Принцип работы чиллера во многом сходится с механизмом стандартного кондиционера. В двух агрегатах задействован парокомпрессионный холодильный цикл, который и обеспечивает охлаждение жидких веществ. Все холодильные машины схожи по своему строению, отличается только модель и способ охлаждения.
Агрегаты, вырабатывающие холод, имеют в своем строении следующие элементы:
- конденсатор;
- компрессорная установка;
- Специальный теплообменник фреон-вода;
- испаритель.
В отличие от кондиционера или холодильника, чиллер охлаждает не воздух, а вещества, которые предназначены для перенесения холода, например, вода или гликолевый раствор. А уже охлажденные жидкости переносятся по трубам к тому месту, где требуется холод.
Принцип работы чиллера для чайников
Например, в кондиционере циркулирует фреон
. Охлажденный газ проходит через радиатор внутреннего блока. Радиатор внутреннего блока обдувается воздухом. В результате воздух охлаждается, а фреон нагревается и уносится в компрессор.
В чиллере вместо фреона — вода.
Холодная вода проходит через радиатор внутреннего блока. Радиатор внутреннего блока обдувается теплым воздухом из комнаты. Воздух охлаждается, а вода нагревается и уносится обратно в чиллер.
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.
Компрессор для чиллера
Компрессор является главной частью любой кондиционерной машины, внутри него активизируются основные процессы агрегата, поэтому на работу этого элемента уходит значительная часть энергии. Компрессорная установка нацелена на сжатие паров действующего вещества прибора (фреона). После того, как пар перешел в сжатое состояние, а давление внутри агрегата повысилось, начинается процесс конденсации.
Современные компрессоры нацелены на всестороннюю экономию энергии, они оснащены инновационными деталями, которые помогают сохранить энергетическую эффективность и оптимизировать управление прибором. Принцип работы системы чиллер фанкойл заключается в рациональном расходе энергии, а также минимизации шума при работе агрегата.
Такие современные приборы отличаются:
- высокой эффективностью;
- минимальным шумовым уровнем;
- многофункциональностью;
- компактными размеров и форм;
- универсальностью;
- минимальными вибрационными движениями;
- удобством при использовании.
Принцип работы чиллера фанкойл основан на использовании минимального количества энергии и максимальной выдаче тепловых результатов.
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.
Абсорбционный чиллер фанкойл
Абсорбционные приборы отличаются от стандартных чиллеров строением и схемой эксплуатации. Принцип работы абсорбционного чиллера основывается на использовании раствора бромида лития (LiBr), который поглощает испарения внутри агрегата, переходя в состояние разбавленного вещества. Полученный раствор отправляется в генератор, где нагревается и выпаривается под воздействием пара или выхлопных газов. Раствор бромида лития (LiBr) возвращается в свое прежнее состояние, и направляется к своим истокам – в абсорбер. Тем временем полученный пар из воды подходит к конденсатору, чтобы замкнуть цикличный процесс и повторить процедуру вновь. Аппараты на абсорбционной системе охлаждения используются в производственных сферах для выполнения масштабных работ.
Видео о принципе работы чиллера
Принцип работы чиллера
Чиллер - это охладительная установка, которая применяется для регулирования и изменения температуры жидких хладоносителей. Наиболее широко эти приборы применяются в системах кондиционирования жилых зданий, производственных объектов, офисных центров и магазинов. А также холодильные установки подобного типа используют в промышленности для охлаждения жидкостей, медикаментов и других веществ.
В этом материале мы разберёмся в особенностях чиллера с воздушным охлаждением конденсатора, который использует при работе потоки воздуха. Эта установка отличается компактностью и простотой эксплуатации, поэтому она наиболее востребована в системах вентиляции и кондиционирования зданий.
Классификация чиллеров
Все чиллеры подразделяются на два больших блока в зависимости от типа охлаждения хладагента:
- воздушные.
