Обслуживание и ремонт, подбор и проектирование холодильного оборудования различных марок — основной профиль Специального регулирующего органа на ближайшее десятилетие.
Классификация чиллеров
Чиллеры можно разделить на два типа, парокомпрессионные и абсорбционные, в зависимости от принципа работы и производства холода. Области применения обоих типов чиллеров схожи. Оба типа в основном используются для кондиционирования воздуха, промышленного охлаждения, вентиляции или производства хладагентов (охлаждающих жидкостей) для технического использования. Кроме того, охладители могут использоваться для нагрева теплоносителя в целях отопления и вентиляции. Кроме того, парокомпрессионные охладители используются гораздо реже, чем абсорбционные, из-за их более низкой эффективности при отрицательных температурах окружающей среды. В данной статье рассматриваются охладители парокомпрессионного типа.
Принцип действия.
Основными компонентами парокомпрессорного охладителя являются компрессор, испаритель, конденсатор и дроссельное устройство. В качестве хладагента обычно используется хладон — производное насыщенных углеводородов (в основном метана и этана), содержащих фтор и хлор. Холодильные установки работают по следующему принципу. Компрессор направляет газообразный хладагент в конденсатор (см. рис. 1). Там газ фреон конденсируется под воздействием высокого давления и теплоотдачи. Затем жидкий хладагент проходит через дроссельное устройство, где его давление падает и часть жидкости превращается в пар. Этот процесс сопровождается снижением температуры. Затем газожидкостная смесь поступает в испаритель, где она закипает и в конечном итоге превращается в пар. Испаритель — это промежуточный теплообменник хладагент/вода, в котором тепло передается от хладагента к хладагенту. Затем жидкость транспортируется по гидравлическому контуру до температуры, необходимой потребителю (вентиляторный доводчик, вентиляционная установка и т.д.).
Классификация кулеров.
- По типу охлаждения конденсатора.
- Конденсаторы с воздушным охлаждением, с
- С водяным охлаждением конденсатора.
- Для наружной установки.
- Для установки внутри помещений, с
- С системой естественного охлаждения (естественное охлаждение), с
- С центробежным вентилятором охлаждения конденсатора
- Тип компрессора и т.д.
Наружные блоки — это одиночные охладители с воздушным охлаждением, обычно расположенные на крыше здания или в специальном месте рядом с обслуживаемым зданием. Наружные блоки могут также включать выносные охладители испарителя.
- Холодильники с выносными конденсаторами (без конденсации); и
- Чиллеры с водяным охлаждением (водоохлаждаемые чиллеры), и
- Охладители с воздушным охлаждением и центробежными вентиляторами.
Внутренние охладители располагаются в специальной зоне, т.е. в моторном отсеке. Моноблочные чиллеры с воздушным охлаждением являются наиболее распространенными благодаря простоте установки, удобству использования и цене.
В системах с вентиляторным охлаждением нагревательной или охлаждающей средой является вода или антифриз. В мульти-сплит-системах тепло или охлаждение обеспечивается фреоном — хладагентом. Из-за разницы в теплоемкости охлаждающая жидкость менее эффективна, чем охлаждающая жидкость в системах с охладителем/вентиляторным змеевиком.
Схема работы чиллера
До 1982 года кулеры были единственной системой кондиционирования, способной работать в неограниченном количестве помещений. Соответственно, существует множество схем подключения и работы охладителей для различных установок. Поэтому существует множество конструкций охладителей и вариантов подключения. Наиболее распространенная форма: охладитель с осевым вентилятором, водяным контуром и воздушным конденсатором, обдуваемым двумя насосами в гидравлическом агрегате. Если охладитель находится в отапливаемом помещении, можно установить выносной воздушный конденсатор, но он не входит в комплект поставки и должен приобретаться отдельно. Это имеет недостатки, связанные с ограниченной длиной трубопровода и взаиморасположением самого охладителя и удаленного конденсатора. Существуют системы с водяными конденсаторами, где сам охладитель размещается в теплом помещении для удобства обслуживания. Однако для подачи холодной воды в конденсатор требуется дополнительный контур сухого водоохладителя.
