Чиллеры

В словарях русского языка существительное «чиллер» ─ гость не очень частый. В изданиях общеупотребительной лексики оно почти не встречается, ─ разве только в специальной литературе и нормативных документах. Чиллер ─ это переписанное с использованием кириллического алфавита английское chiller. Даже двойное ll бережно трансформировано в двойное лл, поэтому на вопрос, как правильно ─ чиллер или чилер, есть только один ответ, ─ чиЛЛер.

И все-таки полноценный русский аналог у этого существительного есть ─ охладитель. Действительно, именно так переводится chiller с английского. Например, water chiller – охладитель воды или чиллер для воды. Кстати, похожее значение, имеет известное гораздо более широкому кругу носителей русского языка слово cooler, ─ кулер для воды, кулер для компьютера и т. д.

В ряде изданий, не вдаваясь в подробности, слово «чиллер» так и расшифровывают ─ охладитель. Лаконично и в целом правильно.

Можно встретить развернутые определения: «холодильная машина, используемая в системах кондиционирования» или «устройство для охлаждения воды», применяемой «в качестве теплоносителя в системах кондиционирования».

В «ГОСТ Р 54788-2011 (ЕН 12309-1:1999) Кондиционеры абсорбционные и адсорбционные и/или тепловые насосы газовые с номинальной тепловой мощностью до 70 кВт. Часть 1. Безопасность» о чиллере сказано достаточно полно ─ «кондиционирующий прибор, использующий абсорбционный или адсорбционный цикл хладагента, который спроектирован для обеспечения охлаждения как первичной функции и возможного обеспечения нагрева как вторичной». Там же говорится о чиллере/нагревателе (chiller/heater) ─ кондиционирующем приборе, использующем абсорбционный или адсорбционный цикл хладагента (соответственно, абсорбционный чиллер/нагреватель и адсорбционный чиллер/нагреватель), спроектированный «для обеспечения охлаждения и нагрева, оба как первичные функции».

Дать исчерпывающее, но при этом не слишком громоздкое определение ─ очень важно. Одно дело высококвалифицированные специалисты с большим опытом, прекрасно различающие тона, полутона и мельчайшие смысловые оттенки, ─ они по контексту поймут, о чем идет речь. И совсем другое ─ рядовые пользователи, для которых желательна четкость и однозначность любых определений.

Не случайно Коллегия Евразийской экономической комиссии 18 июля 2014 года приняла расставляющее все точки над i Решение № 117 «О классификации холодильной машины «чиллер» по единой Товарной номенклатуре внешнеэкономической деятельности Таможенного союза». В этом документе устанавливается, что чиллер ─ это использующая хладагент холодильная машина, предназначенная для охлаждения воды (чиллер для охлаждения воды) или незамерзающей жидкости. (Добавим, что чиллер может применяться не только для охлаждения, но и нагрева. Такими являются чиллеры, способные работать в режиме теплового насоса, что обеспечивается реверсированием холодильного цикла). Чиллеры используют для поддержания определенного уровня температуры в помещениях либо в системах производственного оборудования. Чиллер состоит «из корпуса или рамы, в котором размещены такие основные устройства, как испаритель, компрессор, конденсатор, вентиляторы, водяные насосы, система трубопроводов».

Из этого определения хорошо понятно, что такое чиллер, из каких компонентов он состоит, и для каких целей используется.

А где и в каком качестве применяются охлажденные или нагретые чиллером вода и иные жидкости? Т. е. в какой области технологий в первую очередь востребован чиллер? Их много, в т. ч. климатотехника ─ системы вентиляции и кондиционирования воздуха. Говоря об этом, не обойтись без упоминания систем чиллер-фанкойл.

Система чиллер-фанкойл

Принципиальное отличие сплит-систем или мультизональных систем от систем чиллер-фанкойл заключается в том, что если в первых охлаждение воздуха происходит за счет воздействия фреона, то в системах чиллер-фанкойл источником холода является охлажденная чиллером вода. В чем достоинства такого технического решения? Оно позволяет обеспечить независимое регулирование температуры одновременно в большом количестве помещений. Причем системы чиллер-фанкойл не статичные, сделанные раз и навсегда, ─ они способны развиваться, расширяться по мере наращивания мощности потребителей. Т. е., если речь идет о кондиционировании воздуха, ─ при присоединении новых обслуживаемых помещений.

