Чиллер – это водоохлаждающая машина, предназначенная для снижения температуры воды или жидких хладоносителей. На этой странице будет подробно рассмотрена схема и устройство чиллера , а также как он работает.

Основана на практически безостановочном цикле (в зависимости от вида потребителя). заключается в том, чтобы охладить, нагретую потребителем воду на несколько градусов и подать её в таком виде на потребитель или на промежуточный теплообменник, в котором вода (если её температура не позволяет пускать её на прямую в ) охлаждается на, практически, любое количество градусов. Необходимое значение снижения температуры хладоносителя - задаётся будущим пользователем водоохладителя в зависимости от вида и характеристик хладоносителя, требуемых потребителем этого самого хладонгосителя. Оборудованием, которому требуется холодная энергия, передаваемая от водоохлаждающей машины к хладоносителю могут быть самые разнообразные потребители: станки, системы кондиционирования воздуха, термопластавтоматы, индукционные машины, масляные насосы, станки по изготовлению полиэтиленовой плёнки и другие системы, требующие требующие при своей работе постоянной подачи к ним охлаждённой воды. Разнообразные модификации и широкий диапазон холодопроизводительности позволяет использовать водоохладители, как для одного потребителя с очень маленьким тепловыделением, так и для предприятий с большим количеством станков большой выделяемой тепловой мощности. Помимо этого, охладители воды применяются в пищевой промышленности во многих технологических линиях по производству напитков и других продуктов, для обеспечения охлаждения льда катков и ледовых площадок, в металлообработке (индукционные печи), в исследовательских лабораториях (обеспечение работы испытательных камер) и т.д. и т.п.

Выбор водоохлаждающей машины – это серьезная задача, требующая таких специфических знаний как устройство чиллера, а так же принцип взаимодействия чиллера совместно с другими элементами общей схемы. Для принятия грамотного решения о том, какой охладитель оптимально впишется в схему совместной работы всех потребителей и самого охладителя - необходим большой опыт расчетов, подбора и последующего успешного внедрения комплекса оборудования на базе охладителей воды в технологический процесс, каким и обладают наши специалисты. Отдельной сферой является автоматизация чиллера, которая позволяет сделать работу устройства еще более эффективной, оптимизировав контроль и управление за всеми протекающими процессами. Конечно же, для того чтобы подобрать холодильный аппарат, нет необходимости знать все тонкости работы холодильной машины и автоматику чиллера, но основополагающие знания принципов помогут вам наиболее чётко сформулировать техническое задание для расчета и профессионального подбора всех элементов, из которых потом будет собрана совместная с потребителями схема чиллера.

Схема чиллера

На приведённом ниже чертеже - будет разобрана , дано описание его элементов и их функциональная принадлежность. В результате чего Вам будет понятно , как осуществляется работа чиллера и всех его элементов.

Водоохлаждающая машина работает по принципу сжатия газа с выделением тепла и его последующим расширением с поглощением тепла, т.е. выделением холода. Водоохлаждающая машина состоит из четырех основных элементов: компрессор, конденсатор, ТРВ и испаритель. Тот элемент, в котором вырабатывается холод называется - испаритель. Задача испарителя – отвести тепло от охлаждаемой среды. Для этого через него протекает хладоноситель (вода) и хладагент (газ, он же фреон). До попадания в испаритель газ в сжиженном виде находится под большим давлением, попадая в испаритель (где поддерживается низкое давление) фреон начинает кипеть и испаряться (отсюда название Испаритель). Фреон кипит и отбирает энергию у хладоносителя который находится в Испарителе, но отделен от фреона герметичной перегородкой. В результате этого хладоноситель охлаждается, а хладагент – повышает свою температуру и переходит в газо-образное состояние. После этого газообразный хладагент попадает в компрессор. Компрессор сжимает газообразный хладагент который при сжатии нагревается до высокой температуры в 80...90 ºС. В этом состоянии (горячий и под высоким давлением) фреон попадает в конденсатор, где за счёт обдува окружающим воздухом охлаждается. В процессе охлаждения газ - фреон конденсируется (поэтому блок, в котором происходит этот процесс называют - конденсатор), а при конденсации газ переходит в жидкое состояние. На этом цепь преобразования фреона из жидкости в газ и обратно подходит к своему началу. Начало и конец этого процесса разделяет ТРВ (термо- расширительный вентиль) который является по сути - большим сопротивление по ходу движения фреона из конденсатора в испаритель. Это сопротивление обеспечивает перепад давления (до ТРВ - конденсатор с высоким давлением, после ТРВ - испаритель с низким давлением). По пути движения фреона по замкнутому контуру есть ещё и второстепенные элементы, которые улучшают процесс и повышают эффективность описанного цикла (фильтр, вентили и соленоидные вентили и регуляторы, переохладитель, система добавления масла для компрессора и масло отделитель, ресивер и прочее).