Фото: Принципиальная схема конденсатора-охладителя с воздушным охлаждением. 1 — компрессор, 2 — реле высокого давления, 3 — запорный клапан, 4 — дифференциальный клапан, 5 — регулятор давления конденсации, 6 — конденсатор с воздушным охлаждением, 7 — приемная линия, 8 — запорный клапан, 9 — фильтр-осушитель, 10 — вид на стекло, 11 — электромагнитный клапан, 12 — для электромагнитного клапана змеевик, 13 — терморегулирующий вентиль, 14 — испаритель со сварной пластиной, 15 — фильтр-осушитель, 16 — реле низкого давления, 17 — запорный клапан, 18 — датчик температуры, — реле потока жидкости, 20 — электрическая панель.
Кроме того, существуют специально разработанные охладители, которые также работают в режиме нагрева жидкости. Эту функцию принято называть — функция теплового насоса или просто тепловой насос. Это направление немного отходит от кондиционирования воздуха и занимает особое место — тепловые насосы. Кулеры, которые работают как на охлаждение, так и на нагрев, называются кулерами с тепловым насосом.
При рассмотрении различных типов холодильников часто бывает так, что холодильники разделяют по их производительности. И такое разделение вполне уместно. Так, например, пределы для холодильников малой и большой мощности составляют от 20 до 100 кВт, но каждый производитель устанавливает этот предел самостоятельно.
Виды чиллеров
Тип кулера может быть самым разным и зависит от его назначения. Так, например, модульные чиллеры могут быть собраны как компоненты и подключены к контуру, в то время как отдельные чиллеры (или чиллеры определенной или фиксированной мощности) работают каждый в своем собственном контуре.
Фото: обзор серии модульных чиллеров DANTEX DN-25-250BD (F) (L) SF.
Тип компрессора, которым оснащен охладитель, зависит от типа охладителя. Небольшие охладители часто оснащаются ротационными компрессорами. Они дешевле и проще в строительстве. В небольших чиллерах и агрегатах большой производительности часто используются спирально-накатные компрессоры. Они более надежны и имеют больший запас прочности, чем роторные, при прочих равных условиях. Охладители могут быть оснащены до четырех или шести катящихся компрессоров. Начиная с мегаваттной мощности, чаще всего используются винтовые компрессоры, а конденсаторы охлаждаются водой, а не воздухом. Это повышает сложность конструкции охладителя. Если мощность ближе к 10 мегаваттам, можно также использовать центробежные компрессоры, водяные конденсаторы и испарители с залитыми кожухами и трубами.
Фото: DN-060MVB(G)/SF шарнирный чиллер с двумя ротационными компрессорами — DN-200BFL/SF шарнирный чиллер со спиральным компрессором — DN-380BGMTC/SM шарнирный чиллер с двумя винтовыми компрессорами.
Кроме них, существуют также абсорбционные охладители. Это устройства, использующие тепловую энергию (часто отработанную) для создания цикла охлаждения. Они не требуют компрессора в качестве компонента для циркуляции хладагента. В этих охладителях конденсатор и испаритель сконструированы иначе, чем в обычных охладителях. Единственное их преимущество заключается в том, что использование отбрасываемого тепла экономит значительное количество энергии для работы устройства. Сама конструкция намного сложнее, чем у обычных охладителей, и конечные температуры, достижимые с помощью таких охладителей, не такие низкие.
Рисунок: схема абсорбционного чиллера и абсорбционного чиллера в контуре
Как упоминалось выше, температура на входе и выходе кондиционера постоянна. Разница температур составляет 4-6 °C. Для достижения большей разницы температур используются системы с двумя насосами или с двумя насосами.
В обычных системах охлаждения для обеспечения циркуляции воды в гидроагрегате устанавливаются два насоса: один работает, а другой находится в режиме ожидания. Они устанавливаются в одном и том же месте параллельно друг другу. Однако неправильно называть их двухнасосными охладителями.
В двухнасосной системе насосные группы устанавливаются в разных местах перед и за накопительным баком. Именно так работают эти насосы, увеличивая разницу температур между входящей и выходящей водой до 15°C.