Первый тип использует при работе воду или тосол, который обеспечивает теплообмен в хладагенте. Такие установки, как правило, используют на больших предприятиях в качестве альтернативы градирням. Их устанавливают за пределами здания, так как водяные установки имеют большие габариты и вес.
Для охлаждения воздуха в помещениях на предприятиях и в офисных центрах применяют чиллеры воздушного охлаждения. Они имеют компактную конструкцию и не требуют установки на улице или в отдельном помещении. Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора можно установить как в помещении, так и на улице. Такую установку можно разместить в одной из технических комнат здания, обеспечив подачу электричества и организовав воздуховод.
Система чиллер-фанкойл
Для поддержания комфортного микроклимата в зданиях используется система чиллер-фанкойл. При её организации к конструкции подключают специальные переходные устройства теплообмена - фанкойлы. Их проводят в каждое помещение здания, снабжая вентиляторами. Таким образом, хладагент (обычно в этой роли выступает вода или раствор этиленгликоля) охлаждает воздух во всех помещениях и является дополнением к общей системе кондиционирования. По принципу работы систему чиллер-фанкойл можно сравнить с действием сети отопления.
Конструктивные особенности чиллеров воздушного типа
В конструкции чиллеров с воздушным охлаждением конденсатора главной задачей является обеспечение эффективного продувания конденсатора потоками воздуха. За счёт этого процесса функционирует вся система холодильного оборудования, так как по трубкам конденсатора движется хладагент - фреон, который передаёт свою температуру теплоносителю.
Изначально все конденсаторы изготавливали в прямоугольной форме и устанавливали их вертикально, по бокам от охладителя. Однако впоследствии эта технология была признана малоэффективной - при экономии свободного места конструкция улавливала мало воздушных потоков.
Сегодня конденсаторы в большинстве моделей имеют W-образную форму и монтируются в верхней части конструкции. Такой способ охлаждения более эффективен, так как потоки воздуха естественным образом продувают все трубки прибора. Вентиляторы в современных установках с воздушным охлаждением конденсатора затрачивают меньше электроэнергии, чем в старых моделях.
Разновидности чиллера с воздушным конденсатором
Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора подразделяют на категории в соответствии с особенностями конструкции и техническими характеристиками установок. Выбор той или иной модели зависит от возможностей помещения или участка, где она будет расположена.
Классификация воздушных чиллеров производится исходя из количества блоков и типа механизма отвода нагретого воздуха. Так, в охладительных установках для этих целей могут использоваться:
Таким образом, выбор устройства зависит главным образом от возможностей для его размещения и типа вентиляторов. В следующем разделе мы подробнее рассмотрим отличия и преимущества этих элементов конструкции.
Вентиляторы в конструкции
Вентиляции в конструкции воздушного чиллера занимают важное место - именно они обеспечивают приток свежего воздуха к конденсатору. В установках могут использоваться осевые и центробежные вентиляторы.
Осевые вентиляторы задействуют при работе наружный воздух, а его движение обеспечивается вращением лопастей. Осевые вентиляторы довольно эффективно применяются для охлаждения . Главным недостатком таких устройств является высокий уровень шума при работе, поэтому их чаще всего устанавливают на улице. Для снижения шума некоторые производители используют различные насадки и меняют форму лопастей, однако, это зачастую сказывается на габаритах устройства.
Центробежные вентиляторы монтируются в воздуховоде в том случае, если охладитель устанавливается в помещении. Через воздуховод осуществляется как приток, так и вывод воздуха. Преимуществами таких устройств является более тихая работа, возможность использования вентиляторов даже в холодное время года. Минус центробежных моделей - необходимость возведения воздуховодов и дополнительных затрат.
Принцип работы охлаждающей системы
Работа воздушного чиллера основана на тех же принципах, что и во всех прочих холодильных установках. Он состоит из четырёх основных элементов: компрессор, конденсатор, испаритель и регулятор потока.
