📍 ООО «Биоконд», 220114, г. Минск, пр. Независимости, 169 (бизнес-центр "XXI век"), офис 105
Чиллеры — это агрегаты, предназначенные для охлаждения/нагрева рабочей жидкости (воды или водного раствора гликоля), которая выступает в роли теплоносителя для системы центрального кондиционирования. Доведенная в аппарате до требуемой температуры жидкость по трубопроводу подается в фанкойлы, радиаторы, приточные установки и иные устройства аналогичного назначения.
По своей конструкции чиллеры подразделяются на:
Ведущие производители мира выпускают модульные варианты своего оборудования как с воздушным, так и с водяным охлаждением. Такие устройства позволяют легко довести холодопроизводительность системы центрального кондиционирования до требуемого уровня. Если потребность заказчика в охлаждении возросла, можно просто добавить в гидравлический контур еще один модульный чиллер. И тогда проблема дополнительного охлаждения будет решена.
Конструкция подавляющего большинства современных чиллеров базируется на принципах парокомпрессионного цикла. Основными элементами таких приборов являются:
Компрессор без преувеличения является сердцем чиллера. Он всасывает газообразный хладагент (фреон R134a, R410A, R407C, R1234ze и др.), сжимает и нагнетает его в конденсатор. Именно благодаря ему осуществляется циркуляция фреона в холодильном контуре. В зависимости от типа компрессора чиллеры делятся на:
Перемещение фреона в компрессоре осуществляется благодаря возвратно-поступательному движению поршня в цилиндре. Хладагент всасывается при движении поршня к нижней мертвой точке, а вытесняется при движении к верхней. Сегодня такие компрессоры используются довольно редко: их КПД (холодопроизводительность) ниже, чем у ротационных, винтовых и спиральных. К тому же поршневые агрегаты потребляют больше электроэнергии, номинальный ток при их эксплуатации выше.
Фреон сжимается в корпусе компрессора за счет вращательного движения одного или двух роторов, зафиксированных на валу. При вращении ротора (-ов) объем между его пластинами и стенкой корпуса увеличивается. В результате создается разрежение и газообразный хладагент всасывается внутрь. По мере вращения вала порция хладагента запирается в полости, объем которой постепенно уменьшается. Как следствие, давление и температура фреона возрастают. Когда объем полости становится минимальным, газ под высоким давлением нагнетается через выпускной патрубок в холодильный контур. Ротационные компрессоры, как правило, устанавливаются на мини-чиллеры производительностью до 20—25 кВт.
В спиральных компрессорах фреон сжимается вследствие механического взаимодействия двух спиралей. Одна из них (статор) является неподвижной, вторая (ротор) вращается по орбите вокруг нее. В результате между спиралями образуются серповидные полости. Во время работы агрегата полости движутся вдоль витков к центру. Находящийся в них хладагент сжимается, и его давление возрастает. После этого он поступает в выпускной патрубок. Спиральные компрессоры устанавливают на инверторные и неинверторные модульные чиллеры производительностью до 500 кВт.
Компрессор таких чиллеров оснащен двумя винтами (роторами), один из которых имеет выпуклую нарезку, а другой — вогнутую. При удалении выступов от впадин зазор между ними увеличивается, возникает разрежение и газообразный фреон всасывается в агрегат. По мере приближения выступов к впадинам зазор уменьшается и газ сжимается. Давление хладагента резко возрастает, и он нагнетается в трубы холодильного контура через выпускной патрубок. Обычно винтовыми компрессорами комплектуются чиллеры производительностью от 300 до 1500 кВт.
Непрерывно всасываемый хладагент сжимается в компрессоре за счет центробежной силы, возникающей при взаимодействии вращающегося ротора (диска с лопастями) и неподвижных частей корпуса, выступающего в роли статора. Фреон подается вдоль вала двигателя, а непосредственно в роторе радиально меняет свое направление. В результате создается дополнительный прирост давления, повышающий общий КПД компрессора. Выходная мощность центробежных чиллеров варьируется от 600 до 12250 кВт. Как следствие, их используют для охлаждения административных учреждений, бизнес-центров, многофункциональных комплексов, аэропортов, отелей.
