Виды и типы схем установок охлаждения жидкости (чиллеры)

Практически на всех крышах гипермаркетов и больших офисов можно увидеть большие прямоугольные коробки. Это может быть и приточно-вытяжная установка, и руфтоп, но чаще всего это чиллер. Используется он в системах кондиционирования, чаще всего в системах «чиллер-фанкойл». Эта система применяется как для больших промышленных, так и для бытовых систем кондиционирования.

Что такое чиллер? Чем чиллер отличается от теплового насоса?

Чиллер — парокомпрессионная установка для охлаждения воды. Зачастую используется для кондиционирования, но возможна работа в реверсированном режиме  на тепло, играя роль теплового насоса. В общих чертах тепловой насос представляет собой обычный холодильный агрегат. Он также отбирает тепло от среды с более низким температурным режимом, повышает температурный потенциал фреона и передает тепловую энергию  другой среде. Отличием теплового насоса, в сравнении с чиллером, является то, что основным призванием холодильной машины считается теплоотбор из охлаждаемой среды при низкой температуре, а передача тела при высоких температурах считается вторичным действием. В тепловом насосе наоборот, и сам термодинамический процесс идет в другую сторону. Циклы теплового насоса и чиллера не отличаются друг от друга, они имеют одинаковые составляющие. Так что твердо можно сказать что по конструкции и принципу действия это идентичные машины, только имеющие разное назначение.

Но если же вам больше необходима установка на тепло то берите тепловой насос, а если на холод, то чиллер, ведь машина которая ориентируется именно на процесс нагрева покажет себя намного лучше нежели та, основным заданием которой есть охлаждение.

Где применяются чиллеры

Чиллеры применяют совместно с теплообменниками фанкойлами. Системы чиллер-фанкойл применяют для кондиционирования в больших помещениях с высокими потолками, такими как промышленные предприятия, заводские цеха и т.п. В процессе работы, чиллеры могут использовать такие виды теплоносителей как вода и фреон. В основе работы на всех чиллеров лежит один принцип. Теплоноситель в чиллере сжимается с помощью компрессора, затем переходит в газообразное состояние и охлаждается. По специальным коммуникациям охлажденный газ попадает в теплообменники — фанкойлы. Теплообменник охлаждает воздух и теплоноситель обратно возвращается в чиллер.

  • Использование чиллеров с теплообменниками фанкойлами имеет ряд существенных преимуществ:
  • безопасность использования. Газ находится в чиллере, снаружи здания.
  • Возможность большого расстояния между чиллером и фанкойлом;
  • Бюджетность;
  • возможность использования несколькими за пользователями

Теплоноситель циркулирует в замкнутом цикле без подачи свежего воздуха, поэтому помещение нуждается в дополнительной вентиляции. По виду теплоносителя чиллеры разделяются на воздушные и водные. Воздушные теплообменники охлаждаются атмосферным воздухом, а водяные очищенной артезианской водой. Более экономичным является воздушный способ охлаждения конденсатора (рис. 2).

Рис. 2 Чиллерная установка

Система чиллер-фанкойл

​​Системы чиллер-фанкойл заслуженно можно назвать уникальными представителями климатического оборудования. Они представляют собой систему из кондиционирования, складывающуюся из двух блоков: внешнего охлаждающего – чиллера (от англ. chiller), и внутреннего – фанкойла (от англ. fan-coil). Основная их отличительная черта заключается в том, что вместо фреона (использующегося в обычных сплит-системах), здесь в холодильном контуре циркулирует обычная вода или незамерзающая жидкость (в некоторых случаях). Чтобы обеспечить движение теплоносителя по системе используется насосная станция.

Устройство чиллера

Существует две разновидности чиллеров, которые отличаются способами охлаждения конденсатора:

  • водяной – использует обычную воду;
  • воздушный – охлаждение за счет потока воздуха.

Первый тип отличается значительно меньшими габаритами и подходит для круглогодичного использования в климате России. Также производят чиллеры, которые оснащены встроенным тепловым насосом. Такие устройства могут не только охлаждать, но и нагревать используемый теплоноситель.