Внутри моноблока происходит циркуляция хладагента (для этих целей чаще всего используется фреон). Его движение обеспечивает компрессор, который создаёт давление внутри трубок. Нагнетаемый компрессором хладагент имеет высокое давление - до 30 атмосфер - и температуру (порядка 70 °C).
Фреон охлаждается в конденсаторе, состоящем из трубок, по которым течёт хладагент. В воздушных чиллерах охлаждение происходит благодаря обдуванию трубок потоком воздуха. Охлаждаясь, фреон переходит из газового состояния в жидкое.
Далее, фреон движется через регулятор потока, где снижается его давление и температура. Затем он попадает в испаритель, где расположены трубки с теплообменным веществом (вода или раствор этиленгликоля). В испарителе вода передаёт свою температуру фреону, он нагревается, а теплообменник охлаждается. Фреон попадает обратно в компрессор, а охлаждённая вода движется по фанкойлу, чтобы охладить воздух в помещениях.
Так как все , выбор модели с воздушным охлаждением конденсатора обуславливается возможностями его размещения и обеспечения электроэнергией. В целом установки такого типа в сочетании с фанкойлами являются более применимыми для жилых зданий, офисов и общественных мест. Они компактны по сравнению с водяными моделями и легки в управлении.
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.
Чиллер - это холодильная машина, предназначенная для охлаждения холодоносителя (воды, гликолевого раствора и т.п.).
В основе работы чиллера лежит парокомпрессионный холодильный цикл, аналогичный тому, что используется в обычных кондиционерах. То есть в состав чиллера входят все четыре основных элемента любой холодильной машины: компрессор, конденсатор, испаритель и регулятор потока.
На рисунке1 представлен чиллер наружной установки с воздушным охлаждением конденсатора. Все элементы холодильной машины скомпонованы в едином корпусе, который смонтирован на жёсткой раме.
Всегда готовы помочь и ждем вашего обращения. Оставьте контакты и мы перезвоним для консультации.
Теплый и холодный потоки
На противоположной стороне чиллера расположены входной и выходной водяные патрубки: к чиллеру поступает от здания теплая вода, а обратно возвращается холодный поток. Понятия «теплый» и «холодный» весьма условны. Фактически при работе чиллера оба потока являются холодными: их температура составляет порядка 10°С.
Однако температура теплого потока выше. Обе температуры настраиваются и могут быть различны, но существует два стандартных температурных графика: 7/12 и 10/15. В первом случае температура холодного потока равна +7°С, а теплого +12°С. Во втором случае +10°С и +15°С соответственно.
Охлаждение воды
Охлаждение воды в чиллере осуществляется в испарителе-теплообменнике, в котором рабочее вещество холодильной машины (холодильный агент или коротко - хладагент или хладон) испаряется за счет тепла, получаемого от воды. Таким образом, вода отдает свою энергию хладагенту, за счет чего и охлаждается. Но откуда берется хладагент?
Контур хладагента
Хладагент циркулирует внутри чиллера. Его движение по холодильному контуру осуществляется с помощью компрессора, который, по сути, исполняет роль насоса. Нагнетаемый компрессором хладагент имеет высокое давление (до 30 атмосфер) и температуру (порядка 70°С).
Далее температура сбрасывается в конденсаторе: протекающий по трубкам хладагент обдувается наружным воздухом. В то же время хладагент меняет своё агрегатное состояние: переходит из газового состояния в жидкое.
Однако давление хладагента осталось высоким. Охлажденный хладон высокого давления проходит через регулирующий вентиль, где расширяется. Давление хладагента резко падает.
Этот процесс напоминает подачу дыхательной смеси для аквалангиста: из баллона, где газ хранится под высоким давлением, он поступает к человеку, который дышит смесью с нормальным атмосферным давлением. При этом температура дыхательной смеси заметно снижается.
Аналогично и хладагент после регулирующего вентиля теряет не только давление, но и температуру. Таким образом, его температура снижается всего до нескольких градусов. Теперь он может охлаждать поток воды системы холодоснабжения здания. Это происходит в испарителе. Далее хладагент снова поступает в компрессор, и цикл замыкается.
