(495) 984-74-92
(495) 226-51-87
[email protected]
WhatsApp
Главная
Техническая информация
Водоохлаждающие установки - чиллеры
Что такое чиллер. Основные типы, устройство. Вопросы-ответы

Что такое чиллер. Основные типы, устройство. Вопросы-ответы

Чиллер – это специализированное устройство, используемое для охлаждения жидкости через парокомпрессионный или абсорбционный циклы. Эта охлажденная жидкость затем направляется в теплообменники для кондиционирования воздуха, охлаждения оборудования или использования в охлаждающих системах химических реакторов. В процессе работы чиллер генерирует тепло, которое необходимо эффективно отводить. Хотя использование в системах с фанкойлами является одним из примеров применения чиллеров, они также незаменимы в различных промышленных сферах, включая литье под давлением, лазерные системы, станочное оборудование, атомные электростанции, производство полупроводников и многие другие отрасли.

Чиллер

Существует несколько видов чиллеров: парокомпрессионного цикла и абсорбционного. Абсорбционные холодильные машины выпускаются известными производителями климатического оборудования: ShuangLiang Eco Energy (крупнейший производитель), Carrier, Trane, Thermax, York, Century, Broad.

Система чиллер-фанкойл — система кондиционирования воздуха, в которой теплоносителем между чиллером (холодильной установкой) и фанкойлами (теплообменниками, узлами охлаждения воздуха) служит охлаждённая жидкость, циркулирующая под относительно низким давлением — обыкновенная вода (Т — тропический климат +1…+40 С°) или водный раствор этиленгликоля (УХЛ — умеренный и холодный климат –60…+40 С°). Кроме чиллера и фанкойлов, в состав системы входит трубная разводка между ними, гидромодуль (насосная станция).

В чиллерах используется химическое вещество, известное как фреон, представляющее собой бесцветные и без запаха газы или жидкости. Фреоны химически стабильны, не поддерживают горение и не взрывоопасны даже при контакте с огнем. Однако при температурах свыше 250°C они могут разложиться с образованием токсичных веществ, таких как фосген COCl2, использовавшийся в качестве химического оружия. Термин «фреон», введенный компанией DuPont, долгое время использовался как общее название хладагентов. В СССР и России принято использовать термин «хладоны». Существуют различные типы хладагентов (например, R407° C, R410a, R404a, R134a), каждый из которых работает по принципу сжатия и фазовых превращений для охлаждения. Фреоны также применяются в системах пожаротушения на объектах повышенной опасности, таких как электростанции и корабли.

Чиллер с выносным конденсатором

Чиллер с внешним конденсатором — это устройство, в котором компрессор, испаритель и арматура собраны в одном корпусе на общей раме. Отличительной особенностью такой конструкции является размещение холодильного модуля внутри помещения, в то время как конденсатор для воздушного охлаждения устанавливается на улице или в отдельном помещении. Эта конфигурация позволяет эффективно распределить тепловую нагрузку и улучшить общую эффективность системы охлаждения.

Чиллер с выносным конденсатором

Основные преимущества:

  • возможность круглый год использовать воду;
  • высокий КПД работы за счет отсутствия контура с гликолем и промежуточного теплообменника;
  • более тихая работа чиллера из-за того, что нет шума от работающих вентиляторов конденсатора;
  • при работе не выделяется тепло в помещение;
  • холодильный модуль устанавливается в теплом помещении — это удобно для обслуживания. При установке чиллера с выносным конденсатором необходимо учитывать, что существуют ограничения по длине хладоновых трасс между чиллером и конденсатором. Длина трассы между блоками должна быть не более 15 метров. При дополнительном оснащении возможен вынес до 50 метров.

