Это агрегат, предназначенный для охлаждения жидкости, которая используется в качестве теплоносителя систем кондиционирования. На сегодняшний день, самым распространенным видом таких агрегатов являются парокомпрессионные холодильные машины. Схема такого чиллера всегда включает в себя такие основные элементы, как компрессор, испаритель, конденсатор и расширительное устройство.
Принцип работы такой системы построен на поглощении и выделении тепловой энергии за счет изменения агрегатного состояния хладагента в зависимости от воздействующего на него давления. Наиболее важным элементом, от которого в первую очередь зависит работа чиллера, является компрессор, которых на сегодняшний день существует несколько типов:
- роторные;
- спиральные;
- винтовые;
- поршневые;
- центробежные;
Приведенная выше схема работы чиллера не изменяется в зависимости от его конструктивного исполнения, которых существует несколько вариантов:
- моноблочные наружной установки;
- моноблочные с центробежными вентиляторами;
- с выносным конденсатором;
- с конденсатором, охлаждаемым жидкостью.
Рисунок 1. Принципиальная схема чиллера с конденсатором воздушного охлаждения. 1- компрессор, 2-реле высокого давления, 3-клапан запорный, 4-клапан дифференциальный, 5-регулятор давления конденсации, 6-конденсатор воздушного охлаждения, 7-ресивер линейный, 8-клапан запорный, 9-фильтр-осушитель, 10-стекло смотровое, 11-клапан соленоидный, 12-катушка для клапана соленоидного, 13-вентиль терморегулирующий, 14-испаритель пластинчатый паяный, 15-фильтр-осушитель, 16-реле низкого давления, 17-клапан запорный, 18-датчик температуры, 19-реле протока жидкости, 20-щит электрический.
Какое бы исполнение вы ни выбрали, принцип работы чиллера всегда остается неизменным. Основополагающим моментом в проектировании оборудования такого типа, является соблюдение рекомендаций изготовителя к установке, в которых четко обозначены необходимый расход теплоносителя (охлаждаемой жидкости), допустимая наружная температура и количество тепловой энергии, которую необходимо отводить.
Виды схем установок охлаждения жидкости (чиллеры)
Для того чтобы правильно подобрать , всегда следует обращаться к специалистам, которые хорошо представляют себе, какую именно конструктивную схему предложить для каждого конкретного случая, ведь несмотря на общий принцип работы, каждый элемент установки играет очень важную роль в функциональности системы в целом.
Такого многообразия схем подключения, как у чиллеров, не имеет ни одна система кондиционирования воздуха. Это объясняется тем, что охлаждение с помощью чиллера, пожалуй, является одним из самых старейших и распространенных способов, который применяется не только в кондиционировании воздуха, но и в сегменте среднего и низкого холода.
В состав чиллера входит холодильная машина со всеми основными элементами: компрессор, конденсатор, дросселирующее устройство и испаритель. В зависимости от холодопроизводительности и типа, чиллер может комплектоваться различными дополнительными вспомогательными элементами. Другим основным элементом чиллера является гидромодуль. Именно он обеспечивает циркуляцию холодной/нагретой жидкости через фанкойлы или какие-либо другие устройства. Также, в зависимости от требований пользователя, гидромодуль может иметь дополнительные элементы. Обязательно в нем должны быть: расширительный бак, циркуляционный насос, сетчатый фильтр, виброгасители и запорная, регулирующая арматура. К ней относятся запорные, соленоидные вентили, воздушные, предохранительные клапаны - т.е. элементы, отвечающие за эффективность и безопасность работы гидромодуля. В случае недостаточного объема жидкости в гидравлическом контуре, необходимо применение аккумулирующего бака, который может быть встроен в гидромодуль.
Самый распространенный и продаваемый тип холодильных машин для охлаждения жидкости - это моноблочные чиллеры с конденсатором воздушного охлаждения с осевым вентилятором, и в качестве холодо/теплоносителя используется вода. Расположение чиллера обязательно должно быть на открытом воздухе - крыша зданий или место рядом со зданием на земле. При этом чиллер с гидромодулем могут быть расположены либо в разных корпусах, либо в одном корпусе. Такая схема подключения чиллера успешно работает на охлаждение в летний период. Однако на зимний период воду необходимо сливать, а летом вновь заправлять. Именно такая процедура и является главным недостатком данной схемы подключения, так как подобные работы требуют высокой квалификации специалистов и ответственности при проведении работ.
