Системы холодоснабжения, принципиальные схемы
В разделе приведены некоторые наиболее часто встречающиеся схемные решения систем холодоснабжения
Схема системы с чиллером наружной установки
Система холодоснабжения с одним чиллером наружной установки с осевыми вентиляторами – одна из самых распространенных и достаточно простых систем. В качестве теплоносителя в системе, как правило, используется вода, в отдельных случаях возможно применение теплоносителей с низими температурами замерзания (раствор этиленгликоля, рассолы и т.д.).
Циркуляция теплоносителя в системе осуществляется с помощью насосной группы. На схеме показанной в качестве примера, насосная группа состоит из двух насосов, один из которых основной, второй резервный.
Расширительный мембранный бак служит как для предотвращения гидравлических ударов при работе насосов, так и для компенсации изменения объема теплоносителя вследствие изменения его температуры.
Бак – аккумулятор предназначен для увеличения тепловой инерционности системы и сокращения количества циклов пуска/остановки холодильной машины.
При использовании потребителей с переменным расходом теплоносителя (например, фанкойлов с регулированием холодопроизводительности изменением расхода двухходовыми клапанами) необходимо обеспечить постоянный расход жидкости через теплообменник испарителя холодильной машины. На схеме показан вариант с установкой регулятора перепада давлений на перемычке между распределительными коллекторами для обеспечения постоянного расхода на испарителе. В случае использования потребителей с постоянным расходом (трехходовые клапаны с байпасом на теплообменниках потребителей) перемычки с регулятором перепада не требуется.
Недостатки рассматриваемой схемы системы холодоснабжения:
- отсутствие резервирования холодильного оборудования,
- необходимость частичного сезонного слива/заправки теплоносителя (в случае использования воды) и как следствие – повышенная коррозия трубопроводов и арматуры.
- невозможность круглогодичной эксплуатации системы.
Схема системы с параллельным подключением двух чиллеров
В ряде случаев (при значительной холодопроизводительности системы, необходимости частичного резервирования холодильного оборудования) возникает необходимость в установке нескольких холодильных машин, работающих на одну систему холодоснабжения. В качестве примера приведена схема с установкой двух чиллеров с воздушным охлаждением конденсаторов.
Принцип работы системы аналогичен принципу работы системы с одним чиллером.
Недостатками рассматриваемой схемы системы холодоснабжения являются:
- необходимость частичного сезонного слива/заправки теплоносителя (в случае использования воды) и как следствие – повышенная коррозия трубопроводов и арматуры.
- колебания температуры теплоносителя при включении/ отключении одной из холодильных машин.
- невозможность круглогодичной эксплуатации системы.
Схема системы на базе чиллера с водяным конденсатором
Рассматривается схема на базе холодильной машины с водяным конденсатором. Помимо контура испарителя в системе имеется контур охлаждения конденсатора холодильной машины с раствором этиленгликоля в качестве теплоносителя.
Теплоноситель нагреваясь забирает тепло от конденсатора, затем, с помощью насосов подается на “сухую градирню” (драйкулер), где охлаждается потоком воздуха, отдавая тепло. Также как и в контуре испарителя, основными элементами контура охлаждения конденсатора являются насосы, расширительный бак.
Так как температура наружного воздуха, а как следствие и производительность драйкулера
меняется в широких пределах, в схеме предусматривается установка трехходового смесительного клапана для поддержания постоянной температуры на входе в конденсатор. Помимо этого, как правило, применяются различные способы изменения производительности драйкулера посредством изменения расхода воздуха (изменением частоты вращения вентиляторов, частичным выключением одного или нескольких вентиляторов и т.д.)
Недостатками рассматриваемой схемы системы холодоснабжения являются относительно высокая стоимость и сложность в эксплуатации.
Основное преимущество – возможность круглогодичной эксплуатации системы.
Двухконтурная система холодоснабжения с промежуточным теплообменником с применением этиленгликоля
Для устранения проблем, связанных с необходимостью сезонного слива теплоносителя из системы холодоснабжения с холодильными машинами наружной установки, зачастую используются двухконтурные схемы с промежуточным теплообменником. Следует заметить, что при применении указанной схемы необходимо обеспечить разность температур теплоносителей контура испарителя и контура потребителей.
