Что такое чиллер — принцип работы агрегата и технология монтажа

 

Всё большую популярность в различных сферах деятельности человека набирают чиллеры. Они широко распространены не только в промышленных зонах, но и в качестве бытового домашнего или офисного оборудования.

Рассмотрим принцип действия чиллера, что это такое и как устроен этот агрегат.

Конструкционные параметры

Воздухоохлаждаемые чиллеры

Схема строения воздушного агрегата представляет собой довольно сложный механизм, состоящий из разнообразных технических деталей:

• Компрессор.
• Специализированная модель конденсатора.
• Испаритель.
• Регулятор атмосферных потоков.
• Блок управления системой.
• Трубопроводная арматура.
• Гидромодуль.

Перечисленные элементы размещены на одной раме, образовывая замкнутую систему работы, оборот хладона в которой обеспечивает компрессор. Стабильный цикл фреона в замкнутом механизме способствует понижению температуры жидкости и выводу имеющегося тепла наружу путем задействования воздуха через конденсатор. Для регулирования используемых объемов применяют специальную трубку или вентиль.

Общие правила по монтажу чиллера

• Оборудование должно соответствовать критериям проекта инженерной сети в части мощности, конструкции и места установки
• В процессе монтажа чиллера доступ к оборудованию может быть только у технических специалистов монтажной бригады
• Приемка оборудования должна выполняться с особой тщательностью – нельзя допустить к монтажу прибор с дефектами/поломками
• Подъем и перемещение чиллера в место постоянной дислокации – только крановым оборудованием, наклон более 150 недопустим
• В агрегат можно заливать только предписанные производителем жидкости – воду, растворы этилен- или пропиленгликоля концентрацией до 50%
• Соблюдение инструкции от производителя и правил техники безопасности – обязательно
• Вокруг чиллера после монтажа должно оставаться свободное пространство для доступа обслуживающего персонала

 

Устройство чиллера

Разберём, как работает эта климатическая техника и из чего она состоит.

Парокомпрессионный чиллер

Конструкция парокомпрессионного холодильного агрегата может меняться в зависимости от модификации и типа чиллера, но главными элементами системы являются:

• испаритель;
• конденсатор;
• компрессор.

Принцип работы парокомпрессионного чиллера состоит в следующем.

1. При сжатии компрессором испарений рабочего вещества, или хладагента, давление доходит до 30 атм, температура повышается до 70 °C. Начинается процесс конденсации.
2. Конденсатор отдаёт тепло наружу. Конденсатор — единственный механизм, в котором хладагент контактирует с воздушной средой. Наружный воздух обдувает смесь, которая меняет агрегатное состояние и превращается в жидкость. При этом горячий хладон остывает и отдаёт свою энергию, воздух нагревается.
3. Затем рабочее вещество проходит через регулирующий вентиль и расширяется. Давление падает. Резко снижается температура. Хладон вскипает и, пройдя через испаритель чиллера, переходит в газообразное состояние, поглощает энергию теплоносителя и охлаждает его. Затем вещество опять поступает в компрессор. Цикл повторяется.

На таком принципе основаны схема чиллера и его устройство. Многие агрегаты работают по обратному холодильному циклу — вместо охлаждения вырабатывают тепло.
Как устроен чиллер, лучше показать на принципиальной схеме или в виде чертежа охлаждающего оборудования.

Абсорбционный чиллер

Принцип работы абсорбционного чиллера приведён на схеме.

Особенности оборудования

Принцип действия оборудования имеет технические особенности, оно не является кондиционером в привычном понимании. Чиллер может охватывать настолько разные площади, что это приспособление можно использовать как для квартир, так и для ТЦ.

Из главных особенностей можно выделить:

• Все параметры, установленные в каждом помещении, будут поддерживаться в автоматическом режиме.
• Система охлаждения считается гибкой, и расстояние между чиллером и фанкойлами ограничивается только мощностью насоса. Длина расположения может доходить до сотни метров.
• Устройство является экологическим и безопасным.
• Благодаря тому, что применяется запорная арматура, вероятность залива минимизирована.
• Прибор удобно использовать, благодаря гибкости планировки и малых расходов полезной площади для монтажа.
• Чиллер, как холодильная установка, практически не издает шума при работе, поэтому не станет привлекать внимания.
• Оборудование допускается использовать в любое время года вне зависимости от погодных условий.

Установить качественный чиллер в производственном помещении станет правильным решением, потому как устройство охлаждения позволяет сэкономить средства.

Подбор подходящего аппарата должен включать в себя оценку характеристик, рассмотрение разных типов приборов, а также ознакомление с рейтингом конкретной модели. Чтобы выбрать подходящий вариант, следует проконсультироваться с людьми, разбирающимися в чиллерах.

