Что такое чиллер: особенности устройства, правила выбора и монтажа

Рассматривая вопрос охлаждения или обогрева собственного частного дома, имеет смысл узнать, что такое чиллер. Эта альтернатива системам кондиционирования практически не используется для отдельных небольших комнат, но для просторного коттеджа может оказаться очень выгодным решением.

В представленной нами статье подробно описан принцип действия этого типа климатического оборудования. Приведены правила сборки и сооружения системы, формирующей микроклимат в помещении. С учетом наших рекомендаций вы без проблем сможете подобрать оптимальную модель.

Как подобрать чиллер для охлаждения воды?

Бюджетные чиллеры с воздушным охлаждением хорошо подойдут для небольших помещений и частных домов. Чтобы поддерживать низкие температуры в производственных процессах, нужно приобрести более мощное, специализированное и эффективное оборудование. Цена чиллера зависит от способа эксплуатации и мощности устройства.

Особенности оборудования

Фактически чиллер нельзя назвать кондиционером, в силу особенностей его строения и возможностей. Классический кондиционер обходится без промежуточного теплоносителя, охлаждая пространство непосредственно, тогда как чиллер всегда взаимодействует с антифризами либо водой. Основными особенностями чиллера являются:

• высокая степень автоматизации процесса;
• возможность осуществлять охлаждение на большом расстоянии, величина которого зависит только от мощности циркуляционного насоса;
• высокая экологичность и безопасность;
• удобство монтажа, т.к. занимает мало места;
• работа независимо от погодных условий;
• экономичность.

При выборе устройства необходимо ознакомиться с рейтингом брендов, оценить характеристики аппаратов, почитать отзывы о моделях.

Система, которую необходимо охлаждать

Чиллеры используются в кондиционировании больших помещений в специализированных производственных процессах. Они хорошо работают в химической, фармацевтической и пищевой промышленности, а также при производстве пластмасс и обработке металлов. Используются для охлаждения машин, электростанций и современного оборудования, например, лазеров или томографов. В последнее время их все чаще используют и в других отраслях: они появляются в отелях, офисных зданиях и крупных магазинах. Мы также можем найти их в небольших зданиях и домах — это результат технического прогресса, который позволяет создавать все более компактные устройства.

Что дает такая система?

Весь процесс происходит в замкнутом контуре. Системы трубопроводов, подключенные к распределительным насосам, используются для транспортировки хладагента. Вода охлаждается непосредственно в чиллере. Далее жидкость поступает в ресиверы (охладители), которыми чаще всего являются фанкойлы — вентиляторные теплообменники, внешне напоминающие традиционные кондиционеры. Вода в них нагревается примерно на 5-6 градусов. Затем возвращается в агрегат, где происходит повторное охлаждение.

Системы чиллер-фанкойл могут быть централизованными (один охладитель обслуживает несколько приемников) или децентрализованными (каждый охладитель оснащен собственным охладителем). Иногда они работают в каскадной системе, в которой процесс охлаждения состоит из нескольких фаз.

Процесс изготовления

Небольшой самодельный чиллер потребует около 10-15 м. Создаём витки. Для этого можно использовать прочную палку или другой пригодный предмет. Трубка изгибается для получения нужного количества спиралей так, чтобы общий размер позволил поместить конструкцию в ёмкость.

На один конец трубки одевается шланг. Один конец шланга подключаем к крану или насосу, второй опускаем в раковину или другое подручное сливное приспособление. Чиллер готов.

Использование медного чиллера при варке пива

Принцип работы чиллера своими руками:

1. Устройство погружается в ёмкость.
2. Шланг подключается к крану. Второй конец опускается в раковину.
3. Включается холодная вода.
4. В ёмкость помещается горячая жидкость.
5. Произойдёт быстрая потеря температуры жидкостью.

Применение самодельного чиллера

Чиллер, сделанный самостоятельно, может потребоваться для следующих целей:

• охлаждение солода при приготовлении домашнего пива;
• снижение температуры воды в аквариуме;
• создание оптимальных условий в небольшом бассейне.

Варка пива с чиллером

Наличие самодельного чиллера позволит в удобное время быстро охладить любую жидкость.

Какими бывают чиллеры?

На рынке доступно множество вариантов — агрегаты различаются по мощности, размеру и назначению.

Как подобрать чиллер?

Некоторые из них будут использоваться в промышленности, другие разработаны для сферы услуг или некоммерческих объектов. Агрегаты могут иметь вид так называемых моноблоков или состоят из набора нескольких подключенных устройств. Есть 2 типа устройств:

• с воздушным (парокомпрессионные) охлаждением;
• водяным (абсорбционные) охлаждением.

