Принцип работы чиллера для чайников

Устройство и принцип работы чиллера

Чиллеры используются в самых разных сферах деятельности человека. Основное их предназначение быстрое охлаждение жидкостей, что делает их незаменимыми в централизованных системах кондиционирования помещений и поддержании необходимой температуры промышленных установок.

Назначение чиллера

Термин «Чиллер» происходит от английского слова «Chiller» — охлаждающий теплообменник. Данное оборудование широко используется в металлообработке, химической, пищевой промышленности, машиностроении, металлургии, индустрии литья пластмасс для снижения температуры жидкости, циркулирующей в рубашках контура охлаждения и достижения оборудованием заданной температуры. Теплоноситель (как правило, вода) циркулирует по технологическому оборудованию, охлаждает его, аккумулируя при этом тепловую энергию, и направляется к чиллеру, где отдает тепло хладагенту и обратно направляется к технологическому оборудованию. Так повторяется цикл за циклом.

Центральные системы кондиционирования используют систему чиллер – фанкойл для быстрого достижения и сохранения нужной температуры помещений. Устройство незаменимо при необходимости стабилизации температуры в помещениях. Подобрав правильную производительность, чиллеры могут понижать температуру как маленьких помещений, так и многоэтажных зданий. Максимальная мощность таких установок — 9000кВт.

Принцип работы чиллера

Принцип работы чиллера основан на физических процессах переноса тепла. Температура любой жидкости возрастает при сжатии и понижается при расширении. В чиллере тепло от теплоносителя переносится к используемому в устройстве хладагенту, который в свою очередь нагревается в ходе забора высокой температуры.

Другими словами, чиллер является мощной холодильной установкой, которая располагается в цепочке всевозможных систем кондиционирования. Принцип работы чиллера основан на максимально быстром охлаждении любого теплоносителя посредством физических свойств рабочего вещества и возврат жидкости с низкой температурой обратно в систему кондиционирования.

Устройство чиллера

Главные составные компоненты чиллеров:
1. Испаритель – это теплообменное устройство, которое предназначается для аккумулирования тепла у охлаждаемого вещества теплоносителя.
2. Компрессор – устройство, которое обеспечивает циркуляцию хладагента в чиллере с максимальной температурой до +70 градусов Цельсия и давлении до 3 МПа. Зависимо от сферы использования может быть нескольких видов: поршневой, винтовой, спиральный, центробежный, роторный.
3. Конденсатор – механизм для охлаждения паров хладагента.
4. Дроссель – специальное устройство, которое предназначено для снижения давления и перевода хладагента в жидкую фазу.

В качестве хладагента в чиллере может циркулировать любая разновидность охладителя – вода, этилен-гликоль, тосол, фреон. Теплоносителем в охлаждающих установках выступает вода. При этом нагретый теплоноситель до температуры +12-15 градусов Цельсия приходит с охлаждаемого оборудования напрямую в испаритель, где хладагент забирает тепло и нагревается от косвенного контакта. Как следствие хладагент сравнительно быстро закипает, при этом расширяется и испаряется, переходя в газообразное фазовое состояние. Теплоноситель при этом охлаждается до температуры +7-10 градусов Цельсия.

Для снижения температурного показателя, хладагент в газообразной фазе поступает в компрессор, повышающий его давление и, соответственно, температуру от 80 до 90 градусов Цельсия. После сжатия пары поступают прямо в конденсатор, где осуществляется быстрое снижение температуры хладагента благодаря обдуву воздухом из атмосферы. Тепло выделяется наружу и в случае необходимости может применяться в фанкойлах для последующего нагрева воздуха в помещениях. Далее хладагент фильтруется через специализированный осушитель, который удаляет из него лишнюю влагу и поступает непосредственно на дроссель. Последний снижает давление вещества и переводит его в жидкую фазу непосредственно перед подачей снова в испаритель для запуска очередного цикла охлаждения теплоносителя.

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:

Компрессор;
Конденсатор;
Испаритель;
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.

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

Хотите получить помощь мастера, специалиста в этой сфере? Переходите на портал поиска мастеров Профи. Это полностью бесплатный сервис, на котором вы найдете профессионала, который решит вашу проблему. Вы не платите за размещение объявления, просмотры, выбор подрядчика.

Если вы сами мастер своего дела, то зарегистрируйтесь на Профи и получайте поток клиентов. Ваша прибыль в одном клике!

