Чиллер с водяным охлаждением конденсатора. Драйкулеры: особенности работы и виды устройств. Чиллеры с осевыми вентиляторами

По принципу работы и получению холода чиллеры можно разделить на два типа: парокомпрессионные и абсорбционные. Область применения обоих типов холодильных машин похожа. Оба типа преимущественно служат для производства охлаждающей жидкости (холодоносителя) для нужд кондиционирования, промышленного холода, вентиляции или технологии. Кроме этого, чиллеры также могут использоваться для нагрева теплоносителя для нужд отопления и вентиляции. При чем, агрегаты паро-компрессионного типа используются для нагрева значительно реже, чем абсорбционные в связи с их низкой эффективностью при отрицательных температурах окружающего воздуха. В данной статье будут рассмотрены чиллеры парокомпрессионного типа.

Принцип работы.

Основные элементы парокомпрессионного чиллера это компрессор, испаритель, конденсатор, дросселирующее устройство. Отвод тепловой энергии в парокомпрессионной холодильной машине, происходит за счет изменения агрегатного состояния вещества (холодильного агента).Как правило, холодильным агентом служат хладоны - фтор- и хлорсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана). Холодильная машина работает по следующему принципу: компрессор нагнетает газообразный хладагент в конденсатор (см. схему рис.1), где в результате высокого давления и отвода тепла газообразный фреон конденсируется. Далее, при прохождении жидкого хладагента через дросселирующее устройство, его давление падает, при этом часть жидкости преобразуется в пар. Этот процесс сопровождается понижением его температуры. Затем парожидкостная смесь поступает в испаритель, где кипит и окончательно превращается в пар. Испаритель представляет собой промежуточный теплообменник хладон/вода, в котором происходит передача тепла от хладагента охлаждаемой жидкости. Затем жидкость требуемой температуры подается через гидравлический контур к потребителям – фанкойлам, вентиляционным установкам и т.д.

Рис. 1

Классификация чиллеров.

Парокомпрессионные чиллеры можно классифицировать:

по типу охлаждения конденсатора;

с воздушным охлаждением конденсатора;
с водяным охлаждением конденсатора;

по исполнению:

для установки снаружи зданий;
для установки внутри зданий;

по другим конструктивным особенностям, например:

с системой свободного охлаждения (фрикулинг);
с центробежным вентилятором охлаждения конденсатора;
по типу компрессора и т.п.

По способу охлаждения конденсатора:

чиллеры воздушного охлаждения;
чиллеры водяного охлаждения (водоохлаждаемые).

К чиллерам наружной установки относятся моноблочные чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора, которые обычно устанавливаются на кровле зданий или на специальных площадках рядом с обслуживаемыми зданиями. Также к чиллерам наружной установки можно отнести чиллеры с выносным испарителем.

К чиллерам внутренней установки относятся:

чиллеры с выносным конденсатором (бесконденсаторные);
чиллеры водяного охлаждения (водо-водяные чиллеры);
чиллеры воздушного охлаждения с центробежным вентилятором.

Чиллеры внутренней установки размещаются в специальных помещениях - машинных залах. Благодаря простоте монтажа, удобству эксплуатации и цене наибольшее распространение получили моноблочные чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора.

Моноблочные чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора

Моноблочные чиллеры с широко применяются в системах центрального кондиционирования с приточными установками и в системах «чиллер-фанкойл». Моноблоки имеют две модификации:

с осевыми вентиляторами;
с центробежными вентиляторами (для установки внутри зданий).

Чиллеры с осевыми вентиляторами (рис.2) представляют собой агрегаты, смонтированные на раме в едином корпусе и устанавливаются на кровле зданий или рядом на подготовленной площадке. Сброс тепла производится в окружающую среду.

Рис. 2

В качестве теплоносителя используется вода или водяные растворы гликоля для работы холодильной машины в холодное время года. Если требования проекта не позволяют использовать гликоли, то в систему встраивается промежуточный теплообменник (рис.3). При такой схеме температурные параметры раствора гликоля в чиллере должны быть на 2ºС ниже расчетной температуры в контуре потребителей. Например, для того чтобы обеспечить температурные параметры воды в промежуточном теплообменнике выход/вход: 7/12ºC, необходимо получить гликолевый раствор на выходе из чиллера температурой 5ºC.