Если есть необходимость работы чиллера зимой на тепло, а летом на холод и в гидравлическом контуре должна циркулировать вода, то возможна схема подключения чиллера с воздушным конденсатором. Конденсатор же должен быть выносной, установленный на открытом воздухе. Все остальные части чиллера располагаются в теплом помещении. При такой схеме сохраняются все положительные моменты предыдущей схемы, и устраняется негативный момент, который связан со сливом воды на зиму. Все же недостатки есть. Так как конденсатор выносной, то часть холодильного контура, которая идет от чиллера до конденсатора, имеет ограничения по длине трассы и перепаду высот.
Более универсальная схема установки чиллера, способная работать и в зимний и летний период время с заправкой водой, - это схема чиллера с конденсатором водяного охлаждения. При такой схеме сам чиллер и гидромодуль располагаются в теплом помещении, и на его работу не влияет температура наружного воздуха. Это очень важный фактор в работе чиллера, так как исключается замерзание воды в гидравлическом контуре, и нет необходимости сливать воду в зимний период. Но для охлаждения воды, которая обеспечивает работу и конденсацию холодильного агента в конденсаторе, необходим дополнительный водяной контур от конденсатора до “сухого охладителя”. Такая схема более сложная, громоздкая и все это увеличивает его стоимость относительно схемы с конденсатором воздушного охлаждения.
Схема чиллера с воздушным конденсатором и центробежным вентилятором позволяет обойти все ограничения, связанные с удлинением трубопроводов для холодильного и гидравлического контуров, с необходимостью слива и т.п.. Установка самого чиллера и гидромодуля возможна в теплом помещении. Но так как конденсатор с воздушным охлаждением, то ему нужен наружный воздух. Воздух приходится подавать на обдув конденсатора по воздуховодам и отводить тоже по воздуховодам. В зимнее же время для поддержания в помещении постоянной температуры воздуха следует обеспечить систему автоматики для регулирования подачи холодного наружного воздуха или его перекрытия. Схема применяется редко, в основном из-за высокой стоимости и сложности подачи наружного воздуха и его регулирования через воздуховоды.
Как известно, стандартно выпускаемые чиллеры рассчитаны на работу с очень ограниченным диапазоном температур холодо/теплоносителя на входе и выходе теплообменника испарителя. Не всегда такие показатели температур устраивают потребителей. В таком случае используется промежуточный теплообменник, в котором происходит доведение температуры холодо/теплоносителя до заводских стандартных значений, а уже потом он поступает непосредственно в чиллер. Схема подключения чиллера с промежуточным теплообменником чаще всего применяется в производственных целях, где есть необходимость охладить очень горячую среду до заданных температур. Имеются и недостатки такой схемы. Появляется второй гидравлический контур, дополнительный циркуляционный насос. Чиллеры, работающие по такой схеме, изготавливаются заводом-производителем под заказ, и стоят намного дороже. В основном потребитель сам производит расчеты и подбор промежуточного теплообменника. Часто такие расчеты достаточно приблизительные и могут дать отклонения температурного режима работы самого чиллера, а это, в свою очередь, может привести к появлению различных неисправностей.
Холодопроизводительности чиллеров колеблются в больших пределах - от 16 кВт и до 7000 кВт. Чем больше производительность, тем более сложным и дорогим компрессором комплектуется чиллер. Очень часто подбор оборудования производится таким образом, что требуемая суммарная холодопроизводительность разделяется на несколько частей, что позволяет уменьшить минимальную необходимую нагрузку на каждую холодильную машину, и, таким образом, в проектах находит применение более сложная схема параллельного подключения чиллеров. Параллельное подключение применяется также, если есть необходимость обеспечения резервирования или ротации чиллеров. Идеальным вариантом является параллельное подключение чиллеров одинаковой производительности. В случае разной их производительности появляется необходимость сбалансировать работу чиллеров, исходя из требуемых расходов холодо/теплоносителя. Подобная схема сложна тем, что необходимо всегда обеспечивать равномерную подачу холодо/теплоносителя для обоих чиллеров, в случае их одновременной работы, обеспечения автоматического резервирования или ротации.
Чиллеры завоёвывают всё большую популярность. Сегодня их можно увидеть в различных сферах: фармацевтике, оздоровительной и спортивной области, пищевой промышленности, торговых центрах, жилых домах и квартирах, офисах и во многих других заведениях. Чиллеры устанавливаются в помещениях разных размеров. Всё благодаря солидному диапазону мощности. С чем связана востребованность данного оборудования? Что такое чиллер, каково его устройство и по какой схеме он работает?
