Если в работе предприятия используются машины и реактивы, вырабатывающие тепло, то для отведения его избытков и поддержания оптимального температурного режима может потребоваться специальная система охлаждения, центральным элементом которой станет чиллер (chiller). Этот агрегат также может входить в систему кондиционирования воздуха в жилых комплексах, торговых и бизнес-центрах, административных зданиях, лабораториях, в складских и производственных помещениях.
Промышленный чиллер ― это холодильная установка, функционирующая по принципу теплового насоса. В основе системы лежит так называемый парокомпрессионный цикл. Он базируется на зависимости температуры рабочей среды от уровня ее давления. Промышленный чиллер используется для создания автономных закрытых контуров охлаждения, а его главным параметром считается мощность. Этот показатель, а также ряд иных характеристик, имеющих критическое значение, во многом зависят от типа выбранного оборудования.
Рассчитать стоимость вашего объекта:
Воздушные чиллеры используют для хладогенерации уличный воздух. Они не требуют монтажа отдельной градирни или компрессорного водяного насоса, весьма просты в обслуживании. Такие установки бывают моноблочными и модульными, со встроенным и выносным компрессором. Еще они отличаются типом вентиляторов теплообменника и наличием дополнительных функциональных возможностей. Например, есть модели, оснащенные гидромодулем и виброопорами, наряду с этим встречаются и агрегаты в низкошумном исполнении. Все это влияет на стоимость покупки и монтажа охлаждающей системы, удобство ее эксплуатации, а потому требует особого внимания при выборе оборудования.
На каких объектах может использоваться воздушный чиллер
Сфера эксплуатации этих установок крайне обширна. Помимо организации системы кондиционирования воздуха, они обеспечивают хладогенерацию там, где отвод избытка тепла важен для протекания производственных процессов. Так, промышленные чиллеры с воздушным охлаждением находят применение в следующих областях деятельности.
- Обслуживание спортивных комплексов, ледовых арен, аквапарков и бассейнов, объектов здравоохранения,ТРЦ
- Производство и переработка пищевых продуктов
- Металлообработка
- Литье пластмасс и резины под давлением
- Изготовление печатной продукции
Промышленные чиллеры с воздушным охлаждением также хорошо себя зарекомендовали в машиностроении, химической и фармацевтической отрасли, в области металлургии и производства с использованием лазерных технологий.
Подбор чиллера для оснащения производства
Охлаждающая система должна соответствовать не только целевому назначению, но и характеристикам объекта, на котором будет размещена. Промышленный чиллер может иметь разные типы конструкции, каждый из которых подходит своему способу монтажа. Чтобы было понятнее, как именно особенности размещения влияют на выбор оборудования, рассмотрим 3 примера.
Читайте также Монтаж чиллеров
Установка промышленного чиллера внутри здания
Для этого помещение должно обладать достаточными габаритами. Например, моноблочный чиллер холодопроизводительностью 174 кВт будет обладать высотой почти 2 м и длиной около 3 м. К этим габаритам нужно прибавить дополнительное пространство, которое обеспечит правильную циркуляцию воздуха. Так, если в теплообменнике чиллера будут установлены осевые вентиляторы, которые работают при небольшом аэродинамическом сопротивлении и располагаются в верхней части машины, то для поддержания нормального уровня давления и эффективного отвода избыточного тепла, важно, чтобы расстояние от охлаждающей системы до потолка составляло не менее 8-10 м. При этом также стоит учитывать тот факт, что осевые вентиляторы издают много шума во время вращения лопастей, и это может серьезно мешать производственному процессу. Минимизировать неудобства помогут специальные насадки или подбор устройств с особой конфигурацией движущихся элементов.
Если свободного пространства мало, решить эту проблему можно за счет использования установок с центробежными вентиляторами, которые способны преодолевать сопротивление сети воздуховодов. Эти устройства выбрасывают отработанный теплый воздух в другое помещение или на улицу. Правда, стоимость подобных чиллеров обычно выше, нежели у аналогов с осевыми вентиляторами. Иногда разница доходит до 30%. К этим затратам нужно также прибавить расходы на создание вентиляционной сети. Все это окупается более тихой работой установки и возможностью ее круглогодичного использования, даже в период сильных холодов.
Установка промышленного чиллера возле здания на улице
При такой схеме размещения вы можете сэкономить свободное пространство внутри производственных цехов. Однако и в этом случае придется позаботиться о выборе подходящего места для монтажа охлаждающей установки. Так, со стороны конденсатора должно оставаться не менее 2 метров.
Второй важный момент ― климатические особенности региона. От них зависит необходимость оснащения чиллера специальным зимним комплектом, который подразумевает подогрев картера компрессора и электрошкафа, регулировку скорости вращения вентиляторов и других рабочих параметров.
Зимой также потребуется использование смеси этиленгликоля, но если длина гидравлического трубопровода будет слишком большой, это вынудит отказаться от подобной смеси и продолжать поддерживать циркуляцию воды внутри контура. Чтобы она не замерзала, придется оборудовать некоторое количество промежуточных пластинчатых теплообменников, что также увеличивает стоимость установки оборудования.
Установка промышленного чиллера на крыше здания
Данный способ монтажа сопровождается теми же сложностями, что и при размещении чиллера возле здания, а вместе с этим требует учитывать особенности архитектуры, ведь не каждая кровля способна выдержать вес охлаждающей машины.