В зависимости от конструктивных особенностей выделяют два типа чиллеров:

  • с выносным конденсатором, которые можно установить внутри помещения, а сам блок вынести на крышу. За счет этого значительно упрощается обслуживание агрегатов, повышается их надежность и появляется возможность использовать воду в качестве теплоносителя.
  • с встроенным конденсатором (моноблоки). Они могут иметь осевой либо центробежный вентилятор. Так, в первом случае, оборудование может быть установлено только вне помещений по причине малого напора воздушного потока. Блоки с центробежным вентилятором обеспечивают хороший напор воздуха, поэтому могут работать внутри помещения. В таком случае забор воды и выброс воздуха осуществляется по воздуховодам.
Читайте также:  Вентиляция в квартире своими руками: как сделать эффективную систему

Устройство фанкойла

Фанкол устанавливается непосредственно в помещении. Особенности монтажа конкретной модели определяются ее типом. Разновидности фанкойлов:

  • напольные;
  • настенные;
  • подпотолочные (похожи на внутренний блок стандартного кондиционера);
  • бескорпусные (служат для скрытой установки, например, в канале либо за подвесным потолком.

В зависимости от числа теплообменников фанкойлы могут быть:

  • двухтрубные
  • четырехтрубные – имеют два теплообменника и могут быть подключены к центральному отоплению, устанавливаются на стене под окном и используются для обогрева в холодное время года.

Помимо теплообменника фанкойл содержит внутри следующие элементы:

  • вентилятор с электродвигателем;
  • электронагреватель;
  • воздушный фильтр;
  • поддон для конденсата;
  • система управления с пультом ИК.

Насосная станция

Насосная станция обеспечивает циркуляцию жидкости между чиллером и фанкойлом. Основные ее элементы:

  • циркуляционный насос обеспечивает необходимое давление теплоносителя при определенном расходе жидкости;
  • запорная арматура – используется для сервисного обслуживания;;
  • аккумулирующий бак – увеличивает срок эксплуатации системы и предотвращает ее износ;
  • расширительный бак – используется для компенсации температурного сжатия либо расширения теплоносителя.
  • система управления и защиты – служит для контроля режима работы станции.

Преимущества и недостатки системы чиллер-фанкойл

К преимуществам относятся:

  • масштабируемость и гибкость системы по сравнению с другими технологиями, что обеспечивает возможность кондиционирования большого количества помещений.
  • создание независимого микроклимата в каждом отдельном помещении благодаря возможности подключить много фанкойлов. Их число определяется в зависимости от мощности чиллера, а расстояние мощностью насосной станции.

Среди недостатков системы выделяют:

  • невозможность влиять на циркуляцию воздуха, поэтому их используют в комплексе с воздушными системами кондиционирования
  • меньшая экономичность по сравнению с системами типа VRF/VRV.

Вспомогательное оборудование для систем охлаждения

Насосные станции

Насосная станция состоит из одного или нескольких циркуляционных насосов, накопительного бака и расширительного бака. На циркуляционных насосах может быть установлен частотный преобразователь, для плавной регулировки производительности. Для предотвращения передавливания насосов в процессе работы, на подаче установлены обратные клапана. Накопительный бак служит для компенсации температурных колебаний. Расширительный бак служит для компенсации температурных расширений теплоносителя. Циркуляционные насосы устанавливаются на раму. Насосная станция может быть оборудована коллекторами из пластика, стали или нержавеющей стали. Также устанавливается панель управления, для управления работой циркуляционных насосов.

Работа насосной станции

Работа насосной станции основывается на поддержании необходимого расхода жидкости и напора. Давление в контуре поддерживается в автоматическом режиме путем введения уставки на контроллере насосной группы. Станция оснащается двумя датчиками давления (на входе и на выходе). В связи с этим, можно выбрать различные алгоритмы работы:

  • Работа на поддержание давления на выходе (работа по датчику на нагнетании).
  • Работа на поддержание постоянства перепада давления в системы (идет сравнение сигнала обоих датчиков и поддержание в контуре перепада давления).

Насосную станцию можно подключить двумя способами:

  1. Установка на нагнетании на потребитель
  2. Установка на обратном трубопроводе с потребителя

Выбор способа подключения зависит от принципиальной схемы охлаждения, требования по параметрам давления на потребителе, типа контура.