Системы чиллер-фанкойл применяют в офисных зданиях, торгово-развлекательных центрах (ТРЦ), гостиницах, жилых комплексах и т. д.

Потребителями в данном случае являются кондиционеры-доводчики фанкойлы. Охлажденная (нагретая) чиллером жидкость поступает к ним по трубопроводам с помощью насосов. Насосная станция может управляться чиллером (встроенная насосная группа ─ циркуляционный насос, расширительный бак, предохранительный клапан, дифференциальное реле и проч.) или быть автономной.

Примеры таких систем. Чиллер с воздушным охлаждением и насосная станция, установленные на крыше. По системе трубопроводов, разведенных по помещениям здания, охлажденная чиллером вода поступает к фанкойлам.

Другой вариант ─ на чердаке здания размещен чиллер с центробежным вентилятором, а рядом с ним центральный кондиционер. По трубопроводам жидкость подается на установленные в помещениях фанкойлы и на теплообменник центрального кондиционера. Воздух, поступающий в помещения от центрального кондиционера, обеспечивает соблюдение санитарно-гигиенических норм. Фанкойлы, воздух, к которым поступает как из обслуживаемых помещений (рециркуляционный воздух) так и от центрального кондиционера (свежий воздух), позволяют регулировать температуру в каждом помещении.

Фанкойл или другими словами вентилятор-теплообменник ─ это внутренний, установленный внутри помещения, блок, который внешне немногим отличается от внутреннего блока сплит-систем. Его основные компоненты, как и следует из русского прочтения названия этого устройства, ─ теплообменник и вентилятор. А также электродвигатель, система управления, поддон для сбора конденсата, воздушный фильтр, запорная арматура, трехходовые клапаны и проч. Фанкойлы изготавливают в корпусе и без корпуса; фанкойлы ─ кассетные, канальные, настенно-напольные, потолочные.

А еще фанкойлы могут быть двухтрубными и четырехтрубными. Двухтрубные фанкойлы (с одним теплообменником) способны работать как на охлаждение воздуха в теплый период, так и на его нагрев в холодный. В четырехтрубном фанкойле два теплообменника, и поэтому он может работать на тепло и холод одновременно.

Фанкойлы подключают по параллельной схеме (не последовательно), что обеспечивает их независимость друг от друга, и делает систему чрезвычайно гибкой. На вход любого из фанкойлов вода поступает с одинаковой для всей системы температурой. Обычно 10±3 ^OC, но возможны и другие значения.

Основные параметры фанкойлов:

• холодо- и теплопроизводительность, кВт;
• номинальный расход воздуха, л/с;
• тип вентилятора (например, центробежный);
• параметры электрической сети;
• габаритные размеры;
• масса.

 Основные характеристики чиллеров:

• мощность охлаждения (охлаждающая способность), кВт или Ккал/ч;
• мощность обогрева, кВт;
• потребляемая мощность, кВт;
• температурный диапазон на выходе воды, °C;
• параметры электрической сети (напряжение, фазность);
• конструктивные особенности (водяной или воздушный, тип компрессора и т. д.);
• габаритные размеры;
• масса.

К одному чиллеру возможно подключение большого числа потребителей, и каждый из них способен работать независимо друг от друга. Расстояние между чиллером и потребителями может быть достаточно большим, ─ главное, чтобы со своей работой справлялась насосная станция.

Потребителями холода (тепла), вырабатываемого полноценной холодильной машиной чиллером, могут быть не только фанкойлы, но и теплообменники центральных кондиционеров, приточных вентиляционных установок и разнообразное технологическое оборудование.

Чиллеры для промышленных установок

Огромное разнообразие сфер применения не только «климатических», но и «технологических» чиллеров легко проиллюстрировать простым перечислением профилей деятельности предприятий, остановивших свой выбор на отечественных и импортных чиллерах, поставляемых российской компанией «БиТех» (https://bi-teh.ru/). Чиллеры от «БиТех» приобретают производители строительных материалов, машиностроительные и металлообрабатывающие заводы, типографии, организации коммунального сектора, предприятия химической, пищевой, фармацевтической, легкой и других отраслей промышленности.