Рис. 3

Кроме этого, при использовании промежуточного теплообменника возможна эксплуатация холодильной машины при отрицательных температурах окружающего воздуха. Основными преимуществами моноблочных чиллеров с воздушным охлаждением являются простота монтажа, удобство обслуживания, полная готовность агрегатов к работе (заправлен хладагентом и маслом), сравнительно низкая цена. К числу дополнительных преимуществ моноблоков можно отнести широкие возможности при размещении в связи с неограниченной длиной трасс теплоносителя и перепадом высот между чиллером и потребителями. Чиллеры модульной конструкции также обладают неоспоримыми преимуществами:

минимальный срок поставки благодаря наличию на складе;
экономия средств – система вводиться в эксплуатацию частями по мере необходимости;
вариативность – объединяя модули разной производительности получаем холодильную машину требуемой мощности (схема рис.4);
экономия электроэнергии – система работает на том уровне мощности, который в данный момент необходим потребителям, путем включения/отключения отдельных модулей.

Рис. 4

Чиллеры с центробежными вентиляторами (рис.5) предназначены для установки в помещениях: подвалах, чердаках, служебных специальных помещениях. Основное отличие от чиллеров с осевыми вентиляторами это наличие центробежного вентилятора/ов с высоким напором. Через сеть воздуховодов вентилятор нагнетает воздух, который охлаждает конденсатор и затем удаляется наружу, а тепло сбрасывается в окружающую среду.

Преимущество чиллеров с центробежными вентиляторами:

длительный срок службы благодаря расположению в отапливаемом помещении.

Рис. 5

Забор воздуха производится из помещения, выдув может быть организован по воздуховодам в одном из трех направлений (рис.6)

Гидромодуль. Циркуляция хладоносителя (вода, раствора гликоля) между чиллером и потребителями (фанкойлами) обеспечивается гидромодулем (насосной станцией) (рис.7,a), Гидромодуль включает в себя циркуляционный насос, расширительный бак, запорную арматуру, бак-аккумулятор (буферный бак), систему управления и защиты.

Бак-аккумулятор (рис.4, b) необходим для увеличения емкости теплоносителя в системе. Буферный бак позволяет сократить количество запусков компрессоров и насосного оборудования, увеличивая тем самым срок службы холодильных машин. Буферный бак может не входить в состав гидромодуля и поставляться отдельно.

Чиллеры с выносным конденсатором (бесконденсаторные) (рис.8)

Чиллер с выносным конденсатором представляет собой агрегат, в котором все основные элементы: компрессор, испаритель, дросселирующее устройство установлены на одной раме в едином корпусе. При этом сам чиллер предназначен для установки внутри помещений, а конденсатор воздушного охлаждения предназначен для уличного использования и устанавливается снаружи.

Рис. 8

Основные преимущества чиллеров с выносным конденсатором:

возможность круглогодичной эксплуатации с использованием воды;
удобство обслуживание в любое время года;
высокая эффективность, благодаря отсутствию контура с гликолем и промежуточных теплообменников;
длительный срок службы благодаря расположению в отапливаемом помещении;
возможность использования конденсатора в низкошумном или взрывозащищенном исполнении.

Представляет собой устройство, выполняющее задачу охлаждения жидких теплоносителей за счет циркулирующей в нем воды. Он служит неплохой альтернативой системам, применяющим для этой цели воздушную среду, а в ряде случаев даже является единственно возможным вариантом отвода тепла от конденсатора.

Такие установки разработаны для внутреннего размещения и часто выступают элементом центральных схем кондиционирования воздуха в помещении. Обычно под них выделяют специальное помещение: подвал, техэтаж, насосную станцию, вентиляционную камеру, подсобку и т.д.

