Что такое чиллер и как он работает?

Принцип работы чиллера

Чиллер является главным компонентом системы центрального кондиционирования «чиллер-фанкойл». Именно он отвечает за охлаждение или нагрев воды, которая потом поступает в теплообменники фанкойлов и используется для кондиционирования помещений.

Чиллеры бывают разных типов в зависимости от принципа работы, используемого хладагента, конструктивных элементов и других характеристик. Чаще всего применяются парокомпрессионные устройства, как наиболее надежные и неприхотливые. В этом материале мы подробно расскажем о том, что они собой представляют и как работают.

Для чего нужен чиллер?

Чиллер – это устройство, предназначенное для охлаждения или нагрева жидкости (обычно воды) с целью поддержания определенной температуры в помещениях или охлаждения промышленного оборудования. Данные устройства являются ключевыми элементами систем кондиционирования воздуха, обеспечивающих оптимальный микроклимат внутри обслуживаемых объектов. В промышленности чиллеры используются для охлаждения оборудования, машин, производственных линий, а также для обеспечения нормальных условий протекания различных технологических процессов.

Например, в пищевой промышленности такие агрегаты применяются для охлаждения продуктов на разных этапах производства и поддержания низких температур в помещениях с готовой продукцией. В больницах и других медицинских учреждениях, а также в лабораториях различного профиля чиллеры используются для охлаждения оборудования и приборов, требующих строгого контроля температуры. В центрах обработки данных и на телекоммуникационных объектах эти устройства применяются для охлаждения компьютеров и серверов, благодаря чему предотвращается их перегрев. На заводах, выпускающих пластмассы и резину, чиллеры охлаждают пресс-формы и технологическое оборудование. На электростанциях данные агрегаты используются для охлаждения генераторов и турбин. В кинотеатрах, концертных залах и иных развлекательных учреждениях чиллеры применяются для создания комфортных условий для посетителей и персонала.

Принцип работы чиллера

Большинство чиллеров работают в соответствии с парокомпрессионным циклом, используя хладагент для передачи тепла из одной среды в другую. Ключевым (и самым дорогим!) компонентом устройства является компрессор.

При эксплуатации в режиме охлаждения данный силовой агрегат сжимает газообразный хладагент, вследствие чего его давление повышается до 15—25 атмосфер, а температура — до 70—90 градусов. Затем перегретый сжатый газ нагнетается в теплообменник — конденсатор. В нем фреоновый пар охлаждается, отдавая свое тепло наружному воздуху или воде. В результате фреон конденсируется, то есть переходит из газообразной в жидкую фазу. По этой причине теплообменник и получил название конденсатора.

Далее жидкий хладагент нагнетается в дросселирующее устройство — терморегулирующий вентиль (электронный расширительный клапан). Он регулирует поток фреона, поступающего в теплообменник-испаритель. В результате давление хладагента резко падает, а в испаритель проникает ровно столько хладагента, сколько необходимо для его эффективного испарения.

В испарителе, представляющем собой, например, кожухотрубный теплообменник, жидкий фреон через поверхности трубок отбирает тепло у воды и испаряется, переходя в газообразное агрегатное состояние. В результате вода охлаждается, после чего по трубопроводу поступает к конечным устройствам системы кондиционирования — фанкойлам. В свою очередь, газообразный хладагент всасывается компрессором, после чего цикл снова повторяется.

Данный процесс повторяется до тех, пока работает компрессор. Он постоянно сжимает хладагент и тем самым обеспечивает поддержание температуры на выходе испарителя на заданном пользователем уровне. Если в сжатии фреона нет необходимости (температура воды и так соответствует заданному техперсоналом значению), компрессор на время отключается.

Эффективность чиллера зависит от многих факторов, включая производительность и КПД компрессора, эффективность теплопередачи в испарителе и конденсаторе, свойства хладагента, используемого в системе кондиционирования. Современные чиллеры оснащены интеллектуальными системами управления, которые оптимизируют работу всех компонентов в зависимости от условий эксплуатации и команд пользователя.

Как устроен чиллер? Основные компоненты

  • Компрессор. Как отмечалось выше, это основной элемент чиллера. Он отвечает за сжатие газообразного хладагента, в результате чего его давление и температура возрастают. Основные типы компрессоров: поршневые, спиральные, винтовые, центробежные. Каждый из них имеет свои преимущества в разных условиях применения.
  • Испаритель — теплообменник, в котором жидкий хладагент отбирает тепло у воды (водного раствора гликоля) и испаряется. В свою очередь, вода охлаждается и нагнетается в фанкойлы, приточные установки и иные конечные устройства системы центрального кондиционирования.
  • Конденсатор — теплообменник, в котором газообразный хладагент отдает свое тепло окружающей среде (воздуху или воде) и конденсируется, переходя в жидкую фазу.
  • Дросселирующее устройство (терморегулирующий вентиль, электронный расширительный клапан) — агрегат, предназначенный для точного регулирования потока хладагента, поступающего в испаритель.
  • Расширительный бак (опционально). Чиллеры могут комплектоваться расширительным баком, который служит для компенсации колебаний температуры и давления воды в гидравлическом контуре.
  • Система управления регулирует работу компрессора и иных компонентов, отслеживает параметры всей системы кондиционирования и оптимизирует работу чиллера в зависимости от тепловой нагрузки на него.
  • Холодильный агент (хладагент) — вещество, которое циркулирует в холодильном контуре чиллера. При кипении оно отнимает тепло у охлаждаемой жидкости, а после сжатия отдает его охлаждающей среде.
  • Вентилятор (используются в чиллерах с воздушным охлаждением конденсатора) применяется для повышения эффективности теплопередачи и поддержания давления конденсации на стабильном уровне.
  • Фильтры очищают хладагент и воду от посторонних примесей.
  • Помимо того, холодильный и гидравлический контуры чиллера включают: клапаны (соленоидный, обратные, сервисные, дренажные), защитные реле, датчики температуры и давления, вентили, обеспечивающие автоматический или ручной долив воды и т.д.

