Что такое чиллер?

Вот основные характеристики и принцип работы чиллера:

• Цикл охлаждения: Чиллеры работают на основе цикла испарения и конденсации хладагента. Хладагент абсорбирует тепло при испарении в испарителе, охлаждая тем самым теплоноситель (часто воду), который затем циркулирует по системе для охлаждения оборудования, помещений или процессов.
• Компрессор: Он сжимает парообразный хладагент, повышая его температуру и давление.
• Конденсатор: В этом элементе горячий сжатый газовый хладагент отдает тепло внешней среде и конденсируется в жидкое состояние.
• Расширительный клапан: Он понижает давление охлажденного жидкого хладагента, после чего он возвращается в испаритель для повторного испарения.

Чиллеры широко используются для охлаждения зданий (центральное кондиционирование), в промышленности для охлаждения оборудования и производственных процессов, в частности, в пластмассовой, пищевой и фармацевтической промышленности.

В 1835 году Дэвид Босвелл Рид, химик без опыта работы в области инженерии или архитектуры, был приглашен для консультаций по вентиляции здания английского парламента. Репутация Рида как специалиста по вентиляции основывалась на его экспериментальных исследованиях и успехе системы вентиляции в его собственной лаборатории. В 1834 году различные парламентарии, включая лорда Бруэма и графа Грея, видели демонстрацию его системы. Изначальная схема Рида для здания парламента была основана на системе, управляемой естественной тягой, которую он разработал для своей лаборатории. Она включала герметично закрытый дебатный зал с подачей воздуха через высокий входной воздуховод и вытяжку через вторую башню, называемую «вытяжной шахтой». Система работала за счёт естественной конвекции, без использования вентиляторов, и включала печь у основания шахты для усиления конвекции.

Подход Рида кардинально отличался от более простых и менее технических методов, использованных в первоначальных архитектурных проектах дворца, созданных Чарльзом Барри и Августусом Велби Нортмором Пьюджином. Его схема требовала значительных изменений в первоначальных архитектурных планах и включала обширные переговоры с командой Барри. Однако, несмотря на годы разработки и успех во временных зданиях парламента, план Рида в конечном итоге был отклонён из-за споров между ним и Барри, а также из-за его ограниченного опыта в архитектурных проектах​. Так начиналась история.

Два основных типа чиллеров

• Воздушно-охлаждаемые чиллеры: Эти чиллеры используют воздух для охлаждения и конденсации хладагента. Воздух забирается из окружающей среды и направляется через конденсатор с помощью вентиляторов. Тепло от хладагента передается воздуху, который затем выбрасывается наружу. Воздушно-охлаждаемые чиллеры обычно легче устанавливать, так как не требуют системы охлаждающей воды, но они могут быть менее эффективными в жарком климате, где температура окружающего воздуха высока.
• Водо-охлаждаемые чиллеры: В этих системах для охлаждения хладагента используется вода. Вода циркулирует через конденсатор, поглощая тепло от хладагента. После этого нагретая вода отправляется в охладительный башенный контур (или другой теплообменник), где она охлаждается и возвращается обратно в конденсатор. Водо-охлаждаемые чиллеры обычно более эффективны, чем воздушно-охлаждаемые, особенно в условиях с высокими температурами окружающей среды, но они требуют наличия системы оборотного водоснабжения и, как правило, более сложны в установке и обслуживании.

На фото щит управления чиллером

Воздушно-охлаждаемые чиллеры действительно можно разделить на три основные группы в зависимости от типа используемого вентилятора и конструкции конденсатора:

• Моноблок с осевым вентилятором: В этих чиллерах используются осевые вентиляторы для перемещения воздуха через конденсатор. Осевые вентиляторы располагаются так, что воздушный поток движется вдоль оси вентилятора. Чиллеры этого типа обычно компактны и часто используются для наружной установки. Они могут быть менее эффективны при высоких внешних нагрузках, но их преимущество в простоте и низкой стоимости установки.
• С центробежным вентилятором: В этих системах используются центробежные вентиляторы, которые создают более высокое давление воздуха, чем осевые. Это позволяет использовать длинные воздуховоды, что делает их подходящими для внутренних установок, где воздух для конденсатора может подаваться издалека или где необходимо уменьшить уровень шума наружного блока.
• С выносным конденсатором: В этих чиллерах конденсатор расположен отдельно от основного блока чиллера. Это позволяет более гибко размещать конденсатор, оптимизируя его местоположение для максимальной эффективности и удобства обслуживания. Такие системы часто используются в больших промышленных или коммерческих приложениях, где требуются специальные решения для охлаждения.