Парокомпрессионные чиллеры

Такие конструкции — самое дешевое и распространенное решение. Обычно они более компактны, чем абсорбционные чиллеры. Их устанавливают вне зданий (например, в подсобных помещениях или на крышах), чтобы обеспечить постоянный доступ свежего воздуха. Идеальны для объектов, где нет места для охлаждающего машинного отделения. Недостаток — ограниченный диапазон температур, до которого они могут охлаждать жидкий хладагент. Они не могут работать при слишком низких температурах (обычно до -15°C).

Абсорбционные чиллеры

В агрегатах такого типа используется теплая вода или водный раствор гликоля, который охлаждается в сухом теплообменнике или модуле распыления воды. Устройства могут монтироваться в помещениях, приспособлены для работы при любой температуре. Фанкойл и чиллер могут располагаться на любом расстоянии друг от друга. Низкий уровень шума и вторичное использование энергоресурсов — в числе главных преимуществ. Установка требует дополнительного оборудования: потребуются распределительные насосы, гидравлические системы и градирни. Это делает эти решения более дорогими и специализированными.

Парокомпрессионный

Модели парокомпрессионных устройств могут иметь небольшие изменения от классической конструкции, но основная схема у всех выглядит одинаково и включает:

• испаритель,
• конденсатор,
• компрессор.

Принцип работы основан на проявлении явления конденсации при повышении давления. Пары хладагента сжимаются компрессором, увеличивая давление до 30 и более атмосфер. Температура вещества повышается до 70 градусов, начинается процесс конденсации.

Наружный воздух обдувает конденсатор, снижая температуру хладагента. Газообразный фреон конденсируется, превращаясь в жидкость. Горячий состав остывает, нагревая воздух.

Хладагент после прохода сквозь регулирующий вентиль расширяется, его температура снижается в результате падения давления. Происходит закипание хладона. Пройдя испаритель, фреон, изменяет свое агрегатное состояние на газообразное. В результате теплоноситель охлаждается. На этом цикл завершается, хладагент возвращается компрессорную установку.

Это основные принципы схемы работы чиллера. Есть устройства, работающие по обратному циклу – рассчитанные на обогрев, а не для охлаждения.

Расчет чиллера

При проектировании каждой системы необходимо учитывать несколько аспектов:

1. Диаметр трубы должен обеспечивать соответствующий поток хладагента. Слишком высокий или низкий расход может отрицательно повлиять на систему охлаждения.
2. Толщина стенок трубопровода должна учитывать давление в системе.
3. Стойкость к гликолю, химическим веществам и другим соединениям. Неправильно используемые материалы, в которых находится охлаждающая среда, могут вызывать коррозию или накипь.
4. Устойчивость трубы к высоким и низким температурам. Большинство пластиковых труб (ПВХ) плохо переносят высокие и очень низкие температуры транспортируемой среды. Это приводит к попаданию воздуха в систему охлаждения, а также к деформации установки.

Система должна быть герметичной, прочной и стойкой к химическому воздействию хладагента.

Характеристики климатических аппаратов

Разные модели чиллеров характеризуются разной мощностью, которая может находиться в диапазоне от 5 кВт до 9 тыс. кВт. Изделия невысокой мощности отлично подходят для работы в офисе или гостинице, обладающие большой мощностью используются на промышленных предприятиях и в производственных цехах.

Имеются и другие характеристики, которые тоже дают представление об аппарате и могут повлиять на выбор модели. Выбирая чиллер,следует изучить такие параметры:

• производительность, измеряемая в кВт, от 10 кВт, до нескольких тысяч;
• марка применяемого хладагента (подбирается от вида компрессора и температурной среды эксплуатации)
• номинальная мощность может варьироваться от 30 до 200 кВт;
• геометрические размеры колеблются от 0,5 до 4 метров по каждому параметру: длине, ширине, высоте;
• вес от 0,1 до 2,0 т.
• исполнение чиллера может быть моноблочным либо с выносным конденсатором.

Типы и модели вспомогательных устройств, таких как компрессор, испаритель, конденсатор устанавливает предприятие, выпустившее чиллер.

Как правильно подключить чиллер?

Крепление установки к земле или несущим элементам следует производить с должной осторожностью. При проектировании и строительстве системы заказчику должны быть предоставлены технические параметры, рабочее давление и расход. В стоимость строительства входят услуги проектирования, строительство гидросистемы, покупка и установка ресиверов, а также сборка дополнительных устройств, например, градирен. Однако, более высокие инвестиционные затраты, по сравнению с традиционными фреоновыми установками, быстро окупятся благодаря низким эксплуатационным расходам.

