Схема чиллера - 9 типовых проектов

Автор:
Шелопаев Андрей Юрьевич

Дата публикации:
20 Июня 2024 г.

Длительность чтения:
9,5 мин.

Поделиться:

---

• Схема чиллера с погружным трубным испарителем с одним насосом
• Схема чиллера с погружным трубным испарителем с одним насосом, с системой холодного запуска
• Типовая схема чиллера с погружным трубным испарителем с герметичным баком — кожухотрубный испаритель
• Стандартная схема чиллера однонасосная, с пластинчатым испарителем
• Типовая схема чиллера двухнасосная, с пластинчатым испарителем
• Типовая схема чиллера однонасосная и двухнасосная, с пластинчатым испарителем, с системой холодного запуска
• Принципиальная схема чиллера однонасосная, с пластинчатым испарителем, с системой холодного запуска и без нее
• Принципиальная схема чиллера с пластинчатым испарителем, без насоса и бака
• Схема чиллера с пластинчатым испарителем, с промежуточным теплообменником

Схемы чиллеров разрабатываются индивидуально под каждый проект, в соответствии с запросами и потребностями клиента. Ниже приведено несколько типовых проектов.

Схема чиллера с погружным трубным испарителем с одним насосом

Эта схема используется для чиллеров с небольшой холодопроизводительностью, обычно до 10 кВт, хотя иногда трубные витые испарители устанавливаются и в промышленных чиллерах мощностью до 25 кВт. Этот тип испарителя является наиболее надежным и не подвержен размораживанию. Благодаря такому теплообменнику и правильному подбору мощности и настройке ТРВ, можно охладить воду до +2 °С без риска обледенения трубок, при условии достаточной циркуляции воды в баке, что невозможно в пластинчатых испарителях. Бак в такой системе негерметичный, хладоноситель находится под атмосферным давлением. Обычно бак закрыт крышкой по всему периметру, чтобы можно было легко установить или демонтировать испаритель для замены в случае механического повреждения.

Трубный испаритель не требователен к чистоте хладоносителя, практически не засоряется и не требует системы фильтрации на входе в теплообменник или чиллер.

Схема чиллера с погружным трубным испарителем с одним насосом, с системой холодного запуска

Подобные чиллеры могут быть установлены вне отапливаемых помещений для охлаждения незамерзающих хладоносителей, таких как растворы гликоля. Система холодного запуска обеспечивает их работу при отрицательных температурах. Кроме того, эта схема используется в чиллерах с выносными воздушными конденсаторами.

Типовая схема чиллера с погружным трубным испарителем с герметичным баком — кожухотрубный испаритель

Эта схема используется, когда требуется собрать проточный чиллер небольшой холодопроизводительности от 1 до 10 кВт, и охладить воду до температуры ниже +5 °С. Стандартные кожухотрубные испарители имеют минимальную мощность около 15 кВт, а использование пластинчатых испарителей при охлаждении воды ниже +5 °С является рискованным. Хотя это решение применяется редко, в некоторых случаях его использование является единственно возможным.

Испаритель устанавливается в баке, после чего крышка бака герметично закрывается. В зависимости от давления в баке, он может быть изготовлен из пластика (листового полипропилена), при этом крышка запаивается. Если давление превышает три бара, используются баки из нержавеющей стали, при этом крышка заваривается или применяется фланец.

Стандартная схема чиллера однонасосная, с пластинчатым испарителем

Наиболее популярная схема

Пластинчатый испаритель позволяет охлаждать воду минимум до +5 °С при правильном подборе оборудования и настройке чиллера. В зарубежных моделях минимальная температура охлаждения воды для пластинчатых теплообменников обычно ограничена +7 °С. Чиллеры с пластинчатым испарителем обязательно оборудуются реле контроля протока жидкости, что является ключевым элементом автоматизации. Охлаждение включается только при достаточном протоке воды через испаритель. В противном случае, при малом или отсутствующем протоке, вода начинает замерзать на внутренних поверхностях пластин, что может привести к разрыву испарителя и необходимости дорогостоящего ремонта.

Вторым важным аспектом является задержка остановки циркуляционного насоса после выключения процесса охлаждения. Неправильное выключение протока воды через испаритель сразу после остановки компрессора может привести к замерзанию воды в межпластинчатом пространстве, что также создаёт риск разрыва пластин. Для предотвращения этого применяют контроллеры с функцией паузы между выключением компрессора и насоса. Если используется простой температурный контроллер, то необходимо включить в схему реле времени с задержкой на выключение, что позволит насосу продолжать перекачивать воду через испаритель в течение 60 секунд после выключения чиллера, чтобы остатки фреона полностью испарились.

Растворы гликоля можно охлаждать до отрицательных температур в зависимости от концентрации.

Необходимо обеспечить качественную фильтрацию хладоносителя на входе в теплообменник и чиллер, так как пластинчатый теплообменник очень чувствителен к загрязнениям. Попадание любой механической грязи недопустимо, так как засорение снижает проток и понижает температуру кипения фреона, что может привести к разморозке теплообменника. Фильтр устанавливается на входе в испаритель как последняя степень защиты, но не является полноценной системой фильтрации.

