чиллеры для охлаждения воды что это

Что такое чиллер: особенности и устройство

Чиллер – это машина для охлаждения различных жидкостей. Рассмотрим те из них, которые применяются в системах кондиционирования чиллер-фанкойл для понижения температуры воздуха в помещении.

Принцип работы чиллера

На фото: принцип работы чиллера со встроенным гидромодулем

На фото: 4 вида компрессоров (ротационный, спиральный, винтовой, центробежный)

Функциональность всего чиллера во многом зависит именно от правильной работы этих четырех элементов холодильного контура. Однако неисправности могут возникнуть и по причине выхода из строя каких-либо вспомогательных элементов. Так, достаточно часто случается отключение чиллера по высокому или низкому давлению. У этого может быть несколько причин, самые распространенные из них – большое или малое количество холодильного агента, нарушение в работе дросселирующих устройств (ТРВ или ЭТРВ), закрытый соленоидный вентиль.

Схема работы чиллера

На фото: 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.

Если рассматривать разновидности чиллеров, то можно отметить, что часто чиллеры делят по производительности. Причем такое деление достаточно условное. Так, например, граница чиллеров малой и большой производительности может лежать в районе 20-100 кВт, но каждый производитель устанавливает такую границу сам.

Виды чиллеров

На фото: общий вид чиллеров модульной компоновки серии DANTEX DN-25-250BD(F)(L) SF

На фото: модульный чиллер DN-060MVB(G)/SF с двухроторными компрессорами; модульный чиллер DN-200BFL/SF со спиральными компрессорами; модульный чиллер DN-380BGMTC/SM с двухвинтовым компрессором; чиллер DN-CCWE500H/SM с центробежным компрессором

На фото: схема одноконтурного абсорбционного чиллера, абсорбционный чиллер

В двухнасосных схемах группы насосов устанавливаются в разных местах: перед аккумулирующим баком и после него. Именно такая работа этих насосов позволяет увеличить разность температур между входящей и выходящей водой до 15 °C.

Именно выбор типа чиллера и понимание, для каких процессов он будет использоваться, позволит избежать проблем при запуске и дальнейшей эксплуатации.

Правильность выбора чиллера

В случае размещения чиллера в помещении, необходимо учитывать размеры чиллера и возможность дополнительного свободного пространства для его обслуживания. При расположении чиллера в помещении большое значение имеет температура внутреннего пространства, так как она напрямую влияет на давление конденсации. Ее следует поддерживать на уровне не выше +35 °C.

На фото: расположение чиллеров

Каждый производитель осуществляет расчет и подбор чиллера и гидромодуля по своей программе. Это связано с большим количеством производителей основных компонентов – компрессоров и теплообменников, которые имеют отличия в холодопроизводительности при прочих равных условиях. На подбор одного из составляющих гидромодуля – аккумулирующего бака – следует обратить особое внимание, поскольку для его правильного расчета требуется множество индивидуальных данных. Далее сам расчет производится согласно нескольким вполне доступным формулам.

Монтаж, управление и обслуживание

На фото: проекты систем холодоснабжения

Отдельно несколько слов стоит сказать об обвязке чиллера. У него три зоны, которые подвергаются различным соединениям (обвязкам): сам чиллер с холодильным контуром, гидромодуль с гидравлической системой на различных жидкостях и фанкойлы, охлаждающие/нагревающие воздух в помещении. Систем обвязки существует очень много. Это зависит и от оборудования, и от проектировщиков. Поэтому все эти работы следует производить согласно проектной документации.

Источник

Устройство чиллера и схема работы

Широкий диапазон мощности дает возможность использовать чиллер для охлаждения в помещениях различных размеров: от квартир и частных домов до офисов и гипермаркетов. Кроме того, он применяется в пищевой промышленности для охлаждения воды и напитков, в спортивно-оздоровительной сфере – для охлаждения катков и ледовых площадок, в фармацевтике – для охлаждения медикаментов.

Выбор чиллера – это серьезный вопрос, который требует грамотного решения. Безусловно, для того чтобы подобрать холодильный агрегат, вам вовсе необязательно знать все нюансы работы холодильной машины, однако знание основных принципов поможет вам быстрее определиться с нужной моделью.

Принцип работы чиллера

Промышленный чиллер состоит из трех основных элементов: компрессора, конденсатора и испарителя. Основная задача испарителя – это отвод тепла от охлаждаемого объекта. С этой целью через него пропускаются вода и хладагент. Закипая, хладагент отбирает энергию у жидкости. В результате этого вода или любой другой теплоноситель охлаждаются, а холодильный агент – нагревается и переходит в газообразное состояние. После этого газообразный холодильный агент попадает в компрессор, где воздействует на обмотки электродвигателя компрессора, способствуя их охлаждению. Там же горячий пар сжимается, вновь нагреваясь до температуры в 80-90 ºС. Здесь же он смешивается с маслом от компрессора.