Устройство и принцип работы

Чиллер, по сути, есть специальная холодильная установка, которая используется для охлаждения самого различного рода жидкостей. Чиллеры применяются во многих направлениях производства:

• в алкогольной промышленности;
• в пищевой промышленности;
• в медицине;
• в машиностроении.

В конструкции любого чиллера всегда располагаются 3 основных компонента, а конкретно:

• компрессор;
• конденсатор;
• испаритель.

Сегодня наиболее популярной разновидностью такого вида устройств является классический чиллер-моноблок. Его главным преимуществом и является, собственно, его моноблочность — за счет этого параметра рабочее пространство значительно экономится, поскольку все элементы уже интегрированы в аппарат. Монтировка моноблочного чиллера очень проста — необходимо лишь подключить устройство, влить воду и нажать кнопку «вкл». Впрочем, к недостаткам данных моделей можно причислить отсутствие функции увеличения резервуара.

Еще одну модель устройства представляют собой чиллеры с конденсатором выносного типа. Отличительной чертой подобного формата оборудования является повышенный КПД в теплое время и возможность подсоединения к большим резервуарам с водой.

Еще одним значимым компонентом чиллера является испаритель, котрый представляет собой полностью герметичный резервуар, через который пробегает охлаждаемая жидкость. Внутри его расположена медная спираль, которая выполняет роль профиля для фреона. Через стенки спирали и осуществляется обмен тепла между теплоносителем и хладагентом.

Принцип функционирования чиллера состоит в следующем: компрессор сжимает испарения от хладагента, это повышает давление и, соответственно, начинает процесс конденсации. После этого нагретая жидкость отправляется в конденсатор, а он, в свою очередь, отправляет тепло наружу.

Как только хладагент примет целиком жидкое состояние, он перебрасывается на дроссель — особое приспособление, находящееся до испарителя и важное для снижения давления. При этом распаренный хладагент, проходя по испарителю, видоизменяется, преобразуясь в пар, и отнимает у теплоносителя энергию, таким образом остужая его.

Чиллер или кондиционер: что лучше

В кондиционере используется обычный и дешевый компонент — вода. Она не менее эффективна, но более экологична, чем фреон — дорогой и вредный для окружающей среды. Чиллер работает тише, отличается большей герметичностью и меньше подвержен сбоям.

В чем преимущество чиллера перед традиционными климатическими установками?

Система дешевле в эксплуатации: для работы не требуется большого количества энергии. Однако, строительство установки требует больших инвестиционных затрат, является более сложным и требует профессионального проектирования. Для дома, квартиры, небольшого производства или офиса дешевле и проще установить кондиционер. Для крупных объектов (промышленных предприятий, электростанций или торговых центров) установка чиллеров более рентабельна.

Агрегаты российского производства

Среди всех секторов рынка кондиционирования в Российской федерации рынок морозильного оборудования повышает свою часть медленнее всех. В процентном представлении стремительность роста можно показать в форме 12−18%. Но при этом, если заострить внимание на финансовых показателях, то темпы роста окажутся немного выше — приблизительно 20−25%.

Самыми популярными российскими марками чиллеров показали себя «Вактех-Холод» и «Ксирон-Холод». Поговорим немного подробнее о каждой из них.

Модули от предназначаются для остужения производственного оборудования (томографов, лазеров, термопластавтоматов, экструдеров) и использования в создании газированных напитков. Холодопроизводительность подобных установок начинается от 2 кВт. В этом случае все чиллеры в базовой модификации снабжаются гидромодулем.

Конструкции серии ВМТ выпускаются в виде металлической окрашенной пространственной рамы, на которой расположены такие элементы, как:

• морозильные компрессоры;
• калориферы;
• морозильная запорная и регулировочная арматура;
• электрощит силовой и управляющей автоматики;
• приёмный резервуар (для хранения и сбора фреона).

Скрытый объем всей установки прикрыт разборными декоративными панелями. Для внесения оснащения в эксплуатацию необходимы наименьшие действия по подсоединению аппарата к сети и потребителю холодной воды.

Наряду с этим, чиллеры «Вактех-Холод», несомненно, являются ведущим товаром всех имеющихся промышленных морозильных систем серии ВТХ, изготавливаемых и поставляемых этой организацией. Предприятие предлагает самый обширный выбор универсальных холодильных агрегатов начиная от установок мощностью от 1 до 860 кВт.