Структура холодильной схемы

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

Сам по себе чиллер складывается из:

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

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

Разновидности холодильных машин

В зависимости от назначения и специфики использования модулей с водяным охлаждением, выделяют разные типы чиллеров:

по характеру используемого компрессора классифицируют устройства со спиральными, винтовыми и безмасляными (Turbocor) компрессорами;
по мощности оборудования различают малопроизводительные конструкции (до 150 киловатт), среднепроизводительные (до 400 киловатт), высокопроизводительные (свыше 400 киловатт);
по классу теплообменников определяют установки с пластинчатыми, кожухотрубными и затопленными теплообменными устройствами;
по числу контуров циркуляции хладагента называют чиллеры с 1, 2, 3, 4-мя контурами;
по характеру хладагента различают системы, функционирующие на теплоносителях R-410a , R-22 , R-134a , R-407C .

Каждая из перечисленных разновидностей оборудования оказывается состоятельной в конкретных эксплуатационных условиях.

Основные преимущества чиллера с водяным охлаждением

Значительная часть холодильного оборудования, предлагаемого потребителю сегодня, представляет собой эргономичные разработки, характеризующиеся предельной энергоэффективностью. В число достоинств этих конструкций входит:

компактность (в отличие от систем с воздушным охлаждением, водяные чиллеры не нуждаются в значительной площади обдува конденсатора, что благоприятно отражается на рабочей площади теплообменника и, как следствие, размерах самого холодильного модуля);
доступность расширения существующей системы «чиллер-фанкойл» за счет замены/добавления оборудования с большей мощностью;
круглогодичное функционирование техники (получение холода на протяжении всех сезонов года, с охлаждением теплоносителя без холодильного цикла, за счет передачи тепла и без применения дополнительного оборудования);
доступность внутреннего монтажа изделия (устанавливать оборудование с водяным охлаждением можно не только на улице, но и в здании);
запитка системы любой чистой водой (например, водопроводной - при монтаже конструкции внутри постройки или речной - при внешнем ее размещении).

Благодаря огромному выбору моноблочных чиллеров, представленному на современном рынке, потребитель может без проблем найти технику, точно соответствующую его требованиям как по производительности, так и по экономичности потребления энергии. В современных условиях актуализируются инновационные модели чиллеров с водяным охлаждением, которые снабжаются микропроцессорным управлением, усовершенствованными системами контроля, что упрощает их настройку и обслуживание оператором.

Специфика эксплуатации чиллеров

Классические водяные чиллеры рекомендованы для установки внутри зданий, характеризующихся значительными показателями тепловыделения. Такое решение представляется целесообразным как с финансовой, так и практической точки зрения. Москва и другие крупные города России широко применяют это оборудование для установки в качестве элемента систем кондиционирования промышленных, коммерческих и жилых пространств. Подобные конфигурации оборудования можно встретить в крупных жилых комплексах, аэропортах, торгово-развлекательных центрах, отелях, общественных учреждениях и других местах с большим скоплением людей.

Система с водяным охлаждением включает чиллер, объединенный в единую систему с n-нным количеством фанкойлов, размещенных в разных помещениях одного здания. Расстояние между элементами схемы может колебаться в значительном диапазоне. Оно зависит от возможности насосов, которыми оборудована конструкция и теплоизоляционными характеристиками труб, задействованных в рабочей системе. На практике подобная структура оказывается намного экономически выгодной, чем закупка отдельных сплит-систем.

(chiller) – это холодильная установка (холодильник) для или другой жидкости. Холодильная машина предназначена для отбора теплоты у охлаждаемой среды при низких температурах, при этом отдача теплоты при высоких температурах является побочным процессом. В составе холодильной машины несколько функциональных элементов: компрессор (от 1 до 4), конденсатор, электродвигатель, испаритель, устройство для расширения хладагента или терморегулирующий вентиль, блок управления.

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

Холодильные машины различаются:

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

Преимущества

Удобство эксплуатации – круглогодично автоматически поддерживаются заданные параметры в каждом помещении в соответствии с санитарно-гигиеническими нормами;
Гибкость системы - расстояние между чиллером и фанкойлами ограничено только мощностью насоса и может достигать сотен метров;
Экономическое преимущество – сокращаются затраты на эксплуатацию;
Экологическое преимущество – безвредный холодоноситель;
Строительное преимущество – гибкость планировки, минимальные затраты полезной площади на размещение холодильной машины, т.к ее можно установить на крыше, техническом этаже зданий, во дворе;
Акустическое преимущество – малошумное исполнение агрегатов;
Безопасность – риск залива ограничен за счет применения запорной арматуры.

