Чиллер с водяным охлаждением конденсатора принцип работы

Принципы работы чиллеров

Чиллер — это промышленный водяной охладитель, применяемый для охлаждения теплоносителя.

В качестве теплоносителя обычно используется вода и водные растворы на основании этиленгликоля и пропиленгликоля, в концентрации от 20 до 50%. Температура теплоносителя в большинстве процессов находится в диапазоне от 7 до 150°С, однако, не редки и случаи, когда температура теплоносителя составляет 50°С или же 250°С.

По типу чиллеры делятся на:

  • Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора
  • Чиллер с водяным охлаждением конденсатора
  • Чиллер с выносным конденсатором

Внутри промышленного водяного охладителя (чиллера) находится охлаждающий газ (хладагент), в качестве которого используется фреон.

Принцип работы чиллера базируется на цикле Карно. В процессе сжатия фреона в компрессоре происходит его нагрев. Далее разогретый фреон попадает в конденсатор, где происходит его охлаждение и конденсация. Далее фреон в жидком состоянии попадает к ТРВ и далее в испаритель чиллера, где происходит его нагрев (передача тепла от более нагрето теплоносителя к менее нагретому теплоносителю (Фреон)). Затем газообразный фреон попадает в компрессор, где он сжимается, и цикл повторяется. Важную роль в данном цикле исполняет ТРВ (терморегулирующий вентиль), он дозирует необходимое количество фреона в испаритель и препятствует попаданию жидкой фракции в компрессор.

Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора

Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора (обычное такие называют моноблочным) могут быть установлены как на улице, так и в помещении. Также они могут быть оборудован встроенным циркуляционным насосом и накопительным баком, представляя собой решение полностью готовое к эксплуатации решение.

Для реализации энергосбережения в некоторых сериях чиллеров с воздушным охлаждением конденсатора существует встроенная батарея естественного охлаждения (фрикуллинг). Фрукулинг позволяет выключить компрессоры чиллера в зимний период времени, охлаждения теплоносителя осуществляется за счет отвода тепла в окружающую среду. Данные линейки чиллеров достаточно хорошо себя зарекомендовали, благодаря высокой энергоэффективности, компактности и простоты эксплуатации.

Чиллер с водяным охлаждением конденсатора

Принцип работы чиллера с водяным охлаждение конденсатора ничем не отличается от принципа работы воздухоохлаждаемого чиллера, однако, конденсация фреона осуществляется за счет его охлаждения вторичным теплоносителем. В качестве вторичного телпоносителя может применятся вода, либо расторы гликоля. Вода может быть оборотной или проточной.

Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора устанавливаются внутри помещения. Также допускается их установка в отапливаемый контейнер. Конденсатор чиллера охлаждают с помощью драйкулеров (сухих охладителей жидкости), мокрых градирен или воды из скважин. Последний способ самый не благоприятный, связанный с большим количеством оборотной воды.

При использовании драй-кулера для охлаждения конденсатора чиллера можно также реализовать систему энергосбережения. При этом в летний период времени драй-кулер будет работать на конденсацию фреона, а в зимний период времени драй-кулер будет работать на охлаждения потребителя (компрессоры чиллера при этом будут выключены), то обеспечит энергосбережение.

В зависимости от мощности охлаждения, некоторые модельные ряды чиллеров с водяным охлаждения конденсатором могут быть оборудованы встроенным циркуляционным насосом и накопительным резервуаром контура потребителя.

Чиллер с выносным охлаждением

Вспомогательное оборудование для систем охлаждения

Насосные станции

Насосная станция состоит из одного или нескольких циркуляционных насосов, накопительного бака и расширительного бака. На циркуляционных насосах может быть установлен частотный преобразователь, для плавной регулировки производительности. Для предотвращения передавливания насосов в процессе работы, на подаче установлены обратные клапана. Накопительный бак служит для компенсации температурных колебаний. Расширительный бак служит для компенсации температурных расширений теплоносителя. Циркуляционные насосы устанавливаются на раму. Насосная станция может быть оборудована коллекторами из пластика, стали или нержавеющей стали. Также устанавливается панель управления, для управления работой циркуляционных насосов.

Работа насосной станции

Работа насосной станции основывается на поддержании необходимого расхода жидкости и напора. Давление в контуре поддерживается в автоматическом режиме путем введения уставки на контроллере насосной группы. Станция оснащается двумя датчиками давления (на входе и на выходе). В связи с этим, можно выбрать различные алгоритмы работы:

  • Работа на поддержание давления на выходе (работа по датчику на нагнетании).
  • Работа на поддержание постоянства перепада давления в системы (идет сравнение сигнала обоих датчиков и поддержание в контуре перепада давления).

Насосную станцию можно подключить двумя способами:

  1. Установка на нагнетании на потребитель
  2. Установка на обратном трубопроводе с потребителя

Выбор способа подключения зависит от принципиальной схемы охлаждения, требования по параметрам давления на потребителе, типа контура.

Пластинчатый теплообменник принцип работы

Принцип работы пластинчатого теплообменника базируется на правилах термодинамики: передачи тепла от более нагретого тела менее нагретому телу. Жидкости циркулируют через пластины. И не перемешиваются между собой.

