Что такое чиллер и как он работает

Чиллер, что это такое и для чего он нужен? Чем отличается от кондиционеров, каков его принцип работы? Что такое чиллер для охлаждения воды и других теплоносителей? Если вы столкнулись с вопросом выбора или обслуживания климатического оборудования, об этих вещах стоит знать.

Многие считают: чиллер – просто большой кондиционер. Но такое мнение в корне неверно. Такое холодильное оборудование имеет свои отличия, особенности. В этой публикации мы расскажем, какие бывают виды чиллеров и чем они отличаются. Опишем принцип работы чиллеров для охлаждения воды с водяным, воздушным охлаждением и абсорбционных.

Содержание статьи Скрыть

Чиллер: что это такое и как он работает

Чиллеры (англ. Chiller – холодильник, холодильная машина) – устройства для обеспечения охлаждения или обогрева в промышленных масштабах. Их часто используют на производствах, для обеспечения микроклимата в торговых центрах, жилых домах, офисных зданиях.

Это климатическое оборудование можно сравнить с наружным блоком кондиционера, к которому подключено большое количество внутренних. В их качестве выступают фанкойлы, поэтому такая система называется чиллер-фанкойл. Принцип работы чиллера позволяет подключить любые типы фанкойлов и их комбинации.

Как в кондиционере, производство тепла или холода происходит за счет циклов испарения-конденсации хладагента. В отличие от сплит-систем, фреон циркулирует только в устройстве.

Между основным блоком чиллера и фанкойлами проложена магистраль, по которой циркулирует вода, являющаяся теплоносителем. Иногда вместо нее используют гликоль, его производные и смеси с водой (этеленгликоль, пропиленгликоль).

Рабочий цикл

Основные элементаы чиллера:

1. Компрессор;
2. Конденсатор;
3. Испаритель;
4. Теплообменник.

Компрессор сжимает фреон в конденсаторе, повышая давление настолько, что он конденсируется, переходит в жидкое состояние. Его температура существенно повышается.

В конденсаторе нагретый фреон отдает тепло воздуху или воде. Он охлаждается и переходит в испаритель.

В испарителе установлен регулирующий вентиль, который контролирует количество хладагента. Фреон попадает больший объем расширяется, переходит в газообразное состояние. При испарении температура хладагента падает.

В состоянии экстремально охлажденного газа фреон переходит в теплообменник, где охлаждает воду в магистрали. Холодная вода поступает в фанкойлы, обеспечивая их работу. В радиаторах фанкойлов она охлаждает воздух.

Когда чиллер работает на обогрев, процесс такой же, но циркуляция идет в обратном порядке. Теплая вода в фанкойлах нагревает проходящий воздух.

Пример работы (значения приведены для наглядности)

• Перед попаданием в компрессор фреон имеет температуру 0 градусов. После сжатия и перехода в жидкую фазу она повышается до +60.
• Проходя через конденсатор хладагент охлаждается до +30 °С.
• В испарителе фреон переходит в состояние газа, его температура падает до -15 градусов.
• Протекая через теплообменник, он нагревается от воды до 0 °С.
• Цикл повторяется снова.

Установка внутреннего блока чиллера (Видео)

Преимущества и недостатки

По назначению чиллеры схожи с прецизионными кондиционерами, мультизональными или мульти-сплит системами. Они призваны обеспечивать микроклимат в нескольких помещениях и больших объемах. Но имеют принципиальные отличия.

В системах чиллер-фанкойл за обогрев или охлаждение отвечает теплоноситель – вода или антифриз. В мульти-сплит системах приток холода или тепла осуществляется хладагентом – фреоном, хладоном. Из-за разницы в теплоемкости он менее эффективен, чем теплоноситель системы чиллер-фанкойл.

В мультизональном кондиционере допускается расстояние между внутренним и наружным блоком в несколько десятков метров. Чем дистанция больше, тем быстрее падает эффективность (COP) кондиционера.