Безмасляные чиллеры Turbocor, выпускаемые совместным предприятием TICA — SMARDT, укомплектованы центробежными турбокомпрессорами Danfoss (Дания). В этих агрегатах используются не традиционные механические, а так называемые магнитные подшипники. Подвижные детали и узлы компрессора вращаются в тороидальном электромагнитном поле. Как следствие, для их смазки не требуются компрессионные масла.
Благодаря отсутствию трения между подшипниками и валами и мягкому запуску агрегата (большие пусковые токи не нужны) обеспечивается его бесперебойная работа на протяжении более чем 25 лет. Сезонный коэффициент производительности SCOP безмасляного чиллера достигает 6,7—7,0. По этому показателю он примерно на 15% эффективнее винтового (5,8—6,0). Наибольшую эффективность центробежные чиллеры на магнитных подшипниках демонстрируют в режиме частичной нагрузки. При тепловой нагрузке до 50% от номинальной производительности таких устройств коэффициент энергоэффективности ЕЕR достигает 12 (у винтовых — 6,9—7,2).
Кроме того, безмасляные чиллеры отличаются пониженным энергопотреблением. Как показывают наблюдения, за год они расходуют на 30% меньше электроэнергии, нежели винтовые. Отсутствие сложной системы сепарации и возврата масла также является неоспоримым преимуществом чиллеров на магнитных подшипниках. Ведь затраты на их техническое обслуживание снижаются на 50%.
Безмасляные агрегаты имеют лишь один существенный недостаток — высокую цену, правда, она с лихвой перекрывается их энергоэффективностью. Окупаемость устройств по сравнению с винтовыми чиллерами составляет в среднем 3,3—4 года, что является не таким уж большим периодом, особенно если учесть срок службы в 25—30 лет. Минимальные эксплуатационные издержки, пониженное энергопотребление и максимальная энергоэффективность на протяжении всего жизненного цикла делают эти системы самими привлекательными на рынке HVAC-оборудования.
Испаритель наравне с конденсатором является одним из главных компонентов чиллера. Он предназначен для охлаждения (нагрева — при эксплуатации в режиме теплового насоса) теплоносителя. В подавляющем большинстве случаев холодильные установки комплектуются кожухотрубными либо пластинчатыми теплообменниками.
Кожухотрубный испаритель представляет собой цилиндр, к обоим торцам которого приварены трубные решетки с отверстиями, расположенными в шахматном порядке. Они являются входными и, соответственно, выходными отверстиями бесшовных медных трубок, по которым циркулирует фреон.
Вода подается внутрь цилиндра — кожуха. Она течет в межтрубном пространстве и по мере соприкосновения с медными трубками охлаждается либо нагревается.
Для повышения эффективности теплопередачи производители применяют некоторые «ухищрения». Так, в испарителе вода перемещается противотоком по отношению к хладагенту. Во время движения поток воды завихряется из-за перегородок, вмонтированных в кожух. В результате ее более теплые слои перемешиваются с охлажденными, что способствует улучшению теплопередачи. Скорость прохождения ресурсной жидкости составляет 0,5—3 м/с в зависимости от модели чиллера.
Кожухотрубные испарители характеризуются весьма широким диапазоном рабочих температур. Они устойчивы к гидроударам, могут работать с довольно агрессивными жидкостями. В таком случае в качестве альтернативных материалов для труб применяются нержавеющая сталь, титан. Данные теплообменники отличаются высокой эффективностью, износостойкостью и долговечностью. Если же все-таки возникает поломка, ремонт этих агрегатов обычно не вызывает серьезных затруднений. К недостаткам «кожухотрубников» можно отнести сравнительно высокую стоимость, а также довольно большие габариты.