На фото моноблочный чиллер

Фанкойлы (fan coil units) — это устройства, используемые в системах кондиционирования и отопления для регулирования температуры в помещении. Они являются ключевым компонентом в системах с централизованным охлаждением или отоплением, часто работая в связке с чиллерами. Вот основные функции и принципы работы фанкойлов:

• Регулирование температуры: Фанкойлы содержат теплообменник (как правило, это катушка с водой) и вентилятор. Вентилятор прогоняет воздух через катушку, который либо нагревается, либо охлаждается в зависимости от температуры теплоносителя в катушке.
• Связь с чиллером: В системе с чиллером, фанкойлы используют охлажденную воду, произведенную чиллером. Чиллер охлаждает воду, которая затем циркулирует по системе к фанкойлам, расположенным в различных зонах или комнатах здания. Когда воздух проходит через фанкойл, он охлаждается этой водой.
• Локальное управление: Фанкойлы позволяют регулировать температуру локально в различных зонах или комнатах, что обеспечивает гибкость и повышенный комфорт в зданиях с несколькими помещениями или зонами с разными температурными требованиями.
• Простота установки и обслуживания: Фанкойлы относительно просты в установке и не требуют сложного обслуживания, что делает их популярным выбором для коммерческих и жилых зданий.

Чиллеры могут быть расположены в различных местах, в зависимости от их типа, размера, конструкции и конкретных требований к системе охлаждения. Вот несколько распространенных мест для установки чиллеров:

• На крыше здания: Воздушно-охлаждаемые чиллеры часто устанавливаются на крышах зданий. Это позволяет экономить пространство на земле и обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха для эффективного охлаждения конденсатора. Однако при этом важно учитывать нагрузку на крышу и обеспечить доступ для обслуживания и ремонта.
• В машинных помещениях: Водо-охлаждаемые чиллеры часто устанавливаются в специальных машинных помещениях внутри здания. Такие помещения обычно оборудованы для обеспечения оптимальных условий работы и доступа к системам водоснабжения и электроснабжения.
• На открытой площадке: Иногда чиллеры могут быть установлены на открытых площадках возле здания. Это может быть необходимо в случае больших промышленных чиллеров или если в здании недостаточно места.
• В подвалах или цокольных этажах: Иногда чиллеры устанавливают в подвальных или цокольных этажах зданий, особенно если нет возможности размещения на крыше или на открытой площадке. Такое размещение требует обеспечения достаточной вентиляции и доступа для обслуживания.
• Рядом с зданием: В некоторых случаях, когда в самом здании нет подходящего места для установки, чиллеры могут быть размещены снаружи, рядом со структурой, которую они охлаждают.

Общий обзор и основные исполнения чиллеров

Стандартные чиллеры

• Стандартные чиллеры разработаны так, чтобы быть подходящими для различных условий эксплуатации. Они могут эффективно работать в разных климатических условиях и подходят как для коммерческих, так и для промышленных применений.
• Эти чиллеры могут быть как воздушно-охлаждаемыми, так и водо-охлаждаемыми. Воздушно-охлаждаемые чиллеры обычно предпочтительнее для наружной установки, поскольку они не требуют доступа к охлаждающей воде. Водо-охлаждаемые чиллеры обычно более эффективны, но требуют подключения к водяной системе, что делает их более подходящими для внутреннего размещения.
• Многие стандартные чиллеры предлагают модульную конструкцию, что позволяет легко масштабировать систему охлаждения в зависимости от изменяющихся потребностей.
• Благодаря их стандартному дизайну, эти чиллеры часто бывает легче установить и обслуживать, что делает их популярным выбором для многих предприятий.
• Современные стандартные чиллеры часто оборудованы энергоэффективными компонентами и системами управления для минимизации потребления электроэнергии и снижения эксплуатационных расходов.

