Чиллер с выносным конденсатором | Dantex

Система кондиционирования воздуха на базе систем чиллер-фанкойлы достаточно давно и хорошо себя зарекомендовала. Она может с успехом применяться для помещений различного назначения и с различными конфигурациями чиллера, в зависимости от того, какие требования предъявляются к самой системе кондиционирования.

Чиллеры с выносным конденсатором – это один из вариантов взаимного расположения элементом системы кондиционирования с применением чиллеров. В большинстве случаев чиллер составляет единую конструкцию, в которой располагаются все основные элементы холодильного контура: компрессор, конденсатор, дросселирующее устройство, испаритель. Часто в одном корпусе с ним располагается и гидромодуль. Речь идет o наиболее часто используемых чиллерах — с конденсатором воздушного охлаждения. Подобная конструкция должна находиться на открытом воздухе с целью эффективного обдува конденсатора наружным воздухом.

При работе таких чиллеров при положительных температурах наружного воздуха сложностей с их работой не возникает. Но как только температура начинает опускаться ниже нуля, то появляется опасность замерзания воды в системе водяного контура, поэтому воду необходимо сливать, проводить консервацию чиллера или заранее предусматривать его работу не на воде, а на незамерзающих растворах (таких как, например, этиленгликоль). Как в первом, так и во втором случае стоимость оборудования и объем работ значительно увеличиваются. Однако, применив чиллер с выносным конденсатором, можно получить преимущество в том, что в качестве промежуточного хладоносителя (жидкости) оставить воду и успешно работать при отрицательных температурах наружного воздуха.

Для такой работы чиллер и гидромодуль должны быть установлены в теплом помещении, где независимо от состояния атмосферного воздуха всегда была бы положительная температура. Но для работы воздушного конденсатора все равно требуется наружный воздух. В этом случае установка воздушного конденсатора должна производиться на открытом воздухе. Недостатком же можно считать то, что при таком размещении увеличивается длина фреоновых трубопроводов холодильного контура и перепад высот между чиллером и выносным конденсатором. Поэтому, перед тем как выбрать чиллер с выносным конденсатором, необходимо учесть эти два фактора и определиться с местом их взаимного расположения.

Чиллер с выносным конденсатором — Статьи

Отличием чиллера 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.

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

Выносные конденсаторы систем кондиционирования воздуха — Дом — машина на земле и в полёте

 

Что такое выносной конденсатор?

Выносной конденсатор относится к классу неавтономных систем кондиционирования и предназначен для совместной работы с  водоохладителями – чиллерами без  конденсаторов, или с другим оборудованием. В большинстве случаев чиллер устанавливается внутри здания – в эксплуатационном помещении, в то время как выносной конденсатор устанавливается снаружи здания: на крыше или прилегающей территории. Чиллер и выносной конденсатор соединяются между собой с помощью межблочных фреоновых коммуникаций. Основной задачей выносного конденсатора является отвод тепловой энергии, выделяемой в процессе конденсации объединенным холодильным контуром чиллера и выносного конденсатора

Конденсатор установок кондиционирования воздуха – это устройство теплового обмена, принцип работы конденсатора схож с принципом работы испарителя.

Выносной конденсатор отводит тепло из установок кондиционирования воздуха в окружающую среду (атмосферу). Испаритель, с другой стороны, поглощает тепло в пределах кондиционируемого помещения, то есть охлаждается воздух внутри помещения.

Функциональные элементы выносного конденсатора

Выносной конденсатор включает следующие функциональные компоненты:

• Теплообменник конденсатора является элементом объединенного фреонового контура чиллера и выносного конденсатора. В теплообменнике конденсатора происходит конденсация — хладагента и выделение тепловой энергии, удаляемой на улицу.
• Осевые вентиляторы конденсатора предназначены для организации циркуляции наружного воздуха через теплообменную поверхность выносного конденсатора.
• Регулятор скорости вращения вентиляторов предназначен для управления работой вентиляторов выносного конденсатора.

Как работает выносной конденсатор?

Выносной конденсатор получает пар хладагента под давлением и при высокой температуре, и трансформируют его в жидкий хладагент под давлением. Каким образом происходит трансформация хладагента из парообразного в жидкое состояние внутри конденсатора?