Двухконтурная система холодоснабжения с функцией “свободного охлаждения” (Freecooling)
В целях экономии электроэнергии, сокращения количества времени работы компрессоров холодильной машины за все время эксплуатации системы холодоснабжения, возможна доработка двухконтурной системы холодоснабжения до системы с функцией “свободного охлаждения”. Охлаждение теплоносителя в холодный период года осуществляется наружным воздухом с помощью драйкулера без использования холодильной машины.
Драйкулер включается в контур испарителя параллельно с основной холодильной машиной и в летний период не используется. На зимний период холодильная машина отключается от системы холодоснабжения, теплоноситель охлаждается только с помощью драйкулера.
Трехходовой клапан, показанный на схеме, предназначен как для регулирования температуры теплоносителя в процессе работы в режиме “свободного охлаждения”, так и для защиты теплообменника от замерзания при пусках системы в зимний период.
Подключение чиллера
Компания Атек предоставляет услуги по оснащению системами теплоснабжения и кондиционирования объектов различного назначения и предприятий. Одной из востребованных услуг является подключение чиллера и ввод его в эксплуатацию. Квалифицированная бригада монтажников произведет подключение в строгом соответствии проектной документации. Различают 6 основных схем подключения чиллера.
Схемы подключения чиллеров
Наиболее распространенный тип монтажа. Теплоносителем, как правило, выступает вода. Возможны низкотемпературные варианты – растворы гликоля, рассолы.
- Насосная группа. Обеспечивает циркуляцию теплоносителя.
- Расширительный бак. Предотвращает возникновение гидравлических ударов и компенсации изменения объема теплоносителя в результате разницы температур.
- Бак-аккумулятор служит увеличению тепловой инерционности установки и уменьшению количества циклов пуска/остановки чиллера.
- В случае применения фанкойлов с переменным расходом теплоносителя требуется обеспечение его постоянного расхода. Для этого используется теплообменник испарителя чиллера, а также регулятор перепада давлений, устанавливаемый на перемычке между распределительными коллекторами (как показано на схеме). Использование потребителей с постоянным расходом жидкости установки регулятора не требует.
Указанная схема имеет следующие недостатки:
- Отсутствие возможности резервирования оборудования;
- Коррозия арматуры и трубопроводов за счет вынужденного сезонного слива/заправки воды;
- Непрерывная эксплуатация системы в течение всего года не возможна.
Принципиальных отличий в оборудовании от предыдущей схемы подключения нет, но за счет наличия двух холодильных машин становится возможно резервирование, и значительно увеличивается холодопроизводительность системы.
Схема подключения чиллера с водяным конденсатором.
Особенность данной системы в наличии контура охлаждения конденсатора, по которому циркулирует теплоноситель – раствор этиленгликоля. Нагреваясь, жидкость забирает излишнее тепло от конденсатора, а затем с помощью насосов направляется в сухую градирню, где происходит воздушное охлаждение теплоносителя. Так как производительность градирни заметно меняется под влиянием температуры окружающего воздуха, для поддержания постоянной температуры на входе в конденсатор используется трехходовой смесительный клапан и другие методы воздействия на производительность системы. Данная схема работать в течение всего года, но редко применяется в связи с высокой стоимостью и сложностью эксплуатации.
Параллельное подключение чиллеров.
Использование данной схемы рационально в ряде случаев:
- перепад температур на входе/выходе составляет от 10 до 50 °C;
- открытая и разветвленная система охлаждения (с большим числом потребителей);
- нагрузка от потребителя носит непостоянный, дискретный характер;
Принцип работы схемы с двумя холодильными машинами на одну систему холодоснабжения аналогичен установке с одним чиллером и имеет похожие недостатки.
Преимуществами такой системы являются:
- возможность работы в экономичном режиме за счет применения промежуточной емкости, которая выступает в роли аккумулятора холода;
- возможность значительного увеличения мощности системы без изменения ее конфигурации только за счет подключения дополнительных чиллеров.
Использование двухконтурных систем с промежуточным теплообменником позволяет избежать необходимости сезонного слива теплоносителя при наружной установке. Важным условием эксплуатации такой схемы является обеспечение разности температур теплоносителей контуров испарителя и потребителей.
Установка чиллера с драйкулером.