Основные части пластинчатого теплообменника:

  • Пластины
  • Уплотнения
  • Станина
  • Порты для подключения

Типы промежуточных теплообменников и их назначение

Промежуточные теплообменники разделяются по принципу:

  • Вода-вода
  • Вода-воздух

Теплообменники вода-воздух применяются в системах кондиционирования, для охлаждения складов и холодильных камер. Где холод от теплоносителя передается воздуху (происходит охлаждение воздуха)

Теплообменники вода-вода подразделяются на следующие типы:

  • Паяный теплообменник (не разборный)- теплообменники малой мощности, применяются в чистых средах
  • Пластинчатый разборный теплообменник- теплообменники малой и большой мощности, широко применяются в промышленности и на производстве. Благодаря разборной конструкции осуществляется прочистка и возможность увеличения мощности охлаждения, путем добавления пластин.
  • Кожухотрубный теплообменник- теплообменники применяющиеся на производстве. По кожуху циркулирует охлаждаемая среда. По рубкам охлаждающая. Данный тип теплообменников получил широкое применение в отраслях промышленности, где необходимо охлаждать теплоноситель с включениями.

Принцип работы водяных чиллеров, их виды, особенности, конструкция

Обновлено: 23 марта 2021.

В этой публикации пойдет речь про принцип работы чиллера с водяным охлаждением. Также расскажем про виды водяных чиллеров и их особенности. Наглядно покажем схему водяного чиллера с указанием всех узлов и элементов. Отдельно распишем функцию каждого из них.

Принцип работы водяного чиллера

У чиллера с водяным охлаждением хладагент отдает избыточное тепло не воздуху, а воде. Это происходит в конденсаторе, через который она прокачивается. В качестве источника воды используют:

  • Водоемы;
  • Реки;
  • Бассейны;
  • Промышленные стоки.

Иногда конденсатор выносится отдельно от основного блока. Тогда он полностью погружается в водоем. В чиллере для охлаждения воды отбора тепла из системы происходит с помощью хладагента (фреона). Чаще всего используются газы R-22, R-407c, R-134a, R-410a. Он циркулирует по замкнутому кругу. Основные элементы чиллера:

  • Компрессор;
  • Конденсатор;
  • Испаритель.

Общий принцип работы чиллера с водяным охлаждением

Принцип работы чиллера с водяным охлаждением пошагово:

  1. Хладагент в виде газа сжимается компрессором до определенного давления.
  2. При сжатии температура хладагента повышается;
  3. Попадая в конденсатор, хладагент охлаждается;
  4. При охлаждении фреон переходит в состояние жидкости (конденсируется);
  5. Далее хладагент попадает в испаритель, в котором давление ниже, чем в магистрали, по которой идет фреон;
  6. В испарителе при низком давлении хладагент закипает;
  7. При кипении температура фреона падает, он охлаждает воду, циркулирующую по системе;
  8. Из испарителя фреон в газообразном состоянии попадает в компрессор.

Виды водяных чиллеров

По принципу работы

По принципу работы есть два вида чиллеров с водяным охлаждением:

  • Парокомпрессионные;
  • Абсорбционные.

Парокомпрессионные чиллеры имеют более простую конструкцию. Они проще в обслуживании и дешевле. Парокомпрессионные модели используют повсеместно.

Абсорбционные чиллеры также называют АБХМ (Абсорбционная холодильная машина). Они встречаются гораздо реже, имеют более сложную конструкцию и стоят дороже. Но у них гораздо больший COP (коэффициент преобразования), который ошибочно называют КПД.

По расположению конденсатора

Также водяные чиллеры отличаются строением. Существуют моноблоки и модели с выносным конденсатором. В моноблоках конденсатор смонтирован в одном корпусе с другими элементами. Вода в него подается по трубам. Для этого в них установлен дополнительный насос. Либо она может циркулировать через градирню или драйкулер.

Во втором варианте чиллеров конденсатор расположен отдельно. Он погружается в водоем и соединяется с основным блоком фреоновой магистралью. Такие модели более сложны в монтаже и обслуживании, но часто более эффективны.

По источнику воды

Это разделение скорее относится к особенностям подключения. Если есть естественный водоем или большой объем воды, то с подключением не возникает проблем. Холодная вода проходит через конденсатор, нагревается и сбрасывается обратно.

Второй вариант – когда нет водоема. Чтобы охладить теплую воду, поступающую из конденсатора, используют одну из двух систем:

  • Драйкулер;
  • Градирню.

Драйкулер состоит из двух частей – радиатора и вентиляторов. Нагретая вода проходит через радиатор и обдувается вентиляторами. Ее температура падает, она возвращается в конденсатор.

Градирни бывают двух типов. В первых, традиционных, вода стекает по оросителю и обдувается вентилятором. Часть ее испаряется, при этом температура падает. В таких системах необходим постоянный подмес новой воды в небольших объемах.

Инновационные эжекционные градирни более эффективны. В них вода распыляется специальными форсунками так, чтобы максимально понизить ее давление. Такой метод принудительного испарения имеет больший коэффициент охлаждения. Но расход воды также присутствует.

Схема водяного чиллера

Функции элементов чиллера

1. Компрессор

Компрессор чиллера откачивает парообразный хладагент из испарителя и сжимает его. При сжатии повышается температура хладагента. Давление изменяется так, чтобы при охлаждении в конденсаторе газообразный фреон стал жидким.

2. Конденсатор

Конденсатор – это теплообменник, в котором фреон отдает тепло воде. Его температура падает, давление снижается. Газообразный хладагент становится жэидким. В качестве источника воды могут использоваться:

  • Грунтовые воды;
  • Бассейны;
  • Водоемы;
  • Промышленные резервуары.