Чиллеры ВМТ-Ксирон могут служить нее только источником холодоснабжения, но и в режиме реверсирования холодильного или водяного цикла работать как тепловой насос, что востребовано в холодное время года.

Виды чиллеров

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

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

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

Основные преимущества абсорбционных чиллеров:

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

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

Как работают абсорбционные холодильные системы

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

Стадия испарения абсорбционных охладителей

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

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

Стадия абсорбции абсорбционных охладителей

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

Регенерация раствора бромида лития

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

Конденсация

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

Различные технологии для абсорбционных чиллеров

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

Плюсы и минусы систем абсорбционной холодильной машины

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

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

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

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

Хладагент и теплоноситель

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

Классификация парокомпрессионных чиллеров

По типу установки:

Наружной установки (встроенный конденсатор)

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

Внутренней установки (выносной конденсатор)

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

По типу исполнения конденсатора:

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

Водяного охлаждения

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

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

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

По типу исполнения гидромодуля:

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

С выносным гидромодулем

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

По типу вентиляторов конденсатора:

Опции чиллеров

- функция свободного охлаждения. Практически незаменима для чиллеров, работающих и в холодное время года. Возникает разумный вопрос, зачем использовать для охлаждения парокомпрессионный цикл, если за бортом и без того холодно. Ответ приходит сам собой - следует теплоноситель напрямую охлаждать уличным воздухом. В системе холодоснабжения наиболее распространен температурный график 7/12С, а, значит, теоретически, при уличных температурах ниже 7С уже возможно использовать свободное охлаждение. На практике, из-за недорекупераци, область применения несколько сужается - при температуре 0С и ниже холодопроизводительность от фрикулинга достигает номинальных значений.

Теловой насос - это режим работы чиллера “на отопление”. Парокомпрессионный цикл работает несколько в иной последовательности, испаритель и конденсатор меняются своими ролями и теплоноситель не охлаждается, а нагревается. Кстати, заметим, что чиллер хоть и холодильная машина, дающая трижды больше холода, чем потребляет, но он ещё более эффективен в качестве отопителя - тепла он даст в четыре раза больше, чем затратит электроэнергии. Режим теплового насоса наиболее распространен в общественных и административных зданиях, иногда применяется для складов и др.

Плавный пуск компрессора - опция, позволяющая избавиться от высоких пусковых токов, превышающих рабочие в 2-3 раза.

Типология чиллеров

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

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

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

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

Моноблочные чиллеры

Чиллеры с осевыми вентиляторами

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

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

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

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

Чиллеры с центробежными вентиляторами

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

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

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

Производительность чиллеров

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

Схема чиллера со встроеным гидравлическим модулем

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

Энергосберегающие технологии в чиллерах

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

В то же время, суточный график тепловых избытков имеет также неравномерный характер c явно выраженным максимумом. Традиционно в чиллерах мощностью 20–80 кВт устанавливают два одинаковых компрессора и делают два независимых холодильных контура. В результате агрегат способен работать в двух режимах на 50% и 100% своей номинальной мощности. Новое поколение чиллеров с холодильной мощностью от 20 до 80 кВт позволяет выполнять трехступенчатое регулирование производительности. В этом случае полная холодильная мощность распределяется между компрессорами в соотношении 63% и 37%.

У чиллеров нового поколения оба компрессора включены параллельно и работают на один холодильный контур, то есть имеют общий конденсатор и испаритель. Такая схема значительно увеличивает коэффициент преобразования энергии (КПЭ) холодильного контура при работе с неполной нагрузкой. Для таких чиллеров при 100% нагрузке и температуре наружного воздуха 25°С КПЭ = 4, а при работе на 37% КПЭ = 5. Учитывая то, что 50% времени чиллер работает с нагрузкой 37% это дает существенную экономию энергии.