В нагретом состоянии фреон поступает в конденсатор, где разогретый холодильный агент охлаждается потоком холодного воздуха. Затем наступает завершающий цикл работы: хладагент из теплообменника попадает в переохладитель, где его температура снижается, в результате чего фреон переходит в жидкое состояние и подается в фильтр-осушитель. Там он избавляется от влаги. Следующим пунктом на пути движения хладагента является терморасширительный вентиль, в котором давление фреона понижается. После выхода из терморасширителя холодильный агенент представляет собой пар низкого давления в сочетании с жидкостью. Эта смесь подается в испаритель, где хладагент вновь закипает, превращаясь в пар и перегреваясь. Перегретый пар покидает испаритель, что является началом нового цикла.

Схема работы промышленного чиллера

# 1 Компрессор (Compressor)
Компрессор имеет две функции в холодильном цикле. Он сжимает и перемещает пары хладогента в чиллере. При сжатии паров происходит повышение давления и температуры. Далее сжатый газ поступает в воздушный конденсатор где он охлаждается и превращается в жидкость, затем жидкость поступает в испаритель (при этом её давление и температура снижается), где она кипит, переходит в состояние газа, тем самым забирая тепло от воды или жидкости, которая проходит через испаритель чиллера. После этого пары хладагента поступают снова в компрессор для повторения цикла.

# 2 Конденсатор воздушного охлаждения (Air-Cooled Condenser)
Конденсатор с воздушным охлаждением представляет собой теплообменник, где тепло, поглощаемое хладагентом, выделяется в окружающее пространство. В конденсатор обычно поступает сжатый газ — фреон, который охлаждаются до температуры насыщения и, конденсируясь, переходит в жидкую фазу. Центробежный или осевой вентилятор подают поток воздуха через конденсатор.

# 3 Реле высокого давления (High Pressure Limit)
Защищает систему от избыточного давления в контуре хладагента.

# 4 Манометр высокого давления (High Pressure Pressure Gauge)
Обеспечивает визуальную индикацию давления конденсации хладагента.

# 5 Жидкостной ресивер (Liquid Receiver)
Используется для хранения фреона в системе.

# 6 Фильтр-осушитель (Filter Drier)
Фильтр удаляет влагу, грязь, и другие инородные материалы из хладагента, который повредит холодильной системе и снизить эффективность.

# 7 Соленоиндный вентиль (Liquid Line Solenoid)
Соленоидный клапан — это просто электрически управляемый запорный кран. Он управляет потоком хладагента, который закрывается при остановке компрессора. Это предотвращает попадание жидккого хладагента в испаритель, что может вызвать гидроудар. Гидроудар может привести к серьезному повреждению компрессора. Клапан открывается, когда компрессор включен.

# 8 Смотровое стекло (Refrigerant Sight Glass)
Смотровое стекло помогает наблюдать поток жидкого хладагента. Пузырьки в потоке жидкости свидетельствуют о нехватке хладагента. Индикатор влажности обеспечивает предупреждение в том случае, если влага поступает в систему, указывая, что требуется техническое обслуживание. Зеленый индикатор не сигнализирует никакого содержания влаги. А желтые сигналы индикатора, что система загрязнена с влагой и требует технического обслуживания.

# 9 Терморегулирующий вентиль (Expansion Valve)
Терморегулирующий вентиль или ТРВ — это регулятор, положение регулирующего органа (иглы) которого обусловлено температурой в испарителе и задача которого заключается в регулировании количества хладагента, подаваемого в испаритель, в зависимости от перегрева паров хладагента на выходе из испарителя. Следовательно, в каждый момент времени он должен подавать в испаритель только такое количество хладагента, которое, с учетом текущих условий работы, может полностью испариться.

# 10 Горячий Перепускной клапан газа (Hot Gas Bypass Valve)
Hot Gas Bypass Valve (регуляторы производительности) используются для приведения производительности компрессора к фактической нагрузке на испаритель (устанавливаются в байпасную линию между сторонами низкого и высокого давления системы охлаждения). Перепускной клапан горячего газа (не входит в стандартную комплектацию чиллеров) предотвращает короткое циклирование компрессора путем модуляции мощности компрессора. При активации, клапан открывается и перепускает горячий газ холодильного агента с нагнетания в жидкостной поток хладагента, поступающего в испаритель. Это уменьшает эффективную пропускную способность системы.
# 11 Испаритель (Evaporator)
Испаритель это устройство, в котором жидкий хладагент кипит, поглощая тепло при испарении, у проходящего через него охлаждающей жидкости.

