Чиллер с водяным охлаждением конденсатора. Схема системы холодоснабжения с чиллерами водяного охлаждения

Чиллеры представляют собой функциональную и мощную холодильную машину, которая необходима для качественного охлаждения теплоносителя в виде жидкого вещества. Устройство активно применяется в промышленных системах кондиционирования, так как отличается экономичностью.

Основные особенности водяных чиллеров

Холодильные устройства обладают несколькими классификациями. Основным критерием при разделении на виды чиллеров является метод отвода тепла от конденсатора. Во многих случаях для этой цели применяется наружный воздух. Но в некоторых ситуациях целесообразно использовать жидкое вещество – воду.

Главная отличительная черта чиллеров с водяным типом охлаждения от воздушного устройства заключается в конструкции конденсаторов. Водяной агрегат обладает не трубчато-ребристым, а пластичным, кожухо-трубчатым или пластично-ребристым теплообменником.

Конденсаторы пластичного вида обладают многими преимуществами по сравнению с кожухно-трубчатыми устройствами, так обладают меньшим показателем объема, что позволяет использовать меньшее количество холодильного агента.

Вы можете приобрести чиллер с водяным охлаждением оставив заявку на сайте frienergy.ru .

Достоинства и недостатки водяных чиллеров

Агрегаты с водяным охлаждением обладают некоторыми преимуществами перед чиллерами с воздушным теплообменником:

Компактность. Воздушные устройства отличаются большими габаритами, так как для обеспечения требуемого теплоотвода нужна внушительная площадь обдува. В результате этой особенности около половины объема холодильной машины занимает конденсатор.

Вода имеет отличные термодинамические свойства. Жидкость обладает более высокими показателями теплоемкости и плотности по сравнению с воздухом. Это предоставляет возможность снизить размеры теплообменника и, следовательно, самого чиллера.

Присутствие возможности установить устройства внутри помещения. Водяные чиллеры не требуют в обязательном порядке размещения на открытом воздухе, так как для их функционирования не нужен наружный воздух. Поэтому устройства нередко монтируются внутри помещений.

Это преимущество является очень важным в ситуациях, когда отсутствует требуемая большая наружная площадь для установки воздушного чиллера. Компактные водяные чиллеры нередко монтируются в технических помещениях, подвальных площадях и насосных станциях.

Основной недостаток устройств с водяным охлаждением заключается в потребности воды для работы. Для функционирования чиллера может использоваться разная жидкость. Чтобы избежать засорения теплообменника, необходимо устанавливать специальный фильтр.

Как сделать грамотный выбор

Замер расхода воды на оборудование.
Показатель температуры, которая поступает в оборудование.
Конечная температура, которая образуется после прохождения оборудования.

По принципу работы и получению холода чиллеры можно разделить на два типа: парокомпрессионные и абсорбционные. Область применения обоих типов холодильных машин похожа. Оба типа преимущественно служат для производства охлаждающей жидкости (холодоносителя) для нужд кондиционирования, промышленного холода, вентиляции или технологии. Кроме этого, чиллеры также могут использоваться для нагрева теплоносителя для нужд отопления и вентиляции. При чем, агрегаты паро-компрессионного типа используются для нагрева значительно реже, чем абсорбционные в связи с их низкой эффективностью при отрицательных температурах окружающего воздуха. В данной статье будут рассмотрены чиллеры парокомпрессионного типа.

Принцип работы.

Основные элементы парокомпрессионного чиллера это компрессор, испаритель, конденсатор, дросселирующее устройство. Отвод тепловой энергии в парокомпрессионной холодильной машине, происходит за счет изменения агрегатного состояния вещества (холодильного агента).Как правило, холодильным агентом служат хладоны - фтор- и хлорсодержащие производные насыщенных углеводородов (главным образом метана и этана). Холодильная машина работает по следующему принципу: компрессор нагнетает газообразный хладагент в конденсатор (см. схему рис.1), где в результате высокого давления и отвода тепла газообразный фреон конденсируется. Далее, при прохождении жидкого хладагента через дросселирующее устройство, его давление падает, при этом часть жидкости преобразуется в пар. Этот процесс сопровождается понижением его температуры. Затем парожидкостная смесь поступает в испаритель, где кипит и окончательно превращается в пар. Испаритель представляет собой промежуточный теплообменник хладон/вода, в котором происходит передача тепла от хладагента охлаждаемой жидкости. Затем жидкость требуемой температуры подается через гидравлический контур к потребителям – фанкойлам, вентиляционным установкам и т.д.