Важные особенности оборудования
Холодильная установка, которая предназначена для нагревания и охлаждения жидких теплоносителей в главной системе кондиционирования, получила название чиллер. Теплоносителями могут быть фанкойлы либо механизмы приточного типа.
Срок службы чиллера во многом зависит от технических характеристик изделия. Также большое значение имеет то, соблюдаются ли правила эксплуатации данного оборудования.
В число главных особенностей чиллера входят следующие.
- Данная система является гибкой. В ней расстояние между фанкойлами и чиллером ограничено лишь мощностью насоса и может составлять сотни метров.
- Благодаря такому оснащению удастся сэкономить средства.
- Оборудование можно использовать в любое время года.
- Имеется возможность в автоматическом режиме поддерживать установленные параметры в каждом помещении.
- За счёт использования запорной арматуры риск залива сведён к минимуму.
- При работе оборудование практически не издает шум.
- Холодоноситель безопасен, экологичен.
- Строительные плюсы - гибкость планировки, небольшие расходы полезной площади на размещение оборудования.
К выбору чиллера следует подходить со всей ответственностью. Чтобы не ошибиться, важно знать, какие существуют разновидности чиллеров, а также каковы устройство и основные принципы работы таких установок.
Устройство чиллера несколько отличается от устройства обычного холодильника либо системы кондиционирования. Чиллер не понижает температуру воздуха. Он понижает температуру веществ, используемых для перемещения холода. Данное оборудование может охладить, к примеру, гликолевый раствор либо воду. Далее жидкость попадает туда, где нужен холод.
Чиллер имеет такие функциональные элементы:
- воздушный конденсатор;
- ёмкость накопительная;
- реле высокого и низкого давления;
- компрессорный механизм;
- пластинчатый теплообменник;
- манометры для жидкости;
- фильтр-осушитель;
- терморегулирующий вентиль;
- реле протока;
- насос;
- ресивер.
Точный набор компонентов зависит от модификации оборудования.
По какому принципу функционирует чиллер?
Схема работы центробежного чиллера Hitachi
Принцип работы чиллера имеет свои особенности. Если вам потребовалось данное оборудование, то вы непременно должны ознакомиться с ним. Работа чиллера базируется на почти безостановочном цикле. Здесь многое зависит от потребителя.
К примеру, по системе кондиционирования перемещается фреон. Газ проникает сквозь радиатор внутреннего блока, который охлажден. Воздух обдувает радиатор. В итоге фреон прогревается, а температура воздуха понижается. Фреон попадает в компрессор. В чиллере же роль фреона исполняет холодная вода, которая протекает сквозь радиатор. Радиатор обдувается теплым воздухом из помещения. Вода нагревается, а воздух при этом охлаждается. Вода опять попадает в чиллер.
Теплообменник, предназначенный для чиллера, имеет два контура:
- по одному из контуров циркулирует жидкость;
- по другому контуру перемещается фреон.
Эти два контура прикасаются друг к другу. Однако вода и фреон не смешиваются. В целях повышения эффективности системы данные среды перемещаются навстречу друг другу.
В теплообменнике происходят такие процессы.
- Сквозь терморегулирующий вентиль жидкий фреон проникает в свой контур теплообменника. Данное вещество расширяется, что приводит к отбору тепла от стенок. Из-за этого фреон нагревается, а стенки охлаждаются.
- По контуру теплообменника протекает вода. По той причине, что стенки охлаждены, температура жидкости падает.
- Фреон попадает в компрессор, а холодная вода - охлаждает что-либо.
- Происходит повторение цикла.
Разновидности чиллеров
В продаже представлены различные виды чиллеров:
- абсорбционные - энергия добывается преимущественно из бросового тепла, которое возникает в процессе производства и просто выбрасывается в окружающую среду (это, к примеру, горячая вода, охлаждаемая воздухом);
- парокомпрессионные - холод генерируется в парокомпрессионном цикле, который состоит из таких процедур, как испарение, дросселирование, и др.
По способу монтажа чиллеры делятся на:
- наружные - единый моноблок, который монтируется на улице;
- внутренние - оборудование, которое состоит из двух частей. Конденсатор устанавливается снаружи здания, все остальные части - внутри.