Что такое чиллер: принцип работы агрегата и технология монтажа

Рассматривая вопрос охлаждения или обогрева собственного частного дома, имеет смысл узнать, что такое чиллер.

Эта альтернатива системам кондиционирования практически не используется для отдельных небольших комнат, но для просторного коттеджа может оказаться очень выгодным решением.

Как это работает
Как правильно выбрать чиллер
Особенности монтажа таких устройств
Выводы и полезное видео по теме

Как это работает

Чиллерами называют разновидность холодильных машин, которые используются для охлаждения разнообразных жидкостей. Чаще всего эти агрегаты применяются в промышленности, но подходят они и для кондиционирования воздуха в крупных жилых зданиях, торговых комплексах, офисах и т.п. В сочетании с вентиляторными доводчиками — фанкойлами — чиллеры прекрасно исполняют роль центрального кондиционера.

Если в традиционных кондиционерах фреон охлаждает непосредственно воздух, то с чиллерами все несколько иначе. Здесь тепловую энергию перемещают с помощью обычной воды. Чтобы предотвратить ее замерзание, может использоваться смесь с антифризом, например, с тосолом. Чиллер работает благодаря испарителю, компрессору и конденсатору, которые входят в его состав.

Через испаритель проходят потоки воды и хладагента. Последний поглощает тепловую энергию воды и закипает. Хладагент превращается в газ, а вода охлаждается. После этого парообразный хладагент поступает в компрессор, где под воздействием сил сжатия разогревается и смешивается с маслом.

Затем этот состав перемещается в конденсатор, здесь он отдает значительную часть тепловой энергии и превращается в жидкость. После этого хладагент поступает в фильтр-осушитель, чтобы освободиться от избыточной влаги. Давление жидкого хладагента понижается при перемещении через терморасширительный вентиль. Здесь он снова переходит в парообразное состояние и подается в испаритель для повторения цикла.

Таким образом, компрессор предназначен для сжатия и перемещения хладагента, который последовательно перемещается через воздушный конденсатор и испаритель, то нагреваясь и одновременно охлаждая воду, то остывая. Конденсатор в этой системе исполняет роль теплообменника, с помощью которого тепловая энергия, поглощенная хладагентом, передается окружающей среде.

Избыточное давление на контуре хладагента может привести к повреждению системы. Для контроля этого показателя используют реле высокого давления, а также манометр, позволяющий визуально следить за состоянием системы. Для хранения хладагента предназначен жидкостный ресивер.

Фильтр-осушитель удаляет из хладагента не только водяные пары, но и посторонние загрязнения. Для управления потоком хладагента предназначен соленоидный вентиль, который автоматически перекрывает систему при прекращении работы компрессора. Это защищает систему от попадания в испаритель хладагента в жидком состоянии. Как только компрессор включается, вентиль открывается.

В системе имеется смотровое стекло, которое позволяет визуально контролировать состояние хладагента. Если в потоке жидкости просматриваются пузырьки воздуха, значит, необходимо увеличить количество фреона. Для контроля за влажностью хладагента предназначены датчики с цветовой индикацией. А регулирование количества хладагента, поступающего в испаритель, осуществляется с помощью терморегулирующего вентиля.

Для повышения пропускной способности системы иногда рекомендуется использовать горячий перепускной клапан газа. Этот элемент не всегда входит в комплект поставки. Чтобы количество воды в системе оставалось достаточным для ее работы, в промышленных моделях чиллеров устанавливают систему автоматического долива воды. Циркуляцию воды внутри контура обеспечивает насос охлаждающей жидкости.

Упомянутые ранее фанкойлы представляют собой устройства, с помощью которых охлажденный воздух поступает в отдельные помещения. Устанавливают вентиляторные доводчики внутри помещения. Они монтируются на стену, потолок и даже на пол. К одному чиллеру можно присоединить несколько фанкойлов.

Конкретное их количество определяется количеством помещений, нуждающихся в кондиционировании. Но при этом производительность чиллера должна обеспечивать определенное количество фанкойлов. Для соединения чиллера и фанкойлов в общую систему используют обычные водопроводные трубы. Это выгодно отличает их от традиционных сплит-систем, для которых подходят только дорогостоящие медные коммуникации.

