Довольно непросто разбираться во всем, что есть на свете. А быть профессионалом во всех областях науки и техники и вовсе практически невозможно. Однако по долгу службы, в учебных целях, или просто для повышения собственной осведомленности нам необходимо быстро получить максимум информации о каком-то устройстве или процессе, в легком и доступном для непрофессионалов, виде. Для этих целей существуют так называемые "пособия для чайников", то есть для тех, кому нужно быстро понять, о чем идет речь и как это работает. Разберем подобную инструкцию и рассмотрим принцип работы чиллера (для чайников).
Что это такое
Чиллер (или по-другому) - это агрегат для создания искусственного холода и передачи его соответствующему холодоносителю. В роли такового, как правило, выступает обычная вода, реже - рассолы (растворы солей в воде). Этимология слова относит его к английскому языку, к глаголу to chill (англ.) - охлаждать, и образованному от него существительному chiller (англ.) - охладитель . Холодильная машина может быть двух разных типов. Есть парокомпрессионный и абсорбционный чиллер. Принцип работы каждого из них существенно отличается.
Охлаждать всегда
Основная задача любого холодильного агрегата - получение холода в искусственных условиях, то есть там, где это невозможно сделать за счёт природы (фрикулинга). Понятно дело, что зимой, с глубоким минусом на улице, не составит особого труда. Но что делать летом, когда температура окружающего воздуха намного выше необходимой нам? Здесь на помощь приходит чиллер. Принцип работы его основан на использовании специальных сред, создаваемых определенными веществами (хладагентов). Они обладают способностью отбирать теплоту от другой среды (то есть охлаждать её) при кипении, переносить и выделять её в иную среду при конденсации. При работе холодильного цикла такие хладагенты изменяют своё фазовое (агрегатное) состояние с жидкого на газообразное и обратно.
Теплообменники
Любую холодильную машину можно условно разделить на две зоны: низкого и высокого давления. Независимо от типа, в любом чиллере всегда будут присутствовать два теплообменника: испаритель - в зоне низкого давления и конденсатор - в зоне высокого давления. Без этих двух компонентов системы не сможет работать чиллер. Принцип работы таких теплообменников основан на теплопроводности (кондукции), то есть передаче теплоты от одной среды в другую через разделяющую эти две среды стенку. Испаритель холодильной машины отдаёт выработанный холод в систему потребителю, а конденсатор либо сбрасывает отведённую теплоту в окружающую среду, либо отправляет её на рекуперацию (подогрев первой ступени ГВС, теплые полы и др.).
Как работает
Рассмотрим стандартный парокомпрессионный чиллер. Принцип работы такой холодильной машины теоретически основан на Компрессор повышает давление газа, одновременно с этим поднимая его температуру. Горячий газ под высоким давлением подается в конденсатор, где участвует в процессе теплообмена с другой средой более низкой температуры. Как правило, это либо вода (рассол), либо воздух. Здесь газ конденсируется в жидкость, в процессе чего выделяется избыточная теплота, отдаваемая холодоносителю и отводимая, таким образом, от потребителя. Далее жидкость поступает в дросселирующие устройство, где происходит снижение давления в системе с соответствующим падением температуры. После этого частично вскипевшая в жидкость поступает непосредственно в испаритель, который также является важной частью системы "чиллер-фанкойл". Принцип работы испарителя аналогичен конденсатору. Здесь происходит теплообмен между холодоносителем (который и уносит холод в фанкойл) и хладагентом, который начинает вскипать и при этом забирает теплоту от другой среды. После испарителя газ поступает в компрессор, и цикл повторяется.
