборудования , которое позволяет создать оптимальные температурно-влажностные условия в любом помещении. Ее главная функция - охлаждение воды, после чего насосные установки транспортируют холодную воду по трубопроводам внутрь здания. При этом чиллеры могут быть самыми разнообразными, однако система, построенная на их базе, всегда обладает массой преимуществ:

  • она дает максимально эффективное охлаждение (или нагрев, если потребуется),
  • она экономична - чиллеры потребляют не слишком много электроэнергии по сравнению с другими видами климатической техники,
  • она стоит не слишком дорог о - больше всего пользователь потратится только тогда, когда будет разрабатывать систему кондиционирования - это самая энергоемкая часть всего проекта, однако она быстро окупится,
  • она многовариантна - в зависимости от нужд здания и его обитателей можно выбрать самые разные виды оборудования, оснащенного целым комплексом особых элементов.

Какими бывают чиллеры?

В продаже встречаются разные варианты этих агрегатов, но основными считаются всего 6 разновидностей.

1. Чиллер, оснащенный функцией воздушного охлаждения конденсатора.

Как правило, такое оборудование работает на воде, которая выступает холодоносителем. Этот вариант считается очень экономичным и при этом легким с точки зрения проектирования и последующего монтажа, однако чиллеры с воздушным охлаждением имеют и ряд недостатков. Среди них:

  • возможность работы только при положительной температуре,
  • отсутствие регулировки высокого уровня звукового давления (его показатели часто зашкаливают за 62 дБА),
  • возможность полного размораживания чиллера, если вода была слита не полностью или не вовремя.

2. Чиллер, оснащенный функцией воздушного охлаждения конденсатора в наружной установке и работающий с незамерзающими жидкостями.
Как правило, в качестве теплообменника и холодоносителя в этой ситуации выступает гликоль, однако это может быть и вода. Такая холодильная станция работает в графике 5/10 градусов, а охлажденная вода после теплообменника отличается параметрами 7/12 градусов.

Преимущества этой системы таковы:

  • пользователю не нужно каждый сезон опустошать гидравлическую систему, а затем снова ее заполнять,
  • испаритель чиллера никогда не размораживается,
  • система способна работать даже при отрицательной температуре снаружи,
  • зимой такая система может интегрироваться с сухой градирней для свободного охлаждения воздуха.

С другой стороны, подобные чиллеры также имеют недостатки. Среди них:

  • достаточно высокая цена (по сравнению с предыдущей моделью они стоят примерно на 30% дороже),
  • более высокое потребление электроэнергии (за счет гликоля),
  • более низкая температура теплоносителя,
  • наличие второго гидравлического контура,
  • необходимость использовать дополнительную автоматику, предотвращающую размораживание теплообменника, когда система впервые запускается зимой после длительного простоя.

3. Чиллер, оснащенный встроенной градирней.
Это оборудование позволяет реализовать свободное охлаждение в холодные сезоны, причем автоматика самостоятельно выбирает оптимальный режим работы - работа только градирни, работа только компрессора или смешанный режим. Это позволяет добиться максимальной экономии электроэнергии, что делает такую систему очень экономичной и дает возможность пользователю быстро окупить затраты на нее.

Еще одним преимуществом такого варианта является то, что холодильную станцию с таким оснащением можно использовать без промежуточных теплообменников.

4. Чиллер, оснащенный выносным конденсатором.

Система может эффективно служить в отдельных условиях, однако в большинстве случаев эксплуатации она будет характеризоваться только недостатками:

  • такой чиллер стоит на 30-40% дороже, нежели первая разновидность,
  • система не может работать круглый год в регионах с холодным климатом,
  • свободного охлаждения можно добиться, только если система будет работать исключительно на эту функцию,
  • между чиллером и конденсатором должно быть небольшое расстояние, не превышающее 30 м,
  • в системе содержится слишком большой объем фреона,
  • для установки такого чиллера потребуются исключительно профессионалы с высочайшей квалификацией.

5. Чиллер, оснащенный функцией жидкостного охлаждения конденсатора, а также сухой градирней.