Схема чиллера

Характеристики чиллеров

Основной характеристикой охлаждающей машины является ее мощность. Она может варьироваться между показателями 5 кВт – 9000 кВт. Маломощные подходят для офисов, более мощные используются в промышленности и на производстве.

Остальные характеристики

Характеристика	Значения
Модель	Зависит от производителя
Холодопроизводительность	Измеряется в кВт, может быть от 10 до нескольких тысяч
Номинальная мощность	Тоже измеряется в кВт, имеет значения в диапазоне от 30 до 200
Габариты	От 500 до 4000 мм в ширину, в длину и по высоте
Вес	От 100 до 2000 кг
Тип компрессора, испарителя, конденсатора и цвет корпуса	Зависит от производителя

Теплообменник чиллера фреон-вода

Теплообменник для чиллера устроен таким образом, что внутри него существует два контура:

• В первом контуре циркулирует фреон;
• Во втором — жидкость (например, вода).

Оба контура теплообменника соприкасаются между собой через металлические стенки, но фреон и вода, естественно, между собой не перемешиваются. Для большей эффективности, движение происходит навстречу друг другу.

В теплообменнике фреон-вода происходит следующее:

• Жидкий фреон через ТРВ (терморегулирующий вентиль) попадает в свой контур теплообменника. В процессе он расширяется, в результате происходит отбор тепла от стенок, охлаждая их и нагревая фреон.
• Вода проходит по своему контуру теплообменника и ее температура падает за счет охлажденных стенок, которые охладил фреон.
• Далее, фреон уносится в компрессор, а холодная вода — по назначению (для охлаждения чего-либо).
• Цикл повторяется.

Из чего состоит система чиллер-фанкойл?

В состав системы чиллер-фанкойл входят следующие структурные элементы:

1. Чиллер или центральная охлаждающая машина
2. Фанкойлы или локальные теплообменники
3. Охлаждающая жидкость (теплоноситель). Это может быть обычная вода или раствор этиленгликоля.
4. Насос, называемый гидромодулем. В крупных системах обычно речь идет о насосных станциях
5. Трубная разводка
6. Система автоматического регулирования

Как устроен чиллер?

Схема строения чиллера

Чиллером называют агрегат, предназначенный для охлаждения или нагрева жидких сред, используемых далее в качестве теплоносителей. Чиллеры могут иметь широкий диапазон мощности, благодаря чему они с успехом используются в пищевой промышленности и фармацевтике, а также в климатотехнике. Их применяют для кондиционирования воздуха и отопления общественных зданий и частных домов, для заливки катков, охлаждения напитков и медикаментов.

Устройство чиллера аналогично устройству бытового холодильника. В нем есть компрессор, конденсатор и испаритель. Отличие состоит только в том, что тепловая энергия может забираться или отдаваться жидкости, циркулирующей через теплообменник, для чего используются одновременно 2 контура циркуляции воды: горячий и холодный.

В жаркое время года тепло охлаждаемой жидкости используется для нагрева воды, направляемой далее на горячее водоснабжение.  В холодное время года осуществляется только нагрев воды.

Движение горячей и холодной жидкости идет по двум отдельным непересекающимся трубопроводам, по которым  теплоноситель поступает к фанкойлам.

Что такое фанкойлы — принцип работы

Фанкойл — теплообменник с вентилятором

Фанкойл это высокоэффективный теплообменник, одновременно подключаемый к холодному и горячему трубопроводу. Для усиления теплообмена используется вентилятор, монтируемый за теплообменником фанкойла. Особенностью фанкойла является создание воздушных потоков заданной температуры внутри помещения без дополнительного притока воздуха извне, что позволяет повысить эффективность использования вырабатываемой чиллером тепловой энергии.

Управление фанкойлом может идти в ручном и в автоматическом  режиме.

При ручном управлении для отопления достаточно перекрыть кран подачи в устройство холодной воды, а для охлаждения, напротив, перекрыть кран подачи горячей воды, открыв движение охлаждающей жидкости.

Принцип работы фанкойла

В автоматическом режиме достаточно установить  на панели требуемую температуру воздуха в помещении, поддержание которой осуществляется с помощью термостатов, регулирующих движение горячего и холодного теплоносителей.

Место установки фанкойлов может быть любым: настенным, напольным, потолочным. Если система используется предпочтительно для охлаждения, предпочтение отдается потолочному монтажу. Если, наоборот, для отопления, то фанкойлы помещают в нижней части стен.

Подведем итоги

Чиллер-фанкойл эффективная, проверенная временем, система отопления и кондиционирования воздуха, применение которой обеспечивает благоприятный климат круглый год.

