Использование чиллеров в системах кондиционирования и вентиляции

Современный человек, живущий в мегаполисе большую часть времени проводит в помещении, которым является дом и работа. Каждое помещение имеет свой сложившийся микроклимат, который находится в прямой зависимости от налаженной вентиляции. Системы кондиционирования и вентиляции в условиях крупных городов играют не маловажную роль. Превышенные норм загрязненности воздуха сказываются на здоровье населения. Мельчайшие частицы, входящие в состав смога, такие как, тяжелые металлы и другие вредные компоненты, находящиеся в воздухе, вызывают аллергические реакции у населения мегаполисов. Современные научные решения позволили решить проблему кондиционирования воздуха как в жилых, так и в производственных помещениях. Очищением воздуха и поддержанием необходимой температуры помещения занимается целый комплекс систем и оборудований, в составе которых, основную роль играет чиллер.

Chiller (англ.) – водоохлаждающая машина.
Чиллер — холодильная машина с реверсивным холодильным циклом, которая может работать, как источник тепла, так и источник холода, в зависимости от времени года и требуемой температуры. При наличии теплового насоса чиллер работает как нагнетатель тепла, а имея в составе системы кондиционер, чиллер имеет функцию очищения воздуха и контроля температуры. Чиллеры имеют широкий диапазон регулировки температурного режима и по принципу работы подразделяются на чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора и с водным охлаждением конденсатора. А так же различают чиллеры по схемам подключения. Чиллеры с водным охлаждением подключают к проточной воде. Этот тип чиллеров может быть укомплектован, как встроенной насосной станцией, так и без нее.

Чиллеры, имеющие воздушное охлаждение, делятся по расположению относительно помещения, в котором они установлены:

• 1. чиллеры, оснащенные осевым вентилятором для охлаждения конденсатора, располагаются за пределами помещения: улице, на крыше, на балконе;
• 2. чиллеры, имеющие центробежный вентилятор, который охлаждает конденсатор, устанавливаются в закрытых помещениях: в подвалах, в служебных помещениях, на чердаках;
• 3.чиллеры с выносным конденсатором возможно располагать в закрытых помещениях, а конденсаторный блок устанавливать за пределами этого помещения.

Чтобы не нагружать визуально конструкцию здания, чиллер можно размещать в подвале, на чердаке или же в любом служебном помещении этого здания. Чиллер является базовым и самым дорогим компонентом в системе кондиционирования воздуха. Они применяются в жилых, общественных, административных и производственных зданиях, начиная комфортным и заканчивая технологическим кондиционированием воздуха. Установки, в составе, которых есть чиллер, помогают наладить климат, как в отдельном помещении, так и в системе помещений, а так же в условиях различных площадей и все возможных планировок производственных цехов и различных систем комнат.

С помощью системы забора воздуха чиллеры уличный воздух очищают и в зависимости от климатических настроек производят охлаждение либо нагрев. После чего система воздуходувов разносит его по всевозможным точкам помещения.

Различают несколько серий чиллеров, имеющие разные пределы мощности. Существуют малошумные чиллеры, которые устанавливаются в близи жилых домов. Системы имеют различные параметры автоматического контроля, с возможностью подключения к системе компьютеров. Автоматическая регулировка позволяет сократить потребление электроэнергии. А так же существует защита от непогоды и различные антивандальные защиты чиллеров. Промышленные чиллеры служат для охлаждения различных жидкостей, таких как вода, тосол. Когда все компоненты чиллера устанавливаются на стальной раме эту установку называют моноблочной. При моноблочном исполнении на этой раме устанавливают так же конденсатор, который производит выброс тепла в месте расположения системы. Возможно исполнение с выносным конденсатором. Тогда конденсатор устанавливают на блок, на котором его соединяют с фреоновой подводкой и с холодильной частью. При данном исполнении необходимо иметь систему зимнего пуска, в которую входит система клапанов, ресивер и хладагент. Хладагентом называют рабочее вещество, используемое в работе чиллеров. Для охлаждения другой среды хладогент должен контактировать с ней. Рабочие вещество- хладагент при кипении отводит тепло, путем перехода в парообразное состояние, от охлаждаемой среды. Температура кипения зависит от давления хладагента. Путем подбора давления хладагента осуществляется процесс охлаждения внешней среды до конкретного требуемого значения температуры. Для возврата хладагента в жидкое состояние проводится процесс конденсирования. Водоохлаждающие машины могут устанавливаться с разными теплообменниками.

Рабочие характеристики чиллера зависят от компрессора, на основе которого он выполнен. Водоохлаждающая установка с пластинчатым меднопаянным испарителем имеет меньшие габариты и нержавеющий теплообменник, благодаря чему часто используется на пищевых производствах. Чиллер на кожухотрубном испарителе стоит дешевле своего предшественника, но в контуре используется черная сталь, которая исключает его применение в пищевой промышленности. Кожухотрубный теплообменник определяет габариты самого чиллера. Такая система используется для охлаждения промышленных установок.

Принципиальная схема работы чиллера заключается в следующем:
на испаритель чиллера подается теплая жидкость, где она охлаждается хладагентом, кипящем с разницей в температуре 5-7 градусов ниже, чем температура жидкости на выходе. Отобрав энергию, хладагент переходит в парообразное состояния и поступает в компрессор, там он сжимается до давления 20 бар и после чего, поступает на конденсатор, где происходит охлаждение воздухом окружающей среды. После чего этот процесс повторяется вновь. Холодопроизводительность — это основная характеристика чиллера. Это то количество тепла, которое чиллер способен отвести от охлаждаемой среды. Посчитать холодопроизводительность можно зная данные температуры воды, нагрев которой происходит за один проход через чиллер, а так же имея значение расхода. Холодопроизводительность чиллера зависит от температуры до которой охлаждают жидкость. Чем выше температура кипения хладагента, тем больше он отбирает тепла у жидкости.

Вода — это жидкость, имеющая высокое значение удельной теплоемкости. Количество тепла, необходимое для повышения температуры с Тн до Тk тела массой m расчитывается по формуле:

Чиллеры нашли свое применение в различных отраслях промышленности. Чиллерные установки используются для сушки древесины, зерна, риса, колбас, для осушения подвалов и различных производственных помещений, в зданиях бассейнов, для предотвращения конденсата на различных трубопроводах, для осушения заборного воздуха. С комбинацией регенерации теплоты чиллер позволяет значительно экономить электроэнергию и топливо, а так же снизить отрицательное влияние на окружающую среду.