Виды и принцип работы чиллеров для охлаждения воды

Мощные системы климатического контроля состоят из нескольких элементов и узлов, каждый из которых выполняет определенные функции. Так, чиллер для охлаждения воды немного напоминает большой кондиционер, а своей конструкцией схож с холодильником. Рассмотрим, из чего состоит чиллер, и как он работает, а также перечислим разновидности этих агрегатов.

Что такое чиллер и область его применения

Чиллером называют устройства для обогрева помещения или его охлаждения в зависимости от поры года. Подобные агрегаты больше подходят для обслуживания больших площадей, поэтому их применяют в производственных, офисных, торговых и общественных зданиях. Еще оборудование устанавливают в жилом доме.

Конструкцию можно сравнить с внешним блоком кондиционера. К одному чиллеру подключают несколько внутренних блоков, называемых фанкойлами. К любому чиллеру можно подсоединять разные виды фанкойлов и даже их комбинации.

Чиллер – холодильная установка, в которой охлаждение жидкого носителя или его подогрев происходит благодаря циклам конденсации и испарения хладагента. Основное его отличие от сплит-систем заключается в том, что в нем хладагент циркулирует только внутри самого прибора, а к фанкойлу подается охлажденная или подогретая вода.

От наружного блока к внутреннему идет магистраль, по которой циркулирует вода, являющаяся теплоносителем или охладителем. Вместо воды в системе чиллер-фанкойл можно использовать этиленгликоль (антифриз).

Преимущества и недостатки чиллеров

Основные преимущества внешних блоков в системах чиллер-фанкойл состоят в следующем:

1. Внутренний блок может быть удален от наружного более чем на 100 метров. При этом эффективность работы системы практически не снижается. Важно только использовать насос подходящей мощности, отрегулировать скорость потока и хорошо утеплить трубы.
2. К одному чиллеру можно подключать несколько фанкойлов и при необходимости менять их количество.
3. Благодаря компактным размерам наружный блок не портит внешний облик дома и не занимает много места.
4. Поскольку фреон не подается в фанкойлы, нет риска для здоровья человека при утечке хладагента.
5. Внушительный срок службы является еще одним преимуществом.
6. Стоимость прокладки магистралей и установки фанкойлов невысокая.

К недостаткам наружных блоков систем чиллер-фанкойл можно отнести дороговизну оборудования, сложный монтаж, а также высокую стоимость профилактического обслуживания. При работе агрегат издает сильный шум, что также является недостатком. Если использовать чиллер для обогрева дома, то тепловая энергия будет стоить дороже, чем при его отоплении с помощью газового котла.

Виды чиллеров

Существует несколько разновидностей чиллеров в зависимости от способа охлаждения, варианта установки. По последнему критерию бывают агрегаты для внутреннего и наружного монтажа. Устройства для внутренней установки используют реже, потому что они шумят при работе и занимают много места. Блок для наружного монтажа крепят на крыше или стене здания.

Принцип работы чиллера с водным охлаждением

Подобные агрегаты устанавливают только внутри дома. Принцип работы чиллера с водяным контуром основан на том, что для охлаждения конденсатора в устройстве используют приточный или промежуточный теплоноситель, например, из естественных водоемов.

Теплоноситель в свою очередь остывает в обратной охладительной системе. Однако в данной модели чиллеров предусмотрен и другой способ охлаждения – за счет передачи тепловой энергии воздуху за пределами дома.

Принцип работы чиллеров с воздушным охлаждением

Чиллер с воздушным охлаждением устанавливают снаружи или внутри дома. Это зависит от типа вентилятора (осевой или центробежный). Агрегаты с центробежным вентилятором ставят внутри помещений, а для забора и выброса воздуха прокладывают воздуховоды. Благодаря этому прибор может вырабатывать холодный воздух независимо от времени года.

При установке воздушных чиллеров за пределами дома экономится полезная площадь помещения. Чиллер бытовой имеет специальную конструкцию с глушением шума, что важно для комфортного проживания в доме.

Есть две разновидность подобных агрегатов:

• с внутренним встроенным конденсатором (конструкцию в виде моноблока устанавливают только на крыше);
• с наружным выносным конденсатором (блок конденсатора, монтируемый снаружи, связан магистралью с основным блоком, поставленным в помещении).

Чиллер с фрикулингом

Данная модель имеет систему свободного охлаждения. Она начинает работать при температуре окружающих воздушных масс от +15 °С и выше. Система является саморегулирующейся.

Устройства кондиционирования с фрикулингом устанавливают там, где круглогодично есть потребность в охлажденной воде, но при этом есть возможность использовать низкую температуру наружного воздуха на протяжении определенной поры года.

Важно! Чиллеры с фрикулингом имеют и жидкостный теплообменник, который в своей работе использует принцип свободного охлаждения. Благодаря этому нагрузка на компрессоры намного меньше.

Что такое абсорбционный чиллер

В зависимости от цикла охлаждения выделяют чиллеры парокомпрессионные и абсорбционные. В последней разновидности в качестве хладагента использована дистиллированная вода. Источником тепловой энергии выступает горячая вода или пар.