Для предотвращения загрязнения рекомендуется устанавливать дополнительный фильтр на входе в чиллер, который проще чистить, чем защитный фильтр внутри рамы. Желательно, чтобы внешний фильтр был в 1.5-2 раза больше диаметра трубы, что позволит сохранить необходимый проток жидкости при частичном загрязнении сетки фильтра и реже его чистить. Это особенно важно, когда в хладоноситель постоянно попадают новые загрязнения и нет возможности полностью очистить систему перед началом работы.

Типовая схема чиллера двухнасосная, с пластинчатым испарителем

Два насоса устанавливаются на чиллеры средней и большой мощности, обычно свыше 100 кВт. Иногда двухнасосная схема используется и в чиллерах с малой холодопроизводительностью, когда требуется подача охлажденной жидкости потребителю с определенной стабильной температурой. В таких случаях технологический цикл не допускает постепенного снижения температуры жидкости при циркуляции от чиллера до потребителя и обратно, как это происходит в однонасосной схеме.

В двухнасосной схеме один насос — циркуляционный, который постоянно прокачивает воду через испаритель, обеспечивая стабильную температуру в баке-аккумуляторе с допустимым дифференциалом (от 0.1 °С до 3 °С в зависимости от объема воды в баке и мощности чиллера). Таким образом, всегда имеется объем охлажденной воды с необходимой температурой. Второй насос — подающий, по команде эксплуатационщика перекачивает хладоноситель к потребителю в любой необходимый момент времени.

Тепло от потребителя возвращается в бак, и при повышении температуры на величину дифференциала датчик активирует компрессор для охлаждения воды до заданного значения. Баки в чиллерах обычно теплоизолируются, что снижает потери холода и предотвращает частые запуски компрессора при отсутствии тепловой нагрузки от потребителя.

Типовая схема чиллера однонасосная и двухнасосная, с пластинчатым испарителем, с системой холодного запуска

Аналогично предыдущим пунктам. О системе холодного запуска кратко упоминалось во второй схеме.

Принципиальная схема чиллера однонасосная, с пластинчатым испарителем, с системой холодного запуска и без нее

Используется для охлаждения внешней емкости с жидкостью, часто не герметичной. Примерами могут служить чиллеры для купелей или аквариумов. Такая схема часто применяется в промышленных чиллерах для рыбных ферм. В этих чиллерах отсутствует бак, поскольку функцию буферного резервуара выполняет сама емкость с охлаждаемой водой. Холодопроизводительность чиллера выбирается относительно небольшой, чтобы время первичного охлаждения до необходимой температуры составляло не менее 12 часов (редко 6 часов), после чего работа переходит в режим поддержания.

Вода в чиллере всасывается насосом из резервуара, затем прокачивается через испаритель чиллера для охлаждения и снова подается в резервуар, процесс повторяется циклично. В этом случае можно установить небольшой дифференциал точности поддержания (например, 0.1 °C), благодаря большому объему воды по сравнению с мощностью холодильного компрессора. Это позволяет избежать частых пусков и остановок компрессора, что возможно при малом объеме воды, где происходит быстрое изменение температуры охлаждаемой жидкости.

Принципиальная схема чиллера с пластинчатым испарителем, без насоса и бака

Применение аналогично предыдущему примеру. Отсутствие насоса объясняется тем, что в большинстве купелей и бассейнов установлены эффективные встроенные системы фильтрации с песочными и другими фильтрами. В этих системах всегда предусмотрен насос для циркуляции воды между фильтрами и бассейном. Чиллер для бассейна подключается к трубопроводу возврата воды в бассейн после фильтрации. Это позволяет экономить электроэнергию, поскольку вместо двух насосов работает только один, а также уменьшает уровень шума за счет отсутствия дополнительного насоса.

Схема чиллера с пластинчатым испарителем, с промежуточным теплообменником

Эта концепция применяется на производственных предприятиях, где требуется соблюдение строгих правил по недопущению прямого контакта охлаждающего средства с продуктом. В таких случаях пищевой продукт охлаждается через теплообмен с кипящим фреоном через стенку испарителя. Промежуточный теплообменник (ПТ) снижает риск загрязнения фреоном и компрессорным маслом продукта при размораживании или механическом повреждении испарителя.

В испарителе охлаждается промежуточный хладоноситель (ПХ) — это может быть вода или водный раствор пропиленгликоля, в зависимости от требуемой конечной температуры охлаждения. Затем охлажденный ПХ подается насосом в ПТ, где он встречается с охлаждаемым продуктом в противотоке. Мощность промежуточного теплообменника выбирается таким образом, чтобы разница между температурами охлаждаемой и охлаждающей жидкостей составляла не менее 5 Кельвинов.

Например, если необходимо охладить продукт, такой как сусло в чиллере для сусла, до +5°C, то промежуточный хладоноситель (ПХ) должен быть подан в ПТ с температурой не выше 0°C.