Абсорбционный чиллер
Работа компрессора в парокомпрессионном цикле требует значительных затрат электроэнергии. Однако уже сейчас существует оборудование, позволяющее избежать этих трат. Рассмотрим принцип работы абсорбционного чиллера. Вместо компрессора здесь используется система повышения давления на основе абсорбирующего вещества с использованием источника теплоты, подводимого извне. Таким источником может служить горячий пар, горячая вода, либо тепловая энергия от сжигания газа или иного топлива. Эта энергия идёт на ректификацию или выпаривание абсорбента, в процессе чего повышается давление хладагента и он подается в конденсатор. Далее цикл работает аналогично парокомпрессионному, а после испарителя газообразный хладагент подается на теплообменник-абсорбер, где и происходит его смешивание с абсорбентом. В качестве абсорбента используется аммиак (в водно-аммиачных чиллерах) или (бромистолитиевые АБХМ).
Система "чиллер-фанкойл"
Принцип работы основан на подготовке воздуха в специальных теплообменниках-доводчиках, фанкойлах (от слов fan (англ.) - вентилятор и coil - змеевик ), которые устанавливают в воздуховодах перед его непосредственной раздачей в обслуживаемое помещение. Преимущества таких систем перед центральным кондиционированием заключается в том, что в каждой комнате можно поддерживать разные параметры воздуха (температура, влажность, подвижность), в зависимости от назначения помещения и расчета теплового баланса. И хотя воздух с приточной установки иногда пропускают через доводчики для его финальной обработки, то есть так же, как и в системе "чиллер-фанкойл", принцип работы описанных систем заметно отличается.
(chiller ) - это холодильная машина для охлаждения воды или других жидкостей напрямую, либо для охлаждения жидкостей (чаще водные растворы гликолей и др.), которые в свою очередь являются хладо/теплоносителями.
Такой же, как и . Его работа основана на тех же законах физики.
В случае непосредственного охлаждения жидкости - отбираем тепло от воды или другой охлаждаемой жидкости с помощью хладагента (фреона) и отдаем его окружающей среде (или используем это тепло в полезных целях).
В случае охлаждения с помощью промежуточного хладоносителя - отбираем тепло от жидкости, которая выполняет роль промежуточного хладоносителя, с помощью хладагента (фреона) и отдаем его окружающей среде (или используем это тепло в полезных целях). В свою очередь эта охлаждённая жидкость (промежуточный хладоноситель) забирает тепло от конечного объекта охлаждения.
Через испаритель с одной стороны с помощью насоса поступает жидкость (вода, антифриз и т.д.), с другой стороны, ей в противоток - хладагент. Проходя расширительный вентиль, хладагент (в жидкой фазе) вскипает и в испарителе кипит, с низкой температурой и давлением, отбирая тепло у жидкости. После этого хладагент (в виде газа) всасывается в , где сжимается, и с высокой температурой и давлением нагнетается в . В конденсаторе газообразный хладагент, охлаждаясь, конденсируется и в жидкой фазе опять идёт в испаритель. Цикл повторяется.
В отличие от обычных холодильных установок, в качестве в чиллерах используются теплообменники: кожухотрубные и пластинчатые, погружного и оросительного типов.
Ещё одно отличие от обычных холодильных установок в конструкции системы охлаждения жидкости (чиллера) - это наличие гидромодуля. Гидромодуль обычно состоит из жидкостного насоса, бака накопителя, запорной арматуры, элементов автоматики. Он служит для обеспечения циркуляции охлаждаемой жидкости через теплообменник (или хладоносителя между теплообменником и объектом охлаждения).
Хладоносителем в чиллере может быть вода, водные растворы пропиленгликоля и этиленгликоля, спиртовые и солевые растворы.
Схема работы чиллера с промежуточным хладоносителем.
1. Компрессор
2. Воздушный конденсатор
3. Жидкостная линия в составе: фильтр-осушитель, смотровое стекло, запорный вентиль, соленоидный вентиль, ТРВ, регулятор производительности
4. Испаритель - пластинчатый теплообменник фреон/хладоноситель
5. Датчик защиты от замерзания
6. Защитные реле высокого и низкого давления
7. Щит управления
8. Реле протока
9. Теплообменник хладоноситель/охлаждаемая жидкость
10. Насос
11. Бак накопитель
Применение чиллеров (систем охлаждения жидкостей).
