Промышленное охлаждение предполагает кондиционирование больших площадей, а также технологическое охлаждение промышленного оборудования. Существует несколько способов реализации такого охлаждения, но наиболее эффективным и экономичным становится применение чиллеров (холодильных машин).
Чиллер – это мощная компрессорно-конденсаторная холодильная машина, предназначенная для охлаждения жидкого теплоносителя. Он в свою очередь охлаждает воздух в помещении или какое-либо оборудование, требующее технологического охлаждения.
Принцип работы
Чиллер работает по принципу отбирания тепловой энергии у жидкости, чаще воды, циркулирующей в контуре охлаждения, и передачу ее воздуху или воде посредством переноса хладагентом. Основные компоненты холодильной машины:
- компрессор;
- конденсатор;
- испаритель;
- дросселирующий клапан.
Сам конденсатор представляет собой радиатор, состоящий из медных оребренных трубок, который выполняет роль теплообменника, отдавая тепло воздуху, которым он постоянно обдувается или воде. В процессе теплообмена сжатый хладагент отдает тепло и уже остывший подается в испаритель под низким давлением, регулируемым дросселирующим клапаном.
Из-за перепада давления в сторону его понижения, жидкий хладагент испаряется, резко увеличиваясь в объеме, что приводит к его сильному охлаждению в результате потери теплоемкости. Испаритель также выполнен в виде теплообменника и помещен в камеру, через которую циркулирует вода (теплоноситель). Проходя через теплообменник испарителя, вода охлаждается.
Далее охлажденная вода перекачивается насосом/насосами и используется по назначению. Например, подается в группу фанкойлов, где охлаждает воздух посредством теплообмена или же подается в охладительную систему какого-либо промышленного оборудования. Вода, которая выполняет роль теплоносителя, постоянно циркулирует в охладительном контуре. Выполнив свою охладительную функцию, она снова возвращается в чиллер для охлаждения.
Современные холодильные машины оборудованы автоматикой, регулирующей процесс охлаждения. За счет инверторного управления двигателем компрессора, его частота будет точно соответствовать потребностям теплоотведения.
Другими словами, чиллер работает не на полную мощность, а его хладопроизводительность поддерживается на уровне, который необходим для охлаждения теплоносителя до заданной температуры. Эта особенность делает чиллер-фанкойл или чиллер-оборудование одной из самых эффективных и экономичных систем промышленного охлаждения.
Типы
Чиллеры можно разделить по двум признакам – рабочей температуре охлаждаемого теплоносителя и способу охлаждения конденсатора. В обычной системе промышленного охлаждения оборудование охлаждает воду не ниже нуля, то есть температура воды будет всегда положительная.
При этом существуют низкотемпературные холодильные агрегаты, способные охлаждать жидкость до отрицательных температур. В таких системах в качестве теплоносителя используются растворы гликоля, тосол, антифриз, спиртосодержащие растворы и другие незамерзающие жидкости.
Такие модели не используются в системах охлаждения. В основном они востребованы в промышленных криогенных процессах, например, для получения кислорода, химической и фармацевтической промышленности, а также для работы крытых ледовых катков.
Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора
Это самые доступные по стоимости и простые по монтажу системы, в которых конденсатор охлаждается, обдуваясь воздухом с улицы, нагнетаемым вентилятором. При этом потребление электроэнергии у таких моделей нестабильно и во многом зависит от температуры окружающего воздуха.
В результате чем холоднее на улице, тем эффективнее работает охлаждение с меньшими затратами электричества. То есть чем жарче, тем интенсивнее будет работать оборудование и соответственно выше будет и электропотребление.
Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора
В таких моделях для охлаждения конденсатора используется вода. В них теплообменник конденсатора помещен в герметичный корпус, через который циркулирует вода, подаваемая насосом, образуя вторичный контур охлаждения. На многих предприятиях вода подается из пожарного водоема и туда же возвращается. Это становится более экономичным решением, так как она охлаждается естественным образом. В остальных случаях для охлаждения воды во вторичном контуре используются градирни, поэтому в зимнее время требуется добавлять в воду гликоль, чтобы она не замерзала.