3. Регулятор давления хладагента (фреона)

Регулятор нежен для контроля баланса давления хладагента. Он настроен таким образом, чтобы при попадании в конденсатор фреон сжижался, а в испарителе – закипал.

Читайте также  С каким шагом укладывать теплый водяной пол?

4. Манометр высокого давления

Показывает давление хладагента в жидком состоянии.

5. Регулировочный клапан для воды

В зависимости от давления хладагента, регулирует подачу воды в конденсатор. За счет этого жидкость в конденсаторе не перегревается.

6. Фильтр-осушитель

Удаляет из хладагента влагу, примеси, грязь. Тем самым защищает систему от повреждений.

7. Электромагнитный клапан жидкого хладагента (опционально)

При отключении компрессора перекрывает поток фреона. Благодаря этому хладагент не попадает в испаритель. В противном случае фреон закипал бы в испарителе, оказывая избыточное давление на компрессор. Это привело бы к его поломке.

8. Смотровое окно на фреоновой магистрали

Позволяет оператору или ремонтнику контролировать состояние потока хладагента.

9. Расширительный клапан

Регулирует поток хладагента, попадающего в испаритель. Необходим для поддержания нужной температуры.

10. Кран байпаса для горячего хладагента (фреона)

Кран байпаса устанавливается не во всех моделях. Он необходим для пропускания горячего хладагента в холодный. Это нужно тогда, когда компрессор часто включается и отключается. За счет подмешивания нагретого фреона в охлажденный:

  1. Уравнивается температура в двух потоках;
  2. Снижается нагрузка на компрессор;
  3. Понижается энергоэффективность чиллера.

11. Испаритель

Испаритель – это теплообменник, в котором поддерживается нормальное давление. Попадая в него фреон закипает, его температура понижается. За счет этого он охлаждает воду в резервуаре.

12. Резервуар

Емкость с водой, в которой расположен испаритель. Содержит определенный объем жидкости, чтобы избежать перепадов температуры.

13. Водяной насос

Необходим для прокачки охлажденной воды по системе. Например, к фанкойлам.

14. Сенсорный зонд исходящего канала

Измеряет температуру воды, подаваемой в систему из резервуара.

15. Манометр исходящего канала

Измеряет давление воды, прокачиваемой водяным насосом.

16. Электромагнитный клапан подлива воды

Если уровень воды в резервуаре падает, поплавковый включатель подает сигнал. Электромагнитный клапан открывается, вода подается в резервуар.

17. Сенсорный зонд входящего канала

Измеряет температуру воды, подаваемой в резервуар.

18. Поплавковый включатель подлива (опционально)

Необходим для контроля уровня воды в резервуаре. Если уровень падает ниже заданного, он включает соответствующий электромагнитный клапан.

19. Манометр низкого давления

Показывает давление хладагента в газообразном состоянии.

В этой статье мы рассказали про принцип работы чиллера с водяным охлаждением. Надеемся, она была вам полезной, а информация подана понятно. Не забудьте поделиться ей с друзьями!

Чиллеры

Чиллеры по России реализует компания «ИНТЕХ» (Москва). Чтобы получить КП на чиллеры, позвоните по телефону: . Отправить письменную заявку Вы можете на email или через форму заказа .

Чиллер (chiller) – это машина, водоохлаждающая установка, широко используется в крупных системах кондиционирования для снижения температуры хладоносителя (жидкости, чаще всего воды или водных растворов пропилен гликоля, этилен гликоля, кальций-хлора и натрий хлора).

Работая, он поддерживает заданную температуру, отбирая избыточное тепло, охлаждая теплоносители и подавая его в теплообменники, тем самым сохраняя заданный технологический процесс.

Принцип работы чиллера

Основой работы любой водоохлаждающей установки является парокомпрессионная холодильная система, такая же обычно используется и в кондиционерах. Чиллер состоит из четырех главных элементов любой холодильной машины, а именно: конденсатор, компрессор, регулятор потока и испаритель.

У чиллера на обратной стороне есть входной и выходной патрубок, подсоединенное к потребителю трубами, через которые поступает теплая вода, а возвращается уже охлажденная на 5 градусов Цельсия. С целью охладить воду, а полученную при этом энергию передать вовне, в чиллере постоянно циркулирует специальное рабочее вещество – хладагент, который движется по холодильному контуру с помощью компрессора (насоса). Оба процесса происходят в двух теплообменниках (теплообменных аппаратах) – испарителе и конденсаторе. Охлаждение воды, при котором хладагент вбирает тепловую энергию воды, происходит в испарителе. А в конденсаторе идёт выброс тепла вовне.

Компрессор – это сердце холодильной машины. А т.к. в нем мало движущихся частей, компрессор весьма надежен, с низким уровнем вибрации и довольно низким уровнем шума. Движение хладагента обеспечивает компрессор, а отвод тепла наружу конденсатор-теплообменник, в котором циркулирует наружный воздух и хладагент. Конденсатор состоит из корпуса, оребренного змеевика и осевых вентиляторов. Медный змеевик конденсатора оребрен алюминиевыми ламелями, увеличивающими количественные показатели конденсатора. Именно вентилятор конденсатора приводит в движение воздух извне. Двигатели вентиляторов имеют прямой привод, защищены от перегрузок по току и снабжены бесшумными подшипниками. Количество вентиляторов в установках зависит от производительности конденсатора.

Многие из чиллеров способны вырабатывать тепло вместо холода. В данном случае конденсатор является испарителем и забирает тепло извне, а в испарителе (который теперь конденсатор) тепло отдается холодоносителю (теперь уже теплоносителю).

