Что такое чиллер и как он работает

Организация работы системы

Чиллер-фанкойл — это комплексная система. На практике это означает, что отдельные элементы системы (чиллер, насос, фанкойлы) подбираются исходя из тех задач, для которых они будут использоваться.

Мнение эксперта
Гребнев Вадим Савельевич
Монтажник отопительных систем

Для индивидуального отопления частного дома не нужна насосная станция — хватит одного насоса. Точно так же не нужен чиллер с большим резервуаром жидкости, так как отапливать нужно не так уж и много квадратных метров. Напротив, для отопления офисного центра нужны серьезные, крупные системы.

Фанкойлы подбираются, во-первых, исходя из того, какую функцию они будут выполнять (только охлаждать, или ещё и отапливать — двухтрубные или четырехтрубные), а также исходя из дизайнерских побуждений (способ монтажа — настенный, напольный, потолочный).

Моделей фанкойлов, чиллеров, насосов много, поэтому и подбираются они индивидуально под каждый из случаев. Невозможно просто так закупить оборудование и установить его, так как это потребует ещё и работы с коммуникациями внутри здания.

Чиллер с выносным конденсатором

Основные преимущества:

• возможность круглый год использовать воду;
• высокий КПД работы за счет отсутствия контура с гликолем и промежуточного теплообменника;
• более тихая работа чиллера из-за того, что нет шума от работающих вентиляторов конденсатора;
• при работе не выделяется тепло в помещение;
• холодильный модуль устанавливается в теплом помещении — это удобно для обслуживания. При установке чиллера с выносным конденсатором необходимо учитывать, что существуют ограничения по длине хладоновых трасс между чиллером и конденсатором. Длина трассы между блоками должна быть не более 15 метров. При дополнительном оснащении возможен вынес до 50 метров.

Схема чиллера с выносным конденсатором и зимним пуском

Спецификация

1. Компрессор Danfoss
2. Реле высокого давления КР
3. Клапан запорный Rotolock
4. Маслоотделитель OUB
5. Клапан обратный NRV
6. Клапан дифференциальный NRD
7. Регулятор давления конденсации KVR
8. Кран шаровой GBC
9. Конденсатор воздушного охлаждения
10. Кран шаровойGBC
11. Клапан обратный NRV
12. Ресивер линейный
13. Клапан запорный Rotolock
14. Фильтр-осушитель DML
15. Стекло смотровое SG
16. Клапан соленоидный EVR
17. Катушка для клапана соленоидного Danfoss
18. Клапан терморегулирующий ТЕ
19. Испаритель пластинчатый паяный тип В (Danfoss)
20. Фильтр-осушитель DAS/DCR
21. Реле низкого давления КР
22. Клапан запорный Rotolock
23. Датчик температуры AKS
24. Реле протока жидкости FQS
25. Щит электрический

Устройство чиллера

Разберём, как работает эта климатическая техника и из чего она состоит.

Парокомпрессионный чиллер

Конструкция парокомпрессионного холодильного агрегата может меняться в зависимости от модификации и типа чиллера, но главными элементами системы являются:

• испаритель;
• конденсатор;
• компрессор.

Принцип работы парокомпрессионного чиллера состоит в следующем.

1. При сжатии компрессором испарений рабочего вещества, или хладагента, давление доходит до 30 атм, температура повышается до 70 °C. Начинается процесс конденсации.
2. Конденсатор отдаёт тепло наружу. Конденсатор — единственный механизм, в котором хладагент контактирует с воздушной средой. Наружный воздух обдувает смесь, которая меняет агрегатное состояние и превращается в жидкость. При этом горячий хладон остывает и отдаёт свою энергию, воздух нагревается.
3. Затем рабочее вещество проходит через регулирующий вентиль и расширяется. Давление падает. Резко снижается температура. Хладон вскипает и, пройдя через испаритель чиллера, переходит в газообразное состояние, поглощает энергию теплоносителя и охлаждает его. Затем вещество опять поступает в компрессор. Цикл повторяется.

На таком принципе основаны схема чиллера и его устройство. Многие агрегаты работают по обратному холодильному циклу — вместо охлаждения вырабатывают тепло.
Как устроен чиллер, лучше показать на принципиальной схеме или в виде чертежа охлаждающего оборудования.

Что такое чиллер?

Прежде чем разбирать вопрос о том, для чего нужен чиллер, надо определить для себя, что это за оборудование. Если перевести слово «Chiller» с английского, то получится, что чиллер — охлаждающая машина, «холодильник». Но его отличие от известного бытового прибора одно: аппарат охлаждает не воздух, а только вещества, использующиеся для транспортировки холода — воду, антифриз.