Виды чиллеров

Существуют несколько типов чиллеров, каждый из которых предназначен для определенных сфер и условий эксплуатации. Важно знать об особенностях каждого из них, чтобы выбрать наиболее подходящее климатическое оборудование для конкретного проекта.

Парокомпрессионные чиллеры

Парокомпрессионные чиллеры — чиллеры, работающие в соответствии с парокомпрессионным циклом, при котором передача тепла между двумя веществами осуществляется благодаря испарению и конденсации хладагента.

  • Воздухоохлаждаемые. Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора отводят тепло в окружающую среду. Они просты в установке и обслуживании, но для эффективной работы требуют хорошей вентиляции.
  • Водоохлаждаемые. Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора отдают тепло холодной воде, подаваемой из мокрой или сухой градирни (драйкулера).
  • Водоохлаждаемые с открытым циклом. Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора, использующие для конденсации газа пресную воду. Эффективны в регионах, для которых характерно наличие большого количества пресной воды.
  • Гликолевые. В качестве рабочей жидкости гликолевые чиллеры используют не воду, а незамерзающий при низких температурах водный раствор этилен- или пропиленгликоля.

Абсорбционные чиллеры

Абсорбционные чиллеры — холодильные установки, в качестве хладагента использующие горячую воду (бромид лития) или пар.

  • Чиллеры водяного нагрева (водяные абсорбционные). Источником тепла является горячая вода температурой около 90 градусов.
  • Чиллеры парового нагрева (паровые абсорбционные). В качестве теплоносителя используется водяной пар температурой 200 °С.
  • Чиллеры прямого нагрева (газовые абсорбционные). В качестве топлива используют природный или сжиженный газ, дизельное топливо.
  • Вакуумные. Работают в условиях пониженного давления и используются, например, для охлаждения вакуумных систем.

Для подбора чиллера необходимо определить его оптимальную производительность (то есть совокупный объем теплопоступлений, который должен нивелировать холодильный агрегат), диапазон температур, при котором его допускается эксплуатировать, доступность ресурсов (воздуха, воды) для охлаждения конденсатора, электрические свойства и загруженность распределительной сети, к которой будет подключено устройство, требуемый уровень энергоэффективности и многое другое.

Преимущества чиллеров TICA

Корпорация TICA предлагает надежные и современные чиллеры, которые способны решить множество практических задач в любых сферах. В каталоге компании каждый клиент сможет найти климатическое оборудование, подходящее непосредственно для его проекта. Техника, выпускаемая под брендом TICA, имеет ряд существенных преимуществ перед продукцией других производителей.
Основные преимущества чиллеров TICA:

  • Оптимальная конструкция и высококачественные комплектующие. Чиллеры оснащены комплектующими известных мировых производителей. Компрессоры для них выпускают Emerson Copeland (США), Bitzer (Германия), Danfoss (Дания), электронные расширительные клапаны — Danfoss и Sanhua (Китай), вентиляторы — Shibaura (Япония), автоматические выключатели — ABB (Швейцария), шкафы автоматики и их комплектующие — Schneider Electric (Франция), контроллеры перегрева — Carel (Италия) и др. Оптимальная конструкция, разработанная конструкторами TICA, позволила существенно уменьшить площадь, занимаемую чиллером.
  • Высокопроизводительные компрессоры. Оснащение мощными компрессорами позволило уменьшить общее количество силовых агрегатов, габариты и вес чиллеров в целом, а также вдвое сократить число элементов холодильного контура.
  • Высокоэффективные и надежные теплообменники. Все теплообменники изготовляются самой компанией TICA. Перед отправкой заказчику каждый теплообменник проходит испытания на герметичность в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 9001. Данные агрегаты нетребовательны к качеству воды, устойчивы к обмерзанию и коррозии, не нуждаются в частом техническом обслуживании.
  • Низкий уровень шума. Компрессоры снабжены звукоизоляционными кожухами. На трубках всасывания и нагнетания компрессора установлены дополнительные пластины, снижающие уровень шума и вибраций. Стальные перегородки в кожухотрубных испарителях снижают уровень вибраций внутренних медных трубок.

Все HVAC-оборудование бренда TICA соответствует стандартам ISO 9001:2015 и ISO 14001:2015. Как следствие, высокое качество и надежность системы кондиционирования гарантированы. Подбор модели не вызовет никаких затруднений, а после ее приобретения квалифицированные специалисты проведут установку и пусконаладку оборудования.

Выводы

Чиллеры являются высокопроизводительными устройствами, которые успешно применяются для охлаждения или нагрева (если чиллер может выполнять функции теплового насоса) воды или водного раствора гликоля на заводах и фабриках, в административных зданиях, торгово-развлекательных и бизнес-центрах, отелях, медицинских учреждениях и т.д. Они универсальны, нетребовательны к ресурсам и надежны: срок эксплуатации устройств достигает 15 лет и более.
Если вам необходимо приобрести чиллер, мы рекомендуем обратить внимание на оборудование корпорации TICA, которое соответствует всем мировым стандартам и отличается высокой эффективностью, износостойкостью и долговечностью. Кроме того, ООО «ТИКА ПРО» как официальный представитель бренда может предложить вам действительно привлекательные цены, а также тщательно продуманную сервисную программу и расширенную до пяти лет гарантию.