Условия многих современных производств требуют охлаждения жидкостей, а также других объектов с помощью охлаждающих жидкостей. Поэтому применение чиллеров многообразно. Системы охлаждения жидкостей используются:
· в пищевом производстве для охлаждения питьевой воды, молока, соков, пива и т.д.;
· в машиностроении для охлаждения промышленного оборудования, лазера, смазывающе-охлаждающих жидкостей;
· в химической промышленности для охлаждения пресс-форм и других технологических процессов при изготовлении изделий из полимеров и пластмасс;
· в системах кондиционирования зданий, крупных объектов;
· для создания искусственных ледовых арен.
От компании RiM холод.
Системы охлаждения жидкости в Челябинске от нашей компании имеют ряд преимуществ перед другими производителями холодильного оборудования: полная комплектация чиллера, надежность (благодаря многоуровневой системе защиты от возможных внештатных ситуаций), невысокая цена чиллеров (благодаря собственному производству).
Мультизональная климатическая система чиллер-фанкойл предназначена для создания комфортных условий внутри здания большой площади. Работает она постоянно - летом снабжает холодом, а зимой теплом, прогревая воздух до заданной температуры. С ее устройством стоит познакомиться, согласны?
В предложенной нами статье подробно описана конструкция и составные части климатической системы. Приведены и детально разобраны способы подключения оборудования. Мы расскажем, как устроена и функционирует эта система терморегуляции.
Роль охлаждающего устройства отведена чиллеру - внешнему блоку‚ производящему и подающему холод по трубопроводам с циркулирующей по ним водой или этиленгликолем. Этим она и отличается от других сплит-систем, где в качестве теплоносителя закачивают фреон.
Для движения и передачи фреона, хладагента, нужны дорогие медные трубы. Здесь же с этой задачей прекрасно справляются водопроводные трубы с теплоизоляцией. На ее работу не влияет температура наружного воздуха, тогда как сплит-системы с фреоном теряют работоспособность уже при -10⁰. Внутренним теплообменным агрегатом является фанкойл.
Он принимает жидкость с низкой температурой, затем передает холод в воздушную среду помещения‚ а нагретая жидкость возвращается назад в чиллер. Фанкойлы устанавливают во всех комнатах. Каждый из них работает по индивидуальной программе.
Основные элементы системы - насосная станция‚ чиллер‚ фанкойл. Фанкойл может быть установлен на большом расстоянии от чиллера. Все зависит от того‚ какой силой обладает насос. Число фанкойлов пропорционально мощности чиллера
Обычно такие системы применяют в гипермаркетах‚ торговых комплексах‚ сооружениях‚ возведенных под землей‚ гостиницах. Иногда их используют в качестве отопления. Тогда по второму контуру в фанкойлы подают нагретую воду или переключают систему на котел отопления.
Конструкционное исполнение системы
По конструкционному исполнению системы чиллер-фанкойл бывают 2-трубными и 4-трубными. По типу установки отличают устройства настенные‚ напольные‚ встраиваемые.
Оценивают систему по таким основным параметрам:
- мощности или холодопроизводительности чиллера;
- производительности фанкойлов;
- эффективности перемещения воздушной массы;
- длине магистралей.
Последний параметр зависит от силы насосной установки и качества теплоизоляции труб.
Галерея изображений
Чиллер представляет собой холодильную машину, которая предназначена для охлаждения холодоносителя, например, воды и гликолевого раствора.
Работа чиллера осуществляется благодаря парокомпрессионному холодильному циклу, который используется и в простых кондиционерах. Значит, чиллер содержит все четыре главных элемента любого холодильного оборудования:
- компрессор;
- конденсатор;
- испаритель;
- регулятор потока фреона.
Благодаря широкому диапазону мощности и универсальности, чиллеры используются в быту, промышленности (охлаждение пром. оборудования, сырья, оснастки), складском хозяйстве, в спортивных (охлаждение катков, и ледовых площадок) и общественных помещениях (кондиционирование) любых размеров.