# 12 Манометр низкого давления фреона (Low Pressure Refrigerant Gauge)
Обеспечивает визуальную индикацию давления испарения хладагента.

# 13 Предельное Низкое давление хладагента (Low Refrigerant Pressure Limit)
Защищает систему от низкого давления в контуре хладагента, чтобы вода не замерзла в испарителе.

# 14 Насос охлаждающей жидкости (Coolant Pump)
Насос для циркуляции воды по охлаждаемому контуру

# 15 Ограничение температуры замерзания (Freezestat Limit)
Предотвращает замерзание жидкости в испарителе

# 16 Датчик температуры
Датчик, который показывает температуру воды в охлаждающем контуре

# 17 Хладагент манометр (Coolant Pressure Gauge)
Обеспечивает визуальную индикацию давления теплоносителя, подаваемого на оборудование.

# 18 Автоматический долив (Water Make-Up Solenoid)
Включается когда вода в емкости снижается ниже допустимого предела. Соленоидный клапан открывается и происходит долив в емкость от водопровода до нужного уровня. Далее клапан закрывается.

# 19 Резервуар Уровень поплавковый выключатель (Reservoir Level Float Switch)
Поплавковый выключатель. Открывается когда уровень воды в емкости снижается.

# 20 Датчик температуры 2 (From Process Sensor Probe)
Датчик температуры, который показывает температуру нагретой воды, которая возвращается от оборудования.

# 21 Реле протока (Evaporator Flow Switch)
Защищает испаритель от замерзания в нем воды (когда слишком низкий проток воды). Защищает насос от сухого хода. Сигнализирует отсутствие потока воды в чиллере.

# 22 Емкость (Reservoir)
Для избежания частых пусков компрессоров используют емкость увеличенного объема.

Чиллер с водяным охлаждением конденсатора отличается от воздушного — типом теплообменника (вместо трубчато-ребристого теплообменника с вентилятором используется кожухотрубный или пластинчатый, который охлаждается водой). Водяное охлаждение конденсатора осуществляется оборотной водой из сухого охладителя (сухой градирни, драйкулера) или градирни. В целях экономии воды предпочтительным является вариант с установкой сухой градирни с водяным замкнутым контуром. Основные преимущества чиллера с водяным конденсатором: компактность; возможность внутреннего размещения в маленьком помещении.

Вопросы и ответы

Можно ли чиллером охлаждать жидкость на проток более, чем на 5 градусов?

Чиллер можно использовать в замкнутой системе и поддерживать заданную температуру воды, например, 10 градусов, даже если возврат будет с температурой 40 градусов.

Есть чиллеры, которые охлаждают воду на проток. Это в основном используется для охдаждения и газирования напитков, лимонадов.

Что лучше чиллер или драйкулер?

Температура хладоносителя при использовании драйкулера зависит от температуры окружающей среды. Если, например, на улице будет +30, то хладоноситель будет с температурой +35…+40С. Драйкулер используют в основном в холодное время года для экономии электроэнергии. Чиллером можно получать заданную температуру в любое время года. Можно изготовить низкотемпературный чиллеры для получения температуры жидкости с отрицательной температурой до минус 70 С (хладоносителем при такой температуре является в основном спирт).

Какой чиллер лучше — с водяным или воздушным конденсатором?

Чиллер с водяным охлаждением имеет компактные размеры, поэтому могут размещаться в помещении и не выделяют тепло. Но для охлаждения конденсатора требуется холодная вода.

Чиллер с водяным конденсатором имеет более низкую стоимость, но может дополнительно потребоваться сухая градирня, если нет источника воды — водопровод или скважина.

В чем отличие чиллеров с тепловым насосом и без него?

Чиллер с тепловым насосом может работать на обогрев, т.е не только охлаждать хладоноситель, но и нагревать его. Необходимо учитывать, что с понижением температуры нагрев ухудшается. Наиболее эффективен нагрев когда температура опускается не ниже минус 5.

На какое расстояние можно выносить воздушный конденсатор?

Обычно конденсатор можно вынести на расстояние до 15 метров. При установке системы отделения масла выснок конденсатора возможен до 50 метров, при условии правильного подбора диаметра медных магистралей между чиллером и выносным конденсатором.

До какой минимальной температуре работает чиллер?