Пластинчатый теплообменник принцип работы

Принцип работы пластинчатого теплообменника базируется на правилах термодинамики: передачи тепла от более нагретого тела менее нагретому телу. Жидкости циркулируют через пластины. И не перемешиваются между собой.

Основные части пластинчатого теплообменника:

  • Пластины
  • Уплотнения
  • Станина
  • Порты для подключения

Типы промежуточных теплообменников и их назначение

Промежуточные теплообменники разделяются по принципу:

  • Вода-вода
  • Вода-воздух

Теплообменники вода-воздух применяются в системах кондиционирования, для охлаждения складов и холодильных камер. Где холод от теплоносителя передается воздуху (происходит охлаждение воздуха)

Теплообменники вода-вода подразделяются на следующие типы:

  • Паяный теплообменник (не разборный)- теплообменники малой мощности, применяются в чистых средах
  • Пластинчатый разборный теплообменник- теплообменники малой и большой мощности, широко применяются в промышленности и на производстве. Благодаря разборной конструкции осуществляется прочистка и возможность увеличения мощности охлаждения, путем добавления пластин.
  • Кожухотрубный теплообменник- теплообменники применяющиеся на производстве. По кожуху циркулирует охлаждаемая среда. По рубкам охлаждающая. Данный тип теплообменников получил широкое применение в отраслях промышленности, где необходимо охлаждать теплоноситель с включениями.

Что такое чиллер? Основные сведения о чиллерах

Контакты
Компания ООО Ксирон-ХолодРоссия г. Ивантеевка, Санаторный проезд, дом 1, корпус 23, 141281 Почтовый адрес: Санаторный проезд, дом 1, , Московская область, 141281Телефон: (495) 984-74-92; (495) 226-51-87;Email: [email protected]Мы работаем ежедневно с 9:00 до 18:00, кроме заявок на сайте — круглосуточно ИНН 5038123297 ОГРН 1165038054565 E-mail: Отправить заявкуОтзывы/СертификатыПостроить маршрут с помощью: Яндекс картыДоставка: осуществляем отправку оборудования по России и в страны СНГ.

Схема проезда

Принцип работы сухой градирни:

Рассмотрим принципиальную схему работы драйкулера без учёта дополнительной холодильной установки.

Действие градирни основано на процессе теплопередачи от жидкости к стенке и от неё воздуху.

Параметры процесса зависят от теплофизических свойств применяемых материалов и разницы температур, а также от режима протекания теплоносителя во внутреннем объёме теплообменника и обтеканию воздушным потоком его наружной поверхности.

Ввиду сложности математического аппарата, теория теплопередачи использует для расчётов критерии. Знакомые с теплотехникой их знают и умеют применять. Для остальных кратко упомянем, что для описания течения жидкости используют число Рейнольдса, описывающее ламинарный и турбулентный потоки. Первый представляет плавное течение, без пересечение элементарных струек. Второй – предполагает завихрения. В этом случае происходит более интенсивный контакт со стенкой трубы и увеличивается теплопередача.

С целью увеличения параметра и перевода потока в режим турбулентности на внутренние поверхности объёмов наносятся разного рода шероховатости, пористость и т. д.

Критерий, описывающий теплопередающие свойства теплоносителя и стенки – число Прандтля. Служит для расчёта влияния используемых материалов на процесс теплопередачи.

Передача тепла осуществляется в результате теплопроводности и конвекции. Учесть соотношение и вклад каждого явления позволяет критерий Нуссельта.

Как уже говорилось, на интенсивность теплообмена влияет площадь теплопередающих поверхностей. Для её увеличение на них снаружи и иногда внутри делаются рёбра. Эффект оребрения кратно увеличивает количество передаваемой тепловой энергии.

Дополнительное орошение

Если погодные условия не позволяют осуществить необходимый уровень съема тепла, наружные стенки теплообменника охлаждают, разбрызгивая на них воду. Эффект достигается за счёт её испарения.

Для превращения одного килограмма воды в пар расходуется 2260 килоджоулей или 540 килокалорий тепла. Оно в основном снимается с горячей поверхности градирни. Таким образом в жаркую погоду можно интенсифицировать охлаждение, частично компенсируя ухудшение теплопередачи.