Мини-чиллеры, в т. ч. низкотемпературные мини-чиллеры, помимо работы в системах кондиционирования воздуха, обеспечивают охлаждение экструдеров, термопластавтоматов, миксеров, пресс-форм, грануляторов, лазерного оборудования, установок для охлаждения оборотной воды, изготовления пива (чиллер для пива) и безалкогольных напитков (чиллер для охлаждения сусла), металлообрабатывающих станков и т. д.
Что касается последних, в компании «БиТех» можно купить чиллеры «специализирующиеся» на охлаждении гидравлического масла и СОЖ в промышленных условиях (т. н. чиллеры-маслоохладители). Характерными особенностями чиллеров-маслоохладителей является наличие маслостойких уплотнений; позволяющие уменьшить гидравлическое сопротивление увеличенные диаметры проходных отверстий теплообменников; широкий выбор дополнительных опций. В компании «БиТех» можно такой чиллер купить в стандартной комплектации с насосом центробежного типа или ─ в случае необходимости охлаждать жидкости, обладающие повышенной вязкостью, ─ заказать исполнение чиллера со встроенным шестеренчатым насосом.

Диапазон холодопроизводительности компактных мини-чиллеров, поставляемых компанией «БиТех», составляет от 3,7 кВт до 12,2 кВт; низкотемпературных мини-чиллеров ─ от 2,5 кВт до 11,8 кВт при температуре охлаждаемой жидкости от минус 10 до 0 OC.
Низкотемпературные промышленные чиллеры предназначены для охлаждения жидкостей (как правило, это водный раствор гликоля) до отрицательных температур.

Чиллеры ─ принципиальное устройство и работа

Схема чиллера включает несколько узловых принципиально важных компонентов ─ испаритель (водяной теплообменник), компрессор, конденсатор, ТРВ (терморегулирующий вентиль) или ЭРВ (электронно-расширительный вентиль). Составными частями также являются вентиляторы, фильтры, система управления, КИП и А.

Принцип работы чиллера таков. Охлаждение воды происходит в испарителе благодаря теплообмену между водой (она является теплоносителем) и фреоном (хладагент). Испаритель может быть пластинчатым или кожухотрубым. Во втором случае он представляет собой кожух с развальцованными стальными или медными трубками, внутри которых циркулирует жидкий фреон, а охлаждаемая вода движется в межтрубном пространстве. Чтобы снизить ее скорость и обеспечить эффективный теплообмен, в кожухе установлены специальные перегородки, замедляющие течение воды.

В испарителе хладагент вскипает и из жидкого состояния переходит в газообразное. А из школьного курса физики известно, что при переходе из одного агрегатного состояния в другое происходит выделение или поглощение большого количества тепла при одинаковой температуре.

Для охлаждения воды до заданных параметров необходимо чтобы кипение хладагента происходило при температуре ниже, чем температура самой воды. Выполнение этой задачи возложено на компрессор. Всасывая пары хладагента, он поддерживает низкую температуру его кипения. В самом компрессоре происходит сжатие паров хладагента и его возвращение в жидкое состояние.

Подведенное от воды к хладагенту тепло необходимо отдать окружающей среде. Принимать его она может двумя своими «стихиями» ─ воздухом или водой (разумеется, другой водой, чем та, для охлаждения которой предназначен чиллер). Для этой цели служит конденсатор чиллера. В зависимости от того, какая среда ─ воздух или вода, ─ используется для охлаждения хладагента, различают чиллеры с воздушным охлаждением (воздушные чиллеры) и чиллеры с водяным охлаждением (водяные чиллеры). От выбора «воздух-вода» зависит не только конструкция, но и место установки чиллера. Если водяные чиллеры можно размещать в любых помещениях, то воздушный чиллер (при использовании осевого вентилятора) лучше располагать на крыше, стене или иной открытой площадке, чтобы он оставался доступным для потоков воздуха, помогающих снизить температуру хладагента.

Проблема охлаждения хладагента заключается в том, что он, даже приняв тепло от воды, все равно очень часто остается холоднее служащих для отвода этого тепла воды или воздуха. Поэтому компрессор нагнетает хладагент в конденсатор, повышая его давление и температуре. И процесс теплообмена происходит в нужную сторону, ─ тепло уходит от хладагента в окружающую среду, а не наоборот. В конденсаторе пары хладагента конденсируются, и он становится жидким.

Проследовав через фильтр-осушитель, жидкий хладагент попадает на обладающие большим сопротивлением ТРВ или ЭРВ. При прохождении через узкое сечение ТРВ (процесс в чем-то похожий на распыление воды пульверизатором) давление хладагента снижается от давления конденсации до давления кипения, и он снова готов выполнить свою функцию в испарителе. Кроме того ТРВ и ЭРВ регулируют подачу хладагента в испаритель.