Чиллер-фанкойл в равной степени эффективна для общественных зданий и частных домостроений, но в настоящее время ее широкое распространение ограничено недостаточным количеством предложений на рынке нашей страны чиллеров малой мощности, установка которых возможна в индивидуальных домах.

Еще одним недостатком чиллеров является высокая стоимость единицы тепловой энергии, вырабатываемой с их помощью. При выборе чиллеров для отопления они проигрывают газовым котлам.

Установка чиллера на площадку

Чиллер устанавливается на строго горизонтальной открытой площадке, которая должна с запасом выдерживать вес и динамические нагрузки оборудования. Для монтажа моноблочных агрегатов на крышах зданий используется опорная рама, для установки чиллеров в наземных помещениях подготавливается специальный фундамент, в котором заранее предусмотрены каналы для отвода конденсата.

Фундамент основания или крепежная рама призваны равномерно распределить вес чиллера, увеличить инерционность оборудования и снизить вибрационные нагрузки.

Чтобы свести к минимуму вибрационные нагрузки на несущие конструкции здания, чиллер устанавливается на специальные виброопоры (пружинные или резиновые), которые демпфируют вибрацию оборудования. В зависимости от места локации виброопоры испытывают разную нагрузку – со стороны компрессора устанавливают наиболее мощные пружины, с противоположной стороны – более слабые опоры. В целях корректной установки все пружины имеют соответствующую маркировку.

Защищать от повышенной вибрации необходимо не только чиллер, но и его обвязку – трубопроводы с хладагентом. В этом случае для снижения вибрации используются трубные виброизоляторы. При этом все трубопроводы должны иметь надлежащую опору, чтобы не создавать нагрузку на оборудование.

Окончательно агрегат крепится к опоре только после проверки его положения – оно должно быть строго горизонтальным. Чиллер крепится анкерными болтами к бетонному основанию либо гайками к рамной опоре из металлического профиля.

Преимущества и недостатки чиллеров

Холодильная система имеет ряд преимуществ:

1. Удобство эксплуатации.
2. Возможность размещения установки на расстоянии от охлаждаемого помещения.
3. Частичная замена отопительных систем, сокращение количества батарей.
4. Сокращение затрат на эксплуатацию.
5. Экологичность.
6. Минимизация полезной площади.
7. Бесшумность работы.
8. Безопасность.

Недостатки чиллеров:

1. Крупные габариты внутренних блоков.
2. Большой вес.
3. Сложная установка, монтаж зависит от модификации агрегатов.
4. Повышенное энергопотребление.
5. Высокая стоимость.

При выборе холодильной машины на все эти показатели стоит обращать внимание. Если в помещение мало комнат и нет комнат большого размера, можно купить другую климатическую технику, менее крупную и более эффективную.

Чиллер с выносным конденсатором

Существуют виды охлаждающих приборов, которые можно использовать удаленно от места нахождения конденсатора. Принцип работы чиллера с выносным конденсатором основан на высокой мобильности и универсальности. Такие приборы имеют элементарное строение и простую схему эксплуатации.

Выносной конденсатор чиллера может работать на двух типах вентиляторов:

• центробежные;
• осевые.

Благодаря универсальности, удобству и высокой эффективности такие аппараты используются повсеместно для производственных нужд.

Единственное ограничение — чиллер с выносным конденсатором может быть использован только для охлаждения. Задействовать обратный холодильный цикл для нагрева жидкости не получится.

Мощность чиллера

Мощность и эффективность – это не только количество кВт, но совокупность в сумме различных слагаемых. При расчете мощности чиллера учитываются следующие показатели.

1. Тепло, проникающее в окна, через ограждения.
2. Тепло, исходящее от людей, присутствующих в помещении.
3. Тепловая энергия, вырабатываемая освещением и другим оборудованием.

Все притоки тепла суммируются, и таким образом определяется общая тепловая нагрузка, которую несет помещение. Затем суммируются нагрузки всех помещений, которые обслуживает чиллер.

Поскольку процесс охлаждения сопровождается выделением конденсата, и влагосодержание воздуха при этом изменяется, расчет мощности производят по специальной формуле, предусматривая до 20% запаса по мощности.

Стоимость чиллера

Стоимость охлаждающей установки складывается из нескольких параметров. На цену влияют как технические показатели, так и имя бренда-производителя. Также учитываются:

• дополнительные ступени мощности;
• комплектация труб для соединения установки с фанкойлами;
• Материал, из которого выполнены трубы (металл или пластик);
• конфигурация осевых вентиляторов (стандартная или измененная конфигурация лопастей);
• дополнения в виде дренажа, подогреваемых поддонов и другие.

Оценив все параметры помещения, рассчитав по формуле требуемую мощность, можно подобрать оптимальный вариант чиллера не только по производительности, но и по цене, в которую входит и стоимость технического обслуживания.