Процесс происходит следующим образом:

Выносной конденсатор установки кондиционирования воздуха переводит хладагент из парообразного в жидкое состояние следующим образом: Горячий хладагент (В газообразном состоянии),  из компрессора чиллера под высоким давлением, поступает в теплообменник выносного конденсатора. Конденсируясь хладагент выделяет тепло, тем самым нагревая теплообменную поверхность конденсатора с другой стороны. Осевые вентиляторы, организуя циркуляцию воздуха через теплообменник конденсатора, охлаждают его с другой стороны. Таким образом тепло удаляется в окружающее пространство а холод поглощается хладагентом. Теплообменная поверхность выносного конденсатора состоит из медных труб, внутри которых протекает процесс конденсации фреона, а также алюминиевых ламелей – пластин, предназначенных для увеличения поверхности теплосъема теплообменника.  В зависимости от температуры наружного воздуха,  количество воздуха, необходимое для охлаждения теплообменной поверхности различно. Поэтому регуляторы вентиляторов, уменьшают или увеличивают скорость вращения вентиляторов в зависимости от значения температуры или давления конденсации.

Ниже приводится описание принципа работы конденсирующего устройства в форме pH графика:

В конденсатор поступает хладагент из компрессора через короткую линию, расположенную между компрессором и конденсатором. Эта линия известна как линия горячего пара или отводящая линия.

• Pressure, Psia – Давление (абсолютное давление в английских фунтах на квадратный дюйм)
• Expansion – Расширение
• Condenser – Конденсатор
• Indoor – внутренний воздух
• Outdoor – Наружный воздух
• Evaporator – Испаритель
• Compressor – Компрессор
• Mixture vapor and liquid region – Зона смешения пара и жидкости
• Enthalpy (BTU’s per pound of refrigeration) heat content – Энтальпия (БТЕ на фунт охлаждение)

Точка 2 на pH диаграмме обозначает горячий пар, поступающий из конденсатора в верхние кольца змеевика конденсатора. Пары хладагента поступают в конденсатор с большой скоростью при большой температуре. Эти пары не отвечают соотношению давления/температуры насыщения, так как этот пар отводит перегрев испарителя и тепло, генерируемое в ходе работы компрессора. Данный процесс отображает кривая между точками

2 и 3.

Пар(хладагента) поступающий в конденсатор, имеет очень высокую температуру по сравнению с температурой окружающего воздуха, что автоматически запускает процесс теплообмена немедленно после выхода пара из выходного отверстия компрессора. Как правило, температуру воздуха на 90-105°F ниже температуры перегретого пара, выходящего из компрессора.

В холе первого этапа теплообмена происходит отвод теплоты перегретого пара и охлаждение паров хладагента до температуры насыщения (точки 2 и 3 pH графика).

По мере прохождения паров хладагента через конденсатор происходит отвод скрытой теплоты. Данный процесс отображают точки 3 и 4 на графике. Отвод скрытого тепла становится причиной смены агрегатного состояния хладагента.

В этот момент пары начинают превращаться в жидкость пока не достигают точки практически на конце конденсатора, в которой происходит завершение этого процесса. Данная точка называется точкой насыщения жидкости (точка 4 на графике).

В ходе движение жидкого хладагента по оставшимся рядам конденсатора отводится дополнительное тепло и происходит охлаждение хладагента до температуры ниже температуры насыщения. Данный процесс называется переохлаждение. Он отображен на графике между точками 4 и 5.

Для смены агрегатного состояния хладагента (из парообразного в жидкое) необходимо наличие достаточного количества воздуха или жидкости вокруг конденсатора. Поток воздуха или воды должен иметь достаточно низкую температуру, чтобы быть в состоянии поглощать отводимое тепло.

Весь пар должен изменить свое состояние на жидкое перед выходом из конденсатора.

Запомните, что конденсаторы:

1. Отводят тепло (отвод тепла после перегрева).
2. Отводят скрытое тепло.
3. Отводят дополнительное тепло (переохлаждение).

Именно так выглядит рабочий процесс конденсаторов, используемых в рамках систем СВиК воздуха.

Ниже представлены три важнейших этапа преобразования хладагента внутри конденсирующего устройства:

1. Горячий хладагент(В газообразном состоянии), поступающий из компрессора, необходимо охладить после перегрева (охлаждение после перегрева– это процесс отвода определенного количества тепла, в ходе которого происходит понижение температуры пара) до температуры насыщения.
2. В конденсаторе происходит смешивание жидкого и парообразного хладагента. Здесь пары хладагента переходят в жидкое состояние.
3. Понижение температуры хладагента ниже температуры насыщения, переохлаждение.

Выносные конденсаторы отводят тепло системы охлаждения, поглощаемое испарителем и выделяемое во время процесса сжатия внутри компрессора. Конденсатор содержит хладагент, который выделяет тепло в окружающую среду (воздух, окружающий конденсатор). Из этого следует, что температура хладагента конденсатора должна быть выше температуры окружающего воздуха.

Как работает система кондиционирования с выносным конденсатором?