О классификации чиллеров

Как было отмечено выше, чиллеры делят на две большие группы ─ чиллеры с водяным охлаждением конденсатора и чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора.

Воздушные чиллеры изготавливают в моноблочном исполнении с осевыми или центробежными вентиляторами (и те и другие могут иметь или не иметь тепловой насос) или в виде чиллеров с выносным конденсатором.

Воздушный чиллер в моноблочном исполнении ─ это автономная холодильная машина, имеющая в своем составе все необходимые для холодильного цикла элементы ─ испаритель, компрессор, конденсатор, запорную аппаратуру, элементы защиты, автоматику. К нему остается только подключить трубопровод. У чиллеров с выносным конденсатором (их еще называют бесконденсаторные чиллеры) конденсатор устанавливают на улице, а сам чиллер остается в помещении. Они (чиллер и конденсатор) соединяются между собой магистралями хладагента. Чиллеры с выносным конденсатором проще обслуживать (благодаря свободному доступу и сравнительно ровной температуре окружающего воздуха), можно не использовать незамерзающие жидкости и производить заправку системы водой, не сливая ее на зимний период.

Применение осевых вентиляторов позволяет снизить стоимость чиллера. Чиллеры с осевыми вентиляторами устанавливают на открытых местах, например, на крышах, наружных стенах и т. д. Поскольку осевые вентиляторы создают сравнительно малый напор, необходимо обеспечить постоянный беспрепятственный выход воздуха и исключить возможность его попадания с выхода на вход вентилятора.

Чиллеры с центробежными вентиляторами дороже, имеют более сложную конструкцию, но зато их можно устанавливать в помещениях.

Чиллеры с водяным охлаждением конденсатора в целом проще по конструкции и дешевле воздушных. Но использование воды предполагает создание дополнительных контуров для охлаждения воды, охлаждающей фреон в конденсаторе, и не допускает наличия проблем с водоснабжением. Конечно, возможно применение проточной воды, но тогда ее расход будет очень велик. В системах оборотного водоснабжения устанавливают сухие или мокрые градирни, по сути, теплообменники. Но если в сухих градирнях прямой контакт воды и воздуха отсутствует, то в мокрых градирнях, где вода разбрызгивается с помощью форсунок или сливается тонкой пленкой по щитам, его приходится учитывать, устраивая станции для обработки (подготовки) воды. Зато мокрые градирни более энергоэффективны и компактны. Кроме того, в сухих градирнях используемая вода должна иметь гликоль, чтобы избежать разморозки теплообменников в период низких температур.

Купить чиллер

Как и для любого другого сложного технического устройства, ─ а чиллер является именно таковым, хотя в сети Интернет нередко можно встретить выражения из разряда «чиллер своими руками», ─ важно не только кто произвел, но и кто его поставил. Надежная работа чиллера возможна, только при правильной эксплуатации. Квалифицированный ответственный поставщик поможет наладить грамотное техническое обслуживание чиллеров, включая ремонт чиллеров. Он обеспечит своевременную поставку запчастей, комплектующих, расходных материалов, предоставит всю требуемую документацию на чиллер ─ инструкции, руководства по эксплуатации и др.

Прежде чем купить чиллер для охлаждения (нагрева) воды или иных жидкостей необходимо понимать, что он функционирует не сам по себе, а является частью системы, порой очень сложной и многокомпонентной. И, если это чиллер системы кондиционирования воздуха, то влияние на условия и результаты его работы и работы системы в целом оказывают ее состав и конфигурация. Какие параметры имеют потребители и сколько их, особенности здания, которое она обслуживает, климатические условия в регионе, где оно (здание) расположено, наличие свободных площадей, доступность воды, лимиты на электрическую мощность. А также множество других факторов, которые необходимо принимать во внимание, выполняя расчет чиллера. Поэтому очень важно выбрать наилучшим образом отвечающий совокупности этих требований вид чиллера (тип чиллера). Например, чиллер с воздушным конденсатором или чиллер с водяным конденсатором, чиллер-моноблок или чиллер с выносным конденсатором и т. д. Важно определить, в каком месте лучше выполнять монтаж чиллера. ─ на крыше, чердаке, подвале, техническом этаже и т. д., чтобы выбранный серийный чиллер полностью справлялся с поставленными перед ним задачами.