Чиллеры с водяным (жидкостным) охлаждением конденсатора или, как их еще называют водоохлаждаемые чиллеры, или сокращенно водяные чиллеры – это широко распространенный тип холодильных машин, применяемых преимущественно в системах холодоснабжения большой мощности. Данный тип чиллеров отличают некоторые особенности, о которых мы расскажем в данной статье. В свою очередь водоохлаждаемые чиллеры подразделяются на несколько типов:
Принцип работы холодильных машин жидкостным охлаждением конденсатора почти такой же, как и у чиллеров с воздушным охлаждением. Однако, отвод теплоты от конденсатора осуществляется при помощи градирен или драйкулеров. Отличие состоит в том, что у водоохдаждаемых чиллеров конденсация хладагента происходит в теплообменниках типа жидкость-жидкость, охлаждение которых осуществляется не воздухом, как у воздухоохлаждаемых чиллеров, а жидкостью: водой или водогликолевой смесью.
Принципиальная схема системы холодоснабжения на базе чиллеров с водяным охлаждением конденсатора состоит из 4 основных компонентов:
- Чиллер;
- Градирня или драйкулер;
- Потребители (фанкойлы, приточные установки и т.п.);
- Насос охлаждаемой воды;
- Насос охлаждающей жидкости.
Данная система холодоснабжения имеет два гидравлических контура:
- Контур охлаждаемой воды;
- Контур охлаждающей жидкости.
Охлаждаемая вода с температурой 5°С выходит из испарителя чиллера, после чего попадает в теплообменники потребителей: приточных установок, фанкойлов и т.п., а затем при помощи насоса возвращается обратно в чиллер с температурой 10°С.
Охлаждающая жидкость (вода или водогликолевая смесь) выходит из конденсатора чиллера, после чего попадает в градирню или драйкулер, из которой при помощи насоса возвращается обратно в конденсатор чиллера.
Контуры жидкости в чиллере
Охлаждаемой водой или «chilled water» принято называть теплоноситель, который охлаждается при помощи чиллера. Контур охлаждаемой воды представляет собой замкнутую систему трубопроводов, соединяющих между собой испаритель холодильной машины и потребителей: фанкойлы, вентиляционные установки, технологическое оборудование и т.п.
Охлаждающей жидкостью или «cooling water» принято называть теплоноситель, который охлаждает чиллер, отбирая тепло у конденсатора. Контур охлаждающей воды используется для передачи тепловой энергии от чиллера к градирне или драйкулеру, при помощи которых тепло рассеивается в окружающую среду.
Конденсаторы и испарители жидкостного охлаждения
Конденсаторы и испарители водяного охлаждения чиллеров бывают двух типов:
- Паяные пластинчатые теплообменники;
- Кожухотрубные теплообменники.
Пластинчатые теплообменники
Паяные пластинчатые теплообменники состоят из набора металлических пластин, соединенных вместе. Такие конденсаторы применяются в чиллерах небольшой холодопроизводительности. Пластинчатые теплообменники имеют сравнительно имеют небольшие проходные сечения каналов и из-за этого более требовательны к качеству жидкости. Кроме этого, паяные пластинчатые теплообменники практически не ремонтопригодны.
Кожухотрубные теплообменники
Кожухотрубные теплообменники состоят из мощного стального кожуха, внешне напоминающего бак. Внутри этого кожуха располагаются трубки, по которым циркулирует охлаждающая вода, которая отбирает тепло у хладагента, циркулирующего в межтрубном пространстве. Такие конденсаторы могут применяться для отвода теплоты конденсации у чиллеров практически любой мощности. Преимуществом кожухотрубных теплообменников является их высокая надежность, долговечность и ремонтопригодность.
Существуют кожухотрубные теплообменники двух типов:
- сухого типа;
- затопленного типа.
Когда хладагент проходит через кожух и омывает трубки, внутри которых циркулирует охлаждаемая вода, такой теплообменник называется «теплообменником затопленного типа». И наоборот, если хладагент проходит по трубкам, а вода, проходящая внутри кожуха, омывает трубки, то такой теплообменник называется «сухим».
Охлаждение конденсатора
Циркуляционный насос в контуре конденсатора обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости между конденсатором чиллера и градирней или драйкулером, в которых тепло сбрасывается в окружающую среду.
Поскольку в градирнях используется испарительное охлаждение, некоторое количество воды испаряется и уходит из водяного контура конденсатора. Для поддержания заданного расхода охлаждающей воды в контуре конденсатора существует система подпитки водой из внешнего источника.
С учетом специфики Российского климата в контурах охлаждающей жидкости обычно используется антифриз (растворы воды и гликоля). В этом случае для отведения тепла применяются градирни закрытого типа или драйкулеры, т.к. они имеют полностью замкнутый контур и испарение охлаждающей жидкости в процессе её охлаждения не происходит.
Системы холодоснабжения с использованием чиллеров с водяным охлаждением конденсатора обладают высокой надежностью и имеют высокую энергетическую эффективность. Однако, их монтаж технически является более сложным, требует больше времени и большего количества различных элементов. По этой причине такие системы проектируют и применяют преимущественно для больших зданий.
Обычно при проектировании систем холодоснабжения на базе водоохлаждаемых чиллеров для повышения надежности системы и снижения расходов на обслуживание в контуре охлаждающей жидкости устанавливают промежуточный теплообменник. Таким образом контур охлаждающей жидкости разделяют на две части:
- контур с водно-гликолевой смесью, соединяющий промежуточный теплообменник с драйкулером;
- контур с чистой водой, соединяющий промежуточный теплообменник с конденсатором чиллера.
Фрикулинг
Системы холодоснабжения на базе водоохлаждаемых чиллеров отличаются не только высокой надежностью, но и тем, что в холодный период года способны охлаждать воду только за счет драйкулеров, т.е. без использования чиллеров. Это позволяет экономить до 70% электроэнергии. Более подробно о системе фрикулинга.