При установке системы зимнего пуска работа чиллера возможно до окружающей температуры минус 30…-40. А при установке вентиляторов арктического исполнения — до минус 55.

Виды и типы схем установок охлаждения жидкости (чиллеры)

1. Схема непосредственного охлаждения жидкости.

Применяется в случае, если перепад температур ∆Т_ж = (Т_Нж – Т_Кж ) ≤ 7ºС (охлаждение технической и минеральной воды)

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

Применяется в случае, если перепад температур ∆Т_ж = (Т_Нж – Т_Кж ) > 7ºС или для охлаждения пищевых продуктов, т.е. охлаждение во вторичном разборном теплообменнике.

Для этой схемы необходимо правильно определить расход промежуточного хладоносителя:

G _х – массовый расход промежуточного хладоносителя кг/ч

G _ж – массовый расход охлаждаемой жидкости кг/ч

n – кратность циркуляции промежуточного хладоносителя

n =

где: C _Рж – теплоёмкость охлаждаемой жидкости, кДж/(кг ´ К)

C _Рх – теплоёмкость промежуточного хладоносителя, кДж/(кг ´ К)

∆Т_х = (Т_Нх – Т_Кх ) – температурный перепад промежуточного хладоносителя в испарителе

∆Т_х = 4…5ºС при температуре хладоносителя Т_Кх > 0 о С

∆Т_х = 3…4ºС при температуре хладоносителя Т_Кх о С

Температуре хладоносителя принимается Т_Кх = Т_Кж – (3…6 о С)

3. Схема охлаждения жидкости с использованием ёмкости-накопителя

Применяется в случае наличия нескольких потребителей, подключенных к одной установке.

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

применяется для получения «ледяной» воды (Т_В = 0…1ºС) и охлаждения технических жидкостей. При получении «ледяной» воды эту схему возможно использовать в режиме аккумулятора холода. Холод аккумулируется в виде льда намороженного на теплообменной поверхности открытого теплообменного аппарата.

Принципиальные схемы промышленных чиллеров

Чиллер с конденсатором воздушного охлаждения и системой зимнего пуска

Потеря силы напора с стальных трубах

Потеря силы напора в коленах, задвижках, донных и стопорных клапанах в см

Виды чиллеров

Методика подбора

Видео

Источник

Что такое чиллер и как он работает

Обновлено: 23 марта 2021.

Чиллер, что это такое и для чего он нужен? Чем отличается от кондиционеров, каков его принцип работы? Что такое чиллер для охлаждения воды и других теплоносителей? Если вы столкнулись с вопросом выбора или обслуживания климатического оборудования, об этих вещах стоит знать.

Многие считают: чиллер – просто большой кондиционер. Но такое мнение в корне неверно. Такое холодильное оборудование имеет свои отличия, особенности. В этой публикации мы расскажем, какие бывают виды чиллеров и чем они отличаются. Опишем принцип работы чиллеров для охлаждения воды с водяным, воздушным охлаждением и абсорбционных.

Чиллер: что это такое и как он работает

Чиллеры (англ. Chiller – холодильник, холодильная машина) – устройства для обеспечения охлаждения или обогрева в промышленных масштабах. Их часто используют на производствах, для обеспечения микроклимата в торговых центрах, жилых домах, офисных зданиях.

Это климатическое оборудование можно сравнить с наружным блоком кондиционера, к которому подключено большое количество внутренних. В их качестве выступают фанкойлы, поэтому такая система называется чиллер-фанкойл. Принцип работы чиллера позволяет подключить любые типы фанкойлов и их комбинации.

Как в кондиционере, производство тепла или холода происходит за счет циклов испарения-конденсации хладагента. В отличие от сплит-систем, фреон циркулирует только в устройстве.

Между основным блоком чиллера и фанкойлами проложена магистраль, по которой циркулирует вода, являющаяся теплоносителем. Иногда вместо нее используют гликоль, его производные и смеси с водой (этеленгликоль, пропиленгликоль).

Рабочий цикл

Основные элементаы чиллера:

Компрессор сжимает фреон в конденсаторе, повышая давление настолько, что он конденсируется, переходит в жидкое состояние. Его температура существенно повышается.

В конденсаторе нагретый фреон отдает тепло воздуху или воде. Он охлаждается и переходит в испаритель.

В испарителе установлен регулирующий вентиль, который контролирует количество хладагента. Фреон попадает больший объем расширяется, переходит в газообразное состояние. При испарении температура хладагента падает.