Пластинчатый испаритель состоит из теплопередающих пластин, изготовленных из устойчивого к коррозии металла (обычно из нержавеющей стали). Они имеют рифленую поверхность для увеличения площади теплообмена, плотно прижимаются друг к другу, в результате чего отверстия в верхних и нижних углах совмещаются и образуют каналы, по которым циркулируют фреон и поступающий раствор этилен- либо пропиленгликоля. Все каналы испарителя герметизируются резиновыми прокладками во избежание утечек и смешивания проходящих по ним жидкостей.
Соседние пластины в устройстве развернуты на 180 градусов относительно друг друга. В результате слои с теплой жидкостью чередуются со слоями с хладагентом — между ними и происходит теплообмен. Охлаждаемый раствор и фреон движутся противотоком, что повышает эффективность передачи тепла от одной пластины к другой.
Преимуществами пластинчатых испарителей являются небольшие габариты, относительно малый вес, очень высокий коэффициент теплопередачи, меньший, чем у кожухотрубных теплообменников, расход фреона. С другой стороны, они имеют не такой широкий диапазон рабочих температур, предъявляют весьма строгие требования к качеству поступающей воды (например, чем выше ее жесткость, тем хуже теплообмен). В случае повреждения пластины необходима полная разборка агрегата. Резиновые прокладки приходится периодически заменять, при этом стоимость комплектующих довольно велика.
Конденсатор — это агрегат, предназначенный для отвода тепла из системы центрального кондиционирования. Он может быть как выносным, так и встроенным (входит в состав моноблока). В зависимости от вида охлаждения данные устройства классифицируются на конденсаторы:
Последние работают по тому же принципу, что и испаритель. А вот в качестве конденсаторов с воздушным охлаждением используются, как правило, V- или М-образные теплообменники с медными трубками, располагающимися в шахматном порядке, и алюминиевыми ребрами. По желанию заказчика они могут быть изготовлены и из нержавеющей стали — для предотвращения коррозии. Ребра имеют гофрированную поверхность для увеличения площади теплообмена.
V- либо М-образная конфигурация является оптимальной с точки зрения прохождения воздушного потока: его сопротивление снижается, а скорость отвода тепла в окружающую среду возрастает. Кроме того, теплообменник такой формы имеет значительную эффективную площадь, как следствие, конденсация фреона происходит быстрее, а его расход уменьшается.
Принцип работы конденсатора таков. Перегретый газообразный хладагент по медным трубкам направляется в теплообменник, где охлаждается при взаимодействии с воздухом (он поступает естественным путем или нагнетается вентиляторами) и переходит в жидкое состояние, после чего через терморегулирующий вентиль (электронный расширительный клапан) возвращается в испаритель. Тепло отводится в атмосферу при помощи вентиляторов, работающих на выдув.
Ведущие мировые производители, в том числе «ТИКА», комплектуют свои чиллеры осевыми вентиляторами, отличающимися низким уровнем шума и вибрации. Они обеспечивают высокое статическое давление и значительный расход воздуха. Крыльчатки приводятся в движение трехфазными двигателями с прямым приводом.
Терморегулирующий вентиль (электронный расширительный клапан) является одним из важнейших устройств, которыми оснащается чиллер. Данный элемент регулирует объем подаваемого в испаритель фреона, необходимый для эффективного охлаждения поступающей ресурсной жидкости. Производитель настраивает вентиль на минимальный перегрев газа на выходе из испарителя. Если фреона поступает слишком много и он полностью не испаряется, пропускное сечение вентиля сужается. Вслед за ним уменьшается поток хладагента. Если же температура газа на выходе из испарителя превышает установленный минимальный порог, клапан приоткрывается и объем проходящего фреона увеличивается.