Длина труб между чиллером и фанкойлом может быть более 100 метров. При этом эффективность несколько снижается, но не так сильно, как у мульти-сплита. Все зависит от скорости потока, мощности насоса, теплоизоляции труб.

Кроме эффективности, у чиллеров есть следующие плюсы:

• Возможность изменять количество фанкойлов;
• Чиллер не портит внешний вид фасада здания;
• Фреон не циркулирует к фанкойлам, при его утечке нет риска нанести вред здоровью людей;
• Долгий срок службы;
• Низкая стоимость монтажа фанкойлов и магистралей для теплоносителя.

Есть у чиллеров минусы:

• Высокая стоимость;
• Дорогая профилактика и обслуживание;
• Высокая цена запчастей.

Как работает чиллер с воздушным охлаждением

Холодильные машины с воздушным охлаждением конденсатора наиболее распространены. Их часто можно увидеть на крышах больших зданий. Принцип работы чиллера с воздушным охлаждением основан на теплообмене между фреоном и атмосферным воздухом.

Различают два вида такого оборудования:

• С выносным, наружным конденсатором;
• С встроенным, внутренним конденсатором.

В первом случае блок конденсатор находится на удалении от основного блока и связан с ним магистралью, по которой циркулирует фреон. Такие установки дороже, но удобнее в обслуживании – внутренний блок можно установить в помещении.

Чиллеры с встроенным конденсатором выполнены в виде моноблока. Их монтируют снаружи здания, в основном на крыше. Их стоимость ниже, но обслуживание затруднено.

Холодильные машины с выносным конденсатором подвержены влиянию внешних факторов (осадки, механические повреждения). Они имеют меньший срок эксплуатации.

Принцип работы чиллера с водяным охлаждением

В чиллерах с водяным охлаждением конденсатора в качестве среды для отбора или сброса тепловой энергии используется вода. Это может быть пруд, река, бассейн или любой водоем. В них конденсатор находится отдельно от основного блока и погружен в воду.

Такие устройства имеют хорошую тепло- и хладопроизводительность. Они меньше подвержены зависимости от температуры окружающей среды.

На вопрос как работает чиллер с водяным охлаждением, можно ответить просто – точно так же, как с воздушным. Единственное отличие в том, что конденсатор погружен в воду, а не находится на открытом воздухе.

При этом чиллеры с водяным охлаждением более эффективны, чем с воздушным. Дело в том, что вода имеет большую теплоемкость и способна более эффективно отбирать или отдавать тепло. Но рассчитать разницу в энергопотреблении чиллеров двух вариантов можно только на индивидуальном примере.

Абсорбционный чиллер

Абсорбционный чиллер или АБХМ имеет отличный от других видов принцип работы. В его конструкции отсутствует компрессор, а давление внутри системы повышается за счет внешних источников тепла. Такое оборудование может использовать низкотемпературную тепловую энергию.

Подробнее о функционировании абсорбционных чиллеров читайте в статье «Принцип работы АБХМ».

В последнее время производители ведут разработки холодильных машин малой мощности, которые можно было бы использовать в быту. Уже существуют опытные модели, но их стоимость слишком велика. Прогнозируется, что через 10-15 лет можно будет установить абсорбционный чиллер для обеспечения микроклимата в частном доме.

Вопрос-Ответ

Какие бывают типы чиллеров

По принципу работы чиллеры бываю парокомпрессионные и абсорбционные. По типу охлаждения или нагрева хладагента бывают чиллеры с воздушным и водяным охлаждением.

Для чего нужен чиллер

Чиллер необходим для нагрева или охлаждения воды или антифриза. Они используются как теплоноситель или хладагент в фанкойлах и другом климатическом, нагревательном или холодильном оборудовании.