Для эффективной реализации нового решения на чиллеры устанавливаются микропроцессорные контроллеры, которые позволяют:

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

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

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

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

Обслуживание подобных компрессоров трудоемко и требует высокой квалификации персонала. В последние годы на рынке появились новые компрессора типа SCROLL, которые лишены характерных недостатков поршневых и винтовых компрессоров. Scroll-компрессоры обладают высокой энергетической эффективностью, низким уровнем шума и вибраций и не нуждаются в обслуживании. Этот тип компрессоров прост по конструкции, очень надежен и, вместе с тем, недорог. Однако, производительность Scroll-компрессоров, как правило, не превышает 40 кВт.

Применение в современных чиллерах множества небольших, но очень надежных компрессоров типа Scroll, а также нескольких холодильных контуров, позволило получить очень «маневренный» чиллер, который способен с высокой точностью выдавать требуемую холодильную мощность. Очевидно, что применение такого чиллера делает ненужным установку насосной станции, а широкий выбор встраиваемых в корпус чиллера насосов разной производительности решает все вопросы, связанные с циркуляцией охлажденной воды. Особо следует выделить очень маленькие пусковые токи нового оборудования. Ведь пуск небольших Scroll-компрессоров, имеющих низкое электропотребление, происходит поочередно, в соответствии с возрастанием нагрузки на агрегат.

У всех чиллеров последних поколений современная микропроцессорная система управления позволяет регулировать установленное значение температуры воды на выходе из чиллера в соответствии с параметрами наружного воздуха, технологическими процессами или командами от централизованной системы управления (диспетчеризации). С экономической точки зрения, использование большого числа Scroll-компрессоров и установка встроенного циркуляционного насоса вместо отдельной насосной станции оказывается более выгодным вариантом, чем применение дорогих, мощных и сложных полугерметичных компрессоров.

Преимущества и недостатки чиллеров

Преимущества

По сравнению со сплит-системами, в которых между холодильной машиной и локальными узлами циркулирует газовый хладагент, системы чиллер-фанкойл обладают преимуществами:

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

Недостатки

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

Гидравлическая схема чиллера, гидромодуля

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

Спецификация

Компрессор Danfoss
Реле высокого давления КР
Клапан запорный Rotolock
Клапан дифференциальный NRD
Ресивер линейный
Клапан запорный Rotolock
Фильтр-осушитель DML
Стекло смотровое SG
Клапан соленоидный EVR
Клапан терморегулирующий ТЕ
Фильтр-осушитель DAS/DCR
Реле низкого давления КР
Клапан запорный Rotolock
Датчик температуры AKS
Реле протока жидкости FQS
Щит электрический

Данфосс

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

Спецификация

Компрессор Danfoss
Реле высокого давления КР
Клапан запорный Rotolock
Маслоотделитель OUB
Клапан обратный NRV
Клапан дифференциальный NRD
Регулятор давления конденсации KVR
Кран шаровой GBC
Конденсатор воздушного охлаждения
Кран шаровойGBC
Клапан обратный NRV
Ресивер линейный
Клапан запорный Rotolock
Фильтр-осушитель DML
Стекло смотровое SG
Клапан соленоидный EVR
Катушка для клапана соленоидного Danfoss
Клапан терморегулирующий ТЕ
Испаритель пластинчатый паяный тип В (Danfoss)
Фильтр-осушитель DAS/DCR
Реле низкого давления КР
Клапан запорный Rotolock
Датчик температуры AKS
Реле протока жидкости FQS
Щит электрический

Схема разработана и предоставлена компанией Данфосс

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

Спецификация

Компрессор Danfoss
Реле высокого давления KP
Клапан запорный Rotolock
Конденсатор водяного охлаждения пластинчатый паяный тип B (Danfoss)
Клапан водорегулирующий WVFX
Фильтр-осушитель DML
Стекло смотровое SG
Клапан соленоидный EVR
Катушка для клапана соленоидного Danfoss
Клапан терморегулирующий TE
Испаритель пластинчатый паяный тип B (Danfoss)
Фильтр-осушитель DAS/DCR
Реле низкого давления KP
Клапан запорный Rotolock
Датчик температуры AKS
Реле протока жидкости FQS
Щит электрический

