Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора — это холодильная машина, которая охлаждает воду или водно-гликолевую смесь и отводит собранное тепло непосредственно наружному воздуху. Через гидравлический контур охлаждённая жидкость поступает к фанкойлам, теплообменникам приточных установок или технологическому оборудованию.
Такому чиллеру не нужна градирня и отдельный контур охлаждающей воды. Поэтому воздушное исполнение часто проще разместить и обслуживать, чем водоохлаждаемое. Компромисс — зависимость эффективности и доступной мощности от температуры наружного воздуха, а также шум вентиляторов.
- Устройство воздушного чиллера
- Принцип работы
- Принципиальная схема
- Моноблочный чиллер и модель с выносным конденсатором
- Преимущества и ограничения
- Что такое free cooling
- Вода или гликолевая смесь
- Как подобрать воздушный чиллер
- Размещение и монтаж
- Типичные ошибки
- Частые вопросы
- Можно ли установить воздушный чиллер внутри здания?
- Всегда ли нужен гликоль?
- Может ли воздушный чиллер работать зимой?
- Чем воздушный чиллер отличается от ККБ?
- Краткий вывод
- Технические источники
Устройство воздушного чиллера
Основные элементы холодильного контура:
- компрессор — сжимает пары хладагента;
- воздушный конденсатор — отдаёт тепло наружному воздуху;
- осевые вентиляторы — обеспечивают расход воздуха через конденсатор;
- расширительный клапан — снижает давление и регулирует подачу хладагента;
- испаритель — охлаждает воду или водно-гликолевую смесь;
- контроллер и защитная автоматика — управляют компрессорами, вентиляторами и безопасностью.
В зависимости от мощности применяют спиральные, винтовые, поршневые или другие типы компрессоров. Чиллер может иметь один или несколько холодильных контуров и компрессоров: это влияет на регулирование мощности и способность сохранять часть производительности при неисправности отдельного контура.
Принцип работы
- Тёплая жидкость от потребителей поступает в испаритель.
- Хладагент кипит в испарителе и забирает тепло у жидкости.
- Компрессор сжимает пары хладагента, повышая их давление и температуру.
- В воздушном конденсаторе хладагент отдаёт тепло наружному воздуху и превращается в жидкость.
- После расширительного клапана давление снижается, и хладагент снова поступает в испаритель.
- Охлаждённая вода или гликолевая смесь возвращается к фанкойлам либо технологическим потребителям.
Общий парокомпрессионный цикл подробнее разобран в статье «Что такое чиллер и как он работает».
Принципиальная схема
На схеме обозначены:
- CP — компрессор;
- HPS и HPT — защита и датчик высокого давления;
- CN — воздушный конденсатор;
- F — фильтр-осушитель;
- IDL — смотровое стекло;
- EV — испаритель;
- LS — отделитель жидкости;
- LPS — защита по низкому давлению.
Состав конкретной машины может включать ресивер, маслоотделитель, экономайзер, несколько компрессоров, электронные расширительные клапаны и дополнительные средства регулирования.
Моноблочный чиллер и модель с выносным конденсатором
В распространённом моноблочном исполнении компрессоры, испаритель и воздушные конденсаторы находятся в одном наружном корпусе. На объекте подключают гидравлические трубы и электропитание. Некоторые модели дополнительно комплектуются насосами, расширительным баком, буферной ёмкостью и арматурой — но наличие «гидромодуля» нужно проверять по спецификации.
В системе с выносным воздушным конденсатором компрессорно-испарительная часть может находиться в помещении, а конденсатор — на улице. Такое решение позволяет иначе организовать шум и обслуживание, но добавляет протяжённый холодильный трубопровод и требует расчёта возврата масла, перепада высот и заправки хладагентом.
Преимущества и ограничения
| Преимущества | Ограничения |
|---|---|
| Нет градирни и отдельного контура охлаждающей воды | Производительность и эффективность зависят от наружной температуры |
| Относительно простая схема объекта | Вентиляторы и компрессоры создают наружный шум |
| Не требуется водоподготовка конденсаторного контура | Нужна большая площадь теплообмена и свободный поток воздуха |
| Подходит для крыш и открытых площадок | Наружная гидравлика требует защиты от замерзания |
| Доступны модульные и free-cooling исполнения | При высокой наружной температуре режим становится тяжелее |
Сравнение с альтернативой приведено в материале о чиллерах с водяным охлаждением конденсатора.
Что такое free cooling
Free cooling использует холодный наружный воздух для частичного или полного охлаждения жидкости без обычной работы компрессоров. В воздушный чиллер добавляют теплообменник свободного охлаждения и соответствующее управление.
Когда наружный воздух достаточно холоднее возвращающейся жидкости, поток сначала проходит через free-cooling теплообменник. При умеренно низкой температуре он снимает часть нагрузки, а компрессоры обеспечивают оставшееся охлаждение. При ещё более низкой температуре возможен полный free cooling.