Функция свободного охлаждения теплоносителя наружным воздухом среды позволяет заметно сократить расходы электроэнергии и время работы компрессоров. Драйкулер подключается параллельно холодильной машине и в теплое время года не функционирует. С наступлением холодов чиллер отключается от системы, и работает только драйкулер. Для предотвращения замерзания теплообменника и регулирования температуры теплоносителя в режиме свободного охлаждения используется трехходовой клапан.
Система чиллер-фанкойл: принцип работы и обустройство системы терморегуляции
Мультизональная климатическая система чиллер-фанкойл предназначена для создания комфортных условий внутри здания большой площади. Работает она постоянно — летом снабжает холодом, а зимой теплом, прогревая воздух до заданной температуры. С ее устройством стоит познакомиться, согласны?
В предложенной нами статье подробно описана конструкция и составные части климатической системы. Приведены и детально разобраны способы подключения оборудования. Мы расскажем, как устроена и функционирует эта система терморегуляции.
Составные части схемы чиллер-фанкойл
Роль охлаждающего устройства отведена чиллеру — внешнему блоку‚ производящему и подающему холод по трубопроводам с циркулирующей по ним водой или этиленгликолем. Этим она и отличается от других сплит-систем, где в качестве теплоносителя закачивают фреон.
Для движения и передачи фреона, хладагента, нужны дорогие медные трубы. Здесь же с этой задачей прекрасно справляются водопроводные трубы с теплоизоляцией. На ее работу не влияет температура наружного воздуха, тогда как сплит-системы с фреоном теряют работоспособность уже при -10⁰. Внутренним теплообменным агрегатом является фанкойл.
Он принимает жидкость с низкой температурой, затем передает холод в воздушную среду помещения‚ а нагретая жидкость возвращается назад в чиллер. Фанкойлы устанавливают во всех комнатах. Каждый из них работает по индивидуальной программе.
Обычно такие системы применяют в гипермаркетах‚ торговых комплексах‚ сооружениях‚ возведенных под землей‚ гостиницах. Иногда их используют в качестве отопления. Тогда по второму контуру в фанкойлы подают нагретую воду или переключают систему на котел отопления.
Конструкционное исполнение системы
По конструкционному исполнению системы чиллер-фанкойл бывают 2-трубными и 4-трубными. По типу установки отличают устройства настенные‚ напольные‚ встраиваемые.
Оценивают систему по таким основным параметрам:
- мощности или холодопроизводительности чиллера;
- производительности фанкойлов;
- эффективности перемещения воздушной массы;
- длине магистралей.
Последний параметр зависит от силы насосной установки и качества теплоизоляции труб.
Подключение чиллера и фанкойла
Слаженное функционирование системы происходит путем соединения чиллера с одним или несколькими фанкойлами посредством трубопроводов с теплоизоляцией. В случае отсутствия последней значительно падает значение КПД системы.
Каждый файнкойл имеет индивидуальный узел обвязки, посредством которого обеспечивают регулировку его производительности как в случае выработки тепла‚ так и холода. Расход хладагента в отдельном агрегате регулируют посредством специальной арматуры — запорной и регулирующей.
Если нельзя допускать смешивания теплоносителя с холодильным агентом. воду подогревают в отдельном теплообменнике и дополняют схему циркуляционным насосом. Чтобы обеспечить плавную регулировку потока рабочей жидкости через теплообменник при монтаже схемы обвязки используют 3-ходовой клапан.
Если в здании смонтирована двухтрубная система, то и охлаждение и нагрев происходит за счет охладителя — чиллера. Для повышения эффективности отопления с помощью фанкойлов в холодный период‚ в дополнение к чиллеру в систему включают котел.
В отличие от двухтрубной системы с одним теплообменником‚ в четырехтрубную систему заложено 2 этих узла. В этом случае фанкойл может работать и на нагрев‚ и на холод‚ используя в первом случае жидкость, циркулирующую в системе отопления.
Один из теплообменников подключают к трубопроводу с хладагентом, а второй к трубе с теплоносителем. На каждом теплообменнике имеется индивидуальный клапан‚ управляемый специальным пультом. Если применена такая схема‚ хладагент никогда не смешивается с теплоносителем.