Правильность выбора чиллера
Обычно заказчик несет ответственность за выбор типа охладителя, исходя из своих требований и целей. Для поиска подходящей модели можно использовать следующие характеристики
- Тип теплоносителя (вода или незамерзающая среда), и
- Охлаждение/охлаждение + теплоноситель, при необходимости
- Круглогодичное или сезонное использование; и
- Если охладитель и гидравлический блок охлаждения находятся в одном или раздельном корпусе, то
- диапазон температур охладителя; и
- расположение охладителя (на крыше, на земле, между этажами).
Если устройство устанавливается в помещении, следует учитывать размер устройства и пространство, доступное для обслуживания. Если агрегат установлен в помещении, температура в помещении имеет большое значение, так как она напрямую влияет на давление конденсации. Его следует хранить при температуре ниже +35°C.
Фото: местонахождение кулера
Каждый производитель рассчитывает и выбирает охладители и гидравлические агрегаты по собственной программе. Это связано с тем, что существует множество производителей критических компонентов (компрессоров и теплообменников) с различной холодопроизводительностью, поскольку все остальные компоненты одинаковы. Особое внимание следует уделить выбору одного из компонентов гидравлического агрегата — бака-накопителя, так как для правильного расчета требуется много индивидуальных данных. Сам расчет производится в соответствии с рядом достаточно доступных уравнений.
Охладители необходимы для нагрева или охлаждения воды или антифриза. Они используются в качестве теплоносителей или хладагентов в фанкойлах и других устройствах кондиционирования, отопления и охлаждения.
Центробежные охладители
Охладители с центробежными вентиляторами предназначены для установки в зданиях. Основными требованиями к этим подразделениям являются Компактные размеры и низкий уровень шума подходят для установки внутри помещений.
В охладителях этого типа используется низкоскоростной центробежный вентилятор, большинство моделей малой и средней производительности оснащены малошумным спиральным компрессором, а поршневые компрессоры с уплотнением помещены в специальный акустический корпус.
При выборе и установке охладителя этого типа необходимо обеспечить свободный подвод охлаждающего воздуха к охладителю и отвод нагретого воздуха к конденсатору. Это осуществляется через всасывающие и расширительные каналы, образуя вентиляционную сеть, состоящую из центробежных вентиляторов, воздухонагревателей (охлаждающих конденсаторов), воздуховодов, всасывающих и расширительных вентиляционных отверстий. Размеры последних определяются на основе рекомендуемых скоростей воздуха в сечениях решетки и воздуховода.
Перепады давления в вентиляционных системах должны определяться на основе аэродинамических расчетов. Они должны соответствовать давлению, создаваемому центробежным вентилятором при величине потока воздуха, охлаждающего конденсатор.
Если давление в центробежном вентиляторе ниже, чем перепад давления в вентиляционной сети, то по специальному заказу на центробежный вентилятор может быть установлен более мощный электродвигатель.
Для того чтобы вибрации не передавались на вентиляционную сеть, трубы должны быть подсоединены к охладителю с помощью гибких вставок.
Холодильник с выносным конденсатором
Выносные конденсаторы
Неконденсационные агрегаты устанавливаются в помещении и подключаются к удаленному конденсатору. Как и в случае с холодильниками с центробежными вентиляторами, установка в помещении упрощает эксплуатацию системы. Не существует отдельных проблем, связанных с использованием неохлаждающих жидкостей, которые используют воду в качестве охлаждающей жидкости в системе, которую не нужно сливать зимой, и снижают затраты на транспортировку воды по сравнению с решениями без охлаждения.
К недостаткам неконденсирующихся охладителей относятся
Конденсаторные охладители с водяным охлаждением.
Охладители с водяным охлаждением дешевле, но требуют наличия водяного контура для охлаждения конденсатора со всем необходимым оборудованием.
Традиционно градирни используются для охлаждения конденсатора в холодильниках, где вода, нагретая в конденсаторе, распыляется через форсунки в движущийся поток наружного воздуха и охлаждается до температуры жидкости наружного воздуха при непосредственном контакте с воздухом. Затем он поступает в конденсатор.