Необходимо отметить, что хорошее испарение достижимо только в жаркую и сухую погоду. Во влажном климате эффект дополнительного орошения значительно снизится.

Приведённые сведения представлены в основном для ознакомления. Для самостоятельного подбора в большинстве случаев достаточно укрупнённых данных, приведённых в предыдущих разделах статьи. При затруднении в использовании сведений для выбора нужных параметров оборудования всегда можно прибегнуть к помощи консультантов. С вами свяжутся специалисты фирмы и после совместного заполнения бланка заявки рассчитают и выдадут вам требуемые рекомендации.

Монтаж фанкойлов

Виды монтажа фанкойлов

Монтаж фанкойла, в зависимости от его вида, может производится:

  • на потолке (кассетный, канальный фанкойл);
  • на стене (настенный, напольно-потолочный фанкойл);
  • на полу (напольно-потолочный фанккойл).

Скрытое подключение фанкойлов

Монтаж скрытый

Открытое подключение фанкойлов

Процесс открытого монтажа фанкойла:

  1. Так как монтируют фанкойл используя отверстия в кромке задней панели, перед началом монтажа промаркируйте расстояния между этими прорезями.
  2. Сделайте разметку высоты и место монтажа фанкойла.
  3. Монтируйте корпус фанкойла при помощи анкеров.
  4. Подсоедините теплообменник фанкойла к системе трубопроводов. Все патрубки фанкойлов для подсоединения трубопроводов, владеют внутренней резьбой. Диаметр указан в характеристике фанкойла. Для подключения теплообменника : снимите електропанель, затем снимите дренажный поддон, дабы получить доступ к внутренним элементам; снимите все смонтированные дополнительные элементы. Вытащите теплообменник.

…немного про обвязку…

Обвязка водяной части фанкойла состоит из: фильтра, гибких сильфонных шлангов, возухоотводчика, трёхходового клапана и шаровых кранов.

Для облегчения регулирования работы фанкойла также монтируют регулятор перепада давления и используют балансировочные вентили. Направленность течения жидкости должно совпасть с направленностью стрелки на корпусе вентиля.

 Все это монтируется в последовательности согласно рисунку.

Чертеж узла обвязки фанкойла из проектной документации

Старайтесь не перезатянуть резьбовые соединения, чтоб не повредить теплообменник. Под патрубками подсоединения водопроводов монтируют дренажный поддон. У него есть партубок, который подсоединяется к дренажному трубопроводу (см. в статье Фанкойлы. Подбор), фиксируемый с помощью хомута.

Важно

Дренажный трубопровод монтируют обязательно под углом не менее 0,02. Дренаж надлежит отводить в канализацию. Все трубопроводы и запорно-регулирующая арматура необходимо изолировать, для предупреждения конденсата.

Монтаж фанкойлов

Правильно смонтировав обвязку фанкойла, вы не будете в дальнейшем сталкиваться с проблемой регулирования его работы.

Четырехтрубное подсоединение

5.Подключите фанкойл к электропитанию. Перед электрическим подсоединением убедитесь, что напряжение в сети, отвечает напряжению в маркировке фанкойла. Далее ознакомьтесь с электросхемой. Осуществите заземление установки.

Процесс подключения:

  • отключите фанкойл от источника электропитания;
  • достаньте электропанель из внутреннего корпуса;
  • сделайте электроподключение согласно схеме и вставьте панель на место.

Вот и готов монтаж фанкойла. Но есть не менее значимая вещь нежели монтаж самого фанкойла – это монтаж трубопроводов.

Монтаж трубопроводов

Монтаж труб необходимо выполнять в соответственно проекту: компенсировать температурные удлинения, монтировать трубопроводы под уклоном и обеспечить спуск воды из нижних точек системы.

Разводка трубопроводов

Если монтаж фанкойлов напольный, то трубопроводы прокладываются в полу, как для системы отопления. Если же другой вид монтажа, тогда трубы разводятся в за потолочном пространстве.

При этом нужно обеспечить доступ к запорно-регулируемой арматуре. Монтируются трубопроводы при помощи кронштейнов и подвесок.

Подсоединение дренажных трубопроводов к канализации должно производится при помощи сифонов.

