Принцип работы водяных чиллеров, их виды, особенности, конструкция

В этой публикации пойдет речь про принцип работы чиллера с водяным охлаждением. Также расскажем про виды водяных чиллеров и их особенности. Наглядно покажем схему водяного чиллера с указанием всех узлов и элементов. Отдельно распишем функцию каждого из них.

Принцип работы водяного чиллера

У чиллера с водяным охлаждением хладагент отдает избыточное тепло не воздуху, а воде. Это происходит в конденсаторе, через который она прокачивается. В качестве источника воды используют:

• Водоемы;
• Реки;
• Бассейны;
• Промышленные стоки.

Иногда конденсатор выносится отдельно от основного блока. Тогда он полностью погружается в водоем. В водяном чиллере для отбора тепла из системы используется хладагент (фреон). Чаще всего используются газы R-22, R-407c, R-134a, R-410a. Он циркулирует по замкнутому кругу. Основные элементы чиллера:

• Компрессор;
• Конденсатор;
• Испаритель.

Общий принцип работы чиллера с водяным охлаждением

Принцип работы чиллера с водяным охлаждением пошагово:

1. Хладагент в виде газа сжимается компрессором до определенного давления.
2. При сжатии температура хладагента повышается;
3. Попадая в конденсатор, хладагент охлаждается;
4. При охлаждении фреон переходит в состояние жидкости (конденсируется);
5. Далее хладагент попадает в испаритель, в котором давление ниже, чем в магистрали, по которой идет фреон;
6. В испарителе при низком давлении хладагент закипает;
7. При кипении температура фреона падает, он охлаждает воду, циркулирующую по системе;
8. Из испарителя фреон в газообразном состоянии попадает в компрессор.

Виды водяных чиллеров

По принципу работы

По принципу работы есть два вида чиллеров с водяным охлаждением:

• Парокомпрессионные;
• Абсорбционные.

Парокомпрессионные чиллеры имеют более простую конструкцию. Они проще в обслуживании и дешевле. Парокомпрессионные модели используют повсеместно.

Абсорбционные чиллеры также называют АБХМ (Абсорбционная холодильная машина). Они встречаются гораздо реже, имеют более сложную конструкцию и стоят дороже. Но у них гораздо больший COP (коэффициент преобразования), который ошибочно называют КПД.

По расположению конденсатора

Также водяные чиллеры отличаются строением. Существуют моноблоки и модели с выносным конденсатором. В моноблоках конденсатор смонтирован в одном корпусе с другими элементами. Вода в него подается по трубам. Для этого в них установлен дополнительный насос. Либо она может циркулировать через градирню или драйкулер.

Во втором варианте чиллеров конденсатор расположен отдельно. Он погружается в водоем и соединяется с основным блоком фреоновой магистралью. Такие модели более сложны в монтаже и обслуживании, но часто более эффективны.

По источнику воды

Это разделение скорее относится к особенностям подключения. Если есть естественный водоем или большой объем воды, то с подключением не возникает проблем. Холодная вода проходит через конденсатор, нагревается и сбрасывается обратно.

Второй вариант – когда нет водоема. Чтобы охладить теплую воду, поступающую из конденсатора, используют одну из двух систем:

• Драйкулер;
• Градирню.

Драйкулер состоит из двух частей – радиатора и вентиляторов. Нагретая вода проходит через радиатор и обдувается вентиляторами. Ее температура падает, она возвращается в конденсатор.

Градирни бывают двух типов. В первых, традиционных, вода стекает по оросителю и обдувается вентилятором. Часть ее испаряется, при этом температура падает. В таких системах необходим постоянный подмес новой воды в небольших объемах.

Инновационные эжекционные градирни более эффективны. В них вода распыляется специальными форсунками так, чтобы максимально понизить ее давление. Такой метод принудительного испарения имеет больший коэффициент охлаждения. Но расход воды также присутствует.