Охлаждение – это процесс отвода тепла из определенной области, где его нахождение нежелательно, в область, где нахождение тепловой энергии не играет никакой роли. Для реализации процесса охлаждения теплота должна отводиться из одной области в другую.

Ниже приводится описание этапов отвода тепла из змеевика испарителя установки кондиционирования воздуха на конденсатор:

1. Тепло наружного воздуха поглощается хладагентом в змеевике испарителя.
2. Компрессор отводит поглощенное тепло в конденсатор.
3. Конденсатор отводит тепло, а затем цикл повторяется.

На рисунке показана схема работы системы кондиционирования, источником холода в которой является чиллер без конденсатора, работающий совместно с выносным конденсатором. Принцип работы такой системы кондиционирования заключается в переносе тепловой энергии из здания на улицу, или другими словами в переносе холода из улицы в здание. Перенос  тепловой энергии осуществляется посредствам термодинамического процесса, протекающего в объединенном холодильном контуре чиллера и выносного конденсатора. Такой термодинамический процесс имеет две важные стадии. Первая стадия – это процесс испарения фреона, который протекает в теплообменнике испарителя чиллера. Во время этого процесса фреон испаряется (Переходит из жидкого состояния в газообразное). В результате этого процесса теплообменная поверхность испарителя охлаждается, что приводит к охлаждению воды протекающей в гидравлическом контуре системы кондиционирования через теплообменник испарителя. Второй важной стадией является процесс конденсации фреона, который протекает в теплообменнике выносного конденсатора. Во время этого процесса фреон конденсируется (Переходит из газообразного состояния в жидкое), что приводит к нагреву теплообменной поверхности выносного конденсатора. При этом тепло, выделяемое в процессе конденсации, отводится в окружающее пространство, а холод поглощается хладагентом.

В качестве среды для отвода тепла выступает воздух или вода. Для отвода тепла область, куда отводится тепло, должна иметь низкую температуру. Это вызвано тем, что тепло всегда стремится в области с более низкой температурой.

Типы выносных конденсаторов

Конденсаторы установок кондиционирования воздуха делятся на группы по типу отвода тепла в окружающую среду. Ниже представлено основные типы конденсаторов:

• Конденсатор с воздушным охлаждением.
• Конденсатор с грунтовым охлаждением (геотермальные источники энергии).
• Конденсатор с водяным охлаждением.
• Конденсатор с водяным и воздушным охлаждением (испарительный конденсатор).

Выносные конденсаторы воздушного охлаждения находят самое широкое применение в системах холодоснабжения и кондиционирования воздуха, используемых в жилой и коммерческой недвижимости.

Конденсатор воздушного охлаждения:

Компоненты установки кондиционирования воздуха, устанавливаемые за пределами жилых помещений, являются конденсаторами с воздушным охлаждением. Конденсаторы воздушного охлаждения используют наружный воздух для отвода тепла, поглощаемого установками кондиционирования воздуха. Конденсаторы оснащаются компонентами, помогающими отводить тепловую энергию.

Конденсаторы с воздушным охлаждением, как правило, оснащаются вентилятором. Вентилятор конденсатора предназначен главным образом для повышения отводящей способности конденсатора.

Существует для типа конденсаторов с воздушным охлаждением:

• Трубчатые и ребристые конденсаторы.
• Пластинчатые конденсаторы.

Варианты водяного охлаждения:

Водяной конденсатор

Водяные конденсаторы используют в качестве охлаждающей среды для отвода тепла, поглощаемого системой кондиционирования воздуха воду. Раньше воду брали из водопровода, подземного источника иди водоема, а после этого горячую воду из конденсатора сбрасывали в канализацию или обратно в водоем. На сегодня такую схему практически не используют из-за дороговизны воды.

Для охлаждения конденсатора в настоящее время используют оборотную воду или незамерзающую жидкость (если сухая градирня), жидкость после конденсатора подается в градирню, где ее температуру понижается, затем жидкость возвращается и цикл повторяется.

Используемая вода должна пройти соответствующую обработку для предотвращения возможного образования ржавчины, водорослей, пленки и минеральных отложений.

Стоит отметить, что конденсаторы с водяным охлаждением требуют регулярного технического обслуживания, обладая при этом большей эффективность по сравнению с воздушными конденсаторами.

Типы конденсаторов водяного охлаждения:

• Трубка в трубке
• Кожухозмеевиковый
• Кожухотрубный

В тех случаях, когда допускается внутреннее пространство для помещений и / или дизайн конструкции шума, могут использоваться версии с водяным охлаждением этих низкоэнергетических чиллеров, которые согласовываются с градирнями с замкнутым контуром или адиабатическими охладителями.

