Факты, которые стоит знать о ЧИЛЛЕРАХ!

Главная » Чиллеры » Факты, которые стоит знать о ЧИЛЛЕРАХ!

Виды, типы, особенности и преимущества различных чиллеров

Чиллеры – это ключевые элементы систем охлаждения, используемые в широком спектре применений, от комфортного климата в зданиях до критически важных промышленных процессов. Они представляют собой сложные агрегаты, которые охлаждают жидкость (обычно воду или раствор гликоля) и затем направляют ее к различным устройствам, таким как фанкойлы, теплообменники или технологическое оборудование.

Что такое чиллер?

В своей сути, чиллер – это холодильная установка, предназначенная для охлаждения жидкости. Эта охлажденная жидкость затем циркулирует по замкнутому контуру, забирая тепло из целевого объекта и возвращаясь обратно в чиллер для повторного охлаждения. Проще говоря, чиллер — это своего рода “сердце” системы охлаждения, которое обеспечивает непрерывное поддержание заданной температуры.

Чиллер TRANE на кровле административного здания в Краснодаре

Типы чиллеров

Чиллеры классифицируются по различным критериям, включая тип компрессора, способ охлаждения конденсатора и конструктивные особенности. Вот основные типы:

Типы компрессора:

Поршневые чиллеры: используют поршневой компрессор для сжатия хладагента. Обычно применяются в чиллерах малой и средней мощности.
Спиральные чиллеры (Scroll chillers): используют спиральный компрессор, который обеспечивает более плавную и тихую работу. Широко используются в чиллерах средней мощности.
Винтовые чиллеры: используют винтовой компрессор, который обеспечивает высокую производительность и энергоэффективность. Применяются в чиллерах средней и большой мощности.
Центробежные чиллеры: используют центробежный компрессор, который обеспечивает очень высокую производительность. Используются в крупных промышленных и коммерческих объектах.

По способу охлаждения конденсатора:

Чиллеры с воздушным охлаждением: охлаждают конденсатор с помощью вентиляторов, обдувающих оребренный теплообменник. Просты в установке и обслуживании, но менее эффективны, чем чиллеры с водяным охлаждением.
Чиллеры с водяным охлаждением: охлаждают конденсатор с помощью воды, которая, в свою очередь, охлаждается в градирне или другом источнике. Более эффективны, чем чиллеры с воздушным охлаждением, но требуют дополнительного оборудования и затрат на воду.

По конструктивным особенностям:

Моноблочные чиллеры: все компоненты чиллера собраны в одном корпусе.
Выносные чиллеры (Split chillers): конденсатор отделен от остальной части чиллера и устанавливается на улице или в другом месте с хорошей вентиляцией.

ПНР чиллеров и мультизон — *Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора*

Чиллер водяное охлаждение конденсатора — *Чиллер с водяным охлаждением конденсатора*

Основные компоненты чиллера

Чиллеры, несмотря на разнообразие моделей, имеют схожую базовую структуру, включающую следующие ключевые компоненты:

Компрессор чиллера

Компрессор: сердце холодильной установки. Он отвечает за сжатие газообразного хладагента, повышая его давление и температуру. Существуют различные типы компрессоров, используемых в чиллерах:

Поршневые компрессоры: используют возвратно-поступательное движение поршня для сжатия хладагента. Относительно недорогие, но менее эффективные и более шумные, чем другие типы. Применяются в чиллерах малой и средней мощности.
Спиральные компрессоры (Scroll): состоят из двух спиралей, одна из которых неподвижна, а другая вращается, сжимая хладагент. Обеспечивают более плавную и тихую работу, а также более высокую эффективность, чем поршневые. Широко используются в чиллерах средней мощности.
Винтовые компрессоры: используют вращающиеся винты для сжатия хладагента. Обеспечивают высокую производительность и энергоэффективность. Применяются в чиллерах средней и большой мощности.
Центробежные компрессоры: используют вращающееся рабочее колесо (импеллер) для сжатия хладагента. Обеспечивают очень высокую производительность, но требуют сложного обслуживания. Используются в крупных промышленных и коммерческих объектах.

Конденсатор чиллера

Конденсатор: теплообменник, в котором газообразный хладагент отдает тепло окружающей среде и конденсируется, переходя в жидкое состояние. Существуют два основных типа конденсаторов:

С воздушным охлаждением: используют вентиляторы для обдува оребренных труб, через которые проходит хладагент. Просты в установке и обслуживании, но менее эффективны, чем конденсаторы с водяным охлаждением.
С водяным охлаждением: используют воду для отвода тепла от хладагента. Более эффективны, чем конденсаторы с воздушным охлаждением, но требуют дополнительного оборудования, такого как градирня, и затрат на воду.