Рис. 1

Классификация чиллеров.

Парокомпрессионные чиллеры можно классифицировать:

по типу охлаждения конденсатора;

с воздушным охлаждением конденсатора;
с водяным охлаждением конденсатора;

по исполнению:

для установки снаружи зданий;
для установки внутри зданий;

по другим конструктивным особенностям, например:

с системой свободного охлаждения (фрикулинг);
с центробежным вентилятором охлаждения конденсатора;
по типу компрессора и т.п.

По способу охлаждения конденсатора:

чиллеры воздушного охлаждения;
чиллеры водяного охлаждения (водоохлаждаемые).

К чиллерам наружной установки относятся моноблочные чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора, которые обычно устанавливаются на кровле зданий или на специальных площадках рядом с обслуживаемыми зданиями. Также к чиллерам наружной установки можно отнести чиллеры с выносным испарителем.

К чиллерам внутренней установки относятся:

чиллеры с выносным конденсатором (бесконденсаторные);
чиллеры водяного охлаждения (водо-водяные чиллеры);
чиллеры воздушного охлаждения с центробежным вентилятором.

Чиллеры внутренней установки размещаются в специальных помещениях - машинных залах. Благодаря простоте монтажа, удобству эксплуатации и цене наибольшее распространение получили моноблочные чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора.

Моноблочные чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора

Моноблочные чиллеры с широко применяются в системах центрального кондиционирования с приточными установками и в системах «чиллер-фанкойл». Моноблоки имеют две модификации:

с осевыми вентиляторами;
с центробежными вентиляторами (для установки внутри зданий).

Чиллеры с осевыми вентиляторами (рис.2) представляют собой агрегаты, смонтированные на раме в едином корпусе и устанавливаются на кровле зданий или рядом на подготовленной площадке. Сброс тепла производится в окружающую среду.

Рис. 2

В качестве теплоносителя используется вода или водяные растворы гликоля для работы холодильной машины в холодное время года. Если требования проекта не позволяют использовать гликоли, то в систему встраивается промежуточный теплообменник (рис.3). При такой схеме температурные параметры раствора гликоля в чиллере должны быть на 2ºС ниже расчетной температуры в контуре потребителей. Например, для того чтобы обеспечить температурные параметры воды в промежуточном теплообменнике выход/вход: 7/12ºC, необходимо получить гликолевый раствор на выходе из чиллера температурой 5ºC.

Рис. 3

Кроме этого, при использовании промежуточного теплообменника возможна эксплуатация холодильной машины при отрицательных температурах окружающего воздуха. Основными преимуществами моноблочных чиллеров с воздушным охлаждением являются простота монтажа, удобство обслуживания, полная готовность агрегатов к работе (заправлен хладагентом и маслом), сравнительно низкая цена. К числу дополнительных преимуществ моноблоков можно отнести широкие возможности при размещении в связи с неограниченной длиной трасс теплоносителя и перепадом высот между чиллером и потребителями. Чиллеры модульной конструкции также обладают неоспоримыми преимуществами:

минимальный срок поставки благодаря наличию на складе;
экономия средств – система вводиться в эксплуатацию частями по мере необходимости;
вариативность – объединяя модули разной производительности получаем холодильную машину требуемой мощности (схема рис.4);
экономия электроэнергии – система работает на том уровне мощности, который в данный момент необходим потребителям, путем включения/отключения отдельных модулей.

Рис. 4

Чиллеры с центробежными вентиляторами (рис.5) предназначены для установки в помещениях: подвалах, чердаках, служебных специальных помещениях. Основное отличие от чиллеров с осевыми вентиляторами это наличие центробежного вентилятора/ов с высоким напором. Через сеть воздуховодов вентилятор нагнетает воздух, который охлаждает конденсатор и затем удаляется наружу, а тепло сбрасывается в окружающую среду.