Принципиальная схема чиллера с выносным конденсатором

чиллер с выносным конденсатором

Схема чиллера с выносным конденсатором и зимним пуском

Чиллер с выносным конденсатором воздушного охлаждения и системой зимнего пуска

Спецификация

  1. Компрессор Danfoss
  2. Реле высокого давления KP
  3. Клапан запорный Rotolock
  4. Маслоотделитель OUB
  5. Клапан обратный NRV
  6. Клапан дифференциальный NRD
  7. Регулятор давления конденсации KVR
  8. Кран шаровой GBC
  9. Конденсатор воздушного охлаждения
  10. Кран шаровой GBC
  11. Клапан обратный NRV
  12. Ресивер линейный
  13. Клапан запорный Rotolock
  14. Фильтр-осушитель DML
  15. Стекло смотровое SG
  16. Клапан соленоидный EVR
  17. Катушка для клапана соленоидного Danfoss
  18. Клапан терморегулирующий TE
  19. Испаритель пластинчатый паяный тип B (Danfoss)
  20. Фильтр DAS/DCR
  21. Реле низкого давления KP
  22. Клапан запорный Rotolock
  23. Датчик температуры AKS
  24. Реле протока жидкости FQS
  25. Щит электрический

Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора

В чиллерах с жидкостным охлаждением конденсатор охлаждается с помощью жидкого теплоносителя, такого как вода или гликолевые растворы. Эти чиллеры обладают более высокой энергоэффективностью за счет низкой температуры конденсации по сравнению с аналогами с воздушным охлаждением. Тепло от конденсатора удаляется с помощью жидкости, которая затем охлаждается в отдельном теплообменнике, таком как сухая градирня, драйкулер или градирня открытого типа, обеспечивая эффективное рассеивание тепла.

Основные преимущества:

  • высокая эффективность благодаря низкой температуре конденсации и использованию воды в качестве теплоносителя;
  • чиллер с водяным конденсатором занимает мало места, по сравнению с воздушным;
  • сухую градирню можно вынести гораздо дальше, чем воздушный конденсатор.

Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора

Чиллер с конденсатором водяного охлаждения и с регулированием давления конденсации

Чиллер с конденсатором водяного охлаждения и с регулированием давления конденсации

Спецификация

  1. Компрессор Danfoss
  2. Реле высокого давления KP
  3. Клапан запорный Rotolock
  4. Конденсатор водяного охлаждения пластинчатый паяный тип B (Danfoss)
  5. Клапан водорегулирующий WVFX
  6. Фильтр-осушитель DML
  7. Стекло смотровое SG
  8. Клапан соленоидный EVR
  9. Катушка для клапана соленоидного Danfoss
  10. Клапан терморегулирующий TE
  11. Испаритель пластинчатый паяный тип B (Danfoss)
  12. Фильтр DAS/DCR
  13. Реле низкого давления KP
  14. Клапан запорный Rotolock
  15. Датчик температуры AKS
  16. Реле протока жидкости FQS
  17. Щит электрический

Моноблочный чиллер с воздушным охлаждением конденсатора

Моноблочные чиллеры применяются в системах центрального кондиционирования с приточными установками и в системах «чиллер-фанкойл». Моноблоки имеют две модификации:
  • с осевыми вентиляторами;
  • с центробежными вентиляторами.

чиллер моноблок

Чиллеры с осевыми вентиляторами представляют собой холодильные установки, смонтированные на раме в едином корпусе и устанавливаются в помещении или на кровле зданий или на улице на подготовленной площадке. Сброс тепла производится в окружающую среду.

принципиальная схема моноблочного чиллера

чиллер моноблок

Гидромодуль — насосная станция

Гидромодуль или насосная станция — это оборудование, которое используется вместе с чиллером и служит для циркуляции жидкости в системе трубопроводом, между чиллером и охлаждающим оборудованием или фанкойлами. гидромодуль состоит из следующих основных компонентов:
  • насос подающий, циркуляционный, резервный;
  • накопительная теплоизолированная емкость;
  • расширительная емкость (служит для компенсации температурного расширения и сжатия теплоносителя);
  • щит управления и система автоматики;
  • фильтр;
  • запорная арматура;

гидромодуль

Из-за изменений тепловой нагрузки в течение дня или сезона чиллеры могут производить больше холода, чем требуется. Это приводит к тому, что они работают в режиме коротких импульсов, регулярно включаясь и выключаясь. Частые старты компрессора ускоряют его износ и сокращают срок службы. Чтобы предотвратить это, иногда используют аккумулирующий бак, размер которого подбирается с учетом потенциальных тепловых нагрузок и объема теплоносителя в системе. Это позволяет увеличить интервалы между включениями и выключениями компрессора благодаря большему объему и теплоемкости теплоносителя.