Расширительный клапан чиллера

Расширительный клапан (дроссель): устройство, которое регулирует поток жидкого хладагента в испаритель, снижая его давление и температуру. Существуют различные типы расширительных клапанов, включая терморегулирующие вентили (ТРВ), электронные расширительные клапаны (ЭРВ) и капиллярные трубки.

Испаритель холодильной машины

Испаритель: теплообменник, в котором жидкий хладагент поглощает тепло от охлаждаемой жидкости (обычно воды или раствора гликоля) и испаряется, переходя в газообразное состояние. Существуют различные типы испарителей, включая:

Кожухотрубные испарители: представляют собой кожух, внутри которого расположены трубы, по которым циркулирует охлаждаемая жидкость. Хладагент испаряется, омывая трубы.
Пластинчатые испарители: состоят из набора пластин, между которыми циркулируют хладагент и охлаждаемая жидкость.
Затопленные испарители: хладагент находится в кожухе, а охлаждаемая жидкость циркулирует по трубам, расположенным внутри кожуха.

Хладагент: рабочее вещество, циркулирующее по замкнутому контуру холодильного цикла и обеспечивающее перенос тепла. Выбор хладагента зависит от различных факторов, включая эффективность, безопасность и экологичность. Наиболее распространенные хладагенты: R-134a, R-410A, R-1234ze.

Насосы: используются для циркуляции охлаждаемой жидкости между чиллером и потребителями (фанкойлами, теплообменниками и т.д.).

Система управления: комплекс устройств, включающих контроллеры, датчики и клапаны, обеспечивающий автоматическое управление и контроль работы чиллера. Система управления позволяет поддерживать заданную температуру охлаждаемой жидкости, регулировать производительность чиллера и обеспечивать защиту от аварийных ситуаций.

Фильтры и осушители: используются для удаления загрязнений и влаги из хладагента, обеспечивая надежную и долговечную работу чиллера.

Защитные устройства: включают в себя предохранительные клапаны, реле давления, датчики температуры и другие устройства, предназначенные для защиты чиллера от перегрузок и аварийных ситуаций.

Вспомогательные компоненты чиллера:

Кроме основных компонентов, чиллер может включать в себя различные вспомогательные элементы, такие как:

Ресивер хладагента: предназначен для хранения запаса жидкого хладагента.
Маслоотделитель: предназначен для отделения масла от хладагента после компрессора и возврата его в компрессор.
Виброопоры: используются для снижения вибрации и шума, создаваемых чиллером.

Конфигурации чиллеров: разнообразие решений для различных задач

Конфигурация чиллера – это способ его организации и компоновки, определяющий его функциональные возможности, производительность и область применения. Разнообразие конфигураций позволяет подобрать оптимальное решение для конкретной задачи, учитывая требуемую мощность, условия эксплуатации, энергоэффективность и бюджет. В этой статье мы рассмотрим основные аспекты конфигурации чиллеров.

1. Тип охлаждения конденсатора:

Это один из основных факторов, определяющих конфигурацию чиллера.

Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора:
- Конфигурация: конденсатор, оснащенный вентиляторами, расположен непосредственно на корпусе чиллера. Горячий хладагент отдает тепло окружающему воздуху.
- Преимущества: простота установки и обслуживания, отсутствие необходимости в дополнительном оборудовании (градирня, насосы для конденсаторной воды).
- Недостатки: менее эффективны, чем чиллеры с водяным охлаждением, особенно в жарком климате. Производительность снижается при высокой температуре окружающего воздуха. Больше уровень шума.
- Применение: небольшие и средние коммерческие объекты, где нет возможности или необходимости устанавливать градирню.

Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора:
- Конфигурация: конденсатор охлаждается водой, которая, в свою очередь, охлаждается в градирне или другом источнике. Требуется дополнительное оборудование: градирня, насосы для конденсаторной воды, трубопроводы.
- Преимущества: более высокая эффективность, стабильная производительность, меньше уровень шума по сравнению с чиллерами с воздушным охлаждением.
- Недостатки: более сложная и дорогая установка, требуется обслуживание градирни и системы водоподготовки.
- Применение: крупные коммерческие объекты, промышленные предприятия, где требуется высокая производительность и энергоэффективность.

2. Тип компрессора и его расположение:

Тип компрессора существенно влияет на конфигурацию чиллера и его производительность.