Надеемся, статья была вам полезна, вы узнали что такое чиллер и его принцип работы. Если вы хотите высказать свое мнение или задать вопрос – это можно сделать в комментариях. Не забудьте поделиться статьей в соцсетях

Программа проектирования и расчета систем кондиционирования чиллер-фанкойл

«Два Облака. Кондиционирование чиллер-фанкойл» — онлайн программа для проектирования и гидравлического расчета систем кондиционирования чиллер-фанкойл. Программа работает в браузере и не требует установки никаких дополнительных программ. При этом поддерживается прямая загрузка архитектурных проектов AutoCAD в форматах DWG и DXF в программу и выгрузка выполненных в ней проектов обратно в DXF. Это позволяет проектировщикам AutoCAD быстро перейти к использованию программы «Два Облака. Кондиционирование чиллер-фанкойл».

Архитектурная подложка

При создании проекта программа Два Облака предлагает загрузить архитектурную подложку со всеми этажами проекта в формате DWG, DXF, PNG и в других распространенных форматах, настроить масштаб, указать этажи и точку совмещения этажей. По указанным данным программа создает этажи проекта, и Вы можете начинать проектировать системы кондиционирования чиллер-фанкойл. При любых изменениях архитектуры Вы в любой момент можете заменить архитектурную подложку любого этажа, сохранив при этом все системы ОВиК, спроектированные Вами в программе.

Проектирование кондиционирования чиллер-фанкойл 2D

Программа позволяет проектировать системы кондиционирования чиллер-фанкойл в 2D-виде поверх архитектурной подложки. Выбирайте диаметры трубопроводов либо рисуйте трубопроводы произвольного размера для последующего автоматического подбора диаметров. Выбирайте высоту отрисовки трубопровода и пользуйтесь функцией автоконнекта для автоматического соединения трубопроводов на разных высотах. Автоматически отслеживайте коллизии во время проектирования. Для удобства проектирования в любой момент задавайте угол поворота проекта.

Просмотр проекта в 3D

Переходите в режим 3D и обратно по нажатию одной кнопки прямо в браузере. Выбирайте любые объекты в 3D, приближайте и отдаляйте, перемещайтесь произвольным образом по проекту. В дополнение к функции автоматического отслеживания коллизий проверяйте отсутствие коллизий непосредственно в 3D. Переходите к объектам на 2D-плане, выбирая их на 3D. Делайте скриншоты проекта для предоставления 3D-визуализаций Вашим клиентам. Выбирайте, какие cистемы отображать на 3D, и отображать ли на 3D другие системы ОВиК.

Вставка оборудования в проект

Рассчитывайте непосредственно в программе или вставляйте в проект рассчитанные производителями по Вашим запросам чиллеры, насосы, фанкойлы, балансировочные клапаны. Вставленное оборудование имеет корректные габаритные и присоединительные размеры от производителей и готово к быстрому присоединению трубопроводов. Также оборудование сразу имеет все параметры, необходимые для последующего гидравлического расчета.

Гидравлический расчет

После того, как система собрана, запускайте расчет диаметров трубопроводов, размеров клапанов и подбор настроек клапанов для балансировки системы. Фиксируйте размеры у некоторых трубопроводов, если не хотите, чтобы программа автоматически меняла им размеры во время гидравлического расчета. Выбирайте метод расчета потерь, задавайте параметры расчета, такие как максимальные линейные потери и скорость жидкости, минимальные потери давления на регуляторах перепада давления.

Выгрузка результатов

Выгружайте планы построенных систем кондиционирования чиллер-фанкойл в AutoCAD в формате DXF и/или в PDF формате и накладывайте их на исходные архитектурные планы. Выгружайте аксонометрию любой системы. И на плане, и на аксонометрии программа автоматически расставляет нативные выноски AutoCAD, которые Вы можете далее перемещать и редактировать в AutoCAD. Проргамма Два Облака автоматически расставляет выноски так, чтобы они не налазили друг на друга. Выгружайте спецификацию оборудования по всему проекту в формате XLS.

Чиллер что это за программа

Для того, чтобы чиллер служил безотказно на протяжении всего срока эксплуатации, необходимо обеспечить надежную систему защиты. Эту функцию выполняет автоматика чиллера. Она предохраняет установку от замерзания охлаждающей жидкости. Также регулирует давление в системе, чтобы исключить возможность выхода из строя ее компонентов.