*Дренажные трубопроводы также используют при удалении конденсата с системы вентиляции.

В заключении…

Если монтаж фанкойла неправильный, появляется вибрация и повышение шума при работе. Поэтому, возможно, придется выполнить акустический расчет.  будьте внимательны, выполняя монтаж фанкойлов, и точно следуйте инструкции.

Как работает

Рассмотрим стандартный парокомпрессионный чиллер. Принцип работы такой холодильной машины теоретически основан на Компрессор повышает давление газа, одновременно с этим поднимая его температуру. Горячий газ под высоким давлением подается в конденсатор, где участвует в процессе теплообмена с другой средой более низкой температуры. Как правило, это либо вода (рассол), либо воздух. Здесь газ конденсируется в жидкость, в процессе чего выделяется избыточная теплота, отдаваемая холодоносителю и отводимая, таким образом, от потребителя. Далее жидкость поступает в дросселирующие устройство, где происходит снижение давления в системе с соответствующим падением температуры. После этого частично вскипевшая в жидкость поступает непосредственно в испаритель, который также является важной частью системы «чиллер-фанкойл». Принцип работы испарителя аналогичен конденсатору. Здесь происходит теплообмен между холодоносителем (который и уносит холод в фанкойл) и хладагентом, который начинает вскипать и при этом забирает теплоту от другой среды. После испарителя газ поступает в компрессор, и цикл повторяется.

Как работает

Теплоотвод

Таким образом, в чиллере циркулирует специальное рабочее вещество – хладагент. Его цель – охладить воду и энергию, полученную от воды, и передать в окружающую среду. Оба процесса передачи энергии реализуются в теплообменных аппаратах (теплообменниках). Как мы уже знаем, охлаждение воды происходит в испарителе: здесь хладагент получает тепловую энергию воды. А выброс тепла в окружающую среду происходит во втором теплообменнике – в конденсаторе.

Конденсатор – это единственное место, где хладагент контактирует с окружающей средой: трубки, по которым проходит хладагент, обдуваются наружным воздухом. При этом горячий хладагент остывает, то есть отдает свою энергию, а уличный воздух нагревается.

В этом можно легко убедиться, проведя рукой сверху над чиллером или даже просто подойдя к наружному блоку обычного кондиционера. Температура воздуха, которым оттуда дует, заметно выше температуры окружающего среды.

Итак, тепло, которое выделяется людьми, оборудованием, освещением, а также тепло, поступающее в помещения за счет солнечной радиации, передаётся циркулирующей по трубам воде. В испарителе холодильной машины вода это тепло передает хладагенту. А в конденсаторе холодильной машины это же тепло выходит наружу.

Принцип работы системы чиллер-фанкойл, технологические и конструктивные особенности

Чиллер с водяным охлаждением

На схеме отмечены следующие функциональные детали и блоки:

  1. Компрессор (1) перекачивает фреон по замкнутому контуру. Он создаёт необходимое для рабочих циклов давление, которое корректируют специальными регуляторами (14, 15).
  2. В конденсаторе (2) этот хладагент трансформируется из газообразной формы в жидкость с одновременным снижением температуры. Для повышения эффективности процесса блок обдувает вентилятор (16).
  3. В испарителе (5) происходит обратное преобразование. Здесь охлаждается вода, которая поступает в накопительный бак (10). Тут установлен поплавковый выключатель (8) и датчик (9) для контроля уровня жидкости и температуры, соответственно.
  4. Насос (12) обеспечивает циркуляцию воды (антифриза) по основному контуру через фанкойлы.
  5. На рисунке отмечены также вентили (6), предохранительный (13) и расширительный (4) клапан, манометр (11), фильтр (3).

Оборудование абсорбционного типаСхема подключения фанкойл-чиллерМнение экспертаАндрей ПавленковИнженер-проектировщик ОВиК (отопление, вентиляция и кондиционирование) ООО “АСП Северо-Запад”Спросить у специалиста«Обратите внимание, что, кроме накопительной ёмкости, применяют обычный расширительный бак. С его помощью компенсируют тепловое увеличение объёма жидкости».Узел обвязки фанкойла (чертёж из официальной инструкции производителя)