Устройство чиллера

На схеме ниже - приведено изображение компактной машины по охлаждению воды - чиллер устройство, моноблочного исполнения в частично разобранном виде (сняты защитные боковины корпуса). На этом изображении хорошо видны все, указанные в схеме данной водоохлаждающей машины элементы, а так же элементы водяного контура, не попавшие в принципиальную схему (водяной насос, реле протока на трубопроводе подачи хладоносителя потребителю, водяной фильтр, манометр измерения напора хладоносителя, накопительная емкость для воды, фильтр на водяной линии).

Питер Холод - поставщик Промышленных водоохладителей и машин для систем кондиционирования. Мы готовы разработать и создать для вас чиллеры, подходящие для реализации ваших профессиональных задач. Также мы производим сервисное обслуживание, ремонт и автоматизацию чиллеров. Если вы желаете дистанционно управлять собственным оборудованием, или хотели бы защитить его от распространенных проблем, автоматика чиллеров позволит вам добиться всех этих целей. Наша команда готова к реализации проектов любого объема и сложности. Просто свяжитесь с нами удобным для вас способом, и мы проконсультируем вам по любом интересующему вопросу.

Системы охлаждения энергетической установки служат для отвода теплоты от рабочих втулок, крышек, поршней главных и вспомогательных дизелей, для охлаждения масла и воздуха (в двигателях с надувом). В современных дизельных установках таких систем четыре:

1) система охлаждения пресной водой цилиндровых втулок, крышек и газовых турбин;

2) системы охлаждения пресной водой или маслом головок поршней;

3) система охлаждения пресной водой, маслом или топливом форсунок;

4) система охлаждения забортной водой пресной воды и масла в системах охлаждения и смазки и охлаждения воздуха в системе наддува.

Принципиальная схема системы охлаждения зависит от рода жидкости, охлаждающей форсунки и поршни. Двигатели, у которых поршни охлаждаются маслом, а форсунки – топливом, имеют один контур пресной воды, который служит для охлаждения втулок, крышек, цилиндров и корпусов газотурбонагревателей; для охлаждения поршней; для охлаждения форсунок.

Каждый контур обслуживается своими циркуляционными насосами, теплообменниками и расширительной цистерной. Основным преимуществом такой системы является то, что пресная вода, охлаждающая цилиндры, не загрязняется маслом, попадающим в систему с поверхности труб телескопического устройства охлаждения поршней, и топливом, которое может попадать в воду через плоскость разъема форсунок.

Принципиальная схема контура пресной воды (рис. 3) для охлаждения цлиндров и газотурбокомпрессоров (ГТК) включает циркуляционные насосы 5, расширительную цистерну 13, водоохладители 4, включенные параллельно, байпасный клапан 3, управляемы термодатчиком, водяные коллекторы 7 и 1. Насосы подают воду в коллектор 7, откуда она поступает на охлаждение цилиндров и корпусов 8 ГТК и выходит в коллектор 1. Воду, выходящую из двигателя и корпусов ГТК, можно пропускать через водоохладители или пропускать часть воды через байпасный клапан 3 в приемную полость насосов помимо водоохладителя, поддерживая заданную температуру на всех режимах работы двигателя. Труба 10 соединяет приемные полости насосов с расширительной цистерной, обеспечивая необходимый подпор. Воздух и водяные пары вместе с водой отводятся из полостей охлаждения двигателя и ГТК по трубам 15 в расширительную цистерну. Труба 12 служит для пополнения воды в системе. По трубе 11, в которой имеется смотровое стекло. Вода из расширительной цистерны в случае ее переполнения переливается в междудонную. Воздух и пары воды удаляются из системы в атмосферу по трубе 14. При подготовке главного двигателя к пуску горячая вода, выходящая из системы охлаждения дизель –генераторов, поступает в коллектор 7. При работе главного двигателя дизель-генераторы могут охлаждаться водой, которая отводится по трубам 2,9 или 6.

Рис. 3 Принципиальная схема контура пресной воды системы охлаждения.

Система пресной воды , так же как и система забортной воды, во время хода обслуживается главным насосом пресной воды, а на стоянке – портовым насосом пресной воды. Для судов с неограниченным районом плавания в системе охлаждения устанавливают два водоохладителя, каждый из которых обеспечивает отвод теплоты при нагрузке главного двигателя 60 %, вспомогательных двигателей 100% и температуре забортной воды 30 0 С.