Градирня (от технического немецкого gradieren — сгущать соляной раствор, градирни использовали для добычи соли выпариванием) Итак, градирня — это устройство для охлаждения воды направленным воздушным потоком. Градирни также называют охладительными башнями (англ. cooling tower).

Градирни используются в системах оборотного водоснабжения для охлаждения различных теплообменных устройств  на тепловых электростанциях, ТЭЦ, АЭС, для охлаждения станков в различных секторах промышленности. Используются градирни и при кондиционировании воздуха в гражданском строительстве для охлаждения конденсаторов холодильных установок и охлаждения аварийных электрогенераторов.  Использование в зимнее время градирен с оросителем затруднено вероятностью замерзания, для предотвращения обмерзания и выхода из строя градирни следует обеспечивать равномерное распределение охлаждаемой воды по поверхности оросителя и следить за одинаковой плотностью орошения. В случае использования вентиляторной градирни подвергаются обледенению вентиляторы из-за неправильного их использования. Более целесообразно использование зимой эжекционной градирни (благодаря отсутствию вентилятора и оросителя) и. сухой градирни (драйкулера) благодаря закрытому контуру и возможности использования незамерзающей жидкости.

Конструктивные параметры градирни определяются технико-экономическим расчётом в зависимости  от объёма и температуры охлаждаемой воды и параметров температуры и влажности и в месте установки.

Существую так же сухие градирни (dry cooler, драйкулеры) которые имеют закрытую конструкцию контура и могут работать на незамерзающих растворах под давлением. В драйкулерах не необходимости в постоянной подпитке контура сети, они просты в монтаже и эксплуатации. Драйкулеры практически нечем не отличаются от конденсаторов, они имеют схожие теплообменники из алюминия или меди, только в роли хладагента выступает не фреон, а вода или незамерзающая жидкость. Для охлаждения конденсатора в настоящее время используют оборотную воду или незамерзающую жидкость (если сухая градирня), жидкость после конденсатора подается в градирню, где ее температуру понижается, затем жидкость возвращается и цикл повторяется.

Сухие градирни (драйкулеры) могут устанавливаться, как снаружи, так и внутри здания, для установки внутри здания они оснащаются высоконапорными центробежными вентиляторами, осуществляющими подачу воздуха по системе воздуховодов. Для удобства при установке драйкулеры могут быть трех видов: вертикальные, V-образные и горизонтальные.

Испарительный конденсатор (с водяным и воздушным охлаждением)

Испарительные конденсаторы объединяют в себе градирню и конденсатор с воздушным охлаждением. В конденсаторах с водяным и воздушным охлаждением обеспечиваются условия интенсивного теплообмена воздуха и воды, при которых теплота хладагента расходуется на испарение воды и нагрев воздуха. Вода, орошающая поверхность теплопередачи испарительного конденсатора практически не меняет своей температуры

При нормальном функционировании испарительного конденсатора нагретый газ, поступающий из компрессора, подается через верхнюю часть батареи конденсации, которая обычно состоит из гладких трубок без пластин; на батарею подается также поток воздуха от вентилятора с одновременным разбрызгиванием определенного количества воды. Вентиляторы бывает осевыми или центробежными, и располагаться выше или ниже батареи конденсации. Испарительные конденсаторы могут устанавливаться как внутри, так и снаружи зданий. Для наружной установки в регионах, где температура воздуха зимой опускается ниже нуля, необходимо принимать меры предосторожности для предотвращения замерзания воды в накопителе. Испарительные конденсаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с конденсаторами с воздушным охлаждением:

• возможность функционирования при низкой температурой конденсации
• низкий уровень шума
• небольшие габариты

Схемы систем кондиционирования(чиллеры) с выносным конденсатором

Чиллер с выносным конденсатором

Их можно устанавливать в замкнутых помещениях, а конденсаторный блок выносить вне помещения.

В состав чиллера входит компрессор, испаритель, ТРВ и автоматика. Конденсатор же устанавливается отдельно (выносной конденсатор). Используются конденсаторы с воздушным охлаждением и осевыми вентиляторами, размещаемые на открытом месте (крыше, на наружной стене,

и т.д). Чиллер и конденсатор соединяются между собой фреоновыми трубопроводами.

Сам чиллер и гидравлический контур расположены в теплом помещении, поэтому можно заправлять системы водой, не сливая ее на зимний период.

Эта схема имеет наилучшее соотношение цены и качества и получила достаточно широкое применение.