Оборудование считается недешевым, однако у него есть множество преимуществ:

  • такой чиллер обладает высокой энергетической эффективностью,
  • угроза размораживания станции полностью отсутствует,
  • система может работать круглый год, выдерживая температуру до -40 градусов,
  • чиллер работает практически бесшумно,
  • система надежно защищена,
  • оборудование можно устанавливать на крыше, и нагрузка на кровлю будет минимальной,
  • с минимальными затратами можно установить дополнительную функцию свободного охлаждения,
  • расстояние между чиллером и градирней может быть неограниченным,
  • чиллер не нуждается в сложном сезонном обслуживании.

Однако при этом такая техника будет примерно на 60% дороже первого варианта.

6. Центробежный чиллер или водоохлаждаемая станция, имеющая компрессор центробежного типа.

Оборудование считается очень эффективным, причем чем ниже температура охлаждающей жидкости, тем выше результативность работы чиллера. Для того чтобы ее повысить дополнительно, можно использовать испарительную градирню, которая будет поддерживать температуру воды на уровне 30 градусов. Такой вариант отлично подойдет крупным зданиям, которые нуждаются в высокомощных системах.

При этом следует отметить еще одно важное преимущество такой системы - капитальные затраты на нее невелики. Но, с другой стороны, есть и недостатки - контур охлаждающей воды в таком чиллере должен постоянно подпитываться, а минимальная производительность оборудования на самом деле составит 30% от номинального показателя.

7. Абсорбционный газовый чиллер, оснащенный функцией водяного охлаждения.

В качестве топлива на этом оборудовании можно использовать сжиженный газ - привозной или получаемый из газопровода (для установки такого чиллера к газопроводу должно быть выполнено надежное подсоединение). Также этот вид холодильной системы следует комплектовать с испартительной градирней.

Если оборудование подключено правильно, оно продемонстрирует превосходные преимущества:

  • минимум относительных затрат потребляемой энергии,
  • высокая окупаемость,
  • возможность генерировать тепло зимой для отопления помещения и горячего водоснабжения.

В то же время капитальные затраты на этот вид оборудования будут достаточно высокими, а минимальная производительность чиллера составит около 25% от номинального показателя. Также такое оборудование нуждается в подпитке контуров охлаждающей воды.

Что выбрать?

Рассматривая все эти варианты, достаточно просто взвесить все за и против, и вы сможете приблизительно представить себе, какой вариант чиллера вас бы устроил. Однако окончательный выбор следует делать с учетом специфики всего объекта и ваших личных пожеланий и требований. В частности, нужно будет учесть:


  • стоимость и основные расходы электроэнергии,
  • цену присоединения дополнительных электрических мощностей,
  • цену на сетевой природный газ,
  • особенности климата, в котором вы проживаете,
  • желаемые сроки окупаемости оборудования,
  • возможность использования испарительной градирни,
  • возможность установить холодильную станцию и ее элементы как внутри здания, так и снаружи,
  • особенности эксплуатационных характеристик станции при частичных нагрузках в течение год,
  • параметры охлажденной жидкости и ваши требования к ним,
  • стоимость технического обслуживания чиллера в течение года (цена на материалы и работу специалистов в течение года),
  • срок службы оборудования.

Например, если вам требуется охладить серверную, обязательно учтите, что холодопроизводительность оборудования должна быть не менее 1 тыс. кВт, стоимость подключения дополнительной энергии будет составлять 1,5 тс. Долл./кВт, а минимальная наружная температура будет до - 40. При этом техника будет работать круглый год и круглые сутки, а газ использоваться не будет.

Учитывая эти данные, оптимальный вариантом чиллера для серверной будет система со свободным охлаждением (чиллер № 5) или чиллер со встроенной градирней (№ 3). Последний будет на 20% дешевле при покупке, а первый окажется более экономичным впоследствии. Впрочем, в любой ситуации все капиталовложения в такую систему (при равной стоимости технического обслуживания и одинаковой амортизации) составят 5-7 лет, после чего дадут отличную экономию. Но если вам при этом понадобится подсоединить дополнительные электромощности (на уровне примерно 100 кВт), первый вариант однозначно будет более предпочтительным с точки зрения экономики.

Аналогичным образом следует подбирать чиллеры и для любых других помещений. И только проведя все точные расчеты и сопоставив техническое задание с разными типами станций, которые вы могли бы выбрать, вы сможете подобрать оптимальную климатическую технику.

Возможно вас заинтересует