Давление воды в системе охлаждения для каждого типа установки указывают в инструкции. Оно составляет 0,15-0,25 МПа, причем давление в системе пресной воды должно быть на 0,03-0,05 МПа больше, чем в системе забортной воды. Это нужно для того, чтобы при нарушении плотности холодильников забортная вода не могла попасть в систему пресной воды.

Температуру входящей и выходящей воды также указывают в инструкции. Она должна быть в пределах 50-60 0 С на входе и 60-70 0 С на выходе. В высокооборотных тронковых дизелях температура воды на выходе из дизеля поддерживается в пределах 75-90 0 С. Температура пресной воды в системе охлаждения регулируется перепуском выходящей из дизеля воды мимо водоохладителя во всасывающую магистраль насоса 5. Перепуск воды осуществляется регулятором температуры, который открывает клапан 3 или заслонку для перепуска воды мимо холодильника.

Схема системы забортной воды показана на рис. 4. Вода из бортовых 10 или днищевых 12 кингстонов через фильтры 11 поступает к насосам забортной воды 9. Работающий насос подает ее к водо — водяным охладителям 6, к маслоохладителям 7 и воздухоохладителю 4. Все теплообменники включены параллельно. Маслоохладитель 7 и воздухоохладитель 4 имеют байпасные трубопроводы 5, позволяющие регулировать температуру масла и продувочного воздуха путем перепуска части воды мимо охладителей. Через клинкеты 1 правого и левого бортов вода уходит за борт. Трубопровод рециркуляции 2 при плавании во льдах перепускает часть воды в кингстонный ящик, откуда она вместе с водой, поступающей из кингстона, направляется в приемную полость насоса. Тем самым исключается срыв подачи воды при засорении кингстона мелким льдом или при замерзании его приемной решетки. Для прокачки всех теплообменников используют балластный насос 8, который принимает воду из носовых цистерн, подает ее по системе забортной воды, а затем по трубе 3 она идет в кормовую цистерну. Зная производительность насоса и емкость цистерн, производят попеременную перекачку воды с носа на корму и обратно, не останавливая насоса. По трубам 13 вода идет на прокачку теплообменников дизель – генераторов и компрессоров.

Система забортной воды

Трубопровод забортной воды обеспечивает:

прием воды электронасосами охлаждения и опреснительной установки из перемычки, куда забортная вода подается из днищевого или бортового кингстонных ящиков через фильтры;

прокачку холодильников пресной воды, и отвод воды автоматически за борт или на циркуляцию;

подачу воды на опреснительную установку.

Основные технические данные

Система охлаждения забортной водой ГД

Для приема забортной воды в систему охлаждения в МКО предусмотрены днищевой и бортовой кингстонные ящики, из которых вода через фильтры поступает в приемный ящик забортной воды. Система обслуживается двумя охлаждающими насосами RVD-450E, один из которых является резервным. Резервный насос включается автоматически при падении давления воды в системе. Насос принимает забортную воду из приемного ящика забортной воды и подает через регулятор температуры к холодильникам пресной воды.

Этот регулятор, в зависимости от температуры забортной воды на выходе из насосов, направляет воду из холодильников за борт через невозвратно-запорный клапан и на прием к охлаждающим насосам через задвижку и невозвратно-запорный клапан в кингстонный ящик или в приемную магистраль охлаждающих насосов.

К одному из главных охлаждающих насосов подведена магистраль аварийного осушения МО через клапан.

Воздушные трубы из кингстонных ящиков объединены и выведены на открытую часть ВП и заканчивается гуськом.

Для выпуска воздуха из холодильников предусмотрены трубы, которые присоединены к воздушной трубе из кингстонных ящиков.

Рисунок 20. Принципиальная схема охлаждения забортной водой СЭУ

Система пресной воды

В систему охлаждения пресной водой входят:

система пресной воды охлаждения главного двигателя;

система пресной воды охлаждения дизель-генераторов.

Система охлаждения пресной водой предназначена для:

охлаждения главного двигателя и дизель-генераторов;

прогрева неработающего главного двигателя подогревателем пресной воды;

подачи греющей воды на водоопреснительные установки;

Общее описание и основные технические данные

системы охлаждения главного двигателя пресной водой

Заполнение водой системы производится электронасосом перекачки пресной воды из цистерны запаса котельной воды через клапаны и в расширительную цистерну. Вода подается также в цистерну присадок через клапан, а из нее через клапан и кран - в расширительную цистерну.

Из расширительной цистерны через клапан производится заполнение системы водой, а также пополнение утечек во время работы системы.

Система охлаждения главного двигателя обслуживается двумя охлаждающий электронасосами пресной воды, один из которых является резервным. Резервный насос включается автоматически при падении давления воды в системе.

К главному двигателю вода поступает через регулятор температуры воды, подаваемой насосом, регулирует количество воды, проходящей через холодильники, обеспечивая необходимый температурный режим охлаждения двигателя.

