Чиллер - это холодильная машина, используемая в центральных системах кондиционирования. Чиллеры охлаждают или подогревают теплоноситель (тосол, вода) и подают его по системе трубопроводов в фанкойлы. Фанкойлы - это теплообменники с вентиляторами. Они забирают тепло или холод от теплоносителя и нагревают или охлаждают воздух в помещении.

Система чиллеров-фанкойлов имеет значительные преимущества при кондиционировании объектов с большим количеством помещений, так как к одному чиллеру можно присоединить большое количество фанкойлов. При этом можно задать не только общий тепловой режим всей системы, но и регулировать режим работы каждого фанкойла, поддерживая при этом в каждом помещении необходимую температуру. Расстояние между чиллером и фанкойлами не лимитируется. Для монтажа системы чиллерфанкойлы используются обычные газо-водопроводные трубы с теплоизоляцией. В случае монтажа на одном объекте нескольких чиллеров их можно с помощью автоматизации связать в одну систему и производить управление с одного пульта. Такая система позволяет быстро создавать необходимые микроклиматические показатели в помещениях.

Система чиллер - фанкойл, по сравнению с традиционными мультисплит или мультизональными системами имеет ряд преимуществ: расстояние между чиллером и фанкойлом определяется только мощностью насосной станции и может достигать нескольких сотен метров; количество фанкойлов в системе и зависит только от мощности чиллера для соединения чиллера с фанкойлами используются не дорогие медные коммуникаций, а обычные водопроводные трубы.

Чиллеры бывают с воздушным охлаждение конденсатора или водяным, а также с выносным конденсатором. Моноблочные или модульные.

Среди всех систем центрального кондиционирования система чиллер-фанкойл позволяет учесть все особенности помещения и найти оптимальное решение благодаря широкому модельному ряду и разнообразию вариантов исполнения. К одному чиллеру можно подсоединить группу фанкойлов, задать общий температурный режим для всей системы и управлять с пульта работой каждого фанкойла, обеспечивая тем самым необходимую температуру во всех помещениях. За счет использования в качестве хладагента безвредных жидкостей фанкойл относится к экологически чистому оборудованию.

В чиллерах обычно используется охлаждаемая жидкость с температурой от 5°С до 8°С. В некоторых системах, таких как системы охлаждения потолков или балок, может использоваться жидкость с более высокой температурой 14°С или 15°С. При необходимости использования жидкости с температурой менее 4,5°С, для предотвращения замерзания, рекомендуется использовать водогликолиевые растворы. Это особенно актуально для систем хранения или производства льда, где температура может составлять до -7°С.

Холодопроизводительность чиллера возрастает при повышении температуры выходящей охлаждаемой жидкости. Нормальным считается дифференциал температур от 5°С до 8°С между подаваемой охлажденной жидкостью и жидкостью, поступающей от потребителя. Объем потока жидкости зависит от холодопроизводительности агрегата и разницы температур охлаждаемой жидкости, и определяется по следующей формуле:

Объем потока воды (литры в секунду) = ХОЛОДОПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ (кВт) / (Плотность (кг/м куб) х Удельная теплоемкость (кДж / кг °С) х Разница температур °С х 1000)

Вычисленный результат потока воды необходимо сравнить с органичительными данными расхода жидкости для каждого чиллера. Эти параметры возможно найти в Таблице ограничений для каждой модели чиллера или теплового насоса. Небольшая разница температур обеспечивает низкую СРЕДНЮЮ ТЕМПЕРАТУРУ ВОДЫ, которая прозволяет подбирать для воздушных кондиционеров, фанкойлов и т.п., теплообменники меньшего размера. И наоборот, при большом объеме потока воды, падение давления на чиллере/теплообменниках будет больше. Для таких систем необходимо подбирать более производительные насосы, что приведет к повышению эксплуатационных расходов. Падение давления зависит от квадрата потока и определяется по следующей формуле:

Н2/Н1 = (W2/W1)2

Н1 = Падение давления кПа при конечных условиях

Н2 = Падение давления кПа при исходных условиях

W2 = Расход жидкости л/сек при конечных условиях

W1 = Расход жидкости л/сек при исходных условиях.

