Как устроен и работает чиллер

7 июн 2021
Для начала рассмотрим основные компоненты чиллера:
* испаритель или водяной теплообменник
* компрессор
* конденсатор или воздушный теплообменник
* вентиляторы конденсатора
* фильтр-осушитель на жидкостном трубопроводе
* ТРВ(терморегулирующий вентиль) либо ЭРВ(электронный расширительный вентиль)

Схему работы основных компонентов можно посмотреть на следующем рисунке:
ENERGETIK.UZ

Принцип работы чиллера является цикличным процессом. Все элементы фреонового контура соединены трубопроводами.

Охлаждение воды происходить в испарителе, в котором жидкий хладагент циркулирует по медным трубкам. При этом в кожухе теплообменника устроены перегородки, чтобы обеспечить скорость поступления воды, достаточную для эффективного теплообмена воды с хладагентом. Охлаждение жидкости происходит благодаря отводу тепла к фреону. Подведенное к хладагенту тепло приводит к его кипению (подобно кипению воды в чайнике, только здесь источником тепла является электроэнергия). Для охлаждения воды к определенной температуре необходимо поддерживать температуру кипения хладагента ниже, чем температуру кипения воды. Эту задачу выполняет компрессор, впитывая пары хладагента и поддерживая низкое давление, а, соответственно, и температуру кипения в испарителе. В компрессоре происходить сжатие паров хладагента до высокого давления температуры. В компрессорах объемного принципа действия сжатие происходить за счет уменьшения объема рабочей полости. Например, в спиральных компрессорах уменьшение объема рабочей полости и сжатие пара хладагента происходит за счет вращения подвижной спирали относительно оси, которая параллельна оси неподвижной спирали.

Для чего же необходимо сжатие паров хладагента в компрессоре?
Для осуществления холодильного цикла тепло, подведенное к хладагенту в испарителе, необходимо отвести в окружающую среду, то есть в воздух улицы. Однако температура хладагента на выходе испарителя ниже температуры окружающей среды. Как известно, передача тепла может происходить только от тела с высшей температурой к телу с низшей. Поэтому, чтоб отвести тепло от хладагента, имеющего температуру более низкую, чем температура окружающей среды, пар и сжимается в компрессоре до высокого давления и градуса. При этом к хладагенту подводиться тепловой эквивалент работы сжатия. Пар хладагента высокого давления нагнетается компрессором в конденсатор.

Конденсатор представляет собой воздушный теплообменник. Хладагент циркулирует внутри трубок конденсатора. Циркуляция воздуха через теплообменник осуществляется посредством вентиляторов. Таким образом тепло от пара хладагента отводится в окружающую среду. При этом пар хладагента конденсируется, то есть переходить в жидкое состояние. Примером конденсации в природе есть выпадение росы на траве: утром трава имеет более низкую температуру, чем воздух, что приводит к конденсации влаги из воздуха на холодной поверхности травы.

Жидкий хладагент из конденсатора дросселирует в терморегулирующем вентиле, предварительно пройдя через фильтр осушитель, который предназначен для удаления мелких частиц и влаги из хладагента. Дросселирование — это процесс снижения давления хладагента с давления конденсации до давления кипения и прохождение через узкое сечение ТРВ. Процесс дросселирования хладагента подобен распылению воды через пульверизатор: вода нагнетается под высоким давлением через узкое отверстие, при этом давление воды снижается до атмосферного. Также ТРВ выполняет функцию регулирования подачи хладагента воды в испаритель и поддержание пара хладагента на выходе из испарителя для защиты компрессора от гидравлического удара. Более совершенным устройством есть ЭРВ. Жидкостная смесь хладагента после ТРВ снова подается в испаритель. Таким образом повторяется холодильный цикл.

Количество элементов чиллера может варьироваться в зависимости от конкретной модели, поэтому список ниже может быть продолжен.
ENERGETIK.UZ

Определить давление конденсации хладагента можно с помощью манометра (3), на котором изображены визуальные показатели. Чтобы защитить чиллер от излишнего давления в холодильном контуре, в нем устроено реле высокого давления (2), которые позволяет предотвратить перегрузку системы.

Качество фреона является одним из наиболее важных индикаторов долгой и безупречной работы не только охладителей воздуха, но и других холодильных установок. Хранение фреона происходит в жидкостном ресивере (6). Для избежания гидроудара в чиллер устроен соленоидный вентиль (7), предотвращающий поток жидкого хладагента к компрессору, когда он выключен. Для того, чтобы технический работник мог наблюдать за поступлением фреона, в воздухоохладителе есть смотровое стекло (8), сквозь которое можно увидеть желтое (сигнализирует о загрязнение системы) и зеленое (чиллер работает в нормальном режиме) свечение, наличие пузырьков свидетельствует о недостаточном количестве фреона.

В чиллерах с нестандартной комплектацией часто устанавливают горячий пропускной клапан газа (10), который обеспечивает равномерное распределение циклов работы компрессора. Манометр низкого давления фреона (12) показывает информацию о давление пара хладагента. Чтобы избежать замерзания хладагента в промышленных чиллерах есть датчик предельного низкого давления хладагента (11). Равномерную, цикличную работу компрессора, с своевременными включениями и выключениями обеспечивает емкость увеличенного объема(13).

Водообращение по контуру, который охлаждается, обеспечивает насос охлаждающей жидкости (15). Температуру воды можно проследить благодаря датчику температуры (16). Для того, чтобы жидкость не замерзла при поступлении в воздушный испаритель, установлено ограничение температуры замерзания (14). Уровень воды контролируется благодаря работе автоматического долива (19), который определяет периоды падения уровня воды ниже необходимого (тогда открывается поплавковый выключатель (20)) и обеспечивает своевременное поступление жидкости. Дополнительные сигналы об отсутствии воды также подает реле протока (21). Температуру уже нагретой воды показывает датчик температуры (22).

Давление теплоносителя, создаваемое на чиллер, отображается на хладагент манометре(18).

Знание функций каждого из компонентов чиллера, даже самых незначительных, позволяет в будущем при возникновении технических неисправностей быстро установить причину и устранить её.
HVAC