Так как температура теплоносителя в системе в отопительный сезон колеблется в пределах от 70 до 95⁰ и для большинства фанкойлов она превышает допустимую‚ ее предварительно снижают. Поэтому горячая вода‚ поступающая от центральной теплосети к фанкойлам‚ проходит специальный тепловой пункт.
Основные классы чиллеров
Условное разделение чиллеров на классы происходит в зависимости от типа холодильного цикла. По этому признаку все чиллеры можно условно отнести к двум классам — абсорбционным и парокомпрессорным.
Устройство абсорбционного агрегата
Абсорбционный чиллер или АБХМ для работы использует бинарный раствор с присутствующими в нем водой и бромидом лития — абсорбер. Принцип функционирования — поглощение хладагентом тепла в фазе преобразования пара в жидкое состояние.
Такие агрегаты используют тепло‚ выделяющееся при работе промышленного оборудования. При этом абсорбирующий поглотитель с температурой кипения значительно превышающей соответствующий параметр хладагента‚ хорошо растворяет последний.
Схема функционирования чиллера этого класса следующая:
- Тепло от внешнего источника подводят к генератору, где оно разогревает смесь бромида лития и воды. При кипении рабочей смеси хладагент (вода) полностью испаряется.
- Пар переносится в конденсатор и становится жидкостью.
- Хладагент в жидком виде попадает в дроссель. Здесь он охлаждается‚ а давление падает.
- Жидкость поступает в испаритель‚ где происходит испарение воды и поглощение ее паров раствором бромида лития — абсорбером. Воздух в помещении охлаждается.
- Разбавленный абсорбент снова нагревается в генераторе, и цикл запускается повторно.
Такая система кондиционирования пока не получила широкого распространения‚ но она полностью созвучна с современными тенденциями‚ касающимися энергосбережения, поэтому имеет хорошие перспективы.
Конструкция парокомпрессионных установок
На базе компрессионного охлаждения функционирует большинство холодильных установок. Охлаждение происходит за счет непрекращающейся циркуляции‚ кипения при низких показателях температуры‚ давления и конденсации хладоносителя в системе замкнутого типа.
В конструкцию чиллера этого класса входят:
- компрессор;
- испаритель;
- конденсатор;
- трубопроводы;
- регулятор потока.
Хладагент циркулирует в замкнутой системе. Этим процессом управляет компрессор, в котором газообразное вещество с низкой температурой (-5⁰) и давлением 7 атм поддается компрессии при доведении температуры до 80⁰.
Сухой насыщенный пар в сжатом состоянии уходит в конденсатор, где происходит его охлаждение до 45⁰ при неизменном давлении и превращение в жидкость.
Следующий пункт на пути движения — дроссель (редукционный клапан). На этом этапе давление снижается от значения соответствующего конденсации до предела, при котором происходит испарение. Одновременно понижается и температура приблизительно до 0⁰. Жидкость частично испаряется и образовывается влажный пар.
Поступив в теплообменник – испаритель‚ рабочее вещество‚ смесь пара и жидкости‚ отдает холод теплоносителю и забирает тепло у холодильного агента‚ подсушиваясь одновременно. Процесс происходит при постоянных показателях давления и температуры. Насосы подают жидкость с низкой температурой к фанкойлам. Пройдя этот путь, холодильный агент возвращается в компрессор‚ чтобы снова повторить весь парокомпрессионный цикл.
Специфика парокомпрессионного чиллера
В холодное время чиллер может работать в режиме природного охлаждения — это называется фрикулинг. При этом теплоноситель охлаждает уличный воздух. Теоретически использовать свободное охлаждение можно при внешней температуре менее 7⁰С. На практике оптимальная температура для этого 0⁰.
При настройке на режиме «тепловой насос» чиллер работает на отопление. Цикл претерпевает изменения‚ в частности, конденсатор и испаритель обмениваются своими функциями. В этом случае теплоноситель нужно подвергать не охлаждению, а нагреву.
Этот режим наиболее часто используют в больших офисах‚ общественных зданиях‚ на складах.Чиллер является холодильным агрегатом, дающим холода больше в 3 раза, чем потребляет. Его эффективность как отопителя еще выше — он затрачивает электроэнергии в 4 раза меньше‚ чем дает тепла.
