Холодильные машины и чиллеры: принцип работы, установка

Чиллеры (chillers) — это высокоэффективные системы охлаждения, используемые для снижения температуры воды или другого хладоносителя.

Их применение охватывает широкий спектр промышленных и коммерческих нужд, включая обеспечение работы систем кондиционирования, охлаждение оборудования и процессов в производстве. Работа чиллера основана на цикле испарения и конденсации хладагента, аналогично бытовым кондиционерам, но в значительно больших масштабах.

На фото чиллер с воздушным конденсатором

Система чиллера подключается к фанкойлам через сеть трубопроводов, обеспечивая циркуляцию охлажденного воздуха по внутренним помещениям. Это делает чиллеры идеальным решением для комплексного кондиционирования в офисных зданиях, торговых центрах, больницах, промышленных предприятиях и других объектах с высокими требованиями к климатическим условиям.

Основные категории чиллеров

Чиллеры делятся на две основные категории по принципу действия:

• Чиллеры с воздушным охлаждением используют воздух в качестве среды для отвода тепла от конденсатора. В этих системах теплоотдача происходит за счёт принудительной циркуляции воздуха с помощью вентиляторов через конденсатор, что приводит к испарению хладагента. Такие установки легче в интеграции, так как не требуют дополнительного оборудования для охлаждения хладагента, но могут быть менее эффективными в жарком климате.
• Чиллеры с водяным охлаждением используют воду для отвода тепла в конденсационном процессе. Вода циркулирует между конденсатором чиллера и внешним охлаждающим источником, таким как охладительная башня. Этот метод отвода тепла более эффективен по сравнению с воздушным охлаждением, особенно в условиях высоких температур окружающей среды, но требует более сложной системы водоснабжения и водоотведения.

Выбор между чиллерами с воздушным и водяным охлаждением зависит от ряда факторов, включая климатические условия региона эксплуатации, доступность водных ресурсов, предполагаемые эксплуатационные расходы и требования к энергоэффективности.

Чиллеры играют ключевую роль в системах централизованного кондиционирования, обеспечивая надёжное и эффективное решение для управления климатом в больших и многофункциональных зданиях. Их выбор и проектирование требуют глубокого понимания потребностей объекта и тщательного анализа всех эксплуатационных аспектов. Классификация чиллеров осуществляется по нескольким критериям, включая место монтажа и тип исполнения конденсатора, каждый из которых имеет свои особенности, преимущества и недостатки.

По месту монтажа

Чиллеры наружной установки

Описание: Это моноблочные устройства с встроенным конденсатором, предназначенные для установки на открытом воздухе — на кровлях или рядом со зданиями.

Преимущества: Экономия пространства внутри зданий, более низкая начальная стоимость оборудования.

Недостатки: Необходимость использования незамерзающих жидкостей в качестве теплоносителя, дополнительные эксплуатационные затраты на подготовку к зимнему периоду.

Чиллеры внутренней установки

Описание: Установки с выносным конденсатором меньших размеров, расположенным снаружи, а основное оборудование — внутри помещения.

Преимущества: Возможность использования воды в качестве дешёвого теплоносителя, защищённость основного оборудования от внешних погодных условий.

Недостатки: Большее потребление энергии по сравнению с наружными установками.

По типу исполнения конденсатора

Чиллеры воздушного охлаждения

Описание: Конденсаторы такого типа охлаждаются наружным воздухом и чаще всего имеют трубчато-ребристую конструкцию.

Преимущества: Простота проектирования и эксплуатации, низкие капитальные затраты, независимость от водоснабжения.

Недостатки: Большие габариты конденсатора, потенциальное снижение эффективности в жаркую погоду.

Чиллеры водяного охлаждения

Описание: Используют воду для отвода тепла от конденсатора, что позволяет существенно уменьшить размеры оборудования.

Преимущества: Высокая эффективность, компактные размеры, возможность использования отработанной тепловой энергии.

Недостатки: Необходимость доступа к достаточному количеству воды, более высокие требования к обслуживанию и эксплуатации, зависимость от внешних систем охлаждения воды (драйкулеры, градирни).

Принцип работы чиллера

Принцип работы чиллера основан на цикле испарения и конденсации хладагента, который позволяет эффективно отводить тепло от охлаждаемой среды (воды или другого хладоносителя) и передавать его окружающей среде. Более подробное устройство и схема работы есть на сайте - https://www.xiron.ru/content/view/31544/28/. Работа чиллера включает в себя несколько ключевых этапов, обеспечивающих циркуляцию хладагента и передачу тепла:

1. Испарение. В испарителе чиллера хладагент поглощает тепло от охлаждаемой воды (или другого хладоносителя), которая проходит через систему трубопроводов испарителя. Энергия тепла, передаваемая хладагенту, заставляет его испаряться, переходя из жидкого состояния в газообразное. Этот процесс позволяет эффективно понижать температуру охлаждаемой среды.
2. Компрессия. Газообразный хладагент затем поступает в компрессор, где подвергается сжатию. Сжатие увеличивает температуру и давление хладагента, подготавливая его к следующему этапу - конденсации.
3. Конденсация. Сжатый и нагретый хладагент направляется в конденсатор, где отдает свое тепло окружающей среде (воздуху или воде, в зависимости от типа чиллера). В процессе отдачи тепла хладагент конденсируется, переходя из газообразного состояния обратно в жидкое.
4. Расширение. После конденсации жидкий хладагент проходит через расширительный клапан, который снижает его давление. Этот процесс сопровождается понижением температуры хладагента, после чего он снова возвращается в испаритель, где цикл повторяется.

Регулирование процесса

Весь процесс регулируется системой управления чиллера, которая поддерживает оптимальные условия работы оборудования, контролирует температуру охлаждаемой среды и обеспечивает защиту компонентов системы от перегрузок и других нештатных ситуаций.

Источник https://www.xiron.ru/