Схема разработана и предоставлена компанией Данфосс

Схема гидромодуля для чиллера с одним насосом

Спецификация:

Термоизолированная емкость открытого типа
Насос
Кран шаровый
Разборное соединение
Манометр
Выход на потребителя
Вход воды
Байпасный вентиль
Фильтр грубой очистки
Реле контроля протока
Визуальный контроль уровня жидкости

Что такое фанкойл: принцип работы и руководство по выбору устройства

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

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

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

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

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

Типы систем чиллер-фанкойл

Существуют два основных типа систем чиллер-фанкойл:

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

Разновидности фанкойлов

Все вентиляторные доводчики работают по одному принципу - устройства различаются лишь по способу установки. Можно выделить четыре основных типа фанкойлов:

Кассетные;
Напольные;
Настенные;
Канальные.

Ниже подробно рассматривается каждый из перечисленных типов.

Этот тип устройств часто используется в системах кондиционирования для офисов или торговых помещений с высокими подвесными потолками, поскольку они могут быть вмонтированы в них. Кассетные фанкойлы выпускаются в следующих разновидностях:

Однопоточные (воздух выпускается из устройства в одном направлении);
Двухпоточные (из устройства выходит два потока воздуха в разных направлениях);
Четырехпоточные (модели этого типа выпускают четыре потока воздуха, что делает их лучшим выбором для кондиционирования помещений большой площади).

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

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

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

Как выбрать фанкойл

При выборе фанкойла следует учитывать следующие параметры устройства:

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

Преимущества и недостатки фанкойлов

Системы чиллер-фанкойл пользуются популярностью благодаря ряду преимуществ по сравнению с традиционными сплит-системами. Среди плюсов можно выделить:

Масштабируемость. Расстояние между блоками в сплит-системах не превышает 15 метров из-за используемого в них хладагента. В то же время, расстояние между чиллером и фанкойлом может превышать сотни метров, что позволяет легко расширить систему в случае необходимости.
Универсальность. В отличие от кондиционеров в стандартных сплит-системах, фанкойлы способны круглый год функционировать без остановки.
Безопасность. Теплоносители фанкойлов намного безопасней в сравнении с газовым хладагентом, использующимся в сплит-системах.

К сожалению, у фанкойлов есть и недостатки. К ним относятся:

Большие размеры системы. Из-за внушительных габаритов системы чиллер-фанкойл её установка целесообразна только в просторных зданиях.
Плохое качество фильтрации. Встроенные в фанкойлы фильтры для очистки воздуха справляются со своей задачей гораздо хуже аналогов в сплит-системах.
Высокая сложность установки. Из-за большого размера и веса систем чиллер-фанкойл на их установку уходит много сил и времени.

Драйкулеры: особенности работы и виды устройств

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

Принцип работы драйкулера

В конструкцию драйкулера входит три основных узла:

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

Преимущества и недостатки сухих градирен

Драйкулеры обладают рядом преимуществ. К ним относятся:

Высокая энергоэффективность;
Экологическая безопасность (энергоноситель циркулирует по замкнутому контуру, и, как следствие - не испаряется, сохраняя уровень влажность воздуха на прежнем уровне);
Простота установки, эксплуатации и сервисного обслуживания;
Низкая стоимость оборудования;
Простота масштабирования (в существующую систему охлаждения легко добавляются новые блоки);
При работе с драйкулерами можно использовать любые незамерзающие растворы.

В то же время, драйкулеры имеют несколько существенных недостатков:

Производительность устройств зависит от температуры уличного воздуха (возможны проблемы в периоды пиковых температур зимой и летом);
Драйкулеры расходуют больше электроэнергии в сравнении со стандартными испарительными градирнями.

