Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора или, как их еще называют воздухоохлаждаемые чиллеры, или сокращенно моноблоки – это, пожалуй, самый распространенный тип холодильных машин. Столь широкую популярность данный тип приобрел благодаря нескольким факторам, о которых мы расскажем в данной статье. В свою очередь воздухоохлаждаемые чиллеры подразделяются на несколько типов:
Принцип работы систем охлаждения воды при помощи чиллеров с воздушным охлаждением конденсатора почти такой же, как и у чиллеров с водяным охлаждением. Однако, для отвода теплоты от охлаждаемой воды вместо использования градирен или драйкулеров, чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора оснащаются теплообменником типа «фреон-воздух» и вентиляторами. Поэтому некоторые внутренние компоненты чиллеров с воздушным охлаждением несколько отличаются от чиллеров с водяным охлаждением.
Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора почти всегда располагаются за пределами здания и отводят теплоту от охлажденной воды непосредственно в окружающую среду. Когда сжатый и нагретый в компрессоре хладагент проходит через теплообменник конденсатора, обдуваемый наружным воздухом, теплота от хладагента рассеивается в окружающем пространстве.
Чиллеры как с водяным, так и с воздушным охлаждением конденсатора функционируют по одному и тому же принципу. В них имеется холодильный контур, основным источником холода в котором является компрессор. И в том и в другом чиллере для перемещения тепловой энергии используется вода. Однако, в большинстве чиллеров с воздушным охлаждением конденсатора в качестве испарителя не используются кожухотрубные теплообменники затопленного типа. Вместо этого в них применяются либо «сухие» кожухотрубные теплообменники, либо теплообменники с паяными пластинами. В чиллерах PLANER стандартно устанавливаются кожухотрубные теплообменники, что позволяет повысить надежность и долговечность самих чиллеров.
В качестве конденсатора воздушного охлаждения обычно применяются 2 типа теплообменников типа жидкость-воздух: змеевиково-ребристого или микроканального типа.
Чиллеры с центробежными вентиляторами
Традиционно чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора имеют вентиляторы осевого типа и предназначены для наружной установки с достаточным пространством вокруг, чтобы обеспечить необходимый расход воздуха через конденсатор.
Чиллеры с центробежными вентиляторами предназначены для установки внутри зданий. Эти чиллеры имеют несколько явных преимуществ: гибкость применения и, как правило, более низкая стоимость обслуживания по сравнению с моноблоками за счет того, что они обычно устанавливаются в отапливаемых помещениях, не требуют ежесезонного удаления воды из контура охлаждения на зимнее время, не подвержены атмосферным осадкам и воздействию низких температур. А следовательно, требуют меньше затрат на обслуживание и имеют более длительный срок службы.
Чиллеры с центробежными вентиляторами предназначены для монтажа на технических этажах зданий, в чердачных и подвальных помещениях, и позволяет реализовать следующие решения:
- Устранять проблемы с шумом в особо критических, чувствительных к шуму зонах.
- Статическое давление вентиляторов позволяет использовать длинные воздуховоды и устанавливать шумоглушители.
- Канальный воздухозаборник расположен с одной стороны агрегата, что позволяет изолировать машинное отделение от низких температур наружного воздуха.
- Испаритель расположен вне воздушного потока конденсатора. Когда установка останавливается в холодное время года, воздух, циркулирующий внутри секции конденсатора, не контактирует с испарителем, который полностью защищен от замерзания.
- Агрегаты могут использовать вытяжной воздух здания с постоянной температурой для увеличения холодопроизводительности и/или снижения потребления электроэнергии.
- В холодное время года отработанный воздух конденсатора можно использовать для обогрева помещений.