Агрегат состоит из следующих элементов:

• конденсатор;
• генератор;
• испаритель;
• абсорбер с хладагентом и бромидом лития либо рабочим раствором.

На заметку! Абсорбционный чиллер имеет экономное энергопотребление за счет работы с использованием вторичных ресурсов.

Преимущество подобных агрегатов заключается в их внушительном сроке службы. В устройстве просто нечему ломаться, потому что нет подвижных деталей.

Парокомпрессионный чиллер

Большинство агрегатов работают с использованием принципов компрессорного охлаждения. Жидкость охлаждается за счет непрерывной циркуляции, кипения и конденсации хладагента.

Замкнутая система состоит из следующих элементов:

1. Компрессор, который повышает давление хладагента.
2. Конденсатор охлаждает хладагент, в результате чего горячий пар переходит в жидкое состояние. Важно выбрать оптимальный размер этой детали, чтобы внутри газ полностью конденсировался.
3. Вся смесь поступает в испаритель. Здесь она закипает и передает тепловую энергию испарителю. После этого она превращается в пар, а цикл замыкается.
4. Также в приборе установлен регулятор потока.

Устройство чиллеров и их рабочие элементы

Устройство чиллера следующее:

• испаритель;
• компрессор;
• конденсатор;
• гидромодуль.

Гидромодуль или насосная станция нужна для циркуляции жидкой среды в системе. В него входит циркуляционный насос значительной мощности, аккумулирующий бак для сбора охлажденной воды. Также необходим расширительный бак, встроенный в водяной контур, потому что при изменении температуры воды меняется ее объем.

Важно! В качестве хладо- или теплоносителя в агрегате используют водный раствор, воду, гликоль (пропиленгликоль, этиленгликоль) или глицерин.

Испаритель или теплообменник – это агрегат, в котором закипает хладагент. За счет этого он охлаждает теплоноситель. Обычно применяют паяный пластинчатый теплообменник. Он отличается компактными размерами и высокой степенью эффективности. Вместо него можно использовать кожухотрубные или коаксиальные испарители.

В блоке спиральный, винтовой или поршневой компрессор. Он предназначен для сжатия фреона с целью повышения давления перед его подачей в трубопровод. От цены компрессора во многом зависит стоимость всей конструкции.

По какому принципу выбирать чиллер?

Чтобы выбрать чиллер для воды, нужно учесть следующие характеристики:

1. В первую очередь следует учитывать количество тепловой энергии, которое выделяется в помещении. Важно помнить, что промышленное оборудование также вырабатывает тепло. Устройство кондиционирования должно справляться с охлаждением всего объема теплого воздуха в помещении.
2. Подбирайте агрегат по типу хладагента, расходу жидкости и температуре. В зависимости от этих характеристик определятся способ нагревания и охлаждения. Помните, что у разных хладагентов разные характеристики.
3. Учитывайте условия эксплуатации. Внутренний блок лучше монтировать в регионах с теплым климатом или там, где нет возможности установить агрегат с внешней стороны дома, а также при сильно загрязненном воздухе окружающей среды. Внешний блок можно ставить в регионах с любым климатом. От климатических условий зависит количество потребляемой электроэнергии, производительность оборудования и необходимость установки нагревательных элементов, воздушных фильтров и т.п.
4. Мощности насоса должно хватать для перекачки жидкости. Есть чиллеры с двумя контурами циркуляции. В них должен стоять мощный насос.
5. Еще обращайте внимание на мощность электрической сети, особенности управления и наличия в агрегате дополнительных опций.

Производители чиллеров

Производство чиллеров налажено как в европейских государствах, так и в нашей стране. Наибольшей популярностью пользуются следующие отечественные марки: Вактех-Холод и Ксирон-Холод.

Однако самыми востребованными остаются устройства зарубежного производства:

• Бренд YORK Refrigeration выпускает компактные и стандартные агрегаты, работающие на аммиаке. В них стоят винтовые и поршневые компрессоры. Оборудование этой марки применяют в промышленных отраслях для непрямого охлаждения с помощью вторичного хладагента.
• Лидером в производстве климатической техники считается компания Carrier. Она выпускает абсорбционные модели с мощностью 351-4853 кВт, а также парокомпрессионные установки с мощностью в пределах 5-2500 кВт.
• Агрегаты завода EUROCHILLER работают по принципу теплового насоса. Это сложные парокомпрессионные установки, которые используют выделяемую ими тепловую энергию для отопления производственных помещений.
• Турецкий завод ERBAY выпускает чиллеры Ангара. Среди них наибольшей популярностью пользуется водоохлаждающая модель GRS, которая работает на фреоне.
• Лидером в производстве чиллер-систем является компания Daikin. В ассортименте есть фанкойлы и агрегаты с разными способами охлаждения.

В продаже можно найти оборудование для кондиционирования помещений марок RHOSS, TRANE, CLINT, DANTEX и др. При выборе подходящего агрегата стоит ориентироваться не только на его ценовую категорию, но и на необходимые технические характеристики.