Чиллер для охлаждения воды: конструкция и особенности

Содержание

• Сфера применения
• Основные принципы действия
• Устройство парокомпрессионного охладителя
• Особенности чиллеров на разных охладителях

Чиллер — это промышленная установка для охлаждения либо нагрева воды до нужной температуры. В большинстве случаев используется для охлаждения.

В широком смысле слова чиллер — это установка для поддержания в помещении либо внутри сложного промышленного механизма определенного климата. В силу конструктивных особенностей чиллеры наиболее эффективны для промышленных систем охлаждения.

Сфера применения

Основная область применения чиллеров — это отвод лишнего тепла от нагревающихся в результате работы промышленных механизмов и станков. Чиллер осуществляет охлаждение оборудования путем поглощения выделяемой им тепловой энергии. В то же время он может нагревать другой объект, отдавая ему саккумулированное тепло. На производствах, где одни участки необходимо охлаждать, а другие нагревать, чиллеры дают существенную экономию электроэнергии и других ресурсов.

Также чиллер может с успехом применяться в качестве основы для единой системы климат-контроля административного (и любого другого) здания. Потребуются дополнительные узлы охлаждения воздуха, называемые фанкойлами. По причине того, что чиллер для единой системы охлаждения требуется только один, на выходе получается более экономичная система, чем та, которая строится на множестве самостоятельно работающих сплитов.

Основные области, в которых используются охладительные системы на основе чиллеров:

• системы централизованного кондиционирования;
• тяжелое машиностроение (в т.ч. станкостроение и производство автомобилей);
• пищепром;
• химпром;
• охлаждение высоконагруженных электроустановок (в том числе электростанций);
• участки, где работают промышленные лазеры, и так далее.

Основные принципы действия

Большинство чиллеров работают по тому же принципу, что и системы кондиционирования воздуха. Они используют парокомпрессионный холодильный цикл, базирующийся на циркулировании хладагента от конденсатора к испарителю через теплообменник. При этом само по себе устройство чиллера конструктивно схоже с устройством внешнего блока сплит-системы.

Отдельный класс устройств использует абсорбционный холодильный цикл. Это более сложный принцип. Абсорбционные охладительные установки отличаются большой мощностью, но значительными габаритами. Кроме того, они сложнее в монтаже и обслуживании, поэтому встречаются только на крупных производственных участках.

Достоинством абсорбционных чиллеров является минимальное энергопотребление — они работают от внешнего источника тепла. Но эта же особенность и налагает на их сферу применения серьезные ограничения, т.к. для функционирования таким устройствам обязательно требуется мощный внешний источник тепла. Работать на охлаждение без него, как сплит-системы, они не могут.

Поэтому основными устройствами, применяемыми в большинстве случаев, являются парокомпрессионные чиллеры.

Устройство парокомпрессионного охладителя

Такой агрегат конструктивно подобен обычному кондиционеру. Если он работает на фреоне, то его основными узлами являются:

• Компрессор.
• Испаритель.
• Теплообменник.
• Конденсатор.

Компрессор нагнетает давление, увеличивая плотность хладагента. При этом автоматически происходит его нагрев. После этого хладагент последовательно проходит через теплообменник, конденсатор и испаритель, отдавая тепло охлаждающей среде — это может быть воздух, вода и т.п. При этом фреон охлаждается и переходит в газовую фазу. Он поступает в магистраль, где «забирает» ненужное тепло от рабочего тела, которое, охладившись самостоятельно, охлаждает и магистраль, по которой протекает.

В роли рабочего тела может выступать:

• дистиллированная вода;
• пропиленгликоль;
• этиленгликоль;
• антифриз или тосол;
• различные спирты и т.п.

Особенности чиллеров на разных охладителях

Одним из самых распространенных чиллеров является аппарат, использующий в качестве рабочего тела (охлаждающей субстанции) обычную воду. В теплообменнике вода отдает свое тепло хладагенту, остывает до температуры в +3...+5 градусов и далее направляется по магистралям ко всем потребителям.

Основные преимущества водных чиллеров:

• Безопасность. Прорыв магистрали не грозит химическим заражением территории.
• Низкая стоимость хладоносителя.
• Возобновляемость его ресурсов.

Но у них есть и недостатки. В некоторых случаях вода не может обеспечить требуемую температуру охлаждения, т.к. замерзает уже при 0 градусов по Цельсию. По этой же причине водяные охладительные магистрали нельзя прокладывать на открытых участках, особенно в регионах, где температура зимой опускается ниже нуля.

Если требуется обеспечить работу чиллера для охлаждения объекта до экстремально низких температур, то вместо воды используют пропиленгликоль или этиленгликоль. Первый в пищевых производствах, второй — в непищевых, т.к. этиленгликоль токсичен.

Эти вещества замерзают при температуре около -70 градусов. При необходимости заменить хладоноситель в системе менять сам чиллер не требуется, он может работать с любым веществом.

Потребуется только обеспечить термоизоляцию основных узлов, контактирующих с гликолями — крыльчатки насоса, стенок магистральных трубопроводов и т.п.