Схема гидромодуля

гидромодуль

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

Принцип работы чиллера

Принцип работы чиллеров основан на втором начале термодинамики, использующем обратный цикл Ренкина, который является разновидностью обратного цикла Карно. В этом процессе важную роль играют фазовые переходы хладагента — испарение и конденсация, а не простое сжатие или расширение.

Стандартная система компрессионного холодильного оборудования включает:

  1. Компрессор: Создает необходимую разность давлений в системе, сжимая хладагент, что приводит к повышению его температуры.
  2. Испаритель: Забирает тепло от охлаждаемой жидкости или воздуха, причём хладагент при этом испаряется, поглощая тепло.
  3. Конденсатор: Отводит тепло от хладагента в окружающую среду, при этом хладагент конденсируется, переходя из газообразного в жидкое состояние.
  4. Дросселирующее устройство (например, терморегулируемый расширительный вентиль или капилляр): Поддерживает разность давлений между конденсатором и испарителем. Оно контролирует поток хладагента, позволяя ему расширяться и охлаждаться перед входом в испаритель.
  5. Фреон: Служит в качестве переносчика тепла от испарителя к конденсатору.
В процессе работы хладагент всасывается из испарителя компрессором в виде пара, сжимается, повышая свою температуру, и затем поступает в конденсатор. В конденсаторе хладагент охлаждается, отдавая тепло и конденсируясь. Затем жидкий хладагент под давлением проходит через дросселирующее устройство в испаритель, где он испаряется, резко уменьшая свою температуру и поглощая тепло.

Таким образом, хладагент в конденсаторе при высоком давлении переходит в жидкое состояние, выделяя тепло, а в испарителе под низким давлением он вскипает, становясь газообразным и поглощая тепло. Это обеспечивает циклическую теплопередачу в системе.

ТРВ важен для создания нужной разности давлений, обеспечивая эффективность охлаждения и полное заполнение испарителя хладагентом. С изменением тепловой нагрузки и температуры в камере количество хладагента в системе регулируется.

Принцип работы чиллера

  • 1 — конденсатор
  • 2 — терморегулирующий вентиль
  • 3 — испаритель
  • 4 — компрессор

Энергоэффиктивность чиллеров

В таблице ниже приведено сравнение холодопроизводительности и потребляемой мощности чиллеров на основных типах компрессоров:
  • спиральный;
  • поршневой;
  • винтовой.
Значение Поршневой Спиральный Винтовой
Q, кВт 99,9 102 103,2
N, кВт 33,66 30,08 32,4
СОР/КПД 2,97 3,4 3,18
Ток, А 57,1 53,3 56,4
Q — холодопроизводительность.
N — потребляемая мощность.
Данные указаны на фреоне R407° C, температура воды +7/12С.

Из таблицы видно, что потребляемая мощность на спиральных компрессорах меньше на 10-15%. Поэтому для систем кондиционирования очень часто используют спиральные коммпрессора в чиллерах.

Основные наиболее популярные фреоны на которых собираются чиллеры это: R404a, R407° C, R410a, R134a. (R22 разрушает озоновый слой, и производство ограничено Монреальским протоколом)

R134a Используется в основном в жарком климате, когда окружающая температура достигает +50…+60С или если нужно поддерживать температуру воды в чиллере +25…30 градусов. Компрессора, заправленные данным фреоном, показывают меньшую холодо-производительность, чем, например, на R407° C.

Потенциал разрушения озона ODP = 0. Для работы с хладагентом R134a рекомендуются только полиэфирные холодильные масла. Хладагент 134а просто дозаправляется после каждой утечки.