Пресная вода из главного двигателя поступает в деаэрационный бак, в котором происходит отделение воздуха и паровоздушной смеси. На магистрали пресной воды после охлаждающих насосов ГД производится отбор греющей воды для опреснительных установок.

Для подогрева неработающего главного двигателя в системе предусмотрен подогреватель пресной воды, к которому подается пар из системы обогревания.

Система охлаждения дизель-генераторов пресной водой.

Заполнение водой системы производится электронасосом перекачки пресной воды из цистерны запаса котельной воды через клапаны.

Вода подается в расширительную цистерну дизель-генераторов оттуда через клапана производится заполнение системы, а также пополнение утечек во время работы системы.

Система пресной воды каждого дизель-генератора обслуживается своим центробежным насосом, навешанным на двигатель.

Подача воды в рубашки дизель-генераторов производится через холодильники пресной воды, задвижки.

Для поддержания постоянной температуры пресной воды, у выпуска охлаждающей воды из двигателей установлен термостатический клапан.

Для постановки неработающего дизель-генератора в "горячий" резерв в системе пресной воды двигателя предусмотрен электрический подогреватель.

Рисунок 21. Принципиальная схема охлаждения СЭУ пресной водой

В случае повреждения системы охлаждения пресной водой дизель-генераторы могут охлаждаться забортной водой при снятии глухих фланцев, разделяющих системы пресной и забортной воды.

Отвод паровоздушной смеси от дизель-генераторов осуществляется в расширительную цистерну дизель-генераторов.

Трубопроводы системы окрашены под цвет помещения. На трубопроводах пресной воды нанесены отличительные знаки два широких кольца зеленого цвета.

Контрольно-измерительные приборы.

Для контроля за работой системы предусмотрены манометры, местные и дистанционные термометры, сигнализаторы нижнего уровня, сигнализаторы давления и температуры.

Система сжатого воздуха

Система сжатого воздуха среднего и низкого давления обеспечивает:

Заполнение сжатым воздухом от электрокомпрессоров баллонов пускового воздуха ГД и ДГ, низкого давления заполнение баллонов аппаратов СО;

подачу сжатого воздуха из баллонов в пусковые устройства двигателей при запуске;

продувание масляных фильтров главного двигателя;

судовые нужды, пневмоинструмент и пневмоцистерны.

Система сжатого воздуха высокого давления обеспечивает:

Заполнение от электрокомпрессора баллонов от пусковых баллонов аварийного дизель-генератора и дизеля мотопомпы баллонов пневмопитания системы и баллонов спасательных шлюпок.

Системы воздухоснабжения и газовыпуска

Все грузовые и отстойные танки оборудованы газоотводной системой, автономной для каждого, танка и предназначенной для обеспечения газообмена между грузовым танком и атмосферой.

Каждый грузовой и отстойный танк оборудован высокоскоростным газовыпускным устройством и вакуумным клапаном с пламяпрерываюшей сеткой. Выпуск газа из танков через высокоскоростное газовыпускное устройство осуществляется со скоростью не менее 30 м/с.

Рисунок 22. Принципиальная схема системы сжатого воздуха СЭУ

Площадь сечения труб автономной газоотводной системы обеспечивает удаление газов из одного танка при грузовых операциях с производительностью не более 1100м3/ч.

Система газовыхлопа главного и вспомогательных двигателей

Система газовыхлопа обеспечивает отвод выхлопных газов от главного двигателя через утилизационный котел, вспомогательных дизель-генераторов, аварийного дизель-генератора и дизеля мотопомпы через глушители в атмосферу. Утилизационный котел и все глушители оборудованы искроулавливателями.

Рисунок 23. Принципиальная схема газовыпускной системы СЭУ

Выхлопные трубы изолированы и обшиты металлическим кожухом.

В системе газовыхлопа предусмотрен постоянный дренаж гудрона и аварийный слив воды от утилизационного котла.

Система охлаждения обеспечивает отвод тепла от различных механизмов, устройств, приборов и рабочих сред в теплообменных аппаратах. В судовых энергетических установках распространены системы водяного охлаждения из-за целого ряда преимуществ. К ним относится и высокая эффективность (теплопроводность воды в 20 - 25 раз выше чем, у воздуха), меньшее влияние внешней среды, более надежный пуск, возможность использования отводимого тепла.

В дизельных установках система охлаждения служит для охлаждения рабочих цилиндров главных и вспомогательных двигателей, газовыпускного коллектора, наддувочного воздуха, масла циркуляционной смазочной системы и воздухоохладителей компрессоров пускового воздуха.

Система охлаждения в паротурбинных установках предназначена для отвода тепла от конденсаторов, маслоохладителей и других теплообменных аппаратов.