Преимущество чиллеров с центробежными вентиляторами:

длительный срок службы благодаря расположению в отапливаемом помещении.

Рис. 5

Забор воздуха производится из помещения, выдув может быть организован по воздуховодам в одном из трех направлений (рис.6)

Гидромодуль. Циркуляция хладоносителя (вода, раствора гликоля) между чиллером и потребителями (фанкойлами) обеспечивается гидромодулем (насосной станцией) (рис.7,a), Гидромодуль включает в себя циркуляционный насос, расширительный бак, запорную арматуру, бак-аккумулятор (буферный бак), систему управления и защиты.

Бак-аккумулятор (рис.4, b) необходим для увеличения емкости теплоносителя в системе. Буферный бак позволяет сократить количество запусков компрессоров и насосного оборудования, увеличивая тем самым срок службы холодильных машин. Буферный бак может не входить в состав гидромодуля и поставляться отдельно.

Чиллеры с выносным конденсатором (бесконденсаторные) (рис.8)

Чиллер с выносным конденсатором представляет собой агрегат, в котором все основные элементы: компрессор, испаритель, дросселирующее устройство установлены на одной раме в едином корпусе. При этом сам чиллер предназначен для установки внутри помещений, а конденсатор воздушного охлаждения предназначен для уличного использования и устанавливается снаружи.

Рис. 8

Основные преимущества чиллеров с выносным конденсатором:

возможность круглогодичной эксплуатации с использованием воды;
удобство обслуживание в любое время года;
высокая эффективность, благодаря отсутствию контура с гликолем и промежуточных теплообменников;
длительный срок службы благодаря расположению в отапливаемом помещении;
возможность использования конденсатора в низкошумном или взрывозащищенном исполнении.

Представляет собой устройство, выполняющее задачу охлаждения жидких теплоносителей за счет циркулирующей в нем воды. Он служит неплохой альтернативой системам, применяющим для этой цели воздушную среду, а в ряде случаев даже является единственно возможным вариантом отвода тепла от конденсатора.

Такие установки разработаны для внутреннего размещения и часто выступают элементом центральных схем кондиционирования воздуха в помещении. Обычно под них выделяют специальное помещение: подвал, техэтаж, насосную станцию, вентиляционную камеру, подсобку и т.д.

Структура холодильной схемы

Чиллеры не являются самостоятельным элементом, они всегда включены в сложную систему, предполагающую наличие модулей охлаждения теплоносителей, насосов, трубопроводов и собственно фанкойлов, обслуживающих конечных потребителей вырабатываемого ресурса.

Сам по себе чиллер складывается из:

холодильного контура (комплект из компрессора, расширительного устройства, водяных теплообменников конденсатора и испарителя, фильтра-осушителя);
автоматики;
защитных устройств.

В процессе функционирования приспособление обрабатывает теплоноситель для дальнейшей передачи его по трубопроводам к фанкойлам или иным теплообменным агрегатам. Конденсаторный контур чиллера, работающего с водяным охлаждением, сообщается с выносной градирней или драйкулером (монтируются за пределами здания), где происходит охлаждение рабочего вещества. Внутри него циркулирует специальное вещество (в большинстве случаев - незамерзающая жидкость), чье перемещение поддерживается за счет комплекта циркуляционных насосов. Немаловажным достоинством данного способа отвода тепла от конденсатора является возможность задействования внешних теплоносителей, например, проточной воды, забираемой из близлежащих водоемов.

Разновидности холодильных машин

В зависимости от назначения и специфики использования модулей с водяным охлаждением, выделяют разные типы чиллеров:

по характеру используемого компрессора классифицируют устройства со спиральными, винтовыми и безмасляными (Turbocor) компрессорами;
по мощности оборудования различают малопроизводительные конструкции (до 150 киловатт), среднепроизводительные (до 400 киловатт), высокопроизводительные (свыше 400 киловатт);
по классу теплообменников определяют установки с пластинчатыми, кожухотрубными и затопленными теплообменными устройствами;
по числу контуров циркуляции хладагента называют чиллеры с 1, 2, 3, 4-мя контурами;
по характеру хладагента различают системы, функционирующие на теплоносителях R-410a , R-22 , R-134a , R-407C .