 Преимущество чиллеров с выносным конденсатором:

• Их можно устанавливать в замкнутых помещениях, а конденсаторный блок выносить вне помещения.
• В состав чиллера входит компрессор, испаритель, ТРВ и автоматика. Конденсатор же устанавливается отдельно (выносной конденсатор). Используются конденсаторы с воздушным охлаждением и осевыми вентиляторами, размещаемые на открытом месте (крыше, на наружной стене, и т.д). Чиллер и конденсатор соединяются между собой фреоновыми трубопроводами.
• Сам чиллер и гидравлический контур расположены в теплом помещении, поэтому можно заправлять системы водой, не сливая ее на зимний период.
• Эта схема имеет наилучшее соотношение цены и качества и получила достаточно широкое применение.

Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора

В такой схеме чиллер устанавливается в подсобном помещении (венткамере, подвальном помещении, специально выделенном месте и т.п.)

Конденсаторный контур чиллера соединен с градирней. Он устанавливается на крыше здания или около здания. В конденсаторном контуре циркулирует, как правило, незамерзающая жидкость. Циркуляция обеспечивается циркуляционными насосами.

Такая система охлаждения в последнее время находит все большее распространение, несмотря на наличие дополнительных элементов и увеличенную сложность и стоимость.

 

Схема с конденсатором водяного охлаждения

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.  

Центробежный чиллер — это основной элемент системы кондиционирования, который предназначен для охлаждения хладоносителя, используемого затем в воздухообрабатывающих агрегатах (Фэнкойлах и центральных кондиционерах). Центробежные чиллеры предназначены для установки внутри здания, в специально отведенных эксплуатационных помещениях. Функционально, чиллеры, представленные на рынке могут охлаждать воду в широком диапазоне температур (-6 — 15С). Гидравлическая группа, включающая циркуляционные насосы предназначена для организации циркуляции хладоносителя в гидравлическом контуре системы кондиционирования.

С другой стороны, центробежные чиллеры подключены к гидравлическому контуру охлаждения конденсатора, в который выделяется тепло, выводимое из рабочих зон кондиционируемых помещений. Градирни башенного исполнения предназначены для отвода тепла в окружающее пространство.

 

 

В тех случаях, когда допускается внутреннее пространство для помещений и / или дизайн конструкции шума, могут использоваться версии с водяным охлаждением этих низкоэнергетических чиллеров Turbocor, которые согласовываются с градирнями с замкнутым контуром или адиабатическими охладителями. На рисунке  показана типичная система. Несмотря на удвоение количества водяных контуров, данная версия чиллера Turbocor(с безмаслянный компрессором  и магнитным подшипником) с водяным охлаждением могут достигать ESEER (европейское сезонное соотношение энергоэффективности), превышающее 10, при использовании более высоких допустимых температур охлажденной воды и использования адиабатического охлаждения при более высоких окружающих условиях. Доступны центробежные, безмасляные пакеты чиллеров до 2,4 мегаватт (МВт). Более низкие температуры конденсационной воды могут быть достигнуты с помощью этого оборудования и обеспечит очень эффективный общий цикл.

Принцип работы чиллеров | Как работает чиллер

Чиллер – это агрегат, предназначенный для охлаждения жидкости, которая используется в качестве теплоносителя систем кондиционирования. На сегодняшний день, самым распространенным видом таких агрегатов являются парокомпрессионные холодильные машины. Схема такого чиллера всегда включает в себя такие основные элементы, как компрессор, испаритель, конденсатор и расширительное устройство.

Принцип работы такой системы построен на поглощении и выделении тепловой энергии за счет изменения агрегатного состояния хладагента в зависимости от воздействующего на него давления. Наиболее важным элементом, от которого в первую очередь зависит работа чиллера, является компрессор, которых на сегодняшний день существует несколько типов:

• роторные;
• спиральные;
• винтовые;
• поршневые;
• центробежные;

Главная задача компрессора заключается в том, чтобы сжимать пары хладагента, тем самым повышая давление, что необходимо для начала конденсации. Далее, горячая парожидкостная смесь попадает в конденсатор (чаще всего воздушного охлаждения), который передает тепловую энергию во внешнюю среду. После того, как хладагент полностью переходит в жидкое состояние, он попадает на расширительное устройство (дроссель), которое расположено перед испарителем и понижает давление до такой степени, чтобы он начал вскипать. Проходя через испаритель, кипящий хладагент полностью переходит в газообразное состояние и поглощает тепловую энергию из теплоносителя, тем самым снижая его температуру.

Приведенная выше схема работы чиллера не изменяется в зависимости от его конструктивного исполнения, которых существует несколько вариантов:

• моноблочные наружной установки;
• моноблочные с центробежными вентиляторами;
• с выносным конденсатором;
• с конденсатором, охлаждаемым жидкостью.

