Что такое чиллеры и система чиллер-фанкойл?

На пищевом производстве, в промышленности, на транспорте, для постоянного охлаждения работающего оборудования или сырья требуется непрерывная поставка холодной воды или другой жидкости. В холодильной системе установкой, которая обеспечивает охлаждение теплоносителя является чиллер.

Свое название оборудование получило от английского chiller – охладитель. Чиллеры также применяют для кондиционирования и отопления зданий и сооружений. Разберемся, что такое чиллер, как он работает, а также почему такой популярностью пользуется соединение чиллера с фанкойлами.

Отличительные особенности охладителей:

• В качестве хладагента используется вода, в зимнее время для оборудования и трубопроводов, расположенных снаружи здания – антифриз.
• Для разводки хладагента по помещениям применяют обычные водопроводные трубы, так как теплоноситель – вода.
• Работает в составе системы, обслуживающей несколько помещений, машин, технологических линий.
• Не только охлаждает питающую жидкость, но и забирает и использует выделяемое ею тепло.
• Может эксплуатироваться круглый год, не только для охлаждения воздуха в помещении, но и для отопления.

Чиллерам отдают предпочтение перед кондиционерами и центральным отоплением, так как можно заменить две системы одной, с недорогим теплоносителем, простыми в монтаже и обслуживании трубами, высокой степенью эффективности. На предприятии для охлаждения оборудования или сырья выгодно использовать мощный промышленный чиллер, так как на все технологические линии достаточно одного холодильного агрегата.

Чиллер-водоохлаждающая система применяется для охлаждения:

• емкостей при изготовлении или хранении напитков: соков, сиропов, пива и т.п.;
• питьевой и технической воды в пищевых производственных линиях на мясокомбинатах, хлебозаводах, кондитерских и молочных производствах;
• технологического оборудования на промышленных предприятиях, особенно для производства металлов, пластмасс и т.д.;
• оборудования на химическом и фармацевтическом производстве в процессе протекания реакций с выделением тепла или для поддержания особого температурного режима;
• теплоносителей систем отопления и кондиционирования на судах;
• отопление и кондиционирование бизнес-центров, торгово-развлекательных центров, магазинов, жилых комплексов;
• лазерных трубок в процессе применения оборудования;
• томографов и прочего медицинского оборудования, крови и т.п.;
• воды в бассейнах и аквариумах в океанариумах;
• закрытых ледовых катков.

Виды чиллеров

Несмотря на широкое распространение и множество сфер применения, видов чиллеров не так много. Они классифицируются по нескольких параметрам:

• По способу отвода тепла:
  • Водяные – для охлаждения конденсатора применяют техническую воду. Чилеры с водяным охлаждением – самый экологичный и дешевый тип парокомпрессионных охладителей, однако он требует дополнительного водопровода для подвода и отвода жидкости.
  • Воздушные чиллеры – устанавливается дополнительный вентилятор, направляющий на конденсатор холодный воздух.
• По возможности работать в качестве отопительной системы:
  • Без теплового насоса – только для охлаждения.
  • С тепловым насосом для подогрева теплоносителя и отопления помещений.
• По конструкционному исполнению:
  • Моноблочные чиллеры, у которых конденсатор и вентилятор воздушного охлаждения объединены в единый блок. В этом случае охлаждающая машина работает автономно, требует только подвода трубопроводов от насосного агрегата и воздуховодов для забора и отвода охлаждающего воздуха. Такие агрегаты надежны, за счет эксплуатации внутри помещений могут бесперебойно работать в течение всего года, однако для размещения требуется много места.
  • Двухблочные чиллеры, с выносным конденсатором воздушного охлаждения. Эти агрегаты сложнее обслуживать, так как необходимо сливать воду. Размещают такие машины на улице, на крыше здания или на специальных площадках. В некоторых монтируется два контура для хладагента, одним из которых является антифриз.
• По типу охлаждающего вентилятора:
  • Осевые. Это самый простой и дешевый тип вентилятора, но при этом самый слабый. Напор воздуха будет минимальным. В основном устанавливаются на открытом воздухе.
  • Центробежные. Создают сильный направленный поток воздуха, который к ним подводится специальными воздуховодами.

Как работает чиллер

Независимо от вида, принцип работы чиллера остается неизменным. В основу положен второй закон термодинамики.