Гидромодуль предназначен для обеспечения циркуляции теплоносителя в системе центрального кондиционирования. Он может быть встроенным и выносным: в первом случае входит в состав моноблока и, как и остальные компоненты, размещается в корпусе (на раме) чиллера, во втором — представляет собой отдельную насосную станцию. Модуль включает:
Управление осуществляется с помощью микрокомпьютера, на экране которого пользователи могут отслеживать состояние гидромодуля.
Насос предназначен для транспортировки теплоносителя в гидравлическом контуре. Данный агрегат нагнетает ресурсную жидкость в трубопровод, благодаря чему она пропускается через испаритель чиллера, охлаждается в нем и затем поступает в фанкойлы или иные устройства для отвода тепла от промышленного оборудования. Обычно используются одно- и двухнасосные системы. Первая применяется при использовании чиллеров производительностью до 100 кВт, вторая — свыше 100 кВт либо если нужно обеспечить 10—15-градусную разницу между температурами ресурсной жидкости на входе и на выходе прибора.
Фильтр очищает воду (водный раствор гликоля) от вредных примесей, частиц тяжелых металлов и минералов. Он препятствует возникновению коррозии на поверхности теплообменников и увеличивает срок службы оборудования. Если в качестве теплоносителя предполагается использовать агрессивные жидкости, рекомендуем приобрести испаритель с трубками из нержавеющей стали.
Расширительный бак необходим для балансировки теплоносителя в системе центрального кондиционирования и хранения его избыточного объема. Он возникает из-за того, что состояние ресурсной жидкости не остается неизменным: по мере нагрева ее объем увеличивается, а при охлаждении уменьшается. Аналогичным образом изменяется и давление теплоносителя. Чтобы компенсировать подобные перепады объема и давления воды (раствора), негативно влияющие на оборудование чиллера и сокращающие срок его службы, и нужен расширительный бак. Его емкость рассчитывается производителем исходя из предельной температуры и объема ресурсной жидкости, заполняющей систему центрального кондиционирования.
Реле протока выполняет защитную функцию и сообщает микрокомпьютеру (контроллеру) об отсутствии или слишком малом потоке теплоносителя в испарителе. Такая нештатная ситуация может означать, например, поломку компрессора. Если ресурсной жидкости недостаточно, реле размыкается и подает на контроллер сигнал об аварийной ситуации. Последний выдает команду отключить компрессор и чиллер.
Предназначен для слива рабочей жидкости из гидравлического модуля (например, в случае проведения технического обслуживания).
Предохранительный клапан выполняет защитную функцию: он препятствует сверхнормативному повышению давления, если соответствующее реле по какой-либо причине не сработало. Принцип действия такого клапана довольно прост: он открывается, и давление постепенно снижается до нормального, после этого защитное устройство снова закрывается.
Для измерения давления ресурсной жидкости в гидравлическом контуре используется манометр. Если оно отличается от номинального, манометр подает системе управления соответствующий сигнал и та активизирует защитные реле.
Современные производители комплектуют свои приборы интеллектуальными системами управления. Как правило, они включают:
Один из основных параметров, замеряемых датчиками, — температура ресурсной жидкости на входе и выходе чиллера. Данные показатели задаются при помощи панели управления и постоянно контролируются системой. Наиболее часто применяемая температура на входе составляет 12 °C, на выходе — 7 °C. Оптимальный перепад между данными показателями — 5—6 градусов. Если температура воды на входе отличается от установленной пользователем, система автоматически перестраивает все внутренние процессы. В случае превышения на 1—3 градуса чиллер переходит в режим максимальной нагрузки. Если же данный показатель на 1—2 градуса ниже нормы, агрегат работает на 12,5—25% своих возможностей либо на время отключается.
Если температура ресурсной жидкости на входе превышает 15 °C, следует установить дополнительный холодильный контур. Он поможет снизить данный показатель до оптимальных 12 °C и избежать излишней нагрузки на чиллер, что положительно отразится на его сроке службы.