Теплоотвод
Таким образом, в чиллере циркулирует специальное рабочее вещество - хладагент. Его цель - охладить воду и энергию, полученную от воды, и передать в окружающую среду. Оба процесса передачи энергии реализуются в теплообменных аппаратах (теплообменниках).
Как мы уже знаем, охлаждение воды происходит в испарителе: здесь хладагент получает тепловую энергию воды. А выброс тепла в окружающую среду происходит во втором теплообменнике - в конденсаторе.
Конденсатор - это единственное место, где хладагент контактирует с окружающей средой: трубки, по которым проходит хладагент, обдуваются наружным воздухом. При этом горячий хладагент остывает, то есть отдает свою энергию, а уличный воздух нагревается.
В этом можно легко убедиться, проведя рукой сверху над чиллером или даже просто подойдя к наружному блоку обычного кондиционера. Температура воздуха, которым оттуда дует, заметно выше температуры окружающего среды.
Итак, тепло, которое выделяется людьми, оборудованием, освещением, а также тепло, поступающее в помещения за счет солнечной радиации, передаётся циркулирующей по трубам воде. В испарителе холодильной машины вода это тепло передает хладагенту. А в конденсаторе холодильной машины это же тепло выходит наружу.
Компрессор - сердце холодильной машины
Своеобразным сердцем чиллера является компрессор. Так, в чиллерах Hitachi серии Samurai используются новейшие винтовые компрессора (см. рисунок 2). Компрессора являются самыми энергозатратными элементами чиллера, поэтому оптимизация их энергопотребления - одна из основных задач.
Рисунок 2. Компоновка двухвинтового компрессора в чиллерах Hitachi серии Samurai:
1. Высоконадежный двухполюсный электродвигатель HITACHI
2. Встроенный маслоотделитель (маслоотделитель циклонного типа)
3. Смотровое стекло для контроля уровня масла
4. Подогреватель масла
5. Высокоточные сдвоенные винтовые роторы
6. Фильтр на участке всасывания
Благодаря малому количеству движущихся частей компрессор отличается высокой степенью надежности, низким уровнем шума и низким уровнем вибрации. Кроме того, в данных компрессорах используется технология непрерывного регулирования холодопроизводительности, что позволяет идеально адаптироваться к нагрузке путем точного управления температурой охлажденной воды и отказаться от использования дорогих инвертеров.
Сброс тепла наружу
Рисунок 3. Вентиляторы конденсаторов в чиллерахHitachi
Отвод тепла в окружающую среду осуществляется в конденсаторе - теплообменнике, через который движется хладагент и наружный воздух. При этом движение хладагента, как мы уже знаем, обеспечивается компрессором.
Движение же воздуха осуществляется вентилятором конденсатора. На общем виде чиллера (см. рис. 1) сверху видны 6 цилиндрических элементов - именно в них и установлены вентиляторы, обеспечивающие движение воздуха через конденсатор. Воздух засасывается по бокам чиллера, проходит через конденсаторы, нагревается, а затем выбрасывается наружу вертикально вверх.
Вентиляторы конденсатора являются вторыми по величине потребителями энергии в чиллерах, поэтому их разработке и профилированию также уделяется большое внимание.
В частности, компания Hitachi использует новые двухлопастные вентиляторы (см. рис. 3), которые позволяют снизить шум по сравнению с четырехлопастным винтом. При этом увеличивается статический напор воздушного потока и, в то же время, существенно снижается мощность, потребляемая электродвигателем.
Работа «на тепло»
Многие чиллеры могут работать и по обратному холодильному циклу, вырабатывая тепло вместо холода. Это сродни реверсивному режиму работы кондиционеров - режиму работы «на тепло». В этом случае конденсатор чиллера играет роль испарителя и забирает тепло из окружающей среды, а в испарителе (который теперь стал конденсатором) тепло передается холодоносителю. Кстати, холодоноситель в этом случае уместнее именовать теплоносителем.
