Принцип работы чиллера

Принцип работы чиллера

Чиллер – это промышленный агрегат, который устанавливают в системах кондиционирования для охлаждения использующейся в качестве теплоносителя жидкости. Принцип работы чиллера основан на физических законах переноса тепла. Во многом он похож на механизм работы стандартного кондиционера. Хотя чиллеры бывают разного типа, во всех моделях реализован парокомпрессионный холодильный цикл, за счет которого и обеспечивается снижение температуры жидкости. От бытовых кондиционеров чиллер отличается производительностью. Такое оборудование может отвечать за охлаждение как сравнительно небольших помещений, так и многоэтажных зданий.

Устройство чиллера: основные элементы

Существуют чиллеры разного типа. Их классифицируют, например, исходя из способа охлаждения – водяного или воздушного. Но схема работы чиллера и его устройство будут примерно одинаковыми в любых моделях, независимо от типа охлаждения, производителя и т.д. Основными компонентами этого оборудования являются:

1. Испаритель – это устройство, в котором происходит теплообмен, в нем теплоноситель отбирает тепло у охлаждаемого вещества.
2. Компрессор – это устройство, обеспечивающее давление фреона в чиллере. Именно под давлением и при высокой температуре происходит циркуляция хладагента в системе. Компрессоры могут быть разного типа – винтовые, поршневые, центробежные и т.д.
3. Конденсатор – это часть системы, предназначенная для охлаждения паров фреона.

Схема чиллера включает в себя еще один компонент – это хладагент. Самый распространенный вариант – это фреон, хотя есть системы, в которых для этих целей используют воду, тосол или этиленгликоль. Еще один компонент схемы — теплоноситель. Чаще всего для этих целей используется вода. Она нагревается до температуры в +12-15 градусов и подается в испаритель, где передает тепло хладагенту при непосредственном контакте. Принцип действия чиллера как раз на этом и построен – охлажденная вода подается на охлаждаемое оборудование. Хладагент при передаче тепла быстро закипает, происходит его испарение, он переходит в газообразное состояние и охлаждается.

Современное оборудование построено таким образом, что тепло, которое выделяется при охлаждении фреона, может потом использоваться в фанкойлах для того, чтобы нагревать воздух в помещении.

Схема работы и принцип действия чиллера 

Рассматривая чиллер – устройство, принцип работы – стоит отдельно проанализировать модели с водяным и воздушным охлаждением. Ведь, несмотря на общий принцип действия, различия между ними есть.

Как работает чиллер с водяным типом охлаждения

Если рассматривать принцип работы водяного чиллера в общих чертах, то он соответствует описанной выше схеме:

• Хладагент подвергается действию высоких температур и сжимается в компрессоре до определенного давления.
• Температура хладагента растет, при попадании в конденсатор она снижается, и происходит процесс конденсации – переход фреона в жидкое состояние.
• Охлажденный фреон попадает в испаритель. Там давление ниже, чем в основной магистрали, и при контакте с теплой водой хладагент закипает. При кипении его температура снижается. Таким образом, принцип работы чиллера с водяным охлаждением предполагает теплообмен – фреон забирает тепло от воды, а она охлаждается.
• Из испарителя газообразный фреон попадает в компрессорную камеру.

Если рассматривать любой чиллер для охлаждения, принцип работы можно описать по приведенному алгоритму. Если же рассмотреть модели с водяным охлаждением подробнее, то будут заметны нюансы.

Основными элементами такой системы являются:

1. Компрессор для обеспечения давления.
2. Конденсатор, в котором происходит процесс теплообмена и сжатый хладагент переходит в жидкую форму. Он охлаждается водой. В качестве источника жидкости для него могут использоваться грунтовые воды или теплоноситель из промышленного резервуара.
3. Регулятор давления, отвечающий за эффективность и безопасность процесса.
4. Манометр высокого давления (красный) отражает показатель давления фреона в жидком состоянии.
5. Регулировочный клапан для воды отвечает за подачу жидкости в конденсатор, чтобы предотвратить перегрев.
6. Фильтр-осушитель убирает из хладагента лишнюю влагу и примеси, это необходимо для защиты оборудования.
7. Испаритель – это устройство, где фреон закипает, а потом охлаждается и понижает температуру воды в резервуаре.
8. Водяной насос обеспечивает прокачку воды в системе.
9. Оборудование для контроля показателей – сенсорный зонд для температуры, манометры, поплавковый включатель (он отвечает за уровень воды) и т.д.

Конденсатор охлаждается водой, которая должна отдавать тепло. Для этого ее отводят в дополнительные модули, которые выполняют функции теплообменника. Для таких систем используются градирни и драйкулеры. В первых происходит распыление воды через форсунки, при этом она вступает в контакт с воздухом и передает ему тепло, а затем возвращается в конденсатор. Такой тип появился раньше, его недостатком является более сложная конструкция.

Все чаще используется драйкулер, где происходит теплообмен между водой и воздухом за счет обдува осевыми вентиляторами.