Система охлаждения газотурбинных установок используется для промежуточного охлаждения воздуха при многоступенчатом сжатии, охлаждения маслоохладителей, деталей газовых турбин.

Кроме того, в установках любого типа система служит для охлаждения опорных и упорных подшипников валопровода, для прокачки дейдвудных труб, используется в качестве резерва противопожарной системы. В качестве рабочего тела судовые системы охлаждения применяют забортную и пресную воду, масло и воздух. Выбор теплоносителя зависит от температур теплоотвода, конструктивных особенностей и размеров охлаждающих узлов и аппаратов. Самое широкое применение в качестве теплоносителя находит пресная и забортная вода. Масло применяется в системах охлаждения довольно редко, например, для охлаждения поршней двигателей внутреннего сгорания. Это объясняется его существенными недостатками по сравнению с водой (высокой стоимостью, малой теплоемкостью). В то же время масло как охлаждающая жидкость обладает ценными свойствами, высокой температурой кипения при атмосферном давлении, низкой температурой застывания, малой коррозионной активностью.

Воздух в качестве охлаждающей среды используется в газотурбинных установках. Для охлаждения деталей ГТУ воздух требуемого давления отбирается из напорных трубопроводов компрессоров.

Системы охлаждения разделяются на проточные и циркуляционные. В проточных системах охлаждающее рабочее тело на выходе из системы выбрасывается.

В циркуляционных системах охлаждения по замкнутому контуру многократно проходит постоянное количество охлаждающего вещества, а тепло от него отводится охлаждающему рабочему телу проточной системы. В этом случае в охлаждении принимают участие два потока, а системы носят название двухконтурных.

В качестве циркуляционных насосов пресной и забортной воды используются центробежные насосы.

Системы охлаждения дизельных энергетических установок почти всегда двухконтурные: двигатели охлаждаются пресной водой замкнутого контура, которая, в свою очередь, охлаждается забортной водой в специальном холодильнике. В случае охлаждения двигателя проточной системой к нему будет подводиться холодная забортная вода, температура нагрева которой не должна быть выше 50 - 55°С. При этих температурах из воды могут выделяться растворенные в ней соли. В результате отложения солей затрудняется передача теплоты от двигателя воде. Кроме того, охлаждение деталей двигателя холодной водой приводит к повышенным тепловым напряжениям и снижению экономичности дизеля. Применяемые в ДЭУ замкнутые системы охлаждения позволяют иметь чистые полости охлаждения и легко поддерживать наивыгоднейшую температуру охлаждения воды, регулируя ее в соответствии с режимом работы двигателя.

Каждое машинное отделение согласно требованиям морского Регистра судоходства должно иметь не менее двух кингстонных ящиков, обеспечивающих прием забортной воды в любых условиях эксплуатации.

Приемные кингстоны забортной воды рекомендуется размещать в носовой части машинных отделений, как можно дальше от гребных винтов. Это делается для уменьшения вероятности попадания воздуха в приемные трубопроводы забортной воды при работе винта на заднем ходу.

Расчетная температура забортной воды для судов неограниченного района плавания составляет 32°С, а для ледоколов 10°С. Наибольшее количество теплоты отводится забортной водой в системе охлаждения ПТУ, которое составляет 55 - 65% всей выделенной при сгорании топлива. В этих установках теплота, в основном отводится при конденсации пара в главных конденсаторах.

Режим охлаждения дизелей определяется разностью температур пресной воды на входе в двигатель и на выходе из него. В главных малооборотных двигателях температура на входе в двигатель находится на уровне 55°С, а на выходе 60 - 70°С. В главных среднеоборотных и вспомогательных дизелях эта температура составляет 80 - 90°С. Ниже этих значений температуру не опускают из соображений увеличения термических напряжений и снижения эффективности рабочего процесса, а повышение температур охлаждения, несмотря на улучшение показателей работы дизеля, заметно усложняет сам двигатель, систему охлаждения и эксплуатацию.

Давление воды внутреннего контура охлаждения дизелей должно быть несколько выше давления забортной воды, чтобы исключить попадание забортной воды в пресную в случае течи в трубах охладителя.

На рис. 25 дана принципиальная схема даухконтурной системы охлаждения ДЭУ. Втулки рабочих цилиндров 21 и крышки 20 охлаждаются пресной водой, которая подается циркуляционным насосом 11 через водоохладитель 8. Нагретая в двигателе вода подается по трубопроводу 14 к насосу 77.