Чиллеры с переключением в режим теплового насоса

• Режим охлаждения: В этом режиме чиллер работает как обычное охлаждающее устройство, передавая тепло из внутреннего пространства здания во внешнюю среду.
• Режим теплового насоса: В этом режиме работа системы меняется на противоположную. Тепловой насос извлекает тепло из внешней среды (даже если она холодная) и передает его внутрь здания для обогрева. Это достигается за счет изменения направления хладагента в системе.
• Эффективность и экономия энергии: Чиллеры с возможностью работы в режиме теплового насоса могут быть очень энергоэффективны, поскольку они используют тепловую энергию из внешней среды, что требует меньше электроэнергии по сравнению с традиционными системами обогрева. Эти чиллеры особенно полезны в климатических условиях, где требуется как охлаждение летом, так и отопление зимой, обеспечивая удобство и универсальность в одной системе. За счет использования одной системы для обоих видов температурного регулирования, здание может значительно сократить эксплуатационные расходы и упростить техническое обслуживание.

На фото компрессор чиллера

Чиллеры со свободным охлаждением

• Использование внешних температур: Когда температура внешнего воздуха ниже, чем температура охлаждающей жидкости в системе, чиллер может использовать этот холодный воздух для охлаждения без необходимости запуска компрессора. Это позволяет значительно снизить потребление электроэнергии.
• Теплообменник: В системе со свободным охлаждением обычно используется дополнительный теплообменник, который позволяет теплоносителю обмениваться теплом с внешним воздухом. При достаточно низкой температуре внешнего воздуха этот процесс может эффективно охлаждать жидкость в системе.
• Автоматическое переключение: Система может автоматически переключаться между режимом свободного охлаждения и традиционным режимом с использованием компрессора в зависимости от температуры внешнего воздуха.
• Энергоэффективность: Системы со свободным охлаждением могут быть особенно эффективными в местах с холодным климатом, где большую часть года внешняя температура ниже температуры охлаждающей жидкости. Это позволяет существенно сократить энергопотребление по сравнению с традиционными чиллерами.
• Снижение эксплуатационных затрат: За счет уменьшения использования компрессоров, чиллеры со свободным охлаждением позволяют снизить эксплуатационные затраты и продлить срок службы оборудования.

Чиллеры с рекуперацией тепла

• Процесс рекуперации: В процессе работы чиллера выделяется тепло, обычно это тепло рассеивается в окружающую среду. В чиллерах с рекуперацией тепла это тепло используется для нагрева воды. Это позволяет эффективно использовать энергию, которая в противном случае была бы потеряна.
• Нагрев воды: Системы рекуперации тепла в чиллерах способны нагревать воду до определенной температуры, которая может достигать +40 градусов Цельсия или даже выше в зависимости от конструкции и мощности системы. Эта горячая вода может использоваться для различных целей, включая отопление помещений, подогрев воды в бассейнах или для бытовых нужд.
• Энергоэффективность: Использование чиллеров с рекуперацией тепла значительно повышает энергоэффективность системы, так как одновременно решаются задачи охлаждения и нагрева без дополнительного потребления энергии.
• Экономия затрат: Хотя первоначальная стоимость таких систем может быть выше по сравнению с обычными чиллерами, они позволяют сократить операционные расходы за счет экономии энергии. Чиллеры с рекуперацией тепла идеально подходят для объектов, где одновременно требуется охлаждение и горячая вода, например, в гостиницах, больницах, спортивных комплексах и многоквартирных жилых зданиях.

Специальные малошумные и сверхмалошумные чиллеры

Основные характеристики малошумных и сверхмалошумных чиллеров:

• Улучшенная конструкция: Чтобы снизить уровень шума, эти чиллеры обычно имеют усовершенствованные компоненты, такие как специальные шумопоглощающие материалы, улучшенные компрессоры, тихие вентиляторы и изолированные корпуса.
• Технологии шумоподавления: Применение технологий шумоподавления, таких как акустические камеры, антивибрационные подушки и специальные конструкции лопастей вентилятора, помогают уменьшить вибрацию и шум.
• Снижение скорости вентиляторов: Использование вентиляторов с переменной скоростью позволяет оптимизировать их работу в зависимости от потребностей в охлаждении, что также способствует уменьшению шума.
• Управление и настройка: Современные малошумные и сверхмалошумные чиллеры оснащены системами управления, которые позволяют настраивать их работу таким образом, чтобы минимизировать шумовые эффекты.
• Применение: Эти чиллеры часто используются в местах, где важно снизить уровень шума до минимума для обеспечения комфортной и здоровой среды.