Рисунок 1. Принципиальная схема чиллера с конденсатором воздушного охлаждения. 1- компрессор, 2-реле высокого давления, 3-клапан запорный, 4-клапан дифференциальный, 5-регулятор давления конденсации, 6-конденсатор воздушного охлаждения, 7-ресивер линейный, 8-клапан запорный, 9-фильтр-осушитель, 10-стекло смотровое, 11-клапан соленоидный, 12-катушка для клапана соленоидного, 13-вентиль терморегулирующий, 14-испаритель пластинчатый паяный, 15-фильтр-осушитель, 16-реле низкого давления, 17-клапан запорный, 18-датчик температуры, 19-реле протока жидкости, 20-щит электрический.

Какое бы исполнение вы ни выбрали, принцип работы чиллера всегда остается неизменным. Основополагающим моментом в проектировании оборудования такого типа, является соблюдение рекомендаций изготовителя к установке, в которых четко обозначены необходимый расход теплоносителя (охлаждаемой жидкости), допустимая наружная температура и количество тепловой энергии, которую необходимо отводить.

Виды схем установок охлаждения жидкости (чиллеры)

1. Схема непосредственного охлаждения жидкости.

2. Схема охлаждения жидкости с использованием промежуточного хладоносителя и вторичного теплообменного аппарата.

3. Схема охлаждения жидкости с использованием ёмкости-накопителя

4. Схема охлаждения жидкости с использованием промежуточного хладоносителя и открытого вторичного теплообменного аппарата.

 

Для того чтобы правильно подобрать чиллер, всегда следует обращаться к специалистам, которые хорошо представляют себе, какую именно конструктивную схему предложить для каждого конкретного случая, ведь несмотря на общий принцип работы, каждый элемент установки играет очень важную роль в функциональности системы в целом.

Чиллер для работы с выносным конденсатором JBE

Ключевые особенности

• Благодаря компактным габаритам (ширина 0,77 м, макс. Высота – 1,8 м.) чиллер легко проходит через дверной проем;
• Благодаря большому количеству ступеней регулирования холодопроизводительности во многих случаях отпадает необходимость установки бака-накопителя;
• Защита испарителя от замерзания благодаря реле протока;
• Возможность работы чиллера по температуре входящего и выходящего хладоносителя;
• Специальный алгоритм управления гарантирует стабильную работу компонентов контура во всех режимах эксплуатации, а также равномерную наработку компрессоров и насосов;
• Сниженный уровень шума;
• Большой эксплуатационный ресурс.

Корпус

Рама из оцинкованной стали с порошковым полиэфирным покрытием. Резиновые виброопоры.

Корпус

Спиральные трехфазные компрессоры с подогревом картера и встроенной защитой двигателя от перегрузки.

Испаритель

Пластинчато-паяный теплообменник из нержавеющей стали AISI 316. Два независимых контура на стороне хладагента и один на стороне воды.

Водяной контур

Контур собран на разъемных грувлочных соединениях. Компоненты: датчики температуры входящего и выходящего теплоносителя, реле протока, автоматический воздухоотводной клапан с отсечным клапаном, предохранительный клапан с дренажным отводом.

Блок управления

Компоненты: реле контроля фаз, контроллер, вводной выключатель, устройства защиты компрессоров от перегрузки, защиты по низкому и высокому давлениям в холодильном контуре, по температуре нагнетания, по температуре обмоток вентилятора. Сухие контакты для управления чиллером и сигналов «авария / работа».

 

Контроллер

Постоянная индикация заданной и фактической температуры теплоносителя, реальное время, процент нагрузки на чиллер, работа / авария / блокировка. Ротация компрессоров и насосов по наработке, ведение журнала аварийных состояний с датой и временем возникновения, ведение журнала с наработкой компрессоров, насосов и общая наработка чиллера. Дополнительно комплектуется выносной панелью управления для дистанционного изменения параметров и режимов работы. Возможность подключения к системе диспетчеризации зданий BMS

Холодильный контур

Компоненты: реле низкого давления, реле высокого давления с ручным возвратом в рабочее состояние, датчики высокого и низкого давления, реле защиты по температуре нагнетания, фильтр-осушитель, смотровое стекло, соленоидный вентиль, терморегулирующий вентиль с внешним уравниванием давления, сервисные клапаны Шредера.

Типы исполнения

00 – Без насосов;
1А – Один встроенный низконапорный циркуляционный насос и расширительный бак;
1В – Один встроенный средненапорный циркуляционный насос и расширительный бак;
1С – Один встроенный высоконапорный циркуляционный насос и расширительный бак;
2А – Два встроенных низконапорных циркуляционных насоса и расширительный бак;
2В – Два встроенных средненапорных циркуляционных насоса и расширительный бак;
2С – Два встроенных высоконапорных циркуляционных насоса и расширительный бак.