Принцип работы чиллера:
Итак, чиллер состоит из таких элементов: компрессора и конденсатора, а также испарителя. Главной задачей испарителя является отвод тепла от объекта, который охлаждается. Именно для этого через чиллер пропускаются хладагент и вода. Когда хладагент закипает, он отбирает энергию у жидкости. Вследствие чего, вода либо другой теплоноситель охлаждаются, а сам хладагент - нагревается и принимает газообразное состояние.
Следующий этап - эта переход газообразного холодильного агента в компрессор, где горячий пар сжимается с нагревом до температуры 80-90 ºС и в конденсаторе переходит в жидкое состояние.
Принцип работы чиллера разных типов:
Абсорбционный тип чиллера имеет главную особенность работы - применение в качестве холодильного агента водяного пара, температура которого до 130 ºС, и подается под давление 1 бар. Основное преимущество данных агрегатов - отсутствие подвижных элементов, а также повышенная надежность в эксплуатации.
Чиллеры парокомпрессионного типа - самые распространенные холодильные машины, которые работают на основе компрессионного цикла. Принцип работы чиллера такого типа заключается в непрерывном цикле оборота, испарения, а также конденсации теплопередающего вещества.
Чиллер с воздушным охлаждением монтируется снаружи сооружения на открытом воздухе. Осуществляется охлаждение теплообменника воздухом,прогоняемым осевыми вентиляторами. Принцип работы чиллера с водяным охлаждением конденсатора заключается в том, что для охлаждения конденсатора машины холодильной применяется промежуточный теплоноситель, который охлаждается в градирнях, а также драйкулерах.
Чиллер с выносным конденсатором функционирует на основе водяного конденсатора, размещается внутри помещения и соединяется системой фреонопроводов с наружной установкой.
Такого многообразия схем подключения, как у чиллеров, не имеет ни одна система кондиционирования воздуха. Это объясняется тем, что охлаждение с помощью чиллера, пожалуй, является одним из самых старейших и распространенных способов, который применяется не только в кондиционировании воздуха, но и в сегменте среднего и низкого холода.
В состав чиллера входит холодильная машина со всеми основными элементами: компрессор, конденсатор, дросселирующее устройство и испаритель. В зависимости от холодопроизводительности и типа, чиллер может комплектоваться различными дополнительными вспомогательными элементами. Другим основным элементом чиллера является гидромодуль. Именно он обеспечивает циркуляцию холодной/нагретой жидкости через фанкойлы или какие-либо другие устройства. Также, в зависимости от требований пользователя, гидромодуль может иметь дополнительные элементы. Обязательно в нем должны быть: расширительный бак, циркуляционный насос, сетчатый фильтр, виброгасители и запорная, регулирующая арматура. К ней относятся запорные, соленоидные вентили, воздушные, предохранительные клапаны - т.е. элементы, отвечающие за эффективность и безопасность работы гидромодуля. В случае недостаточного объема жидкости в гидравлическом контуре, необходимо применение аккумулирующего бака, который может быть встроен в гидромодуль.
Самый распространенный и продаваемый тип холодильных машин для охлаждения жидкости - это моноблочные чиллеры с конденсатором воздушного охлаждения с осевым вентилятором, и в качестве холодо/теплоносителя используется вода. Расположение чиллера обязательно должно быть на открытом воздухе - крыша зданий или место рядом со зданием на земле. При этом чиллер с гидромодулем могут быть расположены либо в разных корпусах, либо в одном корпусе. Такая схема подключения чиллера успешно работает на охлаждение в летний период. Однако на зимний период воду необходимо сливать, а летом вновь заправлять. Именно такая процедура и является главным недостатком данной схемы подключения, так как подобные работы требуют высокой квалификации специалистов и ответственности при проведении работ.