Чиллеры с одним компрессором: простая и экономичная конфигурация. Подходит для небольших и средних объектов. В случае выхода компрессора из строя система охлаждения полностью отключается.
Чиллеры с несколькими компрессорами (мультикомпрессорные): более сложная и надежная конфигурация. Позволяет ступенчато регулировать производительность чиллера, адаптируясь к изменяющимся нагрузкам. В случае выхода из строя одного компрессора остальные продолжают работать, обеспечивая частичное охлаждение. Могут использовать компрессоры одного или разных типов.
Расположение компрессора:
- Встроенный компрессор: компрессор установлен внутри корпуса чиллера.
- Выносной компрессор: компрессор установлен отдельно от корпуса чиллера, что позволяет снизить уровень шума и вибрации. Часто используется в чиллерах с центробежными компрессорами.

3. Схема испарителя:

Чиллеры с затопленным испарителем: хладагент находится в кожухе испарителя, а охлаждаемая вода циркулирует по трубам. Обеспечивают высокую эффективность, но требуют тщательного контроля уровня хладагента.
Чиллеры с пленочным испарителем: охлаждаемая вода разбрызгивается на трубы испарителя, образуя тонкую пленку. Обеспечивают более равномерное охлаждение воды и меньшую чувствительность к изменениям нагрузки.
Чиллеры с пластинчатым испарителем: охлаждаемая вода и хладагент циркулируют по каналам между пластинами. Компактная конструкция, высокая эффективность теплообмена.

4. Интеграция с системой управления зданием (BMS):

Современные чиллеры часто интегрируются с BMS, что позволяет:

Удаленно мониторить и управлять работой чиллера.
Оптимизировать энергопотребление.
Автоматически реагировать на изменения нагрузки и аварийные ситуации.
Получать данные о работе чиллера для анализа и прогнозирования.

5. Уровень шума

стандартное исполнение
с пониженным уровнем шума, что достигается устройством звукопоглощающего кожуха для компрессора и понижением скорости вращения осевого вентилятора конденсатора по сравнению со стандартной конфигурацией.
со значительным снижением уровня шума, что достигается устройством звукопоглощающего кожуха для компрессора, увеличением площади живого сечения конденсатора для прохода воздуха и понижением скорости вращения осевого вентилятора, а также установкой компрессора на пружинные антивибрационные опоры, применением гибких вставок на нагнетательных и всасывающих трубопроводах холодильного контура.

Требования по уровню звуковой мощности, создаваемой работающим чиллером с осевыми вентиляторами при установке за пределами здания могут быть не очень высокими, если отсутствуют особые требования по уровню шума в застройке, где это здание расположено.

Если такие ограничения имеют место, необходимо выполнить расчет уровня звукового давления в помещении шума, излучаемого чиллером, и при необходимости применить чиллеры специальной конфигурации. Как правило, производители в своих каталогах указывают для соответствующего типа и типоразмера чиллеров свои значения уровня звуковой мощности по октавным полосам и общий уровень звукового давления, измеренный на высоте 1 метр от поверхности блока, при полной и частичной нагрузке (50%).

6. Дополнительные опции и функции:

Фрикулинг: использование наружного воздуха для охлаждения воды без включения компрессора при низкой температуре окружающей среды, что позволяет значительно снизить энергопотребление.
Рекуперация тепла: использование тепла, выделяемого чиллером, для нагрева воды или воздуха.
Инверторное управление: регулировка скорости вращения компрессора для точного соответствия производительности чиллера текущей нагрузке, что позволяет повысить энергоэффективность.
Автоматическая система очистки конденсатора: предотвращает образование накипи и загрязнений на поверхности конденсатора, поддерживая высокую эффективность теплообмена.

7. Модульная конфигурация:

Несколько чиллеров одинаковой или разной мощности могут быть объединены в модульную систему. Это обеспечивает:

Резервирование: в случае выхода из строя одного чиллера остальные продолжают работать.
Масштабируемость: легко увеличить мощность системы охлаждения, добавив новые чиллеры.
Энергоэффективность: модульная система позволяет более точно адаптироваться к изменяющимся нагрузкам, включая и отключая чиллеры по мере необходимости.

Выбор оптимальной конфигурации:

Выбор оптимальной конфигурации чиллера – сложная задача, требующая учета множества факторов. Рекомендуется обратиться к специалистам, которые проведут расчеты, оценят условия эксплуатации и предложат наилучшее решение.