Схема водяного чиллера

1. Компрессор;
2. Конденсатор;
3. Регулятор давления хладагента (фреона);
4. Манометр высокого давления;
5. Регулировочный клапан для воды;
6. Фильтр-осушитель;
7. Электромагнитный клапан жидкого хладагента (опционально);
8. Смотровое окно на фреоновой магистрали;
9. Расширительный клапан;
10. Кран байпаса для горячего хладагента (фреона);
11. Испаритель;
12. Резервуар;
13. Водяной насос;
14. Сенсорный зонд исходящего канала;
15. Манометр исходящего канала;
16. Электромагнитный клапан слива;
17. Сенсорный зонд входящего канала;
18. Поплавковый включатель слива (опционально);
19. Манометр низкого давления.

Функции элементов чиллера

1. Компрессор

Компрессор чиллера откачивает парообразный хладагент из испарителя и сжимает его. При сжатии повышается температура хладагента. Давление изменяется так, чтобы при охлаждении в конденсаторе газообразный фреон стал жидким.

2. Конденсатор

Конденсатор – это теплообменник, в котором фреон отдает тепло воде. Его температура падает, давление снижается. Газообразный хладагент становится жэидким. В качестве источника воды могут использоваться:

• Грунтовые воды;
• Бассейны;
• Водоемы;
• Промышленные резервуары.

3. Регулятор давления хладагента (фреона)

Регулятор нежен для контроля баланса давления хладагента. Он настроен таким образом, чтобы при попадании в конденсатор фреон сжижался, а в испарителе – закипал.

4. Манометр высокого давления

Показывает давление хладагента в жидком состоянии.

5. Регулировочный клапан для воды

В зависимости от давления хладагента, регулирует подачу воды в конденсатор. За счет этого жидкость в конденсаторе не перегревается.

6. Фильтр-осушитель

Удаляет из хладагента влагу, примеси, грязь. Тем самым защищает систему от повреждений.

7. Электромагнитный клапан жидкого хладагента (опционально)

При отключении компрессора перекрывает поток фреона. Благодаря этому хладагент не попадает в испаритель. В противном случае фреон закипал бы в испарителе, оказывая избыточное давление на компрессор. Это привело бы к его поломке.

8. Смотровое окно на фреоновой магистрали

Позволяет оператору или ремонтнику контролировать состояние потока хладагента.

9. Расширительный клапан

Регулирует поток хладагента, попадающего в испаритель. Необходим для поддержания нужной температуры.

10. Кран байпаса для горячего хладагента (фреона)

Кран байпаса устанавливается не во всех моделях. Он необходим для пропускания горячего хладагента в холодный. Это нужно тогда, когда компрессор часто включается и отключается. За счет подмешивания нагретого фреона в охлажденный:

1. Уравнивается температура в двух потоках;
2. Снижается нагрузка на компрессор;
3. Понижается энергоэффективность чиллера.

11. Испаритель

Испаритель – это теплообменник, в котором поддерживается нормальное давление. Попадая в него фреон закипает, его температура понижается. За счет этого он охлаждает воду в резервуаре.

12. Резервуар

Емкость с водой, в которой расположен испаритель. Содержит определенный объем жидкости, чтобы избежать перепадов температуры.

13. Водяной насос

Необходим для прокачки охлажденной воды по системе. Например, к фанкойлам.

14. Сенсорный зонд исходящего канала

Измеряет температуру воды, подаваемой в систему из резервуара.

15. Манометр исходящего канала

Измеряет давление воды, прокачиваемой водяным насосом.

16. Электромагнитный клапан подлива воды

Если уровень воды в резервуаре падает, поплавковый включатель подает сигнал. Электромагнитный клапан открывается, вода подается в резервуар.

17. Сенсорный зонд входящего канала

Измеряет температуру воды, подаваемой в резервуар.

18. Поплавковый включатель подлива (опционально)

Необходим для контроля уровня воды в резервуаре. Если уровень падает ниже заданного, он включает соответствующий электромагнитный клапан.

19. Манометр низкого давления

Показывает давление хладагента в газообразном состоянии.

В этой статье мы рассказали про принцип работы чиллера с водяным охлаждением. Надеемся, она была вам полезной, а информация подана понятно. Не забудьте поделиться ей с друзьями!