Чиллеры с воздушным охлаждением

Чиллеры с воздушным охлаждением (воздушный) устанавливают на свободных площадках снаружи зданий. Они компактны и моноблочны, установить их достаточно просто, нужно всего лишь подключить электрический кабель и трубопровод.

Теплообменник в воздушном чиллере охлаждается осевыми вентиляторами, отсюда и его название.

Чиллеры с водяным охлаждением

Чиллер водяной, конденсаторы которого охлаждаются с помощью воды, работает с большей производительностью при меньших затратах на электроэнергию. В них для охлаждения конденсатора применяют промежуточный теплоноситель, его же охлаждают в драйкулерах и градирнях.

Можно обеспечить получение холода круглый год, используя «свободное охлаждение» – сброс тепла теплоносителя наружу без использования дополнительного оборудования и без холодильного цикла.

Как работают чиллеры: конструкция и принцип функционирования чиллеров

Как основа для современной коммерческой или промышленной системы охлаждения воды или теплоносителя чиллер включает в себя следующие конструктивные элементы:

  • Конденсатор – устройство для отвода тепла в окружающую среду.
  • Испаритель – элемент конструкции, с помощью которого отдается тепло воды или раствора хладагенту (фреон или аммиак).
  • Компрессор – отвечает за перемещение паров хладагента от испарителя к конденсатору, может быть поршневым, спиральным, винтовым, центробежным.
  • Терморегулирующее устройство отвечает за понижение температуры и давление хладагента по пути из конденсатора в испаритель.

В зависимости от того, воздушное или водяное охлаждение используется, различают одноименные типы:

  • Установка, в которой излишки тепла уходят с помощью воздуха, серии Pakcold, TT-COLD, GRS, EBHV, EBHP
  • Устройства, в которых охлаждение производится при помощи воды, серии EBSV, EBSP

Принцип работы агрегатов, таким образом, основан на интенсивном теплообмене и отводе тепла из испарителя в окружающую среду.

Преимущества чиллеров

По сравнению со сплит системами, в которых между холодильной машиной и локальными узлами циркулирует газовый хладагент, системы чиллер фанкойл обладают преимуществами:

  • Масштабируемость. Количество фанкойлов (нагрузок) на центральную холодильную машину (чиллер) практически ограничено только её производительностью.
  • Минимальный объём и площадь. Система кондиционирования крупного здания может содержать единственный чиллер, занимающий минимальный объём и площадь, сохраняется внешний вид фасада за счет отсутствия внешних блоков кондиционеров.
  • Практически не ограниченное расстояние между чиллером и фанкойлами. Длина трасс может достигать сотен метров, так как при высокой теплоёмкости жидкого теплоносителя удельные потери на погонный метр трассы намного ниже, чем в системах с газовым хладагентом.
  • Стоимость разводки. Для связи чиллеров и фанкойлов используются обыкновенные водяные трубы, запорная арматура и т. п. Балансировка водяных труб, то есть выравнивание давления и скорости потока воды между отдельными фанкойлами, существенно проще и дешевле, нежели в газонаполненных системах.
  • Безопасность. Потенциально летучие газы (газовый хладагент) сосредоточены в чиллере, устанавливаемом, как правило, на открытом воздухе (на крыше или непосредственно на земле). Аварии трубной разводки внутри здания ограничены риском залива, который может быть уменьшен автоматической запорной арматурой.

Недостатки чиллеров

  • Системы чиллер-фанкойл, в строгом смысле, не являются системами вентиляции они охлаждают воздух в каждом кондиционируемом помещении, но никак не влияют на вентиляцию воздуха. Поэтому для обеспечения воздухообмена системы чиллер-фанкойл комбинируются с приточно-вытяжной вентиляцией.
  • Будучи более экономичными, чем крышные системы, системы чиллер-фанкойл, безусловно, проигрывают в экономичности VRF-системам. Однако стоимость VRF-систем остаётся существенно выше, а их предельная производительность (объёмы охлаждаемых помещений) — ограничены (до нескольких тысяч кубометров).

«ИНТЕХ» — инжиниринговая компания. На нашем ресурсе air-ventilation.ru Вы можете узнать необходимую информацию и получить коммерческое предложение.

Чиллеры по России реализует компания «ИНТЕХ» (Москва). Чтобы получить КП на чиллеры, позвоните по телефону: . Отправить письменную заявку Вы можете на email или через форму заказа .

Принцип работы чиллера

Принцип работы чиллера во многом сходится с механизмом стандартного кондиционера. В двух агрегатах задействован парокомпрессионный холодильный цикл, который и обеспечивает охлаждение жидких веществ. Все холодильные машины схожи по своему строению, отличается только модель и способ охлаждения.

Устройство чиллера

Агрегаты, вырабатывающие холод, имеют в своем строении следующие элементы:

  • конденсатор;
  • компрессорная установка;
  • Специальный теплообменник фреон-вода;
  • испаритель.

В отличие от кондиционера или холодильника, чиллер охлаждает не воздух, а вещества, которые предназначены для перенесения холода, например, вода или гликолевый раствор. А уже охлажденные жидкости переносятся по трубам к тому месту, где требуется холод.

Принцип работы чиллера для чайников

Например, в кондиционере циркулирует фреон. Охлажденный газ проходит через радиатор внутреннего блока. Радиатор внутреннего блока обдувается воздухом. В результате воздух охлаждается, а фреон нагревается и уносится в компрессор.
В чиллере вместо фреона — вода. Холодная вода проходит через радиатор внутреннего блока. Радиатор внутреннего блока обдувается теплым воздухом из комнаты. Воздух охлаждается, а вода нагревается и уносится обратно в чиллер.