Из наиболее высокой точки этого контура отходит труба 7 к расширительной цистерне 5, сообщенной с атмосферой. Расширительная цистерна служит для пополнения водой циркуляционной системы охлаждения и отвода воздуха из нее. Кроме того, из бачка 6 в расширительную цистерну при необходимости может подводиться реактив, снижающий коррозионные свойства воды. Регулирование температуры пресной воды, поступающей к двигателю, производится автоматически термостатом 9, который перепускает большее или меньшее количество воды помимо холодильника. Температура пресной воды, выходящей из двигателя, поддерживается термостатом на уровне 60...70°С для малооборотных дизелей и 8О...9О°С для средне- и высокооборотных. Параллельно основному циркуляционному насосу пресной воды 11 подключен резервный насос 10 такого же типа.

Забортная вода принимается центробежным насосом 17 через бортовой или донный кингстоны 7, через фильтры 19, которые производят частичную очистку охладителей воды от ила, песка и грязи. Параллельно основному насосу забортной воды 77 в системе предусмотрен резервный насос 18. После насоса забортная вода подается на прокачку маслоохладителя 12, охладителя пресной воды 8.

Кроме того, часть воды по трубопроводу 16 направляется для охлаждения наддувочного воздуха двигателя, воздушных компрессоров, подшипников валопровода и на другие нужды. Если предусматривается охлаждение поршней главного дизеля пресной водой или маслом, то, кроме перечисленного, забортная вода охлаждает и теплоотводящую среду поршней.

Рис. 25.

Магистраль забортной воды у маслоохладителя 12 имеет обводной (байпасный) трубопровод 13 с термостатом 75 для поддержания определенной температуры смазочного масла перепуском забортной воды помимо холодильника.

Нагретая вода после водоохладителя 8 отводится за борт через отливной клапан 4. В случаях слишком низкой температуры забортной воды и попадания ледовой шуги в кингстоны система предусматривает повышение температуры забортной воды в приемном трубопроводе за счет рециркуляции нагретой воды по трубе 2. Количество возвращаемой в систему воды регулируется клапаном 3.

Что такое ? Чиллер – это холодильный агрегат, применяемый для охлаждения и нагревания жидких теплоносителей в центральных системах кондиционирования, в качестве которых могут выступать приточные установки или фанкойлы. В основном чиллер для охлаждения воды используют на производстве - охлаждают различное оборудование. У воды лучше характеристики по сравнению со смесью гликоля, поэтому работа на воде более эффективна.

Широкий диапазон мощности дает возможность использовать чиллер для охлаждения в помещениях различных размеров: от квартир и частных домов до офисов и гипермаркетов. Кроме того, он применяется в пищевой промышленности для и напитков, в спортивно-оздоровительной сфере – для охлаждения катков и ледовых площадок, в фармацевтике – для охлаждения медикаментов.

Существуют следующие основные типы чиллеров:

• моноблок, воздушный конденсатор, гидромодуль и компрессор находятся в одном корпусе;
• чиллер с выносным конденсатором на улицу (холодильный модуль располагается в помещении, а конденсатор выносится на улицу);
• чиллер с водяным конденсатором (используют когда нужны минимальные размеры холодильного модуля в помещении и нет возможности использовать выносной конденсатор);
• тепловой насос, с возможностью нагрева или охлаждения теплоносителя.

Принцип работы чиллера

Теоретической основой, на которой построен принцип работы холодильников, кондиционеров, холодильных установок, является второе начало термодинамики. Охлаждающий газ (фреон) в холодильных установках совершает так называемый обратный цикл Ренкина - разновидность обратного цикла Карно . При этом основная передача тепла основана не на сжатии или расширении цикла Карно, а на фазовых переходах - и конденсации.

Промышленный чиллер состоит из трех основных элементов: компрессора, конденсатора и испарителя. Основная задача испарителя – это отвод тепла от охлаждаемого объекта. С этой целью через него пропускаются вода и хладагент. Закипая, хладагент отбирает энергию у жидкости. В результате этого вода или любой другой теплоноситель охлаждаются, а холодильный агент – нагревается и переходит в газообразное состояние. После этого газообразный холодильный агент попадает в компрессор, где воздействует на обмотки электродвигателя компрессора, способствуя их охлаждению. Там же горячий пар сжимается, вновь нагреваясь до температуры в 80-90 ºС. Здесь же он смешивается с маслом от компрессора.

В нагретом состоянии фреон поступает в конденсатор, где разогретый холодильный агент охлаждается потоком холодного воздуха. Затем наступает завершающий цикл работы: хладагент из теплообменника попадает в переохладитель, где его температура снижается, в результате чего фреон переходит в жидкое состояние и подается в фильтр-осушитель. Там он избавляется от влаги. Следующим пунктом на пути движения хладагента является терморасширительный вентиль, в котором давление фреона понижается. После выхода из терморасширителя холодильный агенент представляет собой пар низкого давления в сочетании с жидкостью. Эта смесь подается в испаритель, где хладагент вновь закипает, превращаясь в пар и перегреваясь. Перегретый пар покидает испаритель, что является началом нового цикла.