Таким образом, выбор оптимальной разности температур является компромиссом между эксплуатационными расходами, размерами оборудования и капитальными затратами на оборудование и систему в целом. Разница температур первично охлажденной жидкости обычно находится между 5°С и 6°С. Как правило, минимальный объем потока системы обеспечит наименее дорогую систему как по капитальным, так и по эксплуатационным расходам. Система кондиционирования воздуха в здании включает в себя различные компоненты - охладители жидкости, воздушные кондиционеры, диффузоры, воздуховоды, трубопроводы, системы управления и контроля, электропровода и т.д.

Оптимизация стоимости системы, функций и эффективности, должна учитывать все компоненты и их взаимодействие. Процесс начинается с калькуляции нагрузки. Плавающее значение уставки температуры в диапазоне комфорта позволит сэкономить энергию и снизить эксплуатационные расходы. Капитальные расходы возможно уменьшить сбалансировав выбор чиллеров, воздушных кондиционеров, размеров воздуховодов и т.п. Важно определить оптимальную рабочую точку, которая уравновешивает выбор температуры воды на выходе из чиллера и теплообменник охлаждения воздушного кондиционера. Повышение температуры воды на 1°С, увеличивает производительность холодильной машины примерно на 3% и снижает потребляемую входную мощность, как правило, на 1,5%. Однако, производительность теплообменника уменьшается при повышении температуры, что требует применения большей площади теплообмена (увеличение количества рядов и/или уменьшение пространства между оребрением). Если температура воды на выходе из чиллера повышается, то возможно выбрать чиллер на один размер меньше. Капитальные затраты на один теплообменник большего размера сравнительно невелики, а экономия на чиллере меньшей производительности может быть значительной.Повышение температуры выходящей охлаждаемой жидкости также приведет к повышению температуры воздуха, выходящего из теплообменника воздушного кондиционера, что в свою очередь может уменьшить разницу температур приточного и рециркуляционного воздуха. Объем воздуха определяется по следующей формуле:

Объем воздуха (м куб / сек) = ТЕПЛОПРИТОК (кВт) / (Плотность (кг/м куб) х Удельная теплоемкость (кДж / кг °С) х Разница температур °С х 1000)

Меньший дифференциал температуры воздуха приведет к увеличению объема воздуха и соответственно размера воздуховодов и их стоимости. Поэтому, важно учитывать общее влияние на все компоненты системы кондиционирования воздуха. Снижение температуры подаваемого воздуха приведет к снижению и размеров воздуховодов и размеров воздушных кондиционеров. При этом, возможно использовать специальные воздушные диффузоры, чтобы гарантировать, что более низкие температуры приточного воздуха не окажут негативного воздействия на посетителей и персонал здания

Дизайн системы трубопроводов

В больших системах кондиционирования воздуха рекомендуется применять систему трубопроводов с Реверсивным возвратом, обеспечивающую сбалансированные скорости потока жидкости.

Минимальный объем воды в системе

Для стабильной и непрерывной работы чиллера/теплового насоса при низких нагрузках, в первичном контуре требуется достаточный объем жидкости, чтобы обеспечить беспрерывную работу контура охлаждения/ нагрева на протяжении не менее 5 минут, при остановленном охладителе жидкости/тепловом насосе. Это гарантирует снижение запусков/остановок оборудования в условиях низкой нагрузки, и как следствие, увеличение срока эксплуатации компрессоров. Следующая формула показывает порядок расчета требуемого буферного объема жидкости:

V = (N x 60 x Z)/ (4.18 x dt)

V = Общий объем жидкости в системе (литры) (4,18 х дт)

N = Минимальная производительность чиллера (кВт) (4,18 х дт)

Z = Минимально допустимое время работы (мин. 5 минут)

dt = Перепад температур в условиях минимальной частичной нагрузки

V = 35.88 x S x Q

S = Минимальная ступень производительности (при низкой

температуре окружающей среды)

Q = Полная производительность при номинальных условиях

Подключение трубопроводов к испарителю чиллера

Чтобы обеспечить бесперебойную работу насоса охлаждающей воды при запуске и предотвратить переполнение поддона градирни, все трубопроводы, ведущие к градирне, должны быть установлены ниже рабочего уровня воды в градирне с открытым контуром. Это предотвращает опорожнение трубопроводов охлаждающей воды через поддон градирни. При использовании нескольких градирен в одной общей системе, необходимо установить уравнивающие линии между отдельными поддонами, для обеспечения сбалансированного уровня воды в поддонах всех градирен. Если для градирни требуется более одного впускного соединения, то необходимо установить дросселирующие клапаны, чтобы обеспечить необходимый сбалансированный поток для каждой градирни. Убедитесь, что не превышены значения максимального давления воды для распыления на форсунках и для клапана подпитки.