Основные факторы, влияющие на выбор конфигурации:

Требуемая холодопроизводительность: Определяет мощность чиллера и количество компрессоров.
Условия эксплуатации: Температура и влажность окружающего воздуха, наличие доступа к воде, требования к уровню шума.
Энергоэффективность: Определяет тип компрессора, систему охлаждения конденсатора и наличие дополнительных опций (фрикулинг, рекуперация тепла, инверторное управление).
Бюджет: Определяет стоимость чиллера, его установки и эксплуатации.
Требования к надежности: Определяет необходимость резервирования и модульной конфигурации.

Правильный выбор конфигурации чиллера является ключевым фактором для обеспечения эффективной и надежной работы системы охлаждения. Тщательный анализ требований и условий эксплуатации позволит подобрать оптимальное решение, отвечающее всем потребностям объекта.

Принцип работы чиллера

Работа чиллера основана на принципе компрессионного холодильного цикла, который включает в себя четыре основных этапа:

Сжатие (Компрессор): газообразный хладагент с низким давлением всасывается компрессором и сжимается, что приводит к повышению его температуры и давления. Компрессор является одним из самых важных и энергоемких компонентов чиллера.
Конденсация (Конденсатор): горячий газообразный хладагент под высоким давлением поступает в конденсатор. Здесь он отдает тепло окружающей среде (воздуху или воде) и конденсируется, переходя в жидкое состояние.
Расширение (Расширительный клапан): жидкий хладагент под высоким давлением проходит через расширительный клапан (также известный как дроссель), где его давление резко снижается. Это приводит к частичному испарению хладагента и снижению его температуры.
Испарение (Испаритель): холодный, частично испаренный хладагент поступает в испаритель. Здесь он поглощает тепло из охлаждаемой жидкости (воды или раствора гликоля), переходя полностью в газообразное состояние. Охлажденная жидкость затем циркулирует по системе.

После прохождения испарителя газообразный хладагент возвращается в компрессор, и цикл повторяется.

Компрессоры холодильных машин (чиллеров)

Компрессор – это ключевой элемент холодильной машины (чиллера), выполняющий функцию “сердца” системы охлаждения. Он отвечает за сжатие газообразного хладагента, повышая его давление и температуру, что обеспечивает циркуляцию хладагента по замкнутому контуру и перенос тепла из охлаждаемой среды в окружающую. Выбор типа компрессора напрямую влияет на эффективность, надежность и стоимость чиллера.

Функции компрессора в чиллере:

Повышение давления хладагента: Компрессор повышает давление газообразного хладагента, обеспечивая его конденсацию при более высокой температуре.
Циркуляция хладагента: Создает разницу давлений в системе, обеспечивая циркуляцию хладагента по замкнутому контуру: испаритель → компрессор → конденсатор → расширительное устройство → испаритель.
Поддержание необходимой температуры испарения: Компрессор обеспечивает достаточное снижение давления в испарителе, чтобы хладагент мог поглощать тепло от охлаждаемой среды при заданной температуре.

Типы компрессоров, используемых в чиллерах:

Существует несколько основных типов компрессоров, применяемых в чиллерах, каждый из которых имеет свои особенности:

Поршневые компрессоры

Принцип работы: используют возвратно-поступательное движение поршня в цилиндре для сжатия хладагента.
Преимущества: простота конструкции, относительно низкая стоимость, возможность работы с различными хладагентами.
Недостатки: высокий уровень шума и вибрации, относительно низкая эффективность, высокий износ деталей.
Области применения: чиллеры малой и средней мощности (до нескольких сотен кВт), бытовые и коммерческие холодильные установки.

Спиральные компрессоры (Scroll compressors)

Принцип работы: используют две спирали, одна из которых неподвижна, а другая вращается по эксцентрической орбите, сжимая хладагент.
Преимущества: более высокая эффективность и надежность, чем у поршневых компрессоров, низкий уровень шума и вибрации, компактные размеры.
Недостатки: более высокая стоимость, чем у поршневых компрессоров, менее ремонтопригодны.
Области применения: чиллеры средней мощности (от нескольких десятков до нескольких сотен кВт), системы кондиционирования воздуха, тепловые насосы.

Винтовые компрессоры (Screw compressors)

Принцип работы: используют два вращающихся винта для сжатия хладагента.
Преимущества: высокая производительность и энергоэффективность, возможность регулирования производительности, надежность и долговечность.
Недостатки: сложная конструкция, высокая стоимость, требуют точного обслуживания.
Области применения: чиллеры средней и большой мощности (от нескольких сотен кВт до нескольких мегаватт), промышленные холодильные установки, системы центрального кондиционирования.