Схемы подключения чиллера. Варианты.

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.

Схема с конденсатором воздушного охлаждения с осевым вентилятором

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.  

    

Схема с воздушным конденсатором

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. 

Схема с конденсатором водяного охлаждения

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 с воздушным конденсатором и центробежным вентилятором

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. 

Схема с промежуточным теплообменником

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.

Схема параллельного подключения

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.

Принцип работы чиллера | Статьи Jonwai

Чиллер представляет собой холодильную машину, используемую для охлаждения воды и незамерзающих растворов, предназначенных для работы в различных системах кондиционирования. Данной оборудование применяется в качестве промышленного охладителя, который способен поддерживать температуру, необходимую для бесперебойного функционирования производственного оборудования.

Эта машина активно эксплуатируется в различных сферах промышленности – в машиностроении, медицинских учреждениях, металлообрабатывающей, пищевой и других отраслях. Например, в пищевой отрасли водоохлаждающие устройства применяются с целью остужения спиртных и газированных напитков, переработки молочных продуктов и т.д. Чиллеры эксплуатируются и в технологических целях.

Водоохлаждающие устройства, благодаря широкому спектру холодопроизводительности, активно применяются и в системах кондиционирования небольших жилых или коммерческих объектов:

• квартирах;
• частных домах;
• загородных коттеджах;
• небольших кафе;
• магазинах;
• офисных помещениях и т.д.

Это оборудование классифицируется по нескольким параметрам. В соответствии с видом холодильного оборудования, существуют абсорбционные и парокомпрессионные виды чиллеров. По типу охлаждения конденсатора эти машины могут быть водяными или воздушными. Наконец, существует еще два вида чиллеров – моноблочный и с выносным теплообменником.

Главной задачей водоохлаждающей машины является выработка холода и его подача внутрь здания. Для этого применяется хладоноситель, в качестве которого, как правило, выступает обыкновенная очищенная вода. Стоит сказать, что хладоноситель является основным рабочим компонентом чиллера. Он циркулирует по контуру всей системы кондиционирования. Хладоноситель может быть не только естественным. Также может использоваться незамерзающее вещество – этиленгликоль или пропиленгликоль. Возможно применение и сложных химических хладоносителей – ацетатов, спиртовых растворов и т.п.

Принцип работы чиллера заключается в том, что хладоноситель поступает в теплообменник фанкойл. В нем осуществляется нагрев хладоносителя, который передает свой холод воздуху помещения. После этого хладоноситель возвращается в охладитель. Действие чиллера осуществляется по циклу.

В состав этой холодильной машины входит 4 основных компонента:

• компрессор;
• конденсатор;
• испаритель;
• регулирующий вентиль.

Компрессорная станция применяется для сжатия рабочего вещества. За счет этого образуется горячий пар хладагента, который направляется в теплообменник. Там он размеренно распределяется по контурам фанкойла и отдает свое тепло. На пути к испарителю фреон проходит регулирующий вентиль, в котором он дресселируется и отчасти испаряется. В испарителе хладоноситель начинает закипать и преобразовываться в пар. В завершении цикла пар хладагента, достигший точки перегрева, выходит из испарителя. Таким образом, завершается цикл движения фреона по водоохлаждаюшей установке.

Функционирование этого устройства также предусматривает использование таких конструктивных составляющих, как реле давления, накопительная емкость, манометр, фильтр, ресивер и фильтр-осушитель.

Холодный и теплый потоки

 

 

Рассматривая понятия «теплого» и «холодного» потока стоит сказать, что они весьма условны. Принцип работы чиллера предполагает использование двух холодных потоков. Температура «теплого» потока не превышает 15°С. Но все-таки, температура «теплого» потока несколько выше. Как правило, разница между этими показателями составляет 5°С.

Что касается схемы работы, то теплые потоки воды поступают в чиллер от здания. А холодный поток возвращается обратно – от устройства к зданию.

Охлаждение воды

Охлаждение производится в испарителе-теплообменнике. Для этого применяется специальное вещество – хладон. Посредством испарения хладон забирает энергию теплой субстанции. За счет этого и происходит остужение используемых жидкостей. В результате этого действия охлажденная жидкость уходит обратно в здание с целью остужения воздуха. А вот хладон, нагнетаемый компрессорной станцией, попадает в теплообменник, где он снова возвращается в жидкое состояние.