Экономический эффект наиболее заметен на объектах с круглогодичной потребностью в холоде: центрах обработки данных, производственных процессах и некоторых торговых комплексах. Температуры перехода зависят от графика жидкости и конструкции конкретной машины; универсальной точки включения не существует.
Вода или гликолевая смесь
Если испаритель, наружные трубы или free-cooling теплообменник могут оказаться при отрицательной температуре, контур защищают от замерзания. Возможные решения:
- водно-гликолевая смесь требуемой концентрации;
- постоянная циркуляция и электрообогрев с резервным питанием;
- разделительный теплообменник между наружным гликолевым и внутренним водяным контурами;
- дренируемая или специальная glycol-free схема, предусмотренная изготовителем.
Гликоль снижает температуру замерзания, но увеличивает вязкость, потери давления и требуемую мощность насоса, а также изменяет теплоотдачу. Поэтому концентрацию выбирают по минимальной расчётной температуре и данным производителя, а не «с запасом». Использовать автомобильный антифриз в инженерной системе без подтверждения совместимости нельзя.
Как подобрать воздушный чиллер
- Рассчитать нагрузку. Учесть одновременность работы фанкойлов, вентиляции и технологических потребителей.
- Задать температурный график. Например, температуры жидкости на входе и выходе влияют на мощность и расход.
- Определить максимальную наружную температуру. Подбор выполняют для расчётных условий объекта, а не только для стандартной каталожной точки.
- Выбрать жидкость. Указать тип и концентрацию гликоля, если он необходим.
- Проверить минимальный и максимальный расход. Испарителю нужен расход в допустимом диапазоне; при переменном расходе требуется согласование автоматики.
- Оценить частичные нагрузки. Большую часть сезона чиллер работает не на номинале, поэтому важны ступени или плавность регулирования.
- Проверить шум и габариты. Сравнивать следует звуковую мощность, ночной режим и ограничения площадки.
- Определить резервирование. Несколько контуров, компрессоров или модулей могут быть важнее минимальной начальной цены.
Размещение и монтаж
Воздушный чиллер нельзя ставить в замкнутую нишу без расчёта воздухообмена. Горячий выброс не должен снова попадать на вход конденсатора: рециркуляция повышает температуру конденсации, снижает мощность и может вызвать аварийную остановку.
- основание должно выдерживать рабочую массу и оставаться ровным;
- сервисные зазоры принимают по руководству конкретной модели;
- учитывают снег, ветер, обледенение, водоотвод и доступ ремонтной техники;
- вибрацию отделяют от конструкции здания виброизоляторами и гибкими вставками;
- не размещают машину рядом с окнами и чувствительными к шуму помещениями без акустического расчёта;
- трубопроводы теплоизолируют, промывают и защищают фильтром;
- предусматривают расширение жидкости, удаление воздуха, контроль протока и защиту от замерзания.
Типичные ошибки
- выбор по номинальной мощности без поправки на наружную температуру;
- игнорирование влияния гликоля на расход и напор насоса;
- слишком малый объём воды, вызывающий частые включения компрессоров;
- рециркуляция нагретого воздуха между машинами или у стены;
- отсутствие свободного доступа к теплообменникам и электрощиту;
- оценка шума только по звуковому давлению без условий измерения;
- слив воды на зиму как единственная защита сложного наружного контура;
- загрязнение воздушного конденсатора и гидравлического фильтра.
Частые вопросы
Можно ли установить воздушный чиллер внутри здания?
Обычный моноблок рассчитан на наружный воздух. В помещении пришлось бы организовать большой расход приточного и удаляемого воздуха и исключить рециркуляцию тепла. Чаще для внутреннего размещения выбирают другую компоновку, например машину с выносным конденсатором.
Всегда ли нужен гликоль?
Нет. Он нужен, когда существует риск замерзания жидкости или требуется температура ниже возможностей водяного режима. Защита может быть организована и другими предусмотренными проектом способами, но она должна сохраняться при аварии питания.
Может ли воздушный чиллер работать зимой?
Да, если модель и её опции рассчитаны на требуемую наружную температуру и режим. Возможности механического охлаждения, free cooling и теплового насоса различаются; допустимый диапазон проверяют по документации.
Чем воздушный чиллер отличается от ККБ?
Чиллер имеет собственный испаритель и охлаждает жидкий теплоноситель. Компрессорно-конденсаторный блок обычно работает с внешним фреоновым испарителем и не создаёт отдельный водяной контур холода.
Краткий вывод
Воздушный чиллер упрощает отвод тепла: ему не требуются градирня и конденсаторный водяной контур. Для надёжной работы нужно подобрать машину по реальной наружной температуре и графику жидкости, защитить гидравлику от замерзания, исключить рециркуляцию воздуха и заранее проверить шум. Для круглогодичного охлаждения стоит отдельно оценить free cooling.
Технические источники
- Daikin: Installation, Operation and Maintenance Manual — air-cooled chillers;
- Daikin: air-cooled chillers and free cooling;
- Trane: application considerations for placement, sound and service.