Область применения драйкулеров

Благодаря хорошей энергоэффективности и низкой стоимости драйкулеры популярны ряде сфер применения. Они могут работать как самостоятельного, так и в качестве вспомогательного оборудования вместе с холодильными аппаратами. В частности, сухие градирни используются:

В производствах, нуждающихся в больших объёмах теплоносителя;
В промышленности для охлаждения теплоносителей в холодильном и литьевом оборудовании, а также отвода тепла от двигателей экструдеров, станков и генераторов;
В строительстве для снижения температуры холодильных установок и электрогенераторов;
Для свободного охлаждения воздуха в общественных и промышленных зданиях (фрикулинг).
Большой ассортимент моделей и конфигураций драйкулеров позволяет подобрать установку с подходящими характеристиками для любых условий эксплуатации, поэтому с каждым годом их популярность только увеличивается.

Чиллер, как любая холодильная машина, в своем холодильном контуре имеет конденсатор, для того чтобы газообразный холодильный агент после компрессора перешел в жидкое состояние для подачи на последующее дросселирование.

В зависимости от конструкции и от производителя чиллер комплектуется конденсаторами различного принципа охлаждения.

Воздушного охлаждения
Водяного охлаждения

Чаще всего покупатели чиллеров останавливают свой выбор на конструкции с конденсатором воздушного охлаждения, так как имеются как минимум две причины для такого выбора: более простая конструкция и меньшая стоимость такого чиллера.

Однако есть некоторые факторы, которые могут повлиять на выбор чиллера с конденсатором водяного охлаждения.

Расчетная максимальная температура конденсации при проектировании стандартного чиллера составляет 50С. Если конденсатор с воздушным охлаждением, то это соответствует температуре воздуха 35С. Если чиллер стоит на солнечной стороне, где в течение дня на него попадают прямые солнечные лучи, то температура «35С» складывается из такого расчета: как минимум 10С от солнечной радиации и 25С непосредственно температуры воздуха. При температуре воздуха выше 25С воздушный конденсатор может осуществлять не полную конденсацию холодильного агента. В этом случае выбор чиллера с конденсатором водяного охлаждения является единственно правильным. Такие чиллеры стабильно работают при температуре воздуха до +45С, в случае использования открытой градирни, либо закрытой градирни с орошением, и солнечные лучи никак не влияют на его расположение. Также возможно применение сухого охладителя, но при этом существенно уменьшается допустимая температура окружающей среды и увеличивается потребляемая электрическая мощность.

Во многих случаях чиллеры используются в зимний период на нагрев. В случае применения чиллера с воздушным охлаждением конденсатора, его можно установить в теплом помещении, заполнить гидравлический контур водой, но обдув теплообменника воздухом придется производить с помощью центробежных вентиляторов. Сам же воздух необходимо подводить и отводить через воздуховоды. Подобные конструктивные решения делают оборудование более сложным и приводят к ее значительному удорожанию. Также центробежные вентиляторы создают сильный шум, что усложняет поиск места для установки чиллера.

При установке чиллера с воздушным конденсатором на открытом воздухе и эксплуатации его в зимний период времени в режиме нагрева, конструкция существенно упрощается, т.к. потребуется всего лишь заполнить гидравлический контур незамерзающей жидкостью.

При установке чиллера с воздушным конденсатором на открытом воздухе и эксплуатации его в зимний период времени в режиме охлаждения, помимо заполнения гидравлического контура незамерзающей жидкостью, необходимо использовать дополнительный дорогостоящий регулятор оборотов вентилятора для поддержания давления конденсации, при этом запуск после длительной остановки будет затруднен, особенно при низких температурах окружающей среды. Это усложняет его конструкцию и приводит к снижению производительности чиллера.

Все подобные негативные факторы устраняются за счет применения чиллера с водяным конденсатором, который можно расположить в любом теплом помещении. В таком случае для работы в зимний период времени потребуется только заполнить гидравлический контур конденсатора и установить более простую опцию - трехходовой клапан с приводом для более точного поддержания давления конденсации. Это намного упрощает эксплуатацию чиллера.

Водяные чиллеры

В данном разделе нашего интернет портала представлены модели чиллера с водяным охлаждением конденсатора. В отличии от моделей с воздушным конденсатором, которые спроектированы оптимальным образом под работу в системах кондиционирования зданий, чиллер водяным конденсатором или как называют его профильные специалисты чиллер «вода вода» своей конструкцией полностью соответствует применению в производственных процессах. Сегодня уже невозможно представить себе производство термопласта и молочных продуктов или работу лазерных станков и изготовление пищевых напитков, в производстве которых заложен процесс естественного брожения без применения установок поддержания постоянной температуры. Именно здесь промышленный чиллер для охлаждения воды стал основным элементом процесса производства. Система чиллер с водяным охлаждением имеет ряд преимуществ перед моделями с воздушным конденсатором.

