РУС
+38 (067) 576-23-95
+38 (066) 902-83-65
info@termocom.com.ua
ЗАКАЗАТЬ ЗВОНОК
ЗАДАТЬ ВОПРОС
«Termocom»

Назначение и принцип работы чиллера

Что такое чиллер и его применение

Что такое чиллер? Чиллер - это охладитель жидкости. Целевым назначением чиллера является охлаждение жидких веществ, воздуха в системе чиллер-фанкойл, а также обеспечение холодом других теплообменных процессов. Агрегат охлаждает либо непосредственно жидкий продукт (например – углеводороды в химическом производстве1,5), либо промежуточный жидкий холодоноситель, который дальше используют согласно потребности предприятия.

Для чего нужен чиллер? Основное назначение чиллера - обеспечение правильного температурного режима техпроцессов, охлаждение оборудования, оснащение систем кондиционирования (система чиллер-фанкойл). Промышленные чиллеры используют во всех отраслях производства, где есть необходимость в отведении излишнего тепла, например: пищевая, ликероводочная, машиностроительная, металлообрабатывающая, химическая, нефтехимическая и др. Этот тип холодильных машин выполняет широкий спектр задач холодоснабжения в промышленных, бытовых и развлекательных сферах. Также эти агрегаты используют в медицине, для кондиционирования промышленных и коммерческих помещений, холодоснабжения ледовых арен.

Типы чиллеров

Сейчас выпускается огромнейший ассортимент промышленных чиллеров, различающихся своими характеристиками и особенностями. Все чиллеры можно разделить на несколько больших групп по критериям основных узлов

  1. Охлаждение конденсатора:
    • Воздушный (теплообменник обдувается воздухом, поступающим из вентилятора). Конструкция чиллеров с воздушным охлаждением конденсатораного блока бывает:
      • Со встроенным конденсатором (является автономной системой). Выбирая место установки чиллера такого типа, необходимо учитывать, что минимальное расстояние от конденсатора до стены должно быть не менее 1,5 метров. При размещении внутри здания, помещение, где устанавливают чиллер, должно быть достаточно большим (в расчете оптимальных эксплуатационных условий отталкиваются от мощности, габаритов чиллера, количества выделяемого тепла)
      • С выносным конденсатором. Такое решение предполагает размещение чиллера в помещении, а конденсаторного блока на улице (например, на крыше).Основную часть холодильного контура обычно устанавливают в помещении. Это упрощает обслуживание установки в зимний период, т. к. трубопроводы и чиллер расположены внутри помещения, поэтому нет необходимости спускать воду зимой и применять намерзающие растворы.
    • Водяной (проточная вода охлаждает конденсатор). Преимущество такого варианта исполнения - установка агрегата возможна в небольшом помещении.
  2. Возможность работы на обогрев:
    • Без теплового насоса.
    • С тепловым насосом (чиллеры могут работать на обогрев и на охлаждение).
  3. Тип компрессора:
    • Винтовой
    • Поршневой
    • Роторный
    • Спиральный
  4. Тип вентиляторов конденсаторного блока:
    • С осевым вентилятором (более дешёвые, со слабым напором воздуха, имеют малый уровень шума, и низкую стоимость).
    • С центробежным вентилятором (напор воздуха мощнее, больше шум, высокая производительность при компактных размерах).
  5. Холодильный цикл:
    • Абсорбционный чиллер.
    • Парокомпрессионный чиллер.

Рассмотрим принцип работы парокомпрессионного чиллера и функции его элементов.

Принцип работы чиллера

Контур хладагента

Принцип работы чиллера заключается в прохождении хладагентом парокомпресионного холодильного цикла, а именно этапов: компрессии, конденсации, дросселирования и испарения. Так, основными компонентами нашего охладителя будут компрессор, теплообменники: конденсаторный и испарительный блоки, а также расширительный вентиль.

При работе компрессорного узла пары хладагента из испарителя перекачиваются в конденсатор. Что делает компрессор, помимо перекачки паров? Сжимает их - то есть в конденсатор газ поступает с повышенным давлением и, соответственно, повышенной температурой. Участок холодильного контура между компрессором и конденсатором называют линией нагнетания.

В конденсаторе газообразный фреон отдает свою теплоту охлаждающей среде (ею может быть воздух либо вода) и полностью конденсируется, переходя в жидкое состояние.

Жидкий фреон из конденсатора поступает к расширительному вентилю (ТРВ ил ЭРВ), который осуществляет дросселирование, то есть понижает давление и температуру хладагента. За счет резкого понижения давления часть нашей охлаждающей жидкости снова меняет свое агрегатное состояние, испаряясь. Таким образом, в испаритель фреон поступает в парожидкостной фазе. Участок холодильного контура между конденсаторным и испарительным блоком называют жидкостной линией.

В испарителе фреоновая смесь пара и жидкости кипит и отбирает тепло подведенной охлаждаемой жидкости. Вновь становясь газообразным, фреон всасывается компрессором, цикл замыкается. Участок холодильного контура между испарителем и компрессором называют линией всасывания.

Давайте подытожим: компрессор обеспечивает циркуляцию фреона в контуре. Холод в чиллере мы получаем за счет снижения давления фреона в контуре после прохождения через ТРВ. Обязательно надо следить за количеством фреона в системе. В испарителе фреон должен вскипеть и превратиться в пар полностью, чтобы в компрессор не попадала жидкость (либо перенасыщенный пар, становящийся жидкостью при сжатии), т.к. это может привести к гидроудару. Для предотвращения возникновения гидроудара используются различные устройства: обратные клапаны, аккумуляторы хладагента и прочее. Также следят за чистотой теплобменников.