Видео о принципе работы чиллера

Нюансы выбора чиллера

Совет 1. Если вы будете размещать охладитель внутри помещения, не забудьте предварительно измерить ширину дверного проема. Часто случается, что приобретенный агрегат просто не входит в двери, что становится серьезной проблемой для его установки.

Совет 2. В помещении установки необходимо обеспечить достаточный обмен воздуха, который соотносится с параметрами и характеристиками агрегата, производящего свободное охлаждение.

Совет 3. Если чиллер устанавливается снаружи помещения, на улице, обязательно следует учесть следующие вопросы:

• защита агрегата от внешних воздействий и вандализма;
• возможность использования незамерзающих жидкостей.

Совет 4. Перед покупкой, еще на этапе выбора нужно точно определить расход охлаждаемой воды (жидкости), чтобы высчитать необходимое для ее охлаждения давление.

Совет 5. При выборе установки, заполненной незамерзающей жидкостью, нужно рассчитывать производительность водоохладительного испарителя.

Вопрос — ответ

Вопрос:

На чем работают чиллеры?

Ответ:

Основным рабочим веществом чиллера является хладагент. Чаще всего в качестве холодильного агента выступает фреон. Он циркулирует по контуру устройства и в теплообменнике испаряется за счёт тепла, полученного от охлаждаемой жидкости. Перенос холода осуществляется при помощи хладоносителя (вода, этиленгликоль).

Циркуляция хладагента обеспечивается компрессором, бесперебойное функционирование которого зависит от многих факторов. Таким образом, работа чиллера невозможна без холодильного агента и хладоносителя.

Вопрос:

Что лучше фрикулер (градирня) или чиллер?

Ответ:

Фрикулер обеспечивает в радиаторе охлаждение воды или другого хладоносителя до уровня тепла в окружающем воздухе. Для этого используют вентиляторы. Технология фрикулинга не предусматривает наличие компрессорного модуля. Благодаря этой особенности,  потребляют намного меньше электроэнергии, чем чиллеры.

Недостатки фрикулеров: невозможность их полноценного использования в жаркую погоду, так как охлаждение происходит до уровня температуры воздуха. Фрикуллеры легко встраиваются в имеющиеся установки кондиционирования, поэтому их удобно применять в комбинации с чиллерами, которые функционируют независимо от наружной температуры.

Вопрос:

Какие чиллеры лучше водяные или воздушные?

Ответ:

По типу охлаждения конденсатора чиллеры бывают водяными или воздушными. Устройства, в которых для этих целей используется вода, пригодны для работы в течение всего года. Они более компактны, могут устанавливаться внутри здания, но стоят гораздо дороже оборудования, где понижение температуры производится направленным потоком воздуха.

Воздушные установки, предлагаются по невысокой цене, но их монтаж требует обширных площадей для размещения всех агрегатов и модулей. Например, система охлаждения часто монтируется на улице. Это позволяет более рационально использовать место внутри здания, но снижает функциональные возможности подобного оборудования.

Вопрос:

В чем отличие чиллеров с тепловым насосом и без него?

Ответ:

Устройства, в которых установлен тепловой насос, способны не только охлаждать, но также могут отапливать окружающее пространство или обеспечивать горячее водоснабжение. Эта полезная функция позволяет применять подобные установки для обогрева больших общественных или производственных помещений. Оснащённость тепловым насосом увеличивает стоимость оборудования, но значительно расширяет его функциональные возможности.

Вопрос:

Расскажите в чем принцип действия абсорбционных чиллеров?

Ответ:

Абсорбированные устройства используют в качестве основной энергии бросовое тепло на предприятиях. В таких системах главное рабочее вещество включает несколько компонентов. Раствор состоит из абсорбента и холодильного агента. Поглотителем выступает бромистый литий, а хладагентом — вода. Она поступает в испаритель с низким давлением, откуда выходит охлаждённой и абсорбируется бромидом лития. Жидкость концентрируется в конденсаторе, и затем хладагент передаётся по трубам конечным потребителям. Абсорбированные чиллеры не имеют компрессорного модуля, поэтому потребляют минимум электричества.

Вопрос:

Какова стоимость современных чиллеров?

Ответ:

Стоимость современных чиллеров зависит от их конструкционных особенностей и мощности. Это промышленные системы кондиционирования, которые предназначены для обслуживания больших производственных или общественных зданий, поэтому цена на новые агрегаты стартует от 100 тыс. руб. Самыми дешёвыми являются маломощные мини чиллеры, а у самых дорогих выходная мощность измеряется в тысячах кВт, и их стоимость составляет несколько миллионов рублей.  Многие поставщики по требованию заказчика предоставляют расчёт стоимости после указания основных требуемых характеристик и функций.