Чиллеры с выносным конденсатором
Чиллеры с выносным (отдельно стоящим) конденсатором представляют собой наиболее экономичное решение раздельного расположения холодильной машины и конденсатора воздушного охлаждения. Обычно чиллеры с выносным конденсатором устанавливаются там, где есть возможность установить холодильную машину внутри помещения, т.к. это позволяет использовать в качестве теплоносителя обычную воду без риска замерзания и делает ее обслуживание более удобным. Их также используют на тех объектах, где расположения моноблока на кровле невозможна из-за веса.
Для систем с выносным конденсатором воздушного охлаждения, когда конденсатор находится на крыше, а компрессор и ресивер находятся в техническом помещении на уровне земли или в подвале, на линиях горячего газа с вертикальной высотой 5 м и более должны быть установлены двойные нагнетательные стояки. Это обеспечит надлежащий возврат масла в компрессоры, когда система работает при неполной производительности.
На рисунке ниже показано типичное расположение трубопроводов, соединяющих компрессорно-испарительный агрегат, расположенный внутри помещения с выносным конденсатором, расположенным снаружи здания. Двойная стояковая система состоит из стояка большого диаметра с ловушкой в основании и стояка меньшего диаметра параллельно. Данная конфигурация соединительных трубопроводов, в частности линии нагнетания, очень важна для надежного возврата масла в картер компрессора при работе чиллера во всем диапазоне его производительности.
При выборе сечения нагнетательного трубопровода для условий полной производительности чиллера при неполной производительности скорость газа может быть недостаточной для переноса масла через линию нагнетания и змеевиковый теплообменник конденсатора. Уменьшение размера нагнетательной линии значительно увеличило бы скорость газа в условиях неполной нагрузки на чиллер. Однако при работе чиллера с полной производительностью уменьшенный размер сечения линии нагнетания будет создавать чрезмерное гидравлическое сопротивление потока газообразного хладагента.
Это состояние можно преодолеть одним из двух следующих способов:
- Размер нагнетательной линии может быть надлежащего размера для желаемого перепада давления в условиях полной нагрузки, а маслоотделитель должен быть установлен в нижней части ловушки на нагнетательной линии из компрессора.
- Можно использовать нагнетательный трубопровод с двойным стояком, как показано на рисунке. Размер трубопровода А должен обеспечивать передачу масла в условиях минимальной нагрузки, а размер трубопровода В должен быть таким, чтобы при условиях полной нагрузки оба трубопровода имели достаточную скорость потока для подачи масла в конденсатор.
Для систем с воздушным охлаждением двойные нагнетательные стояки должны быть установлены на линиях горячего газа с вертикальной высотой 5 м и более. Это обеспечит надлежащий возврат масла в компрессоры, когда система работает при низких нагрузках. Двойная стояковая система состоит из стояка большого диаметра с ловушкой в основании и стояка меньшего диаметра, расположенного параллельно стояку большего диаметра. При работе с полной нагрузкой пары хладагента проходят вверх по обоим стоякам со скоростью, достаточной для переноса масла. При низких нагрузках скорость паров хладагента ниже, и ловушка в нижней части стояка заполняется маслом. Когда это происходит, хладагент поднимается только по меньшему стояку. Ловушка в верхней части стояка должна быть привязана к верхней части линии, чтобы предотвратить попадание масла в больший стояк.
То есть трубопровод А дает эффект стояка уменьшенного размера при минимальной нагрузке, обеспечивая при этом примерно такое же гидравлическое сопротивление, как у полноразмерной линии при полной нагрузке. Меньший стояк рассчитан на проток масла через конденсатор при минимальном уровне производительности. Больший стояк В должен иметь такие размеры, что суммарная площадь сечения трубопроводов А и В была бы приблизительно равна площади сечения основной линии нагнетания.
Несколько стояков должны быть установлены последовательно по мере увеличения высоты линии горячего газа. Однако суммарная максимальная высота линии горячего газа не должна превышать 20 м.
Горизонтальные нагнетательные линии для облегчения движения масла должны иметь уклон вниз не менее (13 мм на 3 м) в направлении потока.