Каждая из перечисленных разновидностей оборудования оказывается состоятельной в конкретных эксплуатационных условиях.

Основные преимущества чиллера с водяным охлаждением

Значительная часть холодильного оборудования, предлагаемого потребителю сегодня, представляет собой эргономичные разработки, характеризующиеся предельной энергоэффективностью. В число достоинств этих конструкций входит:

компактность (в отличие от систем с воздушным охлаждением, водяные чиллеры не нуждаются в значительной площади обдува конденсатора, что благоприятно отражается на рабочей площади теплообменника и, как следствие, размерах самого холодильного модуля);
доступность расширения существующей системы «чиллер-фанкойл» за счет замены/добавления оборудования с большей мощностью;
круглогодичное функционирование техники (получение холода на протяжении всех сезонов года, с охлаждением теплоносителя без холодильного цикла, за счет передачи тепла и без применения дополнительного оборудования);
доступность внутреннего монтажа изделия (устанавливать оборудование с водяным охлаждением можно не только на улице, но и в здании);
запитка системы любой чистой водой (например, водопроводной - при монтаже конструкции внутри постройки или речной - при внешнем ее размещении).

Благодаря огромному выбору моноблочных чиллеров, представленному на современном рынке, потребитель может без проблем найти технику, точно соответствующую его требованиям как по производительности, так и по экономичности потребления энергии. В современных условиях актуализируются инновационные модели чиллеров с водяным охлаждением, которые снабжаются микропроцессорным управлением, усовершенствованными системами контроля, что упрощает их настройку и обслуживание оператором.

Специфика эксплуатации чиллеров

Классические водяные чиллеры рекомендованы для установки внутри зданий, характеризующихся значительными показателями тепловыделения. Такое решение представляется целесообразным как с финансовой, так и практической точки зрения. Москва и другие крупные города России широко применяют это оборудование для установки в качестве элемента систем кондиционирования промышленных, коммерческих и жилых пространств. Подобные конфигурации оборудования можно встретить в крупных жилых комплексах, аэропортах, торгово-развлекательных центрах, отелях, общественных учреждениях и других местах с большим скоплением людей.

Система с водяным охлаждением включает чиллер, объединенный в единую систему с n-нным количеством фанкойлов, размещенных в разных помещениях одного здания. Расстояние между элементами схемы может колебаться в значительном диапазоне. Оно зависит от возможности насосов, которыми оборудована конструкция и теплоизоляционными характеристиками труб, задействованных в рабочей системе. На практике подобная структура оказывается намного экономически выгодной, чем закупка отдельных сплит-систем.

Чиллеры WSC/WSR предназначены для установки внутри помещения, собраны в компактном корпусе и имеют высокую энергоэффективность. Широкий модельный ряд позволяет осуществить точный подбор модели по производительности и обеспечить снижение капитальных затрат. Чиллеры оснащены микропроцессорной системой управления, регулирования и оптимизации рабочих параметров. Чиллеры готовы к работе после подключения к электропитанию и соединения с контурами теплоносителя, что значительно снижает время на монтажные и пусконаладочные работы.
Модели чиллеров:
- WSC - базовая модель;
- WSC/H - со встроенным гидромодулем;
- WSR - охлаждение/нагрев;
- WSR/H - охлаждение/нагрев, со встроенным гидромодулем.

КОРПУС
Чиллеры WSС и WSR поставляются в стойком к атмосферным воздействиям корпусе, выполненном из оцинкованной стали с покрытием из порошковой эмали. Корпус состоит из несущего каркаса и съемных панелей. Корпус окрашен в цвет RAL 7035.

ХОЛОДИЛЬНЫЙ КОНТУР
В качестве хладагента используется R407C.