Схема чиллера с водяным охлаждением понятна. Она позволяет разобраться в преимуществах и недостатках такого оборудования. Преимущества:

• возможность использования воды в качестве дополнительного теплоносителя, что уменьшает расходы на обогрев помещения;
• компактные размеры конденсатора;
• высокая эффективность работы.

Но, несмотря на то, что сам конденсатор имеет меньшие размеры, чем в системах с воздушным охлаждением, при установке такой системы требуется больше места, потому что нужно разместить градирню или драйкулер. А такая система рециркуляции воды требует дополнительных энергозатрат. Так что перед установкой системы надо продумать все «за» и «против».

Как устроен чиллер с водным типом охлаждения: принцип работы

Особенность такого оборудования состоит в том, что здесь главная задача – это обеспечить продувание конденсатора воздушными потоками. Именно за счет этого процесса работает вся система, поскольку непосредственно по трубкам конденсатора подается фреон, выступающий в роли хладагента и передающий свою температуру жидкости в системе.

Рассматривая чиллеры промышленные, принцип работы и особенности функционирования, начинать нужно с нюансов конструкции. Конденсаторы могут иметь прямоугольную форму – тогда их устанавливают по бокам от охладителя. Во многих моделях конденсаторы имеют форму, напоминающую латинскую букву W. Их закрепляют в верхней части системы, чтобы воздушные потоки продували трубки способом, максимально близким к естественному.

Важное место в конструкции этого оборудования занимают вентиляторы. Они предназначены для обеспечения притока к конденсатору свежего воздуха. Вентиляторы бывают разного типа – центробежные и осевые. Первые используются тогда, когда охладитель ставят внутри здания. Сами вентиляторы тогда монтируются в воздуховоде, через который воздух проникает внутрь системы и выводится из нее. Преимуществами центробежных вентиляторов является практически бесшумная работа и возможность использования в течение всего года. Недостаток – необходимость устройства воздуховода, что связано с увеличением расходов.

Осевым вентиляторам для работы нужен только наружный воздух, его движение создается за счет вращения лопастей. Это оборудование считается эффективным. Но в процессе создается шум, поэтому они используются только в тех системах, которые монтируются снаружи здания. Сегодня есть технологии, которые позволяют немного снизить уровень шума за счет использования различных насадок или лопастей определенной формы. Но такие конструкции отличаются слишком большими габаритами.

Принцип работы чиллера с воздушным охлаждением базируется на той же схеме, что и работа описанной выше установки. Составляющие части его конструкции – те же. Это испарительная емкость, компрессор, уже упомянутый конденсатор и регулятор потока (в данном случае воздушного). В этой системе циркулирует хладагент, и в таких установках тоже обычно используется фреон. А для его движения компрессор повышает давление внутри трубок. Температура будет сохранятся до 70 при 70 градусов.

Затем хладагент проходит через регулятор воздуха, там происходит снижение температуры и давления. Оттуда фреон попадает в испаритель. Здесь установлен контур, внутри которого находится вещество, предназначенным для теплообмена. Для этого могут использовать воду или раствор этиленгликоля. Жидкость как бы обменивается температурой с хладагентом. Фреон при этом нагревается, а теплообменник, наоборот, охлаждается. После этого хладагент движется в обратном направлении в компрессор. А охлажденная жидкость (чаще всего это вода) перемещается по фанкойлу, чтобы потом охладить внутреннее пространство в здании.

Таким образом, когда нужен чиллер для охлаждения воды, принцип работы будет не главным критерием выбора, потому что практически во всех моделях оборудования процесс происходит одинаково. Но при покупке модели с воздушным охлаждением нужно подумать о том, где ее устанавливать и сколько электроэнергии она будет потреблять. В большинстве жилых зданий, офисов и торговых центров система с воздушным охлаждением будет отличным выбором, потому что система в целом занимает меньше места, чем описанная выше водяная разновидность.

Рабочее давление фреона в чиллере

Как уже было отмечено, высокое давление в чиллере – до 30 атмосфер – обеспечивает компрессор. Но это нормативный показатель. А в процессе работы оборудования надо контролировать уровень давления в режиме реального времени. Для этого используют манометры. Один устанавливают на входе контура, так называемый манометр синего цвета (или низкого давления). Он замеряет показатель хладагента перед всасыванием, до того, как он попадет в компрессорно-конденсаторный блок.

На выходе ставят другой манометр – красного цвета, который измеряет давление со стороны нагнетания. Допустимое рабочее давление в чиллере, максимальный и минимальный показатель – все эти сведения содержатся в технической документации. Причем они могут быть разными для разных типов хладагента. Иногда они также указаны на специальной табличке, зафиксированной на корпусе прибора.

Какой бы принцип действия чиллера ни был реализован, контролировать эти показатели необходимо. Есть специальные таблицы допустимых показателей давления при разных температурных условиях, на них и ориентируются.