Важная часть такого устройства — насос, обеспечивающий циркуляцию хладагента. Чем выше производительность этого насоса, тем большее расстояние может разделять чилер и фанкойлы. Это удобно, поскольку увеличивает количество вариантов при выборе подходящего места для чиллера. Нередко агрегат ставят на крыше здания, на при желании его можно поместить в специальном подсобном помещении.

Это позволяет полностью сохранить внешний вид существующего фасада здания. Сплит-системы практически никогда не предоставляют такой возможности. Чиллеры классифицируют в зависимости от различных признаков:

по типу холодильного цикла как абсорбционные и парокомпрессионные;
по конструкции как моноблок или система с выносным конденсатором;
по типу охлаждения конденсатора, которое может быть воздушным или водяным;
по схеме подключения;
по наличию или отсутствию теплового насоса.

Чиллеры, имеющие в конструкции тепловой насос, подходят не только для кондиционирования воздуха в помещении, но и для его обогрева. Они рассчитаны на использование в течение всего года.

Как правильно выбрать чиллер

Для нужд большого коттеджа специалисты рекомендуют использовать чиллер с водяным охлаждением конденсатора. Такие устройства имеют более простую конструкцию, чем аналоги с воздушным охлаждением, соответственно, и стоят они дешевле. Конструкция чиллера с воздушным охлаждением включает вентилятор (осевой или центробежный) для забора воздуха из помещения, в котором установлено устройство.

Для охлаждения конденсатора с помощью воды можно использовать местные водные ресурсы: реки, озера, атезиансткие скважины и т.п. Если по каким-то причинам доступа к таким источникам не имеется, применяется альтернативный вариант: охладитель из этилена или пропиленгликоля. Охладители этого типа идеальны для применения в холодное время года, когда обычная вода просто замерзает.

Выбор между чиллером в виде моноблока, когда и компрессор, и испаритель, и конденсатор заключены в общий корпус и вариантом, когда конденсатор устанавливают отдельно, не так однозначен. Моноблок проще в монтаже, кроме того, производительность агрегатов этого типа может быть довольно высокой.

Выносные системы монтируют в разных местах: собственно чиллер — в подсобном помещении внутри здания (можно даже в подвале), а конденсатор — снаружи. Для соединения этих двух блоков обычно используют трубы, по которым циркулирует фреон. Этим объясняется повышенная сложность монтажа системы, а также дополнительные материальные затраты на установку.

Но для установки чиллера с выносным конденсатором используется меньше места внутри помещения, а такая экономия может оказаться необходимой. Выбирая подходящее устройство, следует учесть также дополнительные функции, которыми оснащен прибор. Среди популярных и полезных дополнений можно отметить:

контроль и регулировку водного баланса в системе;
очистку воды от нежелательных примесей;
автоматизированное заполнение емкостей;
котроль и коррекцию внутреннего давления в системе и т.п.

Наконец, обязательно следует оценить холодопроизводительность чиллера, т.е. его способность отбирать тепловую энергию из рабочей жидкости. Конкретные количественные показатели обычно указаны в техническом паспорте изделия. Холодопроизводительность каждой конкретной системы чиллер-фанкойл рассчитывается отдельно.

При этом учитываются максимальные и минимальные температурные показатели, мощность чиллера, производительность насоса, протяженность труб и т.д. Это только общие рекомендации по выбору чиллеров. В каждом конкретном случае следует проконсультироваться с опытным специалистом, который сможет учесть различные нюансы и поможет сделать верный выбор.

Особенности монтажа таких устройств

Сэкономить на установке чиллера сможет только опытный специалист. Всем прочим владельцам этого устройства придется оплатить услуги профессиональных монтажников, поскольку в этом вопросе любая ошибка может стать фатальной. Начинают установку с тщательного изучения всей технической документации и рекомендаций производителя.

После этого приступают непосредственно к установке. Для чиллера следует выбрать опорную площадку, способную выдержать вес этого устройства. На площадке монтируют раму, положение которой тщательно выверяют с помощью уровня. Если нет площадки с необходимыми характеристиками, следует забетонировать подходящий для монтажа участок, и установить на нем раму.

При этом следует учитывать вибрационное воздействие, которое возникает при работе чиллера. Площадка и рама должны быть установлены таким образом, чтобы вибрация не передавалась прочим конструкциям здания. Воздействие могут также оказывать и другие элементы системы: трубы, воздуховоды, гидромодуль и т.п.