Теплообменник чиллера фреон-вода

Теплообменник для чиллера устроен таким образом, что внутри него существует два контура:

  • В первом контуре циркулирует фреон;
  • Во втором — жидкость (например, вода).
Читайте также  Водяной теплый пол на деревянный черновой пол

Оба контура теплообменника соприкасаются между собой через металлические стенки, но фреон и вода, естественно, между собой не перемешиваются. Для большей эффективности, движение происходит навстречу друг другу.

В теплообменнике фреон-вода происходит следующее:

  • Жидкий фреон через ТРВ (терморегулирующий вентиль) попадает в свой контур теплообменника. В процессе он расширяется, в результате происходит отбор тепла от стенок, охлаждая их и нагревая фреон.
  • Вода проходит по своему контуру теплообменника и ее температура падает за счет охлажденных стенок, которые охладил фреон.
  • Далее, фреон уносится в компрессор, а холодная вода — по назначению (для охлаждения чего-либо).
  • Цикл повторяется.

Компрессор для чиллера

Компрессор является главной частью любой кондиционерной машины, внутри него активизируются основные процессы агрегата, поэтому на работу этого элемента уходит значительная часть энергии. Компрессорная установка нацелена на сжатие паров действующего вещества прибора (фреона). После того, как пар перешел в сжатое состояние, а давление внутри агрегата повысилось, начинается процесс конденсации.

Современные компрессоры нацелены на всестороннюю экономию энергии, они оснащены инновационными деталями, которые помогают сохранить энергетическую эффективность и оптимизировать управление прибором. Принцип работы системы чиллер фанкойл заключается в рациональном расходе энергии, а также минимизации шума при работе агрегата.

Такие современные приборы отличаются:

  • высокой эффективностью;
  • минимальным шумовым уровнем;
  • многофункциональностью;
  • компактными размеров и форм;
  • универсальностью;
  • минимальными вибрационными движениями;
  • удобством при использовании.

Принцип работы чиллера фанкойл основан на использовании минимального количества энергии и максимальной выдаче тепловых результатов.

Чиллер с выносным конденсатором

Существуют виды охлаждающих приборов, которые можно использовать удаленно от места нахождения конденсатора. Принцип работы чиллера с выносным конденсатором основан на высокой мобильности и универсальности. Такие приборы имеют элементарное строение и простую схему эксплуатации.

Выносной конденсатор чиллера может работать на двух типах вентиляторов:

  • центробежные;
  • осевые.

Благодаря универсальности, удобству и высокой эффективности такие аппараты используются повсеместно для производственных нужд.

Единственное ограничение — чиллер с выносным конденсатором может быть использован только для охлаждения. Задействовать обратный холодильный цикл для нагрева жидкости не получится.

Абсорбционный чиллер фанкойл

Абсорбционные приборы отличаются от стандартных чиллеров строением и схемой эксплуатации. Принцип работы абсорбционного чиллера основывается на использовании раствора бромида лития (LiBr), который поглощает испарения внутри агрегата, переходя в состояние разбавленного вещества. Полученный раствор отправляется в генератор, где нагревается и выпаривается под воздействием пара или выхлопных газов. Раствор бромида лития (LiBr) возвращается в свое прежнее состояние, и направляется к своим истокам – в абсорбер. Тем временем полученный пар из воды подходит к конденсатору, чтобы замкнуть цикличный процесс и повторить процедуру вновь. Аппараты на абсорбционной системе охлаждения используются в производственных сферах для выполнения масштабных работ.

Видео о принципе работы чиллера

Что такое чиллер и как он работает

Обновлено: 23 марта 2021.

Чиллер, что это такое и для чего он нужен? Чем отличается от кондиционеров, каков его принцип работы? Что такое чиллер для охлаждения воды и других теплоносителей? Если вы столкнулись с вопросом выбора или обслуживания климатического оборудования, об этих вещах стоит знать.

Многие считают: чиллер – просто большой кондиционер. Но такое мнение в корне неверно. Такое холодильное оборудование имеет свои отличия, особенности. В этой публикации мы расскажем, какие бывают виды чиллеров и чем они отличаются. Опишем принцип работы чиллеров для охлаждения воды с водяным, воздушным охлаждением и абсорбционных.

Чиллер: что это такое и как он работает

Чиллеры (англ. Chiller – холодильник, холодильная машина) – устройства для обеспечения охлаждения или обогрева в промышленных масштабах. Их часто используют на производствах, для обеспечения микроклимата в торговых центрах, жилых домах, офисных зданиях.

Это климатическое оборудование можно сравнить с наружным блоком кондиционера, к которому подключено большое количество внутренних. В их качестве выступают фанкойлы, поэтому такая система называется чиллер-фанкойл. Принцип работы чиллера позволяет подключить любые типы фанкойлов и их комбинации.

Как в кондиционере, производство тепла или холода происходит за счет циклов испарения-конденсации хладагента. В отличие от сплит-систем, фреон циркулирует только в устройстве.

Между основным блоком чиллера и фанкойлами проложена магистраль, по которой циркулирует вода, являющаяся теплоносителем. Иногда вместо нее используют гликоль, его производные и смеси с водой (этеленгликоль, пропиленгликоль).