Схема работы промышленного чиллера

# 1 Компрессор (Compressor)
Компрессор имеет две функции в холодильном цикле. Он сжимает и перемещает пары хладогента в чиллере. При сжатии паров происходит повышение давления и температуры. Далее сжатый газ поступает в где он охлаждается и превращается в жидкость, затем жидкость поступает в испаритель (при этом её давление и температура снижается), где она кипит, переходит в состояние газа, тем самым забирая тепло от воды или жидкости, которая проходит через испаритель чиллера. После этого пары хладагента поступают снова в компрессор для повторения цикла.

# 2 Конденсатор воздушного охлаждения (Air-Cooled Condenser)
Конденсатор с воздушным охлаждением представляет собой теплообменник, где тепло, поглощаемое хладагентом, выделяется в окружающее пространство. В конденсатор обычно поступает сжатый газ - фреон, который охлаждаются до и, конденсируясь, переходит в жидкую фазу. Центробежный или осевой вентилятор подают поток воздуха через конденсатор.

# 3 Реле высокого давления (High Pressure Limit)
Защищает систему от избыточного давления в контуре хладагента.

# 4 Манометр высокого давления (High Pressure Pressure Gauge)
Обеспечивает визуальную индикацию давления конденсации хладагента.

# 5 Жидкостной ресивер (Liquid Receiver)
Используется для хранения фреона в системе.

# 6 Фильтр-осушитель (Filter Drier)
Фильтр удаляет влагу, грязь, и другие инородные материалы из хладагента, который повредит холодильной системе и снизить эффективность.

# 7 Соленоиндный вентиль (Liquid Line Solenoid)
Соленоидный клапан - это просто электрически управляемый запорный кран. Он управляет потоком хладагента, который закрывается при остановке компрессора. Это предотвращает попадание жидккого хладагента в испаритель, что может вызвать гидроудар. Гидроудар может привести к серьезному повреждению компрессора. Клапан открывается, когда компрессор включен.

# 8 Смотровое стекло (Refrigerant Sight Glass)
Смотровое стекло помогает наблюдать поток жидкого хладагента. Пузырьки в потоке жидкости свидетельствуют о нехватке хладагента. Индикатор влажности обеспечивает предупреждение в том случае, если влага поступает в систему, указывая, что требуется техническое обслуживание. Зеленый индикатор не сигнализирует никакого содержания влаги. А желтые сигналы индикатора, что система загрязнена с влагой и требует технического обслуживания.

# 9 Терморегулирующий вентиль (Expansion Valve)
Терморегулирующий вентиль или ТРВ - это регулятор, положение регулирующего органа (иглы) которого обусловлено температурой в испарителе и задача которого заключается в регулировании количества хладагента, подаваемого в испаритель, в зависимости от перегрева паров хладагента на выходе из испарителя. Следовательно, в каждый момент времени он должен подавать в испаритель только такое количество хладагента, которое, с учетом текущих условий работы, может полностью испариться.

# 10 Горячий Перепускной клапан газа (Hot Gas Bypass Valve)
Hot Gas Bypass Valve (регуляторы производительности) используются для приведения производительности компрессора к фактической нагрузке на испаритель (устанавливаются в байпасную линию между сторонами низкого и высокого давления системы охлаждения). Перепускной клапан горячего газа (не входит в стандартную комплектацию чиллеров) предотвращает короткое циклирование компрессора путем модуляции мощности компрессора. При активации, клапан открывается и перепускает горячий газ холодильного агента с нагнетания в жидкостной поток хладагента, поступающего в испаритель. Это уменьшает эффективную пропускную способность системы.
# 11 Испаритель (Evaporator)
Испаритель это устройство, в котором жидкий хладагент кипит, поглощая тепло при испарении, у проходящего через него охлаждающей жидкости.

# 12 Манометр низкого давления фреона (Low Pressure Refrigerant Gauge)
Обеспечивает визуальную индикацию давления испарения хладагента.

# 13 Предельное Низкое давление хладагента (Low Refrigerant Pressure Limit)
Защищает систему от низкого давления в контуре хладагента, чтобы вода не замерзла в испарителе.

# 14 Насос охлаждающей жидкости (Coolant Pump)
Насос для циркуляции воды по охлаждаемому контуру

# 15 Ограничение температуры замерзания (Freezestat Limit)
Предотвращает замерзание жидкости в испарителе

# 16 Датчик температуры
Датчик, который показывает температуру воды в охлаждающем контуре

# 17 Хладагент манометр (Coolant Pressure Gauge)
Обеспечивает визуальную индикацию давления теплоносителя, подаваемого на оборудование.