• Через испаритель пропускается вода и хладагент, который, закипая, забирает энергию у жидкости. Температура воды падает, а хладагент, выкипая, переходит в газообразное состояние.
• Газообразный хладагент попадает в компрессор и охлаждает обмотки его электромотора, а горячий пар сжимается, нагревается до 80-90 градусов Цельсия и смешивается с компрессорным маслом.
• Нагретый хладагент поступает в конденсатор, где охлаждается холодным воздухом.
• Из теплообменника хладагент поступает в переохладитель, переходит в жидкую фазу и перетекает в фильтр-осушитель.
• При освобождении от влаги с помощью терморасширительного вентиля, теряется давление холодоносителя.
• Пар с низким давлением и некоторым содержанием жидкости поступает в испаритель, где снова закипает. Начинается новый парокомпрессионный цикл.

Отдельная группа – абсорбционные чиллеры, которые используют тепло, которое предприятия не используют и обычно сбрасывают в атмосферу. Именно это стало главной причиной растущей популярности такого типа охладителей. Это экологически чистое оборудование, в котором не используется фреон. Экономически самая выгодная модель, потребляющая минимум электроэнергии и быстро окупающаяся. Надежный, с низким уровнем шума и вибраций агрегат с долгим сроком службы.

Для охлаждения в абсорбционных чиллерах используется пара: абсорбент – поглотитель и хладагент, который должен легко в нем растворятся и иметь значительно более низкую температуру кипения. Чаще всего используются пары вода-аммиак (водоаммиачные холодильные установки) или бромистый литий-вода (бромистолитиевые охладители). Аммиак и вода будут выступать хладагентами в своих парах.

Принцип работы следующий:

• В генераторе при нагревании ранее неиспользуемым теплом, кипит рабочее вещество, состоящее из смеси хладагента и абсорбента.
• Хладагент, имеющий температуру кипения ниже, быстро выкипает.
• Пар поступает в конденсатор, где, охлаждаясь, отдает тепло.
• Жидкость, которая при этом получилась, дросселируется и охлаждается из-за расширения.
• Далее она направляется в испаритель, откуда, отдав холод потребителю, переходит в абсорбер.
• В него же подается абсорбент из генератора, где еще в начале процесса из него выкипал хладагент.
• Абсорбент насыщается парами хладагента, ведь их легкое смешивание было основным условием подбора веществ в пару для создания рабочей жидкости.
• Смесь отправляется в генератор и начинается новый цикл.

Неважно, какой тип охлаждающего оборудования выбран для работы на производстве или на инженерном объекте. Их функции и эффективность не изменятся.

Система чиллер-фанкойл

Объединение двух элементов – чиллера и фанкойла привело к созданию оптимальной системы кондиционирования воздуха. С помощью одного охладителя можно обеспечить поддержание температуры в нескольких помещениях. Причем, в каждом из них можно выбрать свою комфортную температуру.

Фанкойл, по сути – тот же кондиционер. По внешнему виду и многим характеристикам они абсолютно идентичны. Однако есть несколько принципиальных отличий, которые являются преимуществами:

• Хладагент не фреон, как у кондиционеров, а вода.
• К одному чиллеру подключается неограниченное количество фанкойлов. Все зависит только от мощности и производительности оборудования.
• При включении в систему теплового насоса ее можно использовать как отопительную.
• Система эффективна для целых зданий с любым числом и площадью помещений. Максимальная мощность, которую удалось получить от чиллера – 20 МВт, в то время как мощнейший кондиционер выдает лишь 140 кВт.
• В работе используется не переработанный воздух помещений, как у кондиционеров, а чистый уличный из вентиляционных каналов.
• В качестве трубопровода используются обычные водопроводные трубы.
• Как правило, система проектируется вместе со зданием, а монтаж осуществляется во время строительства.
• Безопасность и экологичность – опасные газы находятся только внутри чиллера, которых располагается в отдельном помещении или вообще за пределами здания.

Нельзя не отметить и недостатки:

• При монтаже системы используется намного больше элементов: насосы, арматура, трубопроводы, и т.д.
• Монтажные работы сложнее и требуют больше времени и подготовки.

Монтаж фанкойлов производится на стену, потолок, есть встраиваемые модели. Разнообразие моделей полностью совпадает с теми, что разработаны для кондиционеров, в том числе, предполагающие управление с пульта дистанционного управления. Функции, которые они выполняют: охлаждение или нагрев, осушение или увлажнение, очистка воздуха. В работе они используют подготовленный хладагент, для чего нужен чиллер.

Промышленный чиллер большой мощности может одновременно снабжать хладагентом не только фанкойлы, но и системы охлаждения производственного оборудования.

Обслуживание чиллеров сводится к контролю показателей давления, проверки состояния кабеля, теплообменников, трубопроводов и воздуховодов. Также проводится обычная для оборудования проверка общего состояния, в том числе – отсутствия коррозии на металлических элементах.