Если установка чиллера запланирована в подсобном помещении внутри здания, для нее необходимо соорудить фундамент, который будет возвышаться над уровнем пола. Это позволит уменьшить общую инерционность системы, снизить вибрационное воздействие, улучшить распределение массы агрегата.

Собственно чиллер монтируют на специальные пружинные или резиновые опоры с целью погасить вибрационное воздействие. Под эти опоры кладут еще один слой резины, затем закрепляют конструкцию с помощью анкерных болтов. Определяясь с местом для установки чиллера, следует помнить, что вокруг агрегата должно оставаться свободное пространство.

Оно обеспечит доступ к механизмам для выполнения технического обслуживания. Кроме того, вокруг устройства должен свободно циркулировать воздух, чтобы улучшить охлаждение конденсаторов. Если чиллер установлен снаружи здания, его необходимо защитить от загрязнений, например, опавшей листвой.

Если мусор проникнет в теплообменник, это приведет к некорректной работе системы и серьезным поломкам оборудования. Недопустимо чтобы корпуса чиллера касались посторонние предметы или коммуникации, поскольку им может передаться вибрационное воздействие. Еще один важный момент при монтаже чиллера снаружи — направление ветра.

При установке внутри помещения следует учитывать шумовое воздействие, возникающее во время работы агрегата. Имеет смысл позаботиться о дополнительной шумоизоляции и продумать, как избыточный шум скажется на соседних помещениях. Не рекомендуется ставить чиллер по соседству с жилыми комнатами.

Если рядом с чиллером планируется установить еще какие-то агрегаты, нужно позаботиться, чтобы механизм не подвергался избыточному тепловому воздействию, а также чтобы не было препятствий свободному перемещению потоков воздуха. При наружном монтаже чиллера используют специальный кожух, который защищает устройство от воздействия погодных факторов.

Внутри кожуха ставят испаритель, для монтажа компрессоров предусмотрено место сбоку, а конденсатор устанавливают сверху. Подобным же образом агрегат устанавливают на крыше здания. При внутренней установке, кожух, разумеется, не нужен, но если в этом случае используется модель с выносным конденсатором, то часть монтажных работ выполняют снаружи.

При изучении технической документации следует обратить внимание на порядок монтажа рамы под чиллер. Для некоторых моделей с высокой производительностью используют специальные виброопоры, которые не нужно дополнительно крепить анкерными болтами. Для отдельных агрегатов не требуется заливать отдельный фундамент, достаточно правильно установить раму и закрепить устройство болтами.

Для присоединения труб к патрубкам чиллера обычно используют муфты, поскольку диаметр этих коммуникаций невелик. Подключение чиллера к трубопроводам осуществляется только после того, как агрегат установлен на фундамент и виброопоры. Не стоит выполнять этот этап заранее, чтобы не повредить коммуникации.

Выводы и полезное видео по теме

Ролик с презентацией промышленной модели чиллера ЧА-14 можно посмотреть здесь:

Промышленный чиллер — устройство достаточно сложное, но при правильном монтаже и обслуживании оно может безупречно прослужить многие годы. Чтобы не ошибиться в процессе установки оборудования, лучше обратиться к профессиональному мастеру.

Что такое чиллер и как он работает?

Что такое чиллер?
Устройство и принцип работы чиллера
Принципиальная схема устройства чиллера
Принцип работы чиллера
Конструктивные типы чиллеров
Области применения холодильных машин
Подбор чиллера
Запрос на расчет холодильной машины

Что такое чиллер?

Для охлаждения жидкости в больших объемах принято использовать холодильные машины или так называемые чиллеры. Широкое применение чиллер получил в торговых центрах, промышленных производствах, а также везде, где требуется погасить избыточное тепло. Основной технической характеристикой чиллера является его холодопроизводительность исчиляемая в кВт. Широкий диапазон холодопроизводительности от 5 кВт до нескольких МВт.

Слово чиллер (правильное написание с двумя буквами «л») образовалось от английского слова «chiller», что в переводе на русский значит «охладитель» или холодильная машина. Его основная задача это перенос тепла от потребителей холода в окружающую среду с помощью холодоносителя циркулирующего в системе охлаждения. Далее мы подробно рассмотрим принцип его работы.

Устройство и принцип работы чиллера

Основные узлы устройства чиллера это компрессор, испаритель и конденсатор размещенные на стальной раме. Эти элементы соединены между собой медными трубками по которым циркулирует холодильный агент. В качестве холодильного агента используется озонобезопасный хладагент. В основном фреон марки R134A или R410A.