R410a Давление в контуре при рабочих температурах существенно выше (так, при температуре 43°С R22 имеет давление насыщенного пара 15,8 атм, а R410A—около 26 атм.), поэтому более высокие требования предъявляются к герметичности, медные трубки конденсатора и испарителя должны быть более прочными, отсюда большая масса меди и более высокая цена. (В процессе старения металлов и соединений возрастает количество утечек в оборудовании). Ещё одним минусом R-410A является несовместимость с минеральным маслом. Если R22 растворяется в любом минеральном масле, то для фреона R410a нужно специальное полиэфирное масло, которое намного дороже, а кроме того, требует более аккуратной заправки (оно очень активно поглощает влагу, теряя свои свойства). С другой стороны, R-410A обладает высокой удельной хладо-произодительностью (в полтора раза выше чем R-407° C и R22, в два раза выше чем R-134A, что позволяет использовать компрессор с меньшей объёмной производительностью.
R407° C В рабочем контуре чиллеров давление хладагентов значительно выше при рабочих температурах. Например, при 43°С давление насыщенного пара R22 составляет 15,8 атм, в то время как для R410A оно достигает около 26 атм. Это требует повышенной герметичности системы и прочности медных трубок конденсатора и испарителя, увеличивая общую массу и стоимость. С возрастанием времени эксплуатации увеличивается вероятность утечек. R-410A несовместим с минеральными маслами, в отличие от R22, и требует использования более дорогих полиэфирных масел, которые чувствительны к влаге. Однако R-410A обладает более высокой удельной хладопроизводительностью, что позволяет использовать компрессоры меньшей мощности по сравнению с R-407° C, R22 и R-134A.
R404а R404a часто используется в низкотемпературных чиллерах, где требуется охлаждение гликоля до температур в районе минус 15°С и ниже. Этот хладагент обладает низким температурным глайдом (разницей температур кипения при разных давлениях), который составляет менее 0,5 К. В зависимости от условий эксплуатации, R404a может увеличить холодопроизводительность на 4-5% и снизить температуру нагнетания в компрессоре до 8% по сравнению с хладагентом R502, что делает его более эффективным выбором в определенных приложениях.

Температуры хладоносителей в чиллерах

Чиллеры условно еще можно разделить по температуре, до какой охлаждается хладоноситель на:

  • Среднетемпературные с температурой жидкости +5…+25С (кондиционирование, охлаждение оборудования и.т.д.);
  • Низкотемпературные с температурой жидкости −20…0С (ледовые катки, технологическое охлаждение, и.т.д.);
  • Сверхнизкотемпературные с температурой жидкости (рассолы, спирты) −90…-30С (испытательные стенды);
При температуре жидкости выше +30С целесообразнее уже вместо чиллеров использовать градирни или аппараты воздушного охлаждения («сухие градирни»).

Стоимость чиллеров

  • На стоимость чиллеров влияют следующие основные факторы:
  • какую температуру жидкости необходимо поддерживать;
  • холодопроизводительность;
  • температура окружающей среды;
  • моноблочное исполнение, контейнерное или выносной конденсатор;
  • наличие гидромодуля
Зависимость цены чиллера с гидромодулем от холодопроизводительности можно посмотреть на графике ниже:

стоимость чиллеров

Экономическая выгода от использования чиллера

Если у нас на производстве час расходуется 5 м3/ч водопроводной воды, то выгода от чиллера составит до 90%. При использовании воды оплата идет за саму воду, а также за инженерные коммуникации — канализация и пр. При использовании оборудования для охлаждения воды затраты идут только на электроэнергию.

  • Затраты при водопроводном охлаждении — 900 руб/час.
  • Затраты на электроэнергию при использовании чиллера — 95.12 руб/час
  • Экономическая выгода* — 90.44%
    * — зависит от тарифов на электроэнергию, водоснабжение, водоотведение в вашем регионе
Основные неисправности чиллеров
  • Утечка фреона. Утечка фреона может произойти в результате негерметичного соединения фреонового контура.
  • Выход из строя компрессора. В компрессоре как правило происходит сгорание обмотки статора или разрушение клапанов (поршневой группы).
  • Влага в холодильном контуре. Влага (вода) в холодильный контур может попасть в результате образования утечки в испарителе, вследствие чего происходит смешение двух контуров «фреон-вода».