Рабочий цикл

Основные элементаы чиллера:

  1. Компрессор;
  2. Конденсатор;
  3. Испаритель;
  4. Теплообменник.

Компрессор сжимает фреон в конденсаторе, повышая давление настолько, что он конденсируется, переходит в жидкое состояние. Его температура существенно повышается.

В конденсаторе нагретый фреон отдает тепло воздуху или воде. Он охлаждается и переходит в испаритель.

В испарителе установлен регулирующий вентиль, который контролирует количество хладагента. Фреон попадает больший объем расширяется, переходит в газообразное состояние. При испарении температура хладагента падает.

В состоянии экстремально охлажденного газа фреон переходит в теплообменник, где охлаждает воду в магистрали. Холодная вода поступает в фанкойлы, обеспечивая их работу. В радиаторах фанкойлов она охлаждает воздух.

Когда чиллер работает на обогрев, процесс такой же, но циркуляция идет в обратном порядке. Теплая вода в фанкойлах нагревает проходящий воздух.

  • Перед попаданием в компрессор фреон имеет температуру 0 градусов. После сжатия и перехода в жидкую фазу она повышается до +60.
  • Проходя через конденсатор хладагент охлаждается до +30 °С.
  • В испарителе фреон переходит в состояние газа, его температура падает до -15 градусов.
  • Протекая через теплообменник, он нагревается от воды до 0 °С.
  • Цикл повторяется снова.

Установка внутреннего блока чиллера (Видео)

Преимущества и недостатки

По назначению чиллеры схожи с прецизионными кондиционерами, мультизональными или мульти-сплит системами. Они призваны обеспечивать микроклимат в нескольких помещениях и больших объемах. Но имеют принципиальные отличия.

В системах чиллер-фанкойл за обогрев или охлаждение отвечает теплоноситель – вода или антифриз. В мульти-сплит системах приток холода или тепла осуществляется хладагентом – фреоном, хладоном. Из-за разницы в теплоемкости он менее эффективен, чем теплоноситель системы чиллер-фанкойл.

В мультизональном кондиционере допускается расстояние между внутренним и наружным блоком в несколько десятков метров. Чем дистанция больше, тем быстрее падает эффективность (COP) кондиционера.

Длина труб между чиллером и фанкойлом может быть более 100 метров. При этом эффективность несколько снижается, но не так сильно, как у мульти-сплита. Все зависит от скорости потока, мощности насоса, теплоизоляции труб.

Кроме эффективности, у чиллеров есть следующие плюсы:

  • Возможность изменять количество фанкойлов;
  • Чиллер не портит внешний вид фасада здания;
  • Фреон не циркулирует к фанкойлам, при его утечке нет риска нанести вред здоровью людей;
  • Долгий срок службы;
  • Низкая стоимость монтажа фанкойлов и магистралей для теплоносителя.

Есть у чиллеров минусы:

  • Высокая стоимость;
  • Дорогая профилактика и обслуживание;
  • Высокая цена запчастей.

Как работает чиллер с воздушным охлаждением

Холодильные машины с воздушным охлаждением конденсатора наиболее распространены. Их часто можно увидеть на крышах больших зданий. Принцип работы чиллера с воздушным охлаждением основан на теплообмене между фреоном и атмосферным воздухом.

Различают два вида такого оборудования:

  • С выносным, наружным конденсатором;
  • С встроенным, внутренним конденсатором.

В первом случае блок конденсатор находится на удалении от основного блока и связан с ним магистралью, по которой циркулирует фреон. Такие установки дороже, но удобнее в обслуживании – внутренний блок можно установить в помещении.

Чиллеры с встроенным конденсатором выполнены в виде моноблока. Их монтируют снаружи здания, в основном на крыше. Их стоимость ниже, но обслуживание затруднено.

Холодильные машины с выносным конденсатором подвержены влиянию внешних факторов (осадки, механические повреждения). Они имеют меньший срок эксплуатации.

Чиллеры с встроенным конденсатором на крыше здания.

Принцип работы чиллера с водяным охлаждением

В чиллерах с водяным охлаждением конденсатора в качестве среды для отбора или сброса тепловой энергии используется вода. Это может быть пруд, река, бассейн или любой водоем. В них конденсатор находится отдельно от основного блока и погружен в воду.

Такие устройства имеют хорошую тепло- и хладопроизводительность. Они меньше подвержены зависимости от температуры окружающей среды.

На вопрос как работает чиллер с водяным охлаждением, можно ответить просто – точно так же, как с воздушным. Единственное отличие в том, что конденсатор погружен в воду, а не находится на открытом воздухе.

При этом чиллеры с водяным охлаждением более эффективны, чем с воздушным. Дело в том, что вода имеет большую теплоемкость и способна более эффективно отбирать или отдавать тепло. Но рассчитать разницу в энергопотреблении чиллеров двух вариантов можно только на индивидуальном примере.

Абсорбционный чиллер

Абсорбционный чиллер или АБХМ имеет отличный от других видов принцип работы. В его конструкции отсутствует компрессор, а давление внутри системы повышается за счет внешних источников тепла. Такое оборудование может использовать низкотемпературную тепловую энергию.

Подробнее о функционировании абсорбционных чиллеров читайте в статье «Принцип работы АБХМ».

В последнее время производители ведут разработки холодильных машин малой мощности, которые можно было бы использовать в быту. Уже существуют опытные модели, но их стоимость слишком велика. Прогнозируется, что через 10-15 лет можно будет установить абсорбционный чиллер для обеспечения микроклимата в частном доме.