Для монтажа на крыше обычно используют моноблочные чиллеры с осевыми вентиляторами. Такое оборудование стоит дешевле моделей с выносным конденсатором, а также меньше подвергается воздействию окружающей среды (осадки, механические повреждения), что продлевает срок его службы. Недостаток моноблочных чиллеров состоит в сложности их обслуживания и ремонта.
Ключевые критерии выбора охлаждающей установки
Чтобы понять, какая именно модель холодильного оборудования подойдет для оснащения вашего производства, нужно определиться со следующими техническими параметрами.
- Охлаждающая способность
- Источник питания
- Температура нагнетания жидкости
- Мощность двигателя компрессора
- Разрешенный диапазон температур эксплуатации
- Необходимость гидромодуля и уровень поддерживаемого им давления в системе
- Расход охлаждающей жидкости
- Функции чиллера (охлаждение, кондиционирование, обогрев)
Наиболее значимым параметром остается холодопроизводительность. От него зависит стоимость промышленной установки. При подборе промышленного чиллера эксперты "Авитек Инжиниринг" также рекомендуют обращать внимание на его энергоэффективность. От этого зависит уровень затрат, которые предприятие будет нести во время эксплуатации холодильной установки.
Расчет рабочих параметров на примере техзадания для оснащения серверной
Для подбора охлаждающей системы могут потребоваться расчеты разных технических параметров:
- Общая холодопроизводительность
- Производительность насоса
- Минимальный объем рабочей жидкости
- Пропускная способность трубопроводной арматуры и многое другое
И все-таки наибольшее внимание уделяется именно мощности промышленного чиллера. Она является базовой характеристикой для подбора оборудования. Вычисление мощности чиллера требует понимания вида и объема охлаждаемых сред, их теплоемкости, скорости охлаждения, а также диапазона изменения температур.
Представим, что перед вами стоит задача поддержания оптимальной температуры в ЦОД, который размещен в регионе, где зимой столбики термометров могут опускаться до -40 °C. При этом сама серверная работает в круглосуточном режиме на протяжении всего года. Для такого объекта особое значение будет иметь высокая энергоэффективность холодильной установки. Лучшим решением станет промышленный чиллер с воздушным охлаждением и поддержанием технологии free-cooling. Хорошо, если установка будет оснащена системой автоматики, выбирающей оптимальный режим работы, в зависимости от условий внешней среды. Холодопроизводительность чиллера будет определяться по следующей формуле.
Q = G*(Т1- Т2)* Cрж*pж / t, где
- Q – холодопроизводительность чиллера (кВт/час)
- G — расход охлаждаемой жидкости (м3/ час)
- Т2 — выходная температура охлаждаемой жидкости (°С)
- Т1 — начальная температура охлаждаемой жидкости, (°С)
- Cрж — удельная теплоемкость охлаждаемой жидкости (кДж/(кг* °С))
- pж — плотность охлаждаемой жидкости (кг/м3)
- t — время за которое необходимо произвести охлаждение (сек.)
Если установлено, что разница температур (Т1- Т2) составляет +15°С, то есть начальная температура охлаждающей жидкости равна +25 °С, а финальная ― +10 °С, и расход воды при этом равен 10 м3/ час, то мы можем получить следующее значение холодопроизводительности чиллера.
Q = 10 *15*1,16 =174 кВт/час
В данном расчете 174 кВт/час ― это холодопроизводительность центральной установки. Чиллер же подбирается по суммарной нагрузке на основную систему и фанкойлы, то есть местные доводчики. При этом нужно учитывать и поправку холодопроизводительности при работе на этиленгликоле, что становится актуально в холодное время года. Этот коэффициент также рассчитывается по своей математической формуле.
Читайте также Техническое обслуживание чиллеров
В заключение стоит сказать, что сегодня в общем доступе есть множество онлайн-калькуляторов и сервисов, которые помогут произвести расчет холодопроизводительности промышленного чиллера. Однако полученные данные могут носить исключительно рекомендательный характер. Окончательные же технические параметры должны определяться с учетом всех факторов, влияющих на производительность и энергоэффективность оборудования:
- Объем помещения
- Наличие дополнительных теплопритоков
- Климатические особенности региона и многое другое
Подбор такого сложного и дорогостоящего оборудования, как промышленный чиллер, лучше доверять компаниям, занимающимся подобной деятельностью на профессиональном уровне. Это убережет вас от неоправданных затрат на обслуживание охлаждающей системы и обеспечит максимальную эффективность от ее использования. Обратиться за помощью в подборе холодильных установок можно к сотрудникам "Авитек Инжиниринг". Эксперты с многолетним опытом работы проведут все сложные многокомпонентные расчеты, дадут подробные рекомендации по выбору чиллера, а также возьмут на себя процесс его установки и проведения пусконаладочных работ. Предприятие более 15 лет занимается разработкой и обслуживанием инженерных коммуникаций разного назначения и имеет подтвержденный опыт участия в крупных проектах. Это, в сочетании с гибкими условиями сотрудничества, делает компанию "Авитек Инжиниринг" надежным партнером в области технического обслуживания промышленных зданий и объектов производственного назначения.
Библиография
- Статья: Гидравлический расчет контура чиллера
- Статья: Современные системы кондиционирования
- А.Г. Аверкин "Кондиционирование воздуха и холодоснабжение"
- Статья: Чиллеры с воздушным охлаждением конденсатора
- В.Е. Пигарев, П.Е. Архипов "Холодильные машины и установки кондиционирования воздуха"