Вывод

Выбор чиллера зависит от условий эксплуатации и предполагаемого использования устройства. Агрегаты с воздушным охлаждением востребованы в случаях, когда нет места для размещения машинного отделения. Абсорбционные чиллеры требуют использования распределительных насосов для охлаждающей жидкости конденсатора, а также градирен, что увеличивает стоимость капиталовложений.

Реализуя функцию нагрева и охлаждения в одном устройстве, мы способствуем повышению его энергоэффективности. Системы с водяным охлаждением конденсаторов — хорошее решение для предприятий, где мы можем использовать горячую воду из конденсатора. Использование соответствующего хладагента в чиллерах с воздушным охлаждением также обеспечивает стабильную работу этих устройств вне зависимости от времени года.

Управление фанкойлами

Ручное управление позволяет регулировать подачу холодного или горячего теплоносителя путем перекрытия крана вручную или с помощью пульта.

Автоматическое управление осуществляется с помощью электрического или электромеханического термостата. Устройство поддерживает температуру, заданную на термостате.

Устройства монтируются в заранее выбранном месте, которое может находиться на стене, полу, потолке. Если планируется использовать климатические устройства для охлаждения, то лучшим местом будет потолок. Для обогрева помещений, лучше установить их на полу у стен или в нижних участках стен.

Лучшие варианты: выбор покупателей

Аппараты расположены в соответствии с оценками пользователей и сложностью устройств. От самых простых до самых сложных. Цены на кулеры соответственно также повышаются.

Какой водяной кулер стоит у Вас дома?

НапольныйНастольный

Общая классификация кулеров:

• напольные;
• настольные;
• с нижней загрузкой ёмкости;
• с верхней загрузкой ёмкости.

Также кулеры могут оснащаться холодильником, подогревателем или быть без дополнительных функций — только наливать воду.

Введение

От редактора (ALT-F13): Так уж получилось, что статью мы смогли опубликовать аж через два месяца после ее написания. За это время автор не сидел, сложа руки, а двигался дальше в сторону более экстремального охлаждения. Сейчас Steff занимается сборкой самодельных phase-change direct-die систем, в просторечии – «фреонок». На момент написания этих строк, он продемонстрировал уже второй вариант своей системы. Впрочем, первый также прекрасно работал. Так что строки, с которых начинается текст этой статьи – «Экстремальными методами охлаждения компьютера я увлёкся совсем недавно, так что это — описание моего первого эксперимента в этой области» можно считать недействительными:)

Экстремальными методами охлаждения компьютера я увлёкся совсем недавно, так что это — описание моего первого эксперимента в этой области.

Водяное охлаждение я использовал на протяжении нескольких лет, но пришёл момент, когда захотелось большего. Можно было конечно купить готовую систему Asetek VapoChill или nVentiv Mach II (экс-Prometeia), но у фреонок есть свои недостатки. Во-первых это цена, во-вторых — способность охлаждать только один элемент системы. Для охлаждения, к примеру, видеокарты пришлось бы покупать еще одно устройство и серьезно заморачиваться с установкой. Начинать свое знакомство с экстремальным охлаждением с постройки самодельной direct-die системы показалось мне достаточно сложной задачей, поэтому я выбрал другой путь. Альтернативой direct-die охлаждения являются ватерчиллеры, то есть системы на базе водяного охлаждения с эффективным охлаждением хладагента, позволяющие достичь температур ниже окружающих. Серийный ватерчиллер на сегодня есть только один, это достаточно неэффективная (около 0 градусов при загрузке 50-70Вт) и дорогостоящая ($330) система от Swiftech. Голландцы OC-Shop.com обещают начать продажи своего чиллера, но за последние полгода не слишком продвинулись к цели. Известна лишь цена продукта — 600 евро, что еще больше, нежели у продукта Swifttech. По причине отсутствия эффективных серийных чиллеров, остаются два пути — сделать самому или купить чиллер, предназначенный для другого применения. Существует два основных вида ватерчиллеров: на основе фазового перехода (phase-change) или с использованием модулей Пельтье. Первые представляют собой двухконтурную систему, где испаритель «фреонки» охлаждает хладагент в контуре жидкостного охлаждения. Во втором случае вода или другой хладагент проходит через ватерблок, охлаждаемый модулями Пельтье. Этот вид чиллеров компактнее и проще в изготовлении, но сильно проигрывает в температурах и соотношении «эффективность/потребляемая энергия». Так, 500Вт суммарной мощности модулей дают температуру жидкости чуть ниже нуля градусов при нагрузке около 100Вт. Итак, решено — будем делать phase-change waterchiller с тремя охлаждаемыми элементами (процессор, северный мост, ядро видеокарты).