Минимально допустимая температура ресурсной жидкости на выходе обычно составляет 5 °C. Если датчик фиксирует более низкое значение этого параметра, он подает соответствующий сигнал системе управления и та отключает чиллер во избежание его размораживания.
Аналогичным образом контролируются и другие важнейшие параметры: давление хладагента и воды, уровень масла, температура медного змеевика в конденсаторе и т.п.
Система управления не только непрерывно следит за состоянием оборудования, но и обеспечивает эффективное взаимодействие с пользователем. Ведущие производители мира, в том числе «ТИКА», устанавливают на свои агрегаты панели с сенсорными дисплеями. Благодаря интуитивно понятному интерфейсу освоить работу со специальным программным обеспечением (обычно каждая компания разрабатывает собственное ПО) не составляет труда.
Помимо панели, смонтированной непосредственно на чиллере, применяются проводные пульты дистанционного управления. Они позволяют регулировать работу (например, с помощью таймера можно задавать время включения и выключения аппаратов) до 8—16 модульных чиллеров, объединенных в одну группу. Кроме того, такие пульты можно интегрировать в автоматизированную систему управления зданием. В этом случае связь с приборами будет поддерживаться с помощью широко используемых в промышленности стандартных протоколов и сетей ModBus, BACnet, LonWorks и др. Вся информация о состоянии аппаратов будет передаваться на компьютер пользователя, а при необходимости и в сервисный центр производителя.
Разумеется, компании-изготовители, включая TICA, предусматривают и удаленный мониторинг и управление чиллерами через Интернет. Как правило, для этого создается специализированный веб-портал. В целях безопасности доступ к нему предоставляет непосредственно производитель. На сайте в личном кабинете (для входа в него каждый пользователь получает уникальные имя и пароль) аккумулируются все сведения, которые касаются оборудования, принадлежащего клиенту. Там же он может внести изменения в работу агрегата, ознакомиться с информацией об аварийных сигналах за определенный промежуток времени и т.п.
При выборе чиллера нужно обратить внимание прежде всего на его производительность. Она должна быть достаточной для того, чтобы прибор мог снабдить ресурсной жидкостью требуемой температуры все фанкойлы и (или) устройства для отвода тепла, входящие в систему центрального кондиционирования. Чиллеры мощностью до 500 кВт обычно оснащаются спиральными компрессорами, от 500 до 1000 кВт — винтовыми. Агрегаты, производительность которых превышает 1000 кВт, в основном комплектуются центробежными компрессорами, в том числе безмасляными.
Если позволяет пространство в машинном зале, на крыше или на площадке возле здания, стоит рассмотреть вариант покупки и установки нескольких модульных чиллеров, суммарно выдающих необходимую мощность. Система центрального кондиционирования на их основе легко масштабируется. Если нужно нарастить производительность, просто докупается и монтируется еще один агрегат. Когда необходимость в дополнительных киловаттах исчезает, один или несколько приборов просто отключают. Благодаря автоматическому распределению нагрузки между устройствами их оборудование изнашивается в меньшей степени, а срок службы возрастает.
Второй вопрос, который следует решить перед покупкой чиллера: где он будет располагаться? От этого зависят способ охлаждения и тип конденсатора агрегата. Аппарат с воздушным охлаждением размещается на крыше здания или на придомовой площадке, с водяным — в машинном зале, подсобке, подвале и т.п.
При проектировании системы центрального кондиционирования нужно учесть, вода какой температуры будет поступать в испаритель. Если этот параметр периодически будет превышать 15 градусов Цельсия, следует предусмотреть дополнительный холодильный контур.
Нужно заранее определить, какая жидкость будет использоваться в качестве ресурсной. Если она является довольно агрессивной, рекомендуем заказать у производителя испаритель с трубками из нержавеющей стали.
Фактический/почтовый адрес: 220114, г. Минск, пр. Независимости, 169, офис 105
Юридический адрес: 220004, РБ, г. Минск, ул. Короля, 2, пом. 23
Понедельник - пятница 08:30 - 17:30