Промышленный абсорбционный чиллер YORK.

Вопрос-Ответ

Какие бывают типы чиллеров

По принципу работы чиллеры бываю парокомпрессионные и абсорбционные. По типу охлаждения или нагрева хладагента бывают чиллеры с воздушным и водяным охлаждением.

Для чего нужен чиллер

Чиллер необходим для нагрева или охлаждения воды или антифриза. Они используются как теплоноситель или хладагент в фанкойлах и другом климатическом, нагревательном или холодильном оборудовании.

Читайте также  Установка смесительного узла водяного теплого пола

Надеемся, статья была вам полезна, вы узнали что такое чиллер и его принцип работы. Если вы хотите высказать свое мнение или задать вопрос – это можно сделать в комментариях. Не забудьте поделиться статьей в соцсетях

Промышленные чиллеры для охлаждения воды

В представленной нами статье подробно описан принцип действия этого типа климатического оборудования. Приведены правила сборки и сооружения системы, формирующей микроклимат в помещении. С учетом наших рекомендаций вы без проблем сможете подобрать оптимальную модель.

Принцип работы чиллера для чайников

Например, в кондиционере циркулирует фреон. Охлажденный газ проходит через радиатор внутреннего блока. Радиатор внутреннего блока обдувается воздухом. В результате воздух охлаждается, а фреон нагревается и уносится в компрессор. В чиллере вместо фреона — вода. Холодная вода проходит через радиатор внутреннего блока. Радиатор внутреннего блока обдувается теплым воздухом из комнаты. Воздух охлаждается, а вода нагревается и уносится обратно в чиллер.

Чтобы разобраться в деталях, прочтите нашу статью: принцип работы холодильника.



Устройство и принцип работы парокомпрессионного агрегата

Основные конструктивные блоки чилера такого типа:

  • испаритель хладагента;
  • компрессор;
  • конденсатор;
  • дросселирующее устройство;
  • контур охлаждения конденсатора.

Работает устройство так же, как холодильник или кондиционер. Поступающий от потребляющих установок нагретый хладоноситель в испарителе-теплообменнике передает тепло рабочему веществу холодильной машины – холодильному агенту, хладону. Жидкий хладон кипит, забирает тепло, и в газообразном состоянии перекачивается компрессором в конденсатор. Высокое давление и отвод тепла от конденсатора приводит к сжижению хладагента. Через дросселирующее устройство он возвращается в испаритель на следующий цикл охлаждения.

При температуре входящего хладоносителя 10 – 12 0С на выходе из чилера температура составляет 7 – 10 0С.

Теплообменник чиллера фреон-вода

Теплообменник для чиллера устроен таким образом, что внутри него существует два контура:

  • В первом контуре циркулирует фреон;
  • Во втором — жидкость (например, вода).

Оба контура теплообменника соприкасаются между собой через металлические стенки, но фреон и вода, естественно, между собой не перемешиваются. Для большей эффективности, движение происходит навстречу друг другу.

В теплообменнике фреон-вода происходит следующее:

  • Жидкий фреон через ТРВ (терморегулирующий вентиль) попадает в свой контур теплообменника. В процессе он расширяется, в результате происходит отбор тепла от стенок, охлаждая их и нагревая фреон.
  • Вода проходит по своему контуру теплообменника и ее температура падает за счет охлажденных стенок, которые охладил фреон.
  • Далее, фреон уносится в компрессор, а холодная вода — по назначению (для охлаждения чего-либо).
  • Цикл повторяется.

Чиллер с водяным охлаждением конденсатора

Для работы летом и зимой используется чиллер с водяным конденсатором. Способ его подключения более универсален и не требует слива воды. Чиллер и гидромодуль располагаются в помещении. При этом исключено негативное влияние холодного уличного воздуха. Жидкость не замерзает, и установка защищена от поломки. Но систему необходимо дополнить еще одним водяным контуром, соединяющим конденсаторный блок и охладитель. Монтаж такого количества элементов более трудный, оборудование занимает много места и требует определенных затрат.

Компрессор для чиллера

Компрессор является главной частью любой кондиционерной машины, внутри него активизируются основные процессы агрегата, поэтому на работу этого элемента уходит значительная часть энергии. Компрессорная установка нацелена на сжатие паров действующего вещества прибора (фреона). После того, как пар перешел в сжатое состояние, а давление внутри агрегата повысилось, начинается процесс конденсации.

Современные компрессоры нацелены на всестороннюю экономию энергии, они оснащены инновационными деталями, которые помогают сохранить энергетическую эффективность и оптимизировать управление прибором. Принцип работы системы чиллер фанкойл заключается в рациональном расходе энергии, а также минимизации шума при работе агрегата.

Такие современные приборы отличаются:

  • высокой эффективностью;
  • минимальным шумовым уровнем;
  • многофункциональностью;
  • компактными размеров и форм;
  • универсальностью;
  • минимальными вибрационными движениями;
  • удобством при использовании.

Принцип работы чиллера фанкойл основан на использовании минимального количества энергии и максимальной выдаче тепловых результатов.

Классификация чиллеров

Все чиллеры подразделяются на два больших блока в зависимости от типа охлаждения хладагента:

  • водяные;
  • воздушные.

Первый тип использует при работе воду или тосол, который обеспечивает теплообмен в хладагенте. Такие установки, как правило, используют на больших предприятиях в качестве альтернативы градирням. Их устанавливают за пределами здания, так как водяные установки имеют большие габариты и вес.