Преимущества водного чиллера:

1. Минимальные для таких установок габаритные размеры

За счет того, что съем тепла происходит жидкостью, конструкция конденсатора имеет гораздо меньшие размеры, чем конденсатор в котором происходит съем тепла за счет обдува воздухом. Это дает возможность разместить холодильную машину непосредственно в цеху, что положительно сказывается на сроках эксплуатации оборудования, а также дает возможность применения их в течение всего календарного года.

2. Так как принцип работы водяного чиллера позволяет использовать его круглый год, модели установок с водяным охлаждением оснащены узлами с повышенной износостойкостью, что положительно сказывается на надежности чиллеров.

3. Применение чистой проточной воды, которая используется в целом при производстве, для отвода тепла от конденсатора положительным образом сказывается холодопроизводительности чиллера и сроках его эксплуатации.

Принцип работы чиллера с водяным охлаждением

Основными узлами чиллера являются агрегаты холодильного контура: компрессор, испаритель, конденсатор и терморегулирующий вентиль.

Внешний жидкостной контур системы охлаждения с применением чиллера отбирает тепло у иного оборудования задействованного в процессе производства и несет его в теплообменник (испаритель). Именно тут происходит пересечение двух различных температурных контуров системы чиллер. Тепло от внешнего контура передается на внутренний контур чиллера, далее за счет физических свойств хладагента и остальных узлов чиллера происходит передача тепла на конденсатор, где тепло отбирается потоком проточной воды в градирне или за счет обдува потоком воздуха в драйкулере.

Важно помнить

Чиллеры – оборудование, которое обеспечивает работу всех установок производственного процесса требующих отвод тепла. Практика применения в производственных процессах холодильных установок (чиллеров) доказывает, что гораздо экономичнее применять чиллера с водяным охлаждением, чем с воздушным. Обусловлено это тем, что крайне редко чиллера с воздушным охлаждением используются в течении всех 12 месяцев в году, следовательно узлы агрегатов рассчитаны на меньшее количество машиночасов. Если принять во внимание, что практически всегда в производстве применяется дорогостоящее оборудование, то можно сделать следующий вывод: выход из строя чиллера с выносным охлаждением конденсатора повлечет за собой поломку множества установок требующих отвода тепла. Поэтому не стоит забывать, что цена на водяной чиллер включает в себя не только стоимость холодильной машины, но и определенную гарантию долговечной работы иного оборудования, которое не может эксплуатироваться без работы чиллера.

Как правильно подобрать чиллер водяной и купить подходящую модель?

В первую очередь необходимо рассчитать производительность чиллера по холоду. В противном случае установка не будет выполнять свои функции или будет работать на износ. Вторым этапом стоит обратить внимание на места возможного размещения конденсатора (следует понимать, что при воздушном охлаждении будет выделяться большое количество тепла в воздушное пространство) или подключения к проточной воде. Следующий вопрос, который станет перед вами, требуется ли гидромодуль чиллера и в случае его необходимости определить его технические характеристики. Если ваши технические специалисты знают все параметры подбора, то выбрать промышленный чиллер по оптимальной цене в нашем магазине вам не составит труда. Детально продуманный фильтр сортировки товара поможет быстро получить подходящие модели. Если у вас возникают сложности на любом этапе подбора чиллера в Москве или любом другом городе РФ, то незамедлительно обращайтесь за консультацией к нашим инженерам. Мы всегда готовы помочь вам в выборе подходящей строго под ваши параметры модели чиллера, только у нас вы сможете купить оборудование различных производителей, а цена при этом будет ниже среднерыночной, так как наша компания имеет подписанные договора с официальными представителями заводов производителей на территории России. Чиллер можно купить в Москве воспользовавшись услугой бесплатного выезда на объект инженера нашей компании.