Системы нагрева воды

Температура воды на выходе из чиллера с контуром рекуперации тепла или теплового насоса обычно составляет от 45°С и до 60°С, в зависимости от хладагента, которым заправлен агрегат. Тепловые насосы имеют большую теплопроизводительность и более высокую эффективность при более низких температурах воды на выходе. Температура воды от 45°С до 50°С вполне достаточна для выбора тепловых теплообменников воздушных кондиционеров и фанкойлов. Конденсаторы типа хладагент/вода имеют ограничения по объему воды, который может проходить через них. Необходимо учитывать это ограничение в процессе проектирования системы. Данный фактор может привести к большей разнице температур, чем в обычной низкотемпературной системе горячего водоснабжения, где используется бойлер. Температура выходящей из бойлера воды может быть увеличена, но необходимо предпринять меры для ее ограничения, чтобы температура воды на входе в чиллер или тепловой насос не превышала 60°С.

Подключение трубопроводов к конденсатору чиллера

Водяные системы конденсатора

Чтобы обеспечить стабильную работу насоса при запуске и предотвратить переполнение поддона конденсатора, все трубопроводы, ведущие к конденсатору и трубопроводы градирни, должны быть установлены ниже рабочего уровня воды в конденсаторе/градирне. При использовании нескольких конденсаторов в одной общей системе, необходимо установить уравнивающие линии между отдельными поддонами, для обеспечения сбалансированного уровня воды в поддонах всех конденсаторов. Если для конденсатора требуется более одного впускного соединения, то необходимо установить балансировочные клапаны, чтобы обеспечить необходимый поток для каждого контура. Убедитесь, что не превышены значения максимального давления воды для распыления на форсунках и для клапана подпитки.

Выбор циркуляционного насоса

Насосы должны иметь плоскую характеристику и работать вблизи от левой точки максимальной кривой эффективности, чтобы учесть любое отклонение в положении фактической системной кривой от расчетного отклонения в процессе проектирования. Это обеспечит удовлетворительную работу насоса без перегрузки объемом воды или снижения доступного напора.

Параллельное подключение насосов

При параллельной работе двух насосов с одинаковым расходом, они работают с одинаковым напором и совместно создают общий поток системы. Если работает только один из двух насосов, объем потока может составлять 80% общего потока, что обеспечивает хорошую производительность для насоса, находящегося в режиме ожидания, в случае неисправности одного насоса.

Последовательное подключение насосов

Если 2 насоса с одинаковым расходом, подключены последовательно, они работают с одинаковым потоком и создают общий напор системы. Если работает только один из двух насосов, объем потока может составлять 80% общего потока, что обеспечивает хорошую производительность для насоса, находящегося в режиме ожидания, в случае неисправности одного насоса

Работа системы под избыточным давлением

В крупных системах циркуляции воды обычно применяется мембранный расширительный бак, предварительно заполненный воздухом, до давления наполнения системы и предназначенный для компенсации расширения воды. В баке, отсек, заправленный воздухом и вода постоянно разделены диафрагмой, которая также устраняет коррозию и шум, создаваемые воздухом в системе.

Водоподготовка

Проблемы, возникающие в системе циркуляции воды, могут быть распознаны по следующим признакам:

1. Снижение теплопередачи, которое является признаком изолирующих отложений на поверхностях теплопередачи, снижающих эффективность охлаждения или нагрева. Это может быть вызвано образованием накипи или биологическими наростами.