В состав холодильного контура входят следующие компоненты:
- смотровое стекло;
- фильтр-осушитель;
- терморегулирующий вентиль (ТРВ) с внешним выравниванием;
- клапан реверсирования холодильного цикла (только для моделей с режимом теплового насоса);
- соленоидный клапан (только для моделей с режимом теплового насоса);
- жидкостной ресивер (только для моделей с режимом теплового насоса);
- клапаны Шредера для технического обслуживания;
- аварийный клапан в холодильном контуре

КОМПРЕССОРЫ
Агрегаты укомплектованы спиральными компрессорами (модели 09-40), оснащенными подогревателем картера и защитой от перегрузки, встроенной в обмотки электродвигателя. Компрессоры установлены в отдельном отсеке вне потока воздуха.

КОНДЕНСАТОР
Конденсатор представляет собой пластинчатый теплообменник непосредственного охлаждения из нержавеющей стали AISI 316. Использование конденсаторов данного типа обеспечивает значительное снижение массы заправляемого в систему хладагента и габаритных размеров агрегата.

ИСПАРИТЕЛЬ
Испаритель представляет собой пластинчатый теплообменник непосредственного охлаждения из нержавеющей стали AISI 316. Использование испарителей данного типа обеспечивает значительное снижение массы заправляемого в систему хладагента и габаритных размеров агрегата.
Испаритель теплоизолирован эластичным материалом и может быть оснащен электронагревателем для защиты от замораживания (опция). Нагреватель защиты испарителя от замораживания представляет собой нагревательный электрический кабель, проложенный по испарителю и предназначенный для защиты водяного тракта испарителя от замораживания. Управление нагревателем осуществляет микропроцессорный контроллер. Каждый испаритель оснащен датчиком температуры системы защиты от замораживания.

МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
Система управления выполняет следующие функции: регулирование температуры воды, защита от замораживания, управление работой компрессора, контроль высокого и низкого давления в холодильном контуре, контроль срабатывания электрических автоматических выключателей.
Система управления имеет вход для дистанционного включения/выключения чиллера и релейный выход сигнала об аварии. Система управления чиллеров в исполнении WSR имеет дополнительный вход для переключения режимов зима/лето.
Контроллер чиллера может быть подключен к системе BMS с использованием протоколов Lonworks, Modbus и BACNet (опция). Выносная панель управления обеспечивает управление параметрами агрегата на расстоянии (опция).

СИСТЕМА БЕЗОПАСНОСТИ
Система безопасности включает в себя дополнительный датчик температуры для защиты от замораживания воды, датчик высокого давления в холодильном контуре, датчик низкого давления в холодильном контуре, аварийный клапан сброса давления в водяном контуре, датчик протока в водяном контуре, термозащиту компрессоров, реле контроля наличия и правильной последовательности фаз питающего напряжения.

МОДЕЛИ С ПОНИЖЕННЫМ УРОВНЕМ ШУМА
В этих моделях компрессоры звукоизолированы.

УТИЛИЗАЦИЯ ТЕПЛА
Для повышения энергоэффективности чиллер (модели 13-40) может быть оборудован системой частичной утилизации тепла. Тепло используется для нагрева воды, например, в системе ГВС.

ГИДРОМОДУЛЬ
Чиллеры могут поставляться со встроенным гидромодулем, в состав которого входят перечисленные ниже компоненты. Водяной бак-накопитель, теплоизолированный на заводеизготовителе эластичным материалом и может быть оснащен электронагревателем для защиты от замораживания (опция). Комплект защиты от замораживания для чиллеров с гидромодулем включает в себя нагревательный электрический кабель, проложенный по испарителю и по трубам водяного контура, а также электронагреватель, установленный внутри накопительного бака водяного контура. Управление комплектом осуществляет микропроцессорный контроллер.
Водяной насос центробежного типа предназначен для циркуляции воды в гидравлическом контуре. Управление насосом осуществляется с помощью микропроцессорного контроллера.
В состав гидравлического контура могут входить (в качестве дополнительных принадлежностей) расширительный бак, предохранительный клапан, а также ручные краны с соответствующими фитингами.

Водяные чиллеры

В данном разделе нашего интернет портала представлены модели чиллера с водяным охлаждением конденсатора. В отличии от моделей с воздушным конденсатором, которые спроектированы оптимальным образом под работу в системах кондиционирования зданий, чиллер водяным конденсатором или как называют его профильные специалисты чиллер «вода вода» своей конструкцией полностью соответствует применению в производственных процессах. Сегодня уже невозможно представить себе производство термопласта и молочных продуктов или работу лазерных станков и изготовление пищевых напитков, в производстве которых заложен процесс естественного брожения без применения установок поддержания постоянной температуры. Именно здесь промышленный чиллер для охлаждения воды стал основным элементом процесса производства. Система чиллер с водяным охлаждением имеет ряд преимуществ перед моделями с воздушным конденсатором.