По разновидности конденсатора чиллеры делятся на такие подвиды:
- с охлаждением водяного типа. Система с таким охлаждением стоит сравнительно дорого, однако она отличается повышенной надёжностью;
- с охлаждением воздушного типа. Наиболее простой и недорогой вариант.
По типу исполнения гидромодуля чиллеры делятся на следующие виды:
- со встроенной установкой. Оборудование с этим гидромодулем представляет собой моноблок, в который входит расширительный бак и насосная группа;
- с выносной установкой. Такой гидромодуль обычно применяется в тех случаях, если оказывается недостаточно мощности встроенного механизма. Ещё он используется в случаях, когда имеется потребность в резервировании.
Чиллер может быть оснащен одним из следующих видов компрессоров:
- винтовой;
- ротационный;
- поршневой;
- спиральный.
Также чиллеры классифицируют в зависимости от типа вентилятора. Оборудование может быть оснащено такими вентиляторами:
- осевой. Оборудование с таким вентилятором можно устанавливались исключительно снаружи строения. Крайне важно, чтобы не было создано никаких препятствий для поступления воздуха в конденсатор и для его выброса вентиляторами;
- центробежный. Оборудование с таким вентилятором рекомендовано для монтажа внутри здания. Оно отличается небольшими габаритами и малым уровнем шума.
Важные аспекты монтажа чиллера
Чтобы ощутить все преимущества эксплуатации такого устройства, как чиллерная установка, её монтаж нужно осуществлять строго с соблюдением определённых правил. Вот основные из них.
- Данное оборудование должны устанавливать исключительно компетентные мастера.
- Чиллер должен в полной мере отвечать критериям проекта инженерной сети в части места монтажа, конструкции и мощности.
- Запрещено устанавливать оборудование, которое имеет изъян.
- Перемещать оборудование до места, где оно будет установлено, можно только с помощью крана.
- Разрешено заливать лишь воду, а также раствор этилен- либо пропиленгликоля, который имеет концентрацию до 50 процентов.
- В обязательном порядке должны быть проведены пуско-наладочные испытания.
- Вокруг чиллера должно оставаться пространство, обеспечивающее беспрепятственный доступ обслуживающего специалиста.
- Необходимо строго соблюдать технику безопасности и рекомендации производителя.
Приобретая и устанавливая чиллер, вы можете быть уверены в том, что получите современную и надёжную систему.
Принцип работы системы чиллер-фанкойл несколько отличается от другой климатической техники. Он имеет свои особенности, которые делают чиллеры незаменимыми во многих областях. Некоторую конкуренцию им могут составить , но они имеют другое назначение.
Схема работы системы чиллер-фанкойл основан на переносе тепловой энергии, как в кондиционерах и теплонасосах. Но она имеет ряд конструктивных особенностей и широкий спектр применения. Уже сейчас можно установить чиллер-фанкойл для дома, хотя несколько лет назад такое оборудование считалось промышленным.
Чиллер-фанкойл – что это?
С английского термины «chiller» и «fan coil» переводятся как «холодильник, охладитель» и «вентилятор с теплообменником, змеевиком».
Составными частями системы являются:
- Чиллер;
- Насосная станция;
- Магистральная разводка (трубопроводы);
- Хладагент;
- Теплоноситель;
- Система автоматической регуляции;
- Фанкойлы (вентиляторный доводчик).
В чиллере происходит теплообмен между хладагентом и окружающим воздухом. В зависимости от режима работы он может отдавать или получать тепловую энергию. Хладагент охлаждает или нагревает теплоноситель.
В качестве хладагента в чиллерах применяют фреоны различных марок. Они не взаимозаменяемые, каждой модели и марке соответствует свой фреон.
Теплоносителем является вода, либо антифриз – смесь воды с этиленгликолем или пропиленгликолем. Реже используется в качестве добавки хлорид натрия (поваренная соль) и хлорид кальция. В зависимости от их концентрации изменяется температура замерзания смеси.
Фанкойл кассетного типа, установленный на производстве.
Схемаы работы чиллер-фанкойл
В этом разделе мы рассмотрим схемы подключения чиллера с выносным и встроенным конденсатором. На них вы увидите возможность подключения дополнительных систем.
Так как чиллер – универсальная холодильная машина, его можно использовать для разных целей. Например – подключать к нему теплые полы или .
Схема для чиллера с встроенным конденсатором выглядела точно так же, но пункты 1 и 2 были бы объединены. Иногда для большей энергоэффективности в систему включают градирню.