Контур хладагента

 

 

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

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

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

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

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

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

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

Теплоотвод

 

Одним из самых важных этапов функционирования чиллера считается теплоотвод. Этот процесс осуществляется в теплообменных аппаратах. Так, охлаждение жидкости выполняется в испарителе, а поступление тепла в окружающую среду – в конденсаторе.

Стоит сказать, что в современных чиллерах может эксплуатироваться несколько разновидностей испарителей:

• пластичный паяный;
• кожухотрубный;
• коаксиальный.

Наиболее распространенным вариантом является пластичный паяный испаритель. Он отличается компактными размерами и высоким уровнем эффективности. Кожухотрубный вариант по своей конструкции напоминает цилиндрический кожух с трубным пучком. Процесс преобразования жидкости в пар хладагента осуществляется путем поступления хладона в межтрубное пространство.

Что касается коаксиального варианта, то его принято использовать исключительно в чиллерах с минимальной мощностью. Среди основных характеристик этого типа испарителя можно отметить простоту конструкции и отсутствие перепадов давления. Также он отличается минимальным загрязнением.

Второй теплообменник – конденсатор. Это единственное место во всей системе кондиционирования, где хладон имеет контакт с окружающей средой. Он заключается в обдуве трубок, по которым проходит хладон, наружным воздухом.

Основной задачей этого компонента чиллера является конденсация паров хладагента. Для этого могут эксплуатироваться 2 типа теплообменников:

• с воздушным охлаждением;
• с водяным охлаждением.

Первый вариант, в свою очередь, делится на теплообменники с внутренней и выносной установкой. В первом случае используются осевые или центробежные вентиляторы конденсатора. Как понятно из названия, выносной конденсатор предполагает установку вне помещения. Но при этом сам охладитель расположен внутри здания.

Компрессор – сердце холодильной машины

 

 

Сердцем чиллера принято считать компрессор. Именно этот элемент холодильной машины используется для поступления хладона в испаритель. Главной характеристикой нагнетателя считается уровень его холодопроизводительности. Этот показатель определяется объемом теплоты, который необходим для испарения килограмма хладона.

На практике чаще всего используются такие типы испарителя:

• поршневой;
• винтовой;
• центробежный.

Наибольшей эффективностью и продолжительным сроком эксплуатации характеризуются винтовые компрессоры. В охладителях с большим уровнем мощности принято использовать центробежные компрессоры. А вот поршневое компрессорное оборудование применяется в чиллерах небольшой мощности. В некоторых случаях также могут применяться спиральное и ротационное компрессорное оборудование.

Говоря об особенностях этого элемента, стоит отметить его энергозатратность. Что касается конструктивных особенностей, то компрессоры чиллеров обычно состоят из:

• электродвигателя;
• маслоотделителя;
• смотрового стекла;
• подогревателя масла;
• винтовых роторов;
• фильтра.

Среди основных преимуществ современных компрессоров следует отметить высокий уровень надежности. Также заслуживает внимания качественная шумоизоляция и высокий уровень виброустойчивости. Еще один плюс – этот компонент холодильной машины способен адаптироваться практически к любым рабочим условиям.

Сброс тепла наружу

 

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

Вентиляторы конденсатора считаются одним из наиболее энергозатратных элементов чиллера. Исходя из этого факта, разработке данного компонента всегда уделяется особенное внимание. Для работы водоохлаждающего устройства могут использоваться 2- и 4-лопастные вентиляторы. Первый вариант характеризуется минимальным уровнем шума. 4-лопастные вентиляторы характеризуются большей мощностью.

Работа «на тепло»

 

В завершение стоит сказать о том, что на практике могут эксплуатируются чиллеры с обратным рабочим циклом. Простыми словами они осуществляют выработку тепла вместо холода. Принцип работы таких установок можно сравнить с реверсных режимом кондиционеров. В обратных холодильных установках именно теплообменик отвечает за забор тепла и его последующее испарение. А вот в испарителе, который будет логично назвать теплообменником, осуществляется передача тепла холодоносителю. Более того, в таких установках используется уже не «холодонситель», а «теплоноситель».

Система автоматизированного управления чиллером

 

Любой современнон устройство оснащен системой автоматизированного управления. Данная система состоит из следующих элементов:

• панели управления;
• контроллера;
• защитных средств.

Главным элементом здесь является контроллер. Именно он отвечает за управление функционированием всех основных элементов данного оборудования. Более того, контроллер регулирует реверсирующий цикл охлаждения.

В обязанности автоматизированной системы также входит включение компрессора при фиксации увеличения температуры рабочей жидкости. В случае снижения температуры система автоматически завершает работу установки. Таким образом, применение данной системыгарантирует надежность работы компрессора на протяжении всего эксплуатационного периода.