Принципиальная схема устройства чиллера

На рисунке показана одна из самых распространенных схем устройства чиллера.

BPAL – теплообменник конденсатор
RU – запорный клапан
AP – прессостат (реле) высокого давления
TAP – датчик высокого давления
F – фильтр осушитель
VSL – соленоидный клапан
VU – невозвратный клапан
CP1 и CP2 – спиральные компрессоры
TBP – датчик низкого давления
SIW – температурный датчик воды на входе
SP – теплообменник испарителя
SUW – температурный датчик воды на выходе
VT – ТРВ (термостатический расширительный вентиль)

Принцип работы чиллера

Рассмотрим работу холодильной машины на фреоне R410A со спиральными компрессорами и воздушным охлаждением конденсатора. Входными данными будет температура наружного воздуха +30°С и входящая-выходящая температура холодоносителя +7°С/+12°С.

Пары фреона попадая в компрессор сжимаются до давления 25 бар с температурой 85°С. Далее поступают в конденсатор, где газ охлаждается до температуры +45°С, тем самым отдавая снятое тепло в атмосферу. При этой температуре фреон начинает конденсироваться переходя в жидкое состояние. Температура конденсации при этом должна быть примерно на 15°С выше температуры наружного воздуха. Конденсатор охлаждается наружным воздухом с помощью вентиляторов.

Сконденсировавшийся хладагент проходит через ТРВ, в котором снижается давление до 8 бар. При этом жидкий фреон переходит в фазу газожидкостного состояния. После ТРВ хладагент поступает в испаритель в котором закипает при +5°С полностью переходя в парообразное состояния.

Холодоноситель с температурой +12°С проходит через испаритель отдавая свое тепло кипящему фреону, тем самым охлаждаясь до температуры +7°С. Обычно в системах чиллер-фанкойл холодоноситель задается с температурой +7°С на выходе из испарителя.

В последствии фреон в состоянии пара засасывается в компрессор и цикл повторяется. Этот непрерывный процесс называется холодильным циклом.

Основываясь на непрерывном действии холодильного цикла принцип работы чиллера заключается в переносе тепла от источников выделяемых тепло в атмосферный воздух.

Конструктивные типы чиллеров

В зависимости от архитектурных особенностей здания могут возникнуть трудности с расположением холодильного оборудования для этого были разработаны несколько видов конструкций:

с воздушным охлаждением конденсатора для использования снаружи здания
с водяным охлаждением конденсатора для использования внутри здания
компрессорно-испарительные агрегаты для использования внутри здания с выносным конденсатором
компрессорно-конденсаторные блоки для использования снаружи здания с выносным испарителем расположенным внутри здания

Области применения холодильных машин

В основном применяют в системах кондиционирования общественных и жилых зданий. К общественным зданиям можно отнести торговые и офисные центры, кинотеатры, административные учреждения и т.д. Охлаждение воздуха в помещениях осуществляется с помощью центральных кондиционеров или систем чиллер-фанкойл. В основном используют большие холодильные машины мощностью от 200 кВт.

Маломощные чиллеры можно использовать для охлаждения не больших отелей, гостиниц, а так же коттеджей. Холодопроизводительность таких чиллеров варьируется от 5 до 200 кВт.

В промышленности для охлаждения оборудования выделяемого большое количество тепла. К нему относятся частотные преобразователи, насосы применяемые в нефтеперекачивающих станциях, в атомной промышленности и т.д. Общая мощность чиллеров для обеспечения холодом в данной сфере исчисляется в МВт холода. Обычно используются промышленные чиллеры специально подготовленные при работе в тяжелых условиях.

Подбор чиллера

Для расчета холодильной машины необходимо знать общие теплоизбытки по всем потребителям холода. Обычно эта величина является требуемой холодопроизводительностью чиллера и измеряется она в кВт.

Основные данные для подбора чиллера:

холодопроизводительность в кВт;
тип холодоносителя (вода, гликоль или экосол). В случае с гликолем указать процентное содержание;
температура холодоносителя;
температура наружного воздуха;
необходимость гидромодуля.

Запрос на расчет холодильной машины

Чтобы отправить запрос на подбор чиллера поставщику оборудования, необходимо заполнить опросный лист.