2. Уменьшение потока воды, которое обычно вызвано уменьшением протока воды в трубопроводах системы из-за отложения накипи. Бактериальные отложения и водоросли обычно аккумулируются в градирнях и могут радикально уменьшить поток воды, являясь основной причиной коррозии. При испарении воды в градирне, растворенные твердые частицы изначально присутствующие в воде, остаются в системе циркуляции. Взвешенные твердые частицы из воздуха, также способствуют закупорке и коррозии водяных трубопроводов конденсаторной воды и трубок конденсатора чиллеров.

3. Коррозия материалов или чрезмерный износ уплотнений, насосов, валов и т.п. Если не проводить регулярную очистку градирни и не организовать обработку воды специальной системой водоподготовки, в систему циркуляции могут попадать биологические загрязнения, включая Легионеллу.

Программа очистки воды должна применяться для контроля всех возможных загрязнителей. Используемые в системе водоподготовки компоненты, должны быть совместимы со всеми конструкционными материалами, а Рн оборотной воды должен поддерживаться в диапазоне от 7 до 9. Биологические загрязнения необходимо контролировать с помощью биоцидов.

Надлежащий контроль очистки воды зависит от пропорционального добавления соответствующих химикатов, для поддержания правильной концентрации в любое время. Соответствующая химическая очистка систем циркуляции воды является сложной задачей, и поэтому важно, чтобы специализированная компания по очистке воды была задействована на ранней стадии проекта.

Механическая фильтрация

На входе испарителя (максимально близко к испарителю), как чиллеров с воздушным охлаждением, так и чиллеров с водяным охлаждением, тепловых насосов а также конденсаторных систем, необходимо установить сетчатый фильтр с размером ячейки не менее 40 мкм. Также необходимо использовать локальные запорные изолирующие вентили и установить механические фильтры перед циркуляционными насосами системы охлаждения.

Измерение уровня звука чиллера

Мощность звука чиллера

Мощность звука является уникальной особенностью каждого чиллера, которая может использоваться непосредственно для сравнения звуковой мощности чиллеров одного производителя с аналогами другого производителя. Большинство данных о звуковой мощности приводится со ссылкой на стандарт ISO 3744, который называется Уровни звуковой мощности источников шума и имеет подзаголовок Инженерные методы определения уровней звуковой мощности для источников в условиях свободного поля над отражающей поверхностью. Этот стандарт относится только к значениям звуковой мощности. Значения звуковой мощности не зависят от расстояния. Базовый метод, описанный в стандарте, включает усреднение ряда измерений звукового давления, проведенных по всей воображаемой поверхности вокруг чиллера в условиях свободного поля. При условии, что фоновые шумы находятся в заданных пределах, весь измеряемый на поверхности звук должен исходить от чиллера, и выходная мощность звука может быть рассчитана следующим образом:

Lw = Lp + 10 x Log10(S)

Где:

Lw = Мощность звука в дБ (справочное значение: 10-12Ватт)

Lp = Среднее значение измеренного давления звука в дБ (справочное значение: 2 х 10-5 Па)

S = Площадь измерения в квадратных метрах

Давление звука чиллера

Производители чиллеров используют метод параллелепипеда (прямоугольная коробка) с постоянным расстоянием D от поверхности чиллера для измерения звукового давления. Использование этой формы не меняет расчетную мощность звука для чиллера. Например, чтобы рассчитать звуковое давление на расстоянии 10 м для чиллера с общей взвешенной мощностью звука А, равной 107 дБ(А) или 10-12 Ватт и площадью прямоугольной поверхности на расстоянии 10 м, равной 1778 м2, с использованием поверхности параллелепипеда:

Давление звука на расстоянии 10 м = 107 - 10 х log10 (1778 м2) = 107 - 32.5 = 74,5 дБ(А) (справочное значение 2 х 10-5 Па) Некоторые производители указывают уровень звукового давления на расстоянии 1 метр. Если чиллер может иметь длину до 10 метров, то это расстояние нелогично, так как уровень звука будет меняться в зависимости от расположения вдоль агрегата. Необходимо также учитывать, что вблизи компрессора уровень шума будет значительно выше, чем вблизи панели управления и т.п. Даже расстояние 5 м является слишком малым для проведения измерений уровня шума очень больших чиллеров.