В состоянии экстремально охлажденного газа фреон переходит в теплообменник, где охлаждает воду в магистрали. Холодная вода поступает в фанкойлы, обеспечивая их работу. В радиаторах фанкойлов она охлаждает воздух.

Когда чиллер работает на обогрев, процесс такой же, но циркуляция идет в обратном порядке. Теплая вода в фанкойлах нагревает проходящий воздух.

Установка внутреннего блока чиллера (Видео)

Преимущества и недостатки

По назначению чиллеры схожи с прецизионными кондиционерами, мультизональными или мульти-сплит системами. Они призваны обеспечивать микроклимат в нескольких помещениях и больших объемах. Но имеют принципиальные отличия.

В системах чиллер-фанкойл за обогрев или охлаждение отвечает теплоноситель – вода или антифриз. В мульти-сплит системах приток холода или тепла осуществляется хладагентом – фреоном, хладоном. Из-за разницы в теплоемкости он менее эффективен, чем теплоноситель системы чиллер-фанкойл.

В мультизональном кондиционере допускается расстояние между внутренним и наружным блоком в несколько десятков метров. Чем дистанция больше, тем быстрее падает эффективность (COP) кондиционера.

Длина труб между чиллером и фанкойлом может быть более 100 метров. При этом эффективность несколько снижается, но не так сильно, как у мульти-сплита. Все зависит от скорости потока, мощности насоса, теплоизоляции труб.

Кроме эффективности, у чиллеров есть следующие плюсы:

Есть у чиллеров минусы:

Как работает чиллер с воздушным охлаждением

Холодильные машины с воздушным охлаждением конденсатора наиболее распространены. Их часто можно увидеть на крышах больших зданий. Принцип работы чиллера с воздушным охлаждением основан на теплообмене между фреоном и атмосферным воздухом.

Различают два вида такого оборудования:

В первом случае блок конденсатор находится на удалении от основного блока и связан с ним магистралью, по которой циркулирует фреон. Такие установки дороже, но удобнее в обслуживании – внутренний блок можно установить в помещении.

Чиллеры с встроенным конденсатором выполнены в виде моноблока. Их монтируют снаружи здания, в основном на крыше. Их стоимость ниже, но обслуживание затруднено.

Холодильные машины с выносным конденсатором подвержены влиянию внешних факторов (осадки, механические повреждения). Они имеют меньший срок эксплуатации.

Принцип работы чиллера с водяным охлаждением

В чиллерах с водяным охлаждением конденсатора в качестве среды для отбора или сброса тепловой энергии используется вода. Это может быть пруд, река, бассейн или любой водоем. В них конденсатор находится отдельно от основного блока и погружен в воду.

Такие устройства имеют хорошую тепло- и хладопроизводительность. Они меньше подвержены зависимости от температуры окружающей среды.

На вопрос как работает чиллер с водяным охлаждением, можно ответить просто – точно так же, как с воздушным. Единственное отличие в том, что конденсатор погружен в воду, а не находится на открытом воздухе.

При этом чиллеры с водяным охлаждением более эффективны, чем с воздушным. Дело в том, что вода имеет большую теплоемкость и способна более эффективно отбирать или отдавать тепло. Но рассчитать разницу в энергопотреблении чиллеров двух вариантов можно только на индивидуальном примере.

Абсорбционный чиллер

Абсорбционный чиллер или АБХМ имеет отличный от других видов принцип работы. В его конструкции отсутствует компрессор, а давление внутри системы повышается за счет внешних источников тепла. Такое оборудование может использовать низкотемпературную тепловую энергию.

Подробнее о функционировании абсорбционных чиллеров читайте в статье «Принцип работы АБХМ».

В последнее время производители ведут разработки холодильных машин малой мощности, которые можно было бы использовать в быту. Уже существуют опытные модели, но их стоимость слишком велика. Прогнозируется, что через 10-15 лет можно будет установить абсорбционный чиллер для обеспечения микроклимата в частном доме.

Вопрос-Ответ

Какие бывают типы чиллеров

По принципу работы чиллеры бываю парокомпрессионные и абсорбционные. По типу охлаждения или нагрева хладагента бывают чиллеры с воздушным и водяным охлаждением.

Для чего нужен чиллер

Чиллер необходим для нагрева или охлаждения воды или антифриза. Они используются как теплоноситель или хладагент в фанкойлах и другом климатическом, нагревательном или холодильном оборудовании.

Надеемся, статья была вам полезна, вы узнали что такое чиллер и его принцип работы. Если вы хотите высказать свое мнение или задать вопрос – это можно сделать в комментариях. Не забудьте поделиться статьей в соцсетях

Источник