Чем отличается хладагент от теплоносителя?
Холодильный агент является рабочим веществом, которое в процессе холодильного цикла может пребывать в разных агрегатных состояниях при различных значениях давления. Теплоноситель не меняет фазовых состояний. Его функция — перенос холода или тепла на какое-то определенное расстояние.
Транспортировкой хладагента управляет компрессор, а теплоносителя — насос. Температура холодильного агента может опускаться как ниже точки кипения, так и подыматься за ее пределы. Теплоноситель‚ в отличие от хладагента‚ постоянно работает в условиях температур, не растущих выше точки кипения при текущем давлении.
Роль фанкойла в системе кондиционирования
Фанкойл — важный элемент централизованной климатической установки. Второе название — вентиляторный доводчик. Если термин fan-coil перевести с английского дословно, то это звучит‚ как вентилятор-теплообменник‚ что наиболее точно передает принцип его действия.
Предназначение устройства заключается в приеме носителя с низкой температурой. В перечень его функций также входит как рециркуляция, так и охлаждение воздуха в помещении, где он установлен‚ без поступления воздуха снаружи. Основные элементы fan-coil расположены в его корпусе.
К ним относятся:
- центробежный или диаметральный вентилятор;
- теплообменник в виде змеевика‚ состоящего из медной трубки и алюминиевых ребер‚ насаженных на нее;
- пылевой фильтр;
- блок управления.
Кроме основных узлов и деталей в конструкцию фанкойла входит поддон для улавливания конденсата‚ насос для откачки последнего‚ электродвигатель‚ посредством которого поворачиваются воздушные заслонки.
В зависимости от способа монтажа существует фанкойлы потолочные‚ канальные‚ монтируемые в каналы‚ по которым осуществляется приток воздуха‚ бескорпусные‚ где все элементы смонтированы на раме‚ настенные или консольные.
Потолочные аппараты наиболее популярны и имеют 2 варианта исполнения: кассетные и канальные. Первые монтируют в объемных помещениях с подвесными потолками. За подвесной конструкцией располагают корпус. Видимой остается нижняя панель. Они могут рассредоточивать воздушные потоки по двум или всем четырем сторонам.
Потребность в охлаждении существует не всегда, поэтому‚ как видно на схеме‚ передающей принцип работы системы чиллер-файнкойл‚ в гидравлический модуль встраивают емкость, выполняющую роль аккумулятора для хладагента. Тепловое расширение воды компенсирует расширительный бак, подключенный к подающему трубопроводу.
Управляют фанкойлами как в ручном, так и в автоматическом режимах. Если вентиляторный доводчик работает на отопление, то в ручном режиме отсекают подачу холодной воды. При работе его на охлаждение перекрывают горячую воду и открывают путь для поступления охлаждающей рабочей жидкости.
Для работы в автоматическом режиме на панели выставляют нужную для конкретного помещения температуру. Поддержка заданного параметра осуществляется посредством термостатов, которые корректируют циркуляцию теплоносителей — холодного и горячего.
Так как любое большое здание имеет зоны с разными требованиями к температурному режиму, каждую из них должен обслуживать отдельный фанкойл или их группа с идентичными настройками.
Количество агрегатов определяют на стадии проектирования системы расчетным путем. Стоимость отдельных узлов системы чиллер-фанкойл довольно высокая‚ поэтому как расчет‚ так и проектирование системы нужно выполнять максимально точно.
Выводы и полезное видео по теме
Видео #1. Все об устройстве‚ работе и принципе действия системы терморегуляции:
Видео #2. О том‚ как установить и ввести в действие чиллер:
Установка системы чиллер-фанкойл целесообразна в средних и больших зданиях с площадью, превышающей 300 м². Для частного дома‚ даже огромного‚ монтаж такой системы терморегуляции — удовольствие дорогое. С другой стороны подобные финансовые вложения обеспечат комфорт и хорошее самочувствие, а это немало.
Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Задавайте вопросы по заинтересовавшим моментам, делитесь собственным мнением и впечатлениями. Возможно, у вас есть опыт в сфере устройства климатической системы чиллер-фанкойл или фото по теме статьи?