Плюсы и минусы АБХМ

Преимущества АБХМ:
  • Минимальное потребление электроэнергии. Электроэнергия требуется для работы насосов и автоматики.
  • Минимальный уровень шума.
  • Экологически безопасны. Хладагентом является обычная вода.
  • Утилизируют тепловую энергию сбрасываемой горячей воды, дымовых газов или производственных процессов.
  • Длительный срок службы (не менее 20 лет).
  • Полная автоматизация.
  • Пожаро- и взрывобезопасность.
  • Абсорбционные машины не подведомственны Ростехнадзору.

Недостатки абсорбционных чиллеров

  • Более высокая цена оборудования, примерно в 2 раза выше (на мощности ниже 500 кВт) чем цена обычного охладителя. При больших мощностях (2 МВт и выше) стоимость АБХМ приближается к стоимости ПКХМ.
  • Необходимость наличия дешевого (бесплатного) источника тепловой энергии с достаточно высокой температурой.
  • Относительно низкая энергетическая эффективность — тепловой коэффициент (отношение подведенной тепловой энергий к полученному холоду), равный 0,65-0,8 — для одноступенчатых машин, и 1—1,52 — для двухступенчатых машин.
  • Существенно больший вес, чем у обычного чиллера.
  • Чиллеры АБХМ занимают примерно на 50% больше площади размещения, чем эквивалентные парокомпрессионные чиллеры
  • Большинство фреоновых чиллеров поставляются с завода заправленными хладагентом. В то время как хладагент и абсорбент (включая добавки) должны устанавливаться на месте в чиллерах АБХМ.
  • Необходимость использовать открытые охладители — градирни, что увеличивает водопотребление системы.

Вопросы и ответы

Вопрос:

На чем работают чиллеры?

Ответ:

Чиллеры заправляются основными хладагентами — R407° C, R410a, R404a и др. Выбор фреона зависит от условий эксплуатации и конкретной задачи для которой подбирается охлаждающая установка.

На линии потребителя рекомендуется использовать воду, т.к у нее наилучшие теплотехнические свойства и теплообменник чиллера будет давать работать на максимальном КПД. Если есть риск замерзания воды, то использует раствор гликоля.

Вопрос:

Что лучше чиллер или драйкулер?

Ответ:

Температура хладоносителя при использовании драйкулера зависит от температуры окружающей среды. Если, например, на улице будет +30, то хладоноситель будет с температурой +35…+40С. Драйкулер используют в основном в холодное время года для экономии электроэнергии. Чиллером можно получать заданную температуру в любое время года.

Вопрос:

Какой чиллер лучше — с водяным или воздушным конденсатором?

Ответ:

Чиллер с водяным охлаждением имеет компактные размеры, поэтому могут размещаться в помещении и не выделяют тепло. Но для охлаждения конденсатора требуется холодная вода.

Чиллер с водяным конденсатором имеет более низкую стоимость, но может дополнительно потребоваться сухая градирня, если нет источника воды — водопровод или скважина.

Вопрос:

В чем отличие чиллеров с тепловым насосом и без него?

Ответ:

Чиллер с тепловым насосом может работать на обогрев, т.е не только охлаждать хладоноситель, но и нагревать его. Необходимо учитывать, что с понижением температуры нагрев ухудшается. Наиболее эффективен нагрев когда температура опускается не ниже минус 5.

Вопрос:

На какое расстояние можно выносить воздушный конденсатор?

Ответ:

Обычно конденсатор можно вынести на расстояние до 15 метров. При установке системы отделения масла выснок конденсатора возможен до 50 метров, при условии правильного подбора диаметра медных магистралей между чиллером и выносным конденсатором.

Вопрос:

До какой минимальной температуре работает чиллер?

Ответ:

При установке системы зимнего пуска работа чиллера возможно до окружающей температуры минус 30…-40. А при установке вентиляторов арктического исполнения — до минус 55.

 

"Добавить комментарий"


"Обновить"

<< 5 причин для выбора чиллера с выносным воздушным конденсатором   Промышленные чиллеры >>

 

Menu