Для охлаждения воздуха в помещениях на предприятиях и в офисных центрах применяют чиллеры воздушного охлаждения. Они имеют компактную конструкцию и не требуют установки на улице или в отдельном помещении. Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора можно установить как в помещении, так и на улице. Такую установку можно разместить в одной из технических комнат здания, обеспечив подачу электричества и организовав воздуховод.

Система чиллер-фанкойл

Для поддержания комфортного микроклимата в зданиях используется система чиллер-фанкойл. При её организации к конструкции подключают специальные переходные устройства теплообмена — фанкойлы. Их проводят в каждое помещение здания, снабжая вентиляторами. Таким образом, хладагент (обычно в этой роли выступает вода или раствор этиленгликоля) охлаждает воздух во всех помещениях и является дополнением к общей системе кондиционирования. По принципу работы систему чиллер-фанкойл можно сравнить с действием сети отопления.

Чиллер с выносным конденсатором

Существуют виды охлаждающих приборов, которые можно использовать удаленно от места нахождения конденсатора. Принцип работы чиллера с выносным конденсатором основан на высокой мобильности и универсальности. Такие приборы имеют элементарное строение и простую схему эксплуатации.

Выносной конденсатор чиллера может работать на двух типах вентиляторов:

  • центробежные;
  • осевые.

Благодаря универсальности, удобству и высокой эффективности такие аппараты используются повсеместно для производственных нужд.

Единственное ограничение — чиллер с выносным конденсатором может быть использован только для охлаждения. Задействовать обратный холодильный цикл для нагрева жидкости не получится.

Разновидности

Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора принято делить на три вида.

Моноблоки с осевым вентилятором

Чиллеры такого типа наиболее подходят для установки в условиях улицы. Охлаждение производится при помощи атмосферных потоков.

Моноблоки центробежного вентилирования

Агрегаты, подлежащие монтажу внутри помещения. Охлаждаются при помощи наружного воздуха, подаваемого по воздуховодным магистралям.

Блок выносного конденсирования

По сути является аналогом сплит системы. Собственно чиллер устанавливается в помещении, а конденсатор выводится за пределы помещения на улицу.

Принцип работы чиллера с воздушным охлаждением конденсатора сопоставим с действием классического холодильного оборудования. Основным отличием будет являться собственно система охлаждения, которая производится за счет воздуха.

В системах охлаждения чиллеры с воздушным конденсатором передают тепло от носителя холода, проходящего по контурному периметру помещения за пределы здания. Испаритель принимает тепло от хладагента и передает его в конденсатор, где производится сброс тепла. Охлаждение конденсатора производится уличным воздухом, что значительно упрощает работу всей системы и делает ее экономически выгодной. Основным нюансом можно считать тот факт, что для лучшей теплоотдачи конденсатора, необходим наибольший воздушный поток. Чем мощнее и объемнее поток воздуха, тем качественней работа конденсатора.

Абсорбционный чиллер фанкойл

Абсорбционные приборы отличаются от стандартных чиллеров строением и схемой эксплуатации. Принцип работы абсорбционного чиллера основывается на использовании раствора бромида лития (LiBr), который поглощает испарения внутри агрегата, переходя в состояние разбавленного вещества. Полученный раствор отправляется в генератор, где нагревается и выпаривается под воздействием пара или выхлопных газов. Раствор бромида лития (LiBr) возвращается в свое прежнее состояние, и направляется к своим истокам – в абсорбер. Тем временем полученный пар из воды подходит к конденсатору, чтобы замкнуть цикличный процесс и повторить процедуру вновь. Аппараты на абсорбционной системе охлаждения используются в производственных сферах для выполнения масштабных работ.

Разновидности чиллера с воздушным конденсатором

Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора подразделяют на категории в соответствии с особенностями конструкции и техническими характеристиками установок. Выбор той или иной модели зависит от возможностей помещения или участка, где она будет расположена.

Классификация воздушных чиллеров производится исходя из количества блоков и типа механизма отвода нагретого воздуха. Так, в охладительных установках для этих целей могут использоваться:

    осевой вентилятор — применяется в моноблочных конструкциях, которые имеют большие габариты конденсатора и устанавливаются на улице;

центробежный вентилятор, встроенный в корпус — присутствует в моноблоках, предназначенных для помещения, работает от сети воздуховодов.

Таким образом, выбор устройства зависит главным образом от возможностей для его размещения и типа вентиляторов. В следующем разделе мы подробнее рассмотрим отличия и преимущества этих элементов конструкции.

Вентиляторы в конструкции

Вентиляции в конструкции воздушного чиллера занимают важное место — именно они обеспечивают приток свежего воздуха к конденсатору. В установках могут использоваться осевые и центробежные вентиляторы.

Осевые вентиляторы задействуют при работе наружный воздух, а его движение обеспечивается вращением лопастей. Осевые вентиляторы довольно эффективно применяются для охлаждения хладагента. Главным недостатком таких устройств является высокий уровень шума при работе, поэтому их чаще всего устанавливают на улице. Для снижения шума некоторые производители используют различные насадки и меняют форму лопастей, однако, это зачастую сказывается на габаритах устройства.

Центробежные вентиляторы монтируются в воздуховоде в том случае, если охладитель устанавливается в помещении. Через воздуховод осуществляется как приток, так и вывод воздуха. Преимуществами таких устройств является более тихая работа, возможность использования вентиляторов даже в холодное время года. Минус центробежных моделей — необходимость возведения воздуховодов и дополнительных затрат.