Если холодильный цикл в чиллере осуществляется в обратном порядке, мы получим не холод, а тепло. Это принцип работы тепловых насосов.

Принцип работы чиллера - Контур хладагентра

Охлаждение воды

Как мы уже знаем, именно в испарителе происходит охлаждение подведенной к нему жидкости. Ведь именно подведенная жидкость отдает свое тепло через теплообменный аппарат хладагенту, что приводит к его кипению. Если необходимо охлаждаемую жидкость получить с минусовой температурой, необходимо использовать незамерзающие растворы, чтобы не привести теплообменник к «размерзанию» и его выходу из строя. К таким незамерзающим растворам относят растворы этилен- и пропиленгликоля, рассолы, раствор «фризиум» и т.п.

Немаловажным фактом также является наличие в испарителе низкого давления для того, чтобы температура кипения фреона была ниже температуры охлаждаемой среды. Помимо дросселя с этой задачей помогает справляться компрессор, всасывая пары из испарителя, и поддерживая в нем пониженное давление.

Очень наглядно процесс охлаждения можно представить, посмотрев на схему кожухотрубного испарителя: в его трубках циркулирует хладагент, меж трубок – охлаждаемое вещество (например, вода). Перегородки между труб помогают воде достигать необходимой скорости для ее эффективного охлаждения.

Теплоотвод

Поскольку наш хладагент в процессе кипения отнимает тепло у охлаждаемой жидкости, излишнее тепло нужно как-то отвести. Теплоотвод происходит в конденсаторе - от фреона, а точнее - его паров, к окружающей среде. Из физики мы помним, что когда горячий пар сталкивается с холодной средой, он конденсируется, переходя в жидкое состояние. Именно такое действие конденсации и осуществляется в данном блоке чиллера. Конденсаторы могут быть с воздушным или водяным охлаждением. Перекачке хладагента по контуру из теплообменника-испарителя в теплообменник-конденсатор способствует компрессор.

Дросселирование

В испаритель хладагент должен прийти с такой низкой температурой, которая будет ниже температуры охлаждаемого вещества, что позволит отобрать у нее тепло. Поэтому жидкообразный фреон проходит процесс дросселирования, тем самым понижая свое давление и температуру. Это подобно процессу распыления воды из пульверизатора либо использованию баллончика дезодоранта – когда жидкость под высоким давлением прогоняется через мелкое отверстие. Даже в таких примерах жидкость становится ощутимо прохладней. Тоже самое происходит и с фреоном.

Роль дросселя в контуре чиллера выполняет терморегулирующий вентиль или электрорегулирующий (ТРВ либо ЭРВ, соответственно). ТРВ либо ЭРВ также обеспечивают необходимое количество фреона в испарителе (чтобы он успел полностью испариться перед попаданием в компрессор).

Теплый и холодный потоки

В холодильном цикле используются термины теплого и холодного потока. Суть в том, что разница между ними по температуре всегда будет в пределах 5 градусов, поэтому, понятие теплоты или холода, в этом случае, весьма условное. Как мы помним, чиллер может работать с отрицательными температурами холодоносителя, и все равно понятие «теплого потока» будет применяться!

Принцип работы чиллера - схема устройства спирального компрессора

Компрессор

Основная характеристика чиллера – его холодопроизводительность или мощность. Именно на этот параметр вы изначально обращаете внимание при выборе агрегата. Холодопроизводительность – главный показатель, характеризующий, какое количество пара компрессор всасывает в единицу времени. Особенность либо даже ответственность компрессорного узла заключается в том, чтобы вовремя откачивать из испарителя пары хладагента, не допуская в нем наличие избытка паров. Также нельзя и слишком быстро перекачивать пары выкипевшего фреона из испарителя, ведь тогда в последнем будет наблюдаться снижение давления, что в свою очередь повлечет снижение температуры кипения. Поэтому правильно подобранный компрессор в чиллере обеспечит правильный режим работы. Мощность чиллера может составлять единицы, сотни и тысячи кВт, в зависимости от своей комплектации.

Состав спирального холодильного компрессора:
Условные обозначения: 1 камера нагнетания, 2 –чугунные спирали, 3 – упрощенная схема привода подвижной спирали, 4 – труба для юстировки двигателя, 5 Высокопроизводительный двигатель, 6 Резервуар с маслом, 7 – Сепаратор примесей, 8 – обратный клапан, 9 – клапан, предотвращающий ущерб в случае инверсии фазы эл. Тока, 10 – спирали, 11 – подшипники скольжения, 12 – указатель уровня масла, 13 – отверстие для слива и замены масла, 14 – датчик температуры.

Виды схем установок охлаждения жидкости (чиллеры):

  • Прямое охлаждение. Применяется для охладжения жидкосктей, когда перепад температур (Tвых/Tвх) составляет не более 7С.
  • Охлаждениес помощью промежуточного хладаносителя и второстепенного теплообменника. Такая схема подключения используется, когда перепад температур (Tвых/Tвх) составляет более 7С.
  • С накопительной ёмкостью. Целесообразно использовать такое подключение, когда есть необходимость подключения нескольких потребителей к одной установке.
  • С промежуточным теплоносителем и открытым теплообменником. Классическая схема получения «лед-воды»