Центробежные компрессоры (Centrifugal compressors)

Принцип работы: используют вращающееся рабочее колесо (импеллер) для увеличения скорости хладагента и последующего преобразования кинетической энергии в давление.
Преимущества: очень высокая производительность, высокая энергоэффективность при полной нагрузке, надежность и долговечность.
Недостатки: высокая стоимость, сложная конструкция, требуют высокой квалификации персонала для обслуживания, высокая чувствительность к изменениям нагрузки.
Области применения: чиллеры большой и очень большой мощности (от нескольких мегаватт и выше), промышленные холодильные установки, системы центрального кондиционирования крупных объектов.

Ключевые параметры компрессоров:

Холодопроизводительность: количество тепла, которое компрессор может отвести от охлаждаемой среды за единицу времени (кВт или тонны охлаждения).
Коэффициент энергетической эффективности (COP): отношение холодопроизводительности к потребляемой электрической мощности. Чем выше COP, тем эффективнее компрессор.
Объемная производительность: объем хладагента, перекачиваемый компрессором за единицу времени (м³/ч).
Рабочее давление: диапазон давлений, при которых компрессор может безопасно и эффективно работать.
Тип хладагента: компрессор должен быть совместим с используемым хладагентом.

Факторы, влияющие на выбор компрессора:

требуемая холодопроизводительность чиллера
условия эксплуатации (температура окружающей среды, влажность)
требования к энергоэффективности
бюджет
требования к уровню шума и вибрации
наличие квалифицированного персонала для обслуживания

Тенденции в развитии компрессоров для чиллеров:

Повышение энергоэффективности: разработка новых конструкций компрессоров и использование более эффективных хладагентов.
Использование инверторных технологий: регулировка производительности компрессора в зависимости от текущей нагрузки, что позволяет значительно снизить энергопотребление.
Применение безмасляных компрессоров: уменьшение загрязнения хладагента маслом, что повышает эффективность теплообмена и снижает затраты на обслуживание.
Интеграция с системами управления зданием (BMS): мониторинг и управление работой компрессора для оптимизации энергопотребления и обеспечения надежной работы системы.
Переход на экологически безопасные хладагенты: замена хладагентов с высоким потенциалом глобального потепления (GWP) на хладагенты с низким GWP, такие как R-1234ze, R-290 (пропан) и CO2.

Стоимость чиллеров

Стоимость чиллера сильно варьируется и зависит от нескольких факторов:

Тип и мощность: чем больше холодопроизводительность и сложнее конструкция (например, центробежный против поршневого), тем дороже.
Бренд и производитель: известные бренды с хорошей репутацией обычно дороже.
Дополнительные опции: фрикулинг, рекуперация тепла, инверторное управление повышают цену.
Монтаж и пусконаладка: эти работы также составляют значительную часть общей стоимости.

Гарантия

Гарантия на чиллер обычно покрывает дефекты материалов и изготовления оборудования, но не распространяется на неправильную эксплуатацию, естественный износ или внешние воздействия.

Подбор и проектирование чиллера

Квалифицированный подбор чиллера даёт:

Оптимальную производительность: чиллер точно соответствует потребностям объекта.
Экономию затрат: избежание покупки слишком мощного или слабого оборудования.
Энергоэффективность: минимизация энергопотребления и эксплуатационных расходов.
Надежность: правильный выбор типа чиллера с учетом условий эксплуатации.
Долговечность: продление срока службы оборудования.

Пусконаладка чиллера (ПНР)

Пусконаладка чиллера нужна для:

Безопасного запуска: предотвращение аварий и поломок.
Эффективной работы: обеспечение заявленной производительности.
Долговечности: продление срока службы оборудования.
Поддержания гарантии: выполнение требований производителя.

Сервис и техническое обслуживание (ТО) чиллера

Сервис и техобслуживание чиллера обеспечивают:

Бесперебойную работу: снижение риска поломок и простоев.
Эффективную производительность: поддержание оптимальной холодопроизводительности.
Экономию электроэнергии: снижение энергопотребления.
Увеличение срока службы: продление ресурса оборудования.
Безопасность: предотвращение аварийных ситуаций.
Соответствие требованиям: поддержание в рамках нормативных требований.

Обслуживание, ремонт, профессиональный подбор и проектирование чиллеров различных производителей – ключевая специализация Специализированного Бюро Наладки на протяжении двух десятилетий. Наши знания о сильных и слабых сторонах оборудования основаны не на рекламных материалах, а на многолетнем практическом опыте. Приглашаем к сотрудничеству в данных сферах.