Способы автоматизации работы чиллеров

Большинство чиллеров, которые сегодня присутствуют на рынке и используются для систем кондиционирования, могут работать в двух режимах: охлаждение и нагрев. Задачу по переключению между режимами берет на себя четырехходовой клапан. Его запуск происходит в момент, когда пользователь выбирает на пульте управления соответствующий режим. Основная рабочая жидкость в чиллере – это вода. Когда кипение хладагента начинается при температуре ниже 0℃, вода, попадая в испаритель, может замерзнуть. Часто это приводит к поломке всей охлаждающей установки. Как в этом случае работает автоматика?

• Для предотвращения кристаллизации воды осуществляется монтаж на испарителе двух реле: протоки и температурного. Когда температура опускается ниже отметки 3℃, срабатывает автоматика чиллера, включение которой приводит к запуску компрессора.
• Также существует необходимость поддерживать в кондиционирующей системе нормальные показатели давления. Иногда могут наблюдаться повышенные показатели давления нагнетания и низкое давление всасывания. Эти неполадки приводят к сбоям в охлаждающей системе. Чтобы избежать такой ситуации, перед компрессором устанавливают друг за другом реле низкого и высокого давления.

Система автоматизации чиллеров на Modbus и аналоги

Современное оборудование имеет оснащение, которое включает не только индивидуальные защитные компоненты. Сегодня широко применяется специальное программное обеспечение. С его помощью есть возможность настроить и контролировать условия работы системы. Так, например, можно задать параметры: режим работы, функционирование насоса, значения температуры на входе и выходе из чиллера.

Широкое распространение получили программы на основе системы Modbus. Этот протокол позволяет проводить диагностику и настройку электроники на уровне пульта управления и различных датчиков и контроллеров. Можно проводить мониторинг состояния как всей системы в общем, так и ее отдельных компонентов. Работа с протоколом требует наличия специального оборудования и ПО. Существует различное программное обеспечение, работающеее по протоколу Modbus и его аналоги:

• Modbus Poll. Это классическое и довольно известное приложение. Программа интуитивно понятна и разобраться в ней не составляет труда. Имеет много функций, среди которых достаточное количество чаще всего используемых.
• Modscan32/64. Очень похожа на Modbus Poll. Но имеет меньший функционал. Есть возможность создания мнемосхем, собственных форм, в которых можно ознакомиться с данными системы.
• Termite. Удобное ПО, по сути являющееся специализированным терминалом. Удобство программы заключается в том, что она самостоятельно ведет опрос системы и создает списки запросов и ответов, выводит ошибки. Пользователю необходимо лишь уметь вводить корректный запрос. Есть возможность настройки интерфейса, имеются удобные подсказки.
• AccessPort. Это программа – терминал. Является аналогом Modbus, однако, не поддерживает его. Имеет сниффер порта. Есть возможность настроить внешний вид и передавать файлы. Автоматический опрос осуществляет только одного устройства. Проверку отдельных компонентов придется осуществлять вручную.
• SmartStruxure Lite. Доаольно интересная разработка, которую можно внедрить в автоматику чиллера и производить анализ работы многих элементов системы: датчиков, клапанов, контроллеры, приводы. Удобство программы состоит в том, что есть возможность отслеживать данные при помощи ноутбука, ПК, смартфона или планшета. Программа передает информацию о сбоях и авариях в системе чиллера, дает возможность удаленного управления

В каталоге товаров «Смарт Трэйдинг» вы можете подобрать оборудование, оснащенное автоматикой чиллера, которое будет подходить под условия эксплуатации вашего объекта. Опытные менеджеры помогут с выбором, проконсультируют по всем интересующим вопросам и организуют доставку в самые короткие сроки.

При подготовке материала использовались источники:
https://vteple.xyz/chiller-chto-eto-takoe-i-kak-on-rabotaet/
https://dvaoblaka.ru/autocad/chiller
https://smtrading.ru/text/avtomatizaciya-chillerov