Модели с водяным охлаждением стоят дороже, так как нуждаются в дополнительном оборудовании – градирни, насоса и трубопровода вторичного контура охлаждения. Они сложнее устанавливаются, так как требуют гидрообвязки и монтажа дополнительного оборудования. При этом такие чиллеры более энергоэффективные и стабильные в работе, за счет более эффективного теплоотведения водой.
Конструктивные различия
Также чиллеры различаются по конструкции. Как воздушно-охлаждаемые, так и водоохлаждаемые модели могут иметь моноблочную или сплит-конструкцию. В первом случае все оборудование находится в одном корпусе или на одной раме. Сплит-конструкция предусматривает вынесение конденсатора, присоединенного к холодильному модулю хладоновой магистралью.
Применение
Чиллеры для промышленного охлаждения имеют 2 основных применения – это кондиционирование воздуха в больших помещениях или в зданиях с множеством помещений, и охлаждение оборудования. Также некоторые модели могут работать на обогрев воздуха в паре чиллер-фанкойл по принципу теплового насоса.
В отличие от мультисплит- и VRF-систем кондиционирования, к одному чиллеру можно подключить несколько десятков фанкойлов. Благодаря этому системы чиллер-фанкойл востребованы в больших гостиничных комплексах, бизнес-центрах, ТРЦ, на складах продовольствия и в производственных помещениях, где происходят горячие технологические процессы.
Холодильные агрегаты также применяются для охлаждения промышленного оборудования, например, индукторов индукционных печей, высокочастотных преобразователей и др. Нередко в охлаждении нуждается сам производственный процесс, связанный с литьем или экструзионным способом производства.
Установка и обслуживание
Сложность установки чиллера зависит от его вида и конструкции. Самым простым монтажом отличается моноблочный агрегат с воздушным охлаждением конденсатора. Его можно устанавливать, как снаружи, так и внутри здания, например, в подвальном помещении или отдельно стоящей постройке. Все, что нужно для его установки – это подключение к контуру охлаждения, а внутри помещения еще к воздуховодам для подачи и отведения воздуха к теплообменнику конденсатора.
Для моделей с водяным охлаждением необходимо спроектировать установку градирни, а также насосной станции вторичного контура охлаждения. Необходим точный расчет мощности насосов в зависимости от удаления оборудования от градирни или водоема.
Также тщательное проектирование требуется для монтажа чиллеров с выносным теплообменником конденсатора. Хладоновая трасса не должна превышать 15 м, а если ее необходимо удлинить, понадобится дополнительное оснащение. Необходимо учесть нюансы со звукоизоляцией, подпиткой контуров охлаждения, системой подключения к электросети.
Другими словами, чиллеры – это не то оборудование, которое можно купить и сразу использовать. Его проектирование и монтаж нужно поручить сертифицированным специалистам, то есть получить гарантии не только на оборудование, но и на его установку.
Что касается технического обслуживания, то здесь также не стоит заниматься этим самостоятельно. Если на предприятиях обычно есть специально обученный персонал, то на гражданских объектах обслуживание холодильной машины дешевле и надежнее доверить специалистам профильной компании.
Заключение
Чиллеры – одни из самых мощных видов охладительного оборудования и в большинстве случаев не имеют альтернативы по эффективности, функциональности и экономичности. При этом холодильные машины являются сложными агрегатами с разной производительностью и набором функций.
Выбор наиболее подходящей модели зависит не только от целей применения, но и от условий на объекте, климатических особенностей и многих других факторов. Исходя из этого, сделать оптимальный выбор можно только на основе полного анализа объекта, для чего лучше обратиться к специалистам и получить все необходимые рекомендации по выбору.