Чиллер-фанкойл или кондиционеры?
Сплит и мульти-сплит – традиционные системы кондиционирования воздуха для небольших помещений и зданий. Существуют системы чиллер-фанкойл малой производительности, которые могут заменить кондиционер мощностью 18000 BTU. Подробнее о моделях чиллеров и ценах можно узнать в в этом интернет-магазине. В чем их отличия и преимущества?
К чиллеру можно подключить любое количество фанкойлов, соответствующих его производительности. Аналогом такой системы являются мультизональные (мульти-сплит) кондиционеры.
Основной блок чиллера можно разместить на крыше или в подвальном помещении, где он будет легко доступен для обслуживания и ремонта и скрыт от посторонних. Наружный блок кондиционера устанавливают на фасаде здания, доступ к нему затруднен.
Кондиционеры нуждаются в частой диагностике, профилактике и ремонте. Они чаще выходят из строя, менее износостойки и имеют меньшую энергоэффективность.
Температурный режим кондиционеров ниже, что сказывается на потреблении электроэнергии при работе на обогрев зимой и охлаждение летом.
Для работы системы чиллер-фанкойл нужна прокладка большей длины магистралей, чем для кондиционеров. Стоимость монтажных работ увеличивается.
При поломке одного наружного блока кондиционера, без охлаждения или обогрева останется одно или несколько помещений, а не все здание.
Для работы кондиционеров между наружным и внутренними блоками проложена магистраль с фреоном. При ее обрыве хладагент улетучивается и нужна дозаправка. При повреждении трубопроводов ведущим к фанкойлам достаточно восполнить запас воды в баке-накопителе.
- Парожидкостная смесь подается в испаритель после прохождения ТРВ
- Теплообмен фреона и хладоносителя в испарителе
- Компрессор всасывает пары хладагента из испарителя
- Компрессор служит для сжатия газа и циркуляции фреона по системе за счет создания разности давлений
- Компрессор нагнетает сжатый газ в конденсатор
- В конденсаторе сжатый газ за счет отъема теплоты переходит в жидкую фазу
- Жидкий фреон поступает в ТРВ и весь цикл повторяется
Работа чиллера — это не только работа базовых составляющих холодильного контура .
Вторая неотъемлемая часть любого чиллера — это гидромодуль . Он может быть как встроенным — то есть находиться на одной раме с холодильным контуром, так и располагаться на отдельной раме. В состав гидромодуля, как правило, входят:
- насос
- аккумуляторный бак
- комплект сантехнической и запорной арматуры.
Насос служит для циркуляции хладоносителя через теплообменник и подачу его к потребителю. Без напорного насоса нормальная невозможна, так как испаритель должен быть максимально заполнен хладоносителем для осуществления высокоэффективного теплообмена. Иногда применятся двухнасосные схемы, когда функции циркуляции хладоносителя внутри чиллера и подача уже охлажденной жидкости разделяются. Это необходимо например в тех случаях, когда требуется подавать жидкость на большую высоту, так как при прохождении теплообменника напор снижается, следовательно, чтобы была максимально эффективна, необходимо охлажденный хладоноситель подавать сразу из бака к потребителю без потери давления. Подающий насос подбирается сообразно требованиям подачи:
- высота столба (м)
- давление (бар)
- требуемый расход (м3/час).
Аккумуляторный бак служит для запаса охлажденной жидкости и снижения количества пусков-остановок компрессора, таким образом, происходит в оптимальном режиме. Если аккумуляторный бак слишком мал для мощности водоохладителя, то чиллер , запрограммированный на некоторый дифференциал, будет слишком быстро охлаждать этот объем и останавливаться по установленному градусу, потом под воздействием нагрузки потребителя, снова быстро нагреваться и снова будет возобновляться. Такой режим работы может привести к поломке компрессора чиллера . Аккумуляторный бак способен уменьшить число пусков и остановок до рекомендованного — не более 5-7 раз в час.
Схема чиллера
При грамотном инженерном расчете, проектировании и качественной сборке, будет долговечна и бесперебойна. В этом с радостью Вам помогут специалисты ЦентрПром-Холод — российского производителя чиллеров . Купить чиллер под Ваши требования под заказ через форму сайта или осуществить подбор чиллера с помощью технического специалиста по телефону — быстро, оптимально, недорого в ЦентрПром-Холод.