Вот как выглядит опросный лист на подбор холодильного оборудования:

Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора

Конструкционные параметры
Последовательность рабочего процесса
Классификация монтажа
Область применения
Установка прибора

На сегодняшний день на рынке климатического оборудования пользуются особенным спросом чиллеры. Это холодильные аппараты парокомпрессионного типа, основной функцией которых является поддержание микроклимата в помещениях различного назначения, путем охлаждения, нагревания или фильтрации воздуха. Подобные приборы входят в базовую комплектацию многих современных систем кондиционирования.

Технология выпуска подразумевает два вида чиллеров, в которых работа с конденсатором происходит с помощью воздуха или воды. В индустрии востребованы оба метода изготовления. Однако аппарат с воздушным охлаждением особенно популярен, что объясняется отсутствием потребности в специальном теплоносителе. Стоит более детально рассмотреть применение и принцип работы воздухоохлаждаемых чиллеров, чтобы убедиться в их технологических возможностях и функциональной составляющей.

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.

Чиллеры с воздушным охлаждением

В малом бизнесе и промышленности часто применяется чиллер – установка для выработки холодного воздуха в больших масштабах. Чиллер способен создать большое количество воздуха, охлажденного до определенной температуры, и поддерживать ее длительное время. Электронное управление позволяет также регулировать и поддерживать на заданном уровне температуру в нескольких отдельных помещениях.
Основной блок чиллера может быть компактным, что позволяет встроить его в стены помещения, либо выносным, с размещением на крыше или внешней стене здания. Конденсатор чиллера может охлаждаться при помощи воды или воздуха, нагнетаемого вентилятором.

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.

Последовательность рабочего процесса

Основной задачей компрессора является всасывание и увеличение давления паров фтороуглеводорода. Затем в отсеке конденсатора для обмена тепла вещество охлаждается и преобразуется в жидкость. Такие превращения были бы невозможны без внешних потоков воздуха, которые поступают в прибор через вентиляционную систему конденсатора. Полученный результат имеет жидкую консистенцию и обладает высоким давлением.

Необходимо отметить значимость подбора теплообменника для достижения хладоном нужных химических реакций. Функцией регулятора потока, в который попадает фреон в таком виде, является создание значительного перепада давления. После подобного взаимодействия хладон вскипает и приобретает состояние смеси в виде пара и жидкости, которая уже поступает в испаритель, где способствует охлаждению воды. Схема действия таких реакций имеет замкнутый контур, поэтому процесс запускается с начальной стадии сразу после завершения полного оборота вещества в конструкции.

Необходимым явлением становится парообразное состояние хладона на стадиях выхода из испарителя и всасывания в компрессор. Охлаждение воды происходит за счет цикличного оборота различных структурных фаз фтороуглеводорода. Холодильный аппарат избавляется от расходуемой теплоты, выбрасывая ее в атмосферные слои. Фреон во время всех процессов преобразуется в различные физические формы, чему способствуют два фактора высокого и низкого давления. Функционирование деталей высокого давления происходит с помощью кондиционирования, а технические части низкой планки взаимодействуют при испарении.

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.

Как работает чиллер с воздушным охлаждением?

Принцип работы чиллера заключается в выделении и поглощении тепловой энергии. Это достигается при помощи хладагента, который под давлением изменяет свое агрегатное состояние. Пары хладагента сжимаются при помощи компрессора, что приводит к началу процесса конденсации. Полученная таким образом парожидкостная смесь подается в конденсатор воздушного охлаждения, он производит выброс тепловой энергии в окружающую среду.

Перед испарителем полностью перешедший в жидкое состояние хладагент попадает в дроссель (расширительное устройство). Расширитель понижает давление, что приводит к закипанию хладагента. Следуя далее в испаритель, хладагент в кипящем состоянии превращается в газ, поглощая тепловую энергию теплоносителя, его температура снижается.

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.

Устройство чиллера

Главные составные компоненты чиллеров: 1. Испаритель – это теплообменное устройство, которое предназначается для аккумулирования тепла у охлаждаемого вещества теплоносителя. 2. Компрессор – устройство, которое обеспечивает циркуляцию хладагента в чиллере с максимальной температурой до +70 градусов Цельсия и давлении до 3 МПа. Зависимо от сферы использования может быть нескольких видов: поршневой, винтовой, спиральный, центробежный, роторный. 3. Конденсатор – механизм для охлаждения паров хладагента. 4. Дроссель – специальное устройство, которое предназначено для снижения давления и перевода хладагента в жидкую фазу.