Схема подключения чиллера
Чиллеры давно применяются и пользуются большой популярностью при создании систем кондиционирования воздуха. В связи с распространенностью установок такого класса имеется множество способов их подключения. Конструкция холодильной установки включает несколько основных элементов:
- Конденсаторный и компрессорный блоки.
- Устройство для дросселирования.
- Теплообменник.
- Гидромодуль.
Гидромодуль требует особого упоминания, так как благодаря ему происходит движение охлажденной или теплой жидкости. Гидромодуль предполагает наличие:
- Расширительного бака.
- Насоса, обеспечивающего циркуляцию жидкости.
- Гасителей вибрации.
- Защитной системы гидромодуля.
- Сетчатого фильтра
- Иногда установку дополняют накопительным баком. Он требуется, если имеется недостаточное количество жидкости.
В зависимости от условий, в которых предполагается эксплуатация системы кондиционирования, применяется особая схема подключения чиллера.
Система с воздушным охлаждением конденсатора с осевым вентилятором
Чиллеры-моноблоки, имеют конденсатор, оснащенный осевым вентилятором. Конденсаторный блок в таких установках охлаждается при помощи воздуха с улицы. Теплоносителем обычно является вода. Чиллер монтируется на улице. Гидромодуль находится с чиллером, либо располагается отдельно. Этот способ подключения хорошо зарекомендовал себя при эксплуатации в теплое время года. Но зимой понадобиться удалять воду из системы.
Чиллер с воздушным конденсатором
При использовании чиллера и в теплое время года (для работы на охлаждение), и в сезон холодов (для отопления), необходимо обеспечить циркуляцию жидкости в гидромодуле. Для подключения конденсатора к системе кондиционирования, его необходимо располагать на улице. Сам чиллер монтируют в отапливаемой комнате. При такой схеме удалять воду из установки не нужно. Но требуется придерживаться требований к длине трассы холодильного контура. Также следует учитывать перепад высоты.
Чиллер с водяным охлаждением конденсатора
Для работы летом и зимой используется чиллер с водяным конденсатором. Способ его подключения более универсален и не требует слива воды. Чиллер и гидромодуль располагаются в помещении. При этом исключено негативное влияние холодного уличного воздуха. Жидкость не замерзает, и установка защищена от поломки. Но систему необходимо дополнить еще одним водяным контуром, соединяющим конденсаторный блок и охладитель. Монтаж такого количества элементов более трудный, оборудование занимает много места и требует определенных затрат.
Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора с центробежным вентилятором
Схема, используемая нечасто в силу больших финансовых затрат и сложной подачи воздуха. Позволяет не применять слив воды в сезон холодов, не требует удлинения трассы. Вся установка монтируется внутри помещения. Но конденсатору требуется воздух с улицы. Поэтому приходится монтировать приточно-вытяжную систему воздуховодов. Также агрегат необходимо снабдить автоматикой, которая контролировала бы поступление холодного воздуха.
Использование промежуточного испарителя
Чиллеры, выпускаемые в стандартной модификации, рассчитаны на эксплуатацию в определенном диапазоне температур. Иногда, например, при работе на производстве, где необходимо охладить очень горячий воздух, требуется дополнять систему промежуточной емкостью-испарителем. Именно в нем жидкость-теплоноситель будет охлаждаться до приемлемых температурных значений, чтобы потом направиться в чиллер. Данная схема предполагает также появление еще одного насоса для циркуляции жидкости и гидравлического контура. Установка очень дорогая и производится только на заказ. Еще один существенный минус состоит в том, что все параметры определяются покупателем самостоятельно. Поэтому нередки значительные погрешности в расчетах, которые приводят к быстрой поломке системы.
Параллельное подключение
Это сложная схема, применяемая в случае, когда необходимо равномерно распределить нагрузку на несколько машин, обеспечить их попеременное использование или существует необходимость оставить один чиллер в резерве. Мощность холодильных установок колеблется и может составлять 16-7000 кВт. Если предполагается очень высокая нагрузка, ее распределяют на несколько чиллеров. В идеале, параллельно подключают оборудование одинаковой производительности. Если сделать это не представляется возможным, стараются сбалансировать систему с учетом расхода теплоносителя. Сложность схемы заключается в том, что нужно поддерживать равномерное поступление теплоносителя для обеих установок и автоматическое включение или выключение чиллеров в случае необходимости.