# 18 Автоматический долив (Water Make-Up Solenoid)
Включается когда вода в емкости снижается ниже допустимого предела. Соленоидный клапан открывается и происходит долив в емкость от водопровода до нужного уровня. Далее клапан закрывается.

# 19 Резервуар Уровень поплавковый выключатель (Reservoir Level Float Switch)
Поплавковый выключатель. Открывается когда уровень воды в емкости снижается.

# 20 Датчик температуры 2 (From Process Sensor Probe)
Датчик температуры, который показывает температуру нагретой воды, которая возвращается от оборудования.

# 21 Реле протока (Evaporator Flow Switch)
Защищает испаритель от замерзания в нем воды (когда слишком низкий проток воды). Защищает насос от сухого хода. Сигнализирует отсутствие потока воды в чиллере.

# 22 Емкость (Reservoir)
Для избежания частых пусков компрессоров используют емкость увеличенного объема.

Чиллер с водяным охлаждением конденсатора отличается от воздушного - типом теплообменника (вместо трубчато-ребристого теплообменника с вентилятором используется кожухотрубный или пластинчатый, который охлаждается водой). Водяное охлаждение конденсатора осуществляется оборотной водой из сухого охладителя ( , драйкулера) или градирни. В целях экономии воды предпочтительным является вариант с установкой сухой градирни с водяным замкнутым контуром. Основные преимущества чиллера с водяным конденсатором: компактность; возможность внутреннего размещения в маленьком помещении.

Вопросы и ответы

Вопрос:

Можно ли чиллером охлаждать жидкость на проток более, чем на 5 градусов?

Чиллер можно использовать в замкнутой системе и поддерживать заданную температуру воды, например, 10 градусов, даже если возврат будет с температурой 40 градусов.

Есть чиллеры, которые охлаждают воду на проток. Это в основном используется для охдаждения и газирования напитков, лимонадов.

Что лучше чиллер или драйкулер?

Температура при использовании драйкулера зависит от температуры окружающей среды. Если, например, на улице будет +30, то хладоноситель будет с температурой +35…+40С. Драйкулер используют в основном в холодное время года для экономии электроэнергии. Чиллером можно получать заданную температуру в любое время года. Можно изготовить низкотемпературный чиллеры для получения температуры жидкости с отрицательной температурой до минус 70 С (хладоносителем при такой температуре является в основном спирт).

Какой чиллер лучше - с водяным или воздушным конденсатором?

Чиллер с водяным охлаждением имеет компактные размеры, поэтому могут размещаться в помещении и не выделяют тепло. Но для охлаждения конденсатора требуется холодная вода.

Чиллер с водяным конденсатором имеет более низкую стоимость, но может дополнительно потребоваться сухая градирня, если нет источника воды - водопровод или скважина.

В чем отличие чиллеров с тепловым насосом и без него?

Чиллер с тепловым насосом может работать на обогрев, т.е не только охлаждать хладоноситель, но и нагревать его. Необходимо учитывать, что с понижением температуры нагрев ухудшается. Наиболее эффективен нагрев когда температура опускается не ниже минус 5.

На какое расстояние можно выносить воздушный конденсатор?

Обычно конденсатор можно вынести на расстояние до 15 метров. При установке системы отделения масла выснок конденсатора возможен до 50 метров, при условии правильного подбора диаметра медных магистралей между чиллером и выносным конденсатором.

До какой минимальной температуре работает чиллер?

При установке системы зимнего пуска работа чиллера возможно до окружающей температуры минус 30…-40. А при установке вентиляторов арктического исполнения - до минус 55.

Виды и типы схем установок охлаждения жидкости (чиллеры)

Применяется в случае, если перепад температур ∆Т ж = (Т Нж – Т Кж) ≤ 7ºС (охлаждение технической и минеральной воды)

2. Схема охлаждения жидкости с использованием промежуточного хладоносителя и вторичного теплообменного аппарата.

Применяется в случае, если перепад температур ∆Т ж = (Т Нж – Т Кж) > 7ºС или для охлаждения пищевых продуктов, т.е. охлаждение во вторичном разборном теплообменнике.

Для этой схемы необходимо правильно определить расход промежуточного хладоносителя:

G х = G ж · n

G х – массовый расход промежуточного хладоносителя кг/ч

G ж – массовый расход охлаждаемой жидкости кг/ч

n – кратность циркуляции промежуточного хладоносителя

n =

где: C Рж – теплоёмкость охлаждаемой жидкости, кДж/(кг´ К)

C Рх – теплоёмкость промежуточного хладоносителя, кДж/(кг´ К)