Если есть необходимость работы чиллера зимой на тепло, а летом на холод и в гидравлическом контуре должна циркулировать вода, то возможна схема подключения чиллера с воздушным конденсатором. Конденсатор же должен быть выносной, установленный на открытом воздухе. Все остальные части чиллера располагаются в теплом помещении. При такой схеме сохраняются все положительные моменты предыдущей схемы, и устраняется негативный момент, который связан со сливом воды на зиму. Все же недостатки есть. Так как конденсатор выносной, то часть холодильного контура, которая идет от чиллера до конденсатора, имеет ограничения по длине трассы и перепаду высот.
Более универсальная схема установки чиллера, способная работать и в зимний и летний период время с заправкой водой, - это схема чиллера с конденсатором водяного охлаждения. При такой схеме сам чиллер и гидромодуль располагаются в теплом помещении, и на его работу не влияет температура наружного воздуха. Это очень важный фактор в работе чиллера, так как исключается замерзание воды в гидравлическом контуре, и нет необходимости сливать воду в зимний период. Но для охлаждения воды, которая обеспечивает работу и конденсацию холодильного агента в конденсаторе, необходим дополнительный водяной контур от конденсатора до “сухого охладителя”. Такая схема более сложная, громоздкая и все это увеличивает его стоимость относительно схемы с конденсатором воздушного охлаждения.
Схема чиллера с воздушным конденсатором и центробежным вентилятором позволяет обойти все ограничения, связанные с удлинением трубопроводов для холодильного и гидравлического контуров, с необходимостью слива и т.п.. Установка самого чиллера и гидромодуля возможна в теплом помещении. Но так как конденсатор с воздушным охлаждением, то ему нужен наружный воздух. Воздух приходится подавать на обдув конденсатора по воздуховодам и отводить тоже по воздуховодам. В зимнее же время для поддержания в помещении постоянной температуры воздуха следует обеспечить систему автоматики для регулирования подачи холодного наружного воздуха или его перекрытия. Схема применяется редко, в основном из-за высокой стоимости и сложности подачи наружного воздуха и его регулирования через воздуховоды.
Как известно, стандартно выпускаемые чиллеры рассчитаны на работу с очень ограниченным диапазоном температур холодо/теплоносителя на входе и выходе теплообменника испарителя. Не всегда такие показатели температур устраивают потребителей. В таком случае используется промежуточный теплообменник, в котором происходит доведение температуры холодо/теплоносителя до заводских стандартных значений, а уже потом он поступает непосредственно в чиллер. Схема подключения чиллера с промежуточным теплообменником чаще всего применяется в производственных целях, где есть необходимость охладить очень горячую среду до заданных температур. Имеются и недостатки такой схемы. Появляется второй гидравлический контур, дополнительный циркуляционный насос. Чиллеры, работающие по такой схеме, изготавливаются заводом-производителем под заказ, и стоят намного дороже. В основном потребитель сам производит расчеты и подбор промежуточного теплообменника. Часто такие расчеты достаточно приблизительные и могут дать отклонения температурного режима работы самого чиллера, а это, в свою очередь, может привести к появлению различных неисправностей.
Холодопроизводительности чиллеров колеблются в больших пределах - от 16 кВт и до 7000 кВт. Чем больше производительность, тем более сложным и дорогим компрессором комплектуется чиллер. Очень часто подбор оборудования производится таким образом, что требуемая суммарная холодопроизводительность разделяется на несколько частей, что позволяет уменьшить минимальную необходимую нагрузку на каждую холодильную машину, и, таким образом, в проектах находит применение более сложная схема параллельного подключения чиллеров. Параллельное подключение применяется также, если есть необходимость обеспечения резервирования или ротации чиллеров. Идеальным вариантом является параллельное подключение чиллеров одинаковой производительности. В случае разной их производительности появляется необходимость сбалансировать работу чиллеров, исходя из требуемых расходов холодо/теплоносителя. Подобная схема сложна тем, что необходимо всегда обеспечивать равномерную подачу холодо/теплоносителя для обоих чиллеров, в случае их одновременной работы, обеспечения автоматического резервирования или ротации.