Преимущества водного чиллера:

1. Минимальные для таких установок габаритные размеры

За счет того, что съем тепла происходит жидкостью, конструкция конденсатора имеет гораздо меньшие размеры, чем конденсатор в котором происходит съем тепла за счет обдува воздухом. Это дает возможность разместить холодильную машину непосредственно в цеху, что положительно сказывается на сроках эксплуатации оборудования, а также дает возможность применения их в течение всего календарного года.

2. Так как принцип работы водяного чиллера позволяет использовать его круглый год, модели установок с водяным охлаждением оснащены узлами с повышенной износостойкостью, что положительно сказывается на надежности чиллеров.

3. Применение чистой проточной воды, которая используется в целом при производстве, для отвода тепла от конденсатора положительным образом сказывается холодопроизводительности чиллера и сроках его эксплуатации.

Принцип работы чиллера с водяным охлаждением

Основными узлами чиллера являются агрегаты холодильного контура: компрессор, испаритель, конденсатор и терморегулирующий вентиль.

Внешний жидкостной контур системы охлаждения с применением чиллера отбирает тепло у иного оборудования задействованного в процессе производства и несет его в теплообменник (испаритель). Именно тут происходит пересечение двух различных температурных контуров системы чиллер. Тепло от внешнего контура передается на внутренний контур чиллера, далее за счет физических свойств хладагента и остальных узлов чиллера происходит передача тепла на конденсатор, где тепло отбирается потоком проточной воды в градирне или за счет обдува потоком воздуха в драйкулере.

Важно помнить

Чиллеры – оборудование, которое обеспечивает работу всех установок производственного процесса требующих отвод тепла. Практика применения в производственных процессах холодильных установок (чиллеров) доказывает, что гораздо экономичнее применять чиллера с водяным охлаждением, чем с воздушным. Обусловлено это тем, что крайне редко чиллера с воздушным охлаждением используются в течении всех 12 месяцев в году, следовательно узлы агрегатов рассчитаны на меньшее количество машиночасов. Если принять во внимание, что практически всегда в производстве применяется дорогостоящее оборудование, то можно сделать следующий вывод: выход из строя чиллера с выносным охлаждением конденсатора повлечет за собой поломку множества установок требующих отвода тепла. Поэтому не стоит забывать, что цена на водяной чиллер включает в себя не только стоимость холодильной машины, но и определенную гарантию долговечной работы иного оборудования, которое не может эксплуатироваться без работы чиллера.

Как правильно подобрать чиллер водяной и купить подходящую модель?

В первую очередь необходимо рассчитать производительность чиллера по холоду. В противном случае установка не будет выполнять свои функции или будет работать на износ. Вторым этапом стоит обратить внимание на места возможного размещения конденсатора (следует понимать, что при воздушном охлаждении будет выделяться большое количество тепла в воздушное пространство) или подключения к проточной воде. Следующий вопрос, который станет перед вами, требуется ли гидромодуль чиллера и в случае его необходимости определить его технические характеристики. Если ваши технические специалисты знают все параметры подбора, то выбрать промышленный чиллер по оптимальной цене в нашем магазине вам не составит труда. Детально продуманный фильтр сортировки товара поможет быстро получить подходящие модели. Если у вас возникают сложности на любом этапе подбора чиллера в Москве или любом другом городе РФ, то незамедлительно обращайтесь за консультацией к нашим инженерам. Мы всегда готовы помочь вам в выборе подходящей строго под ваши параметры модели чиллера, только у нас вы сможете купить оборудование различных производителей, а цена при этом будет ниже среднерыночной, так как наша компания имеет подписанные договора с официальными представителями заводов производителей на территории России. Чиллер можно купить в Москве воспользовавшись услугой бесплатного выезда на объект инженера нашей компании.