Существует мнение, что этот агрегат просто большой кондиционер, однако это утверждение не совсем корректно. Отличия есть, и они существенны. Если сравнивать такой вид климатического оборудования с популярными сплит-системами, то его можно назвать наружным блоком. К нему подключают большое количество внутренних модулей. Последние конструкции называют фанкойлами — от английских слов fan (вентилятор) и coil (теплообменник). Такую раздельную систему кондиционирования называют чиллер-фанкойл.

Как по функционалу, так и по внешнему виду, это оборудование очень напоминает привычные сплит-системы. Серьезное отличие одно: это то, что работают фанкойлы на воде либо на антифризе. Хладагент «путешествует» исключительно в чиллере. Как и в сплит-системах перенос тепла или холода там осуществляется благодаря конденсации и испарению фреона. Внешний блок точно так же, как в сплит-системах, соединяется с внутренними устройствами магистралью, но в ней циркулирует вода или гликоль, его смеси с водой (пропиленгликоль, этиленгликоль), либо производные.

Что такое чиллер? Чем чиллер отличается от теплового насоса?

Чиллер — парокомпрессионная установка для охлаждения воды. Зачастую используется для кондиционирования, но возможна работа в реверсированном режиме на тепло, играя роль теплового насоса. В общих чертах тепловой насос представляет собой обычный холодильный агрегат. Он также отбирает тепло от среды с более низким температурным режимом, повышает температурный потенциал фреона и передает тепловую энергию другой среде. Отличием теплового насоса, в сравнении с чиллером, является то, что основным призванием холодильной машины считается теплоотбор из охлаждаемой среды при низкой температуре, а передача тела при высоких температурах считается вторичным действием. В тепловом насосе наоборот, и сам термодинамический процесс идет в другую сторону. Циклы теплового насоса и чиллера не отличаются друг от друга, они имеют одинаковые составляющие. Так что твердо можно сказать что по конструкции и принципу действия это идентичные машины, только имеющие разное назначение.

Но если же вам больше необходима установка на тепло то берите тепловой насос, а если на холод, то чиллер, ведь машина которая ориентируется именно на процесс нагрева покажет себя намного лучше нежели та, основным заданием которой есть охлаждение.

Где можно применять фанкойлы для нагрева

Все производители изготавливают чиллеры как для охлаждения, так и для нагрева воды, т.е., в большинстве случаев, они могут работать как в режиме охлаждения, так и в режиме нагрева воды, при этом температура воды, подаваемая в фанкойл для нагрева воздуха, обычно составляет +40…+55 ℃. Есть отдельные более дешёвые модели, работающие только на охлаждение или только на нагрев. Последние имеют особое название – тепловые насосы. Они устанавливаются в частных домах, коттеджах и обеспечивают нагрев воды не только для отопления, но и для сантехнических и хозяйственных нужд. В качестве внутренних приборов применяются фанкойлы различного типа. Быстрый нагрев воздуха, интенсивная принудительная его циркуляция и бесшумность ставят такие фанкойлы на самый высокий уровень среди всех возможных приборов обогрева. Фанкойлы могут применяться отдельно, независимо от чиллера. Такой вариант возможен, если есть какой-то другой источник нагрева воды (жидкости), которая направляется в фанкойлы. Температура воды (жидкости) в этом случае не должна превышать +70 ℃, иначе произойдет повреждение фанкойла.

На сегодняшний день неоспоримым фактом является то, что осуществлять отопление помещения с помощью бытовой, полупромышленной сплит-системы, а также любым видом промышленного кондиционера намного эффективнее, чем обычными электронагревателями. Однако, с понижением температуры наружного воздуха, эффективность уменьшается. Поэтому особенно хочется выделить использование системы чиллер-фанкойл для отопления помещения.

Как же происходит отопление фанкойлами? В этом направлении выделена специальная группа оборудования, предназначенная именно для обогрева и называется это оборудование — тепловые насосы. Надо отметить, что совершенно все типы фанкойлов (настенные , кассетные , канальные , напольно-подпотолочные) могут нагревать воздух, но надо иметь ввиду, что теплый воздух из фанкойла будет подниматься вверх и расположение фанкойла вверху будет давать плохой эффект для отопления. Это касается, в большей степени, канальных и кассетных фанкойлов. Для лучшей эффективности отопления следует подбирать фанкойлы с нижним расположением или с регулируемым выходом воздуха по высоте. Сама же возможность работы на отопления не зависит от конструкции фанкойла. Если фанкойл работает в паре с чиллером, который может работать для получения холода и тепла, то и фанкойл также может работать на нагрев воздуха. В случае, если чиллер предназначен только для работы на холод, то, соответственно, и фанкойл может работать только на охлаждение воздуха.

В большинстве случаев фанкойлы производятся двухтрубные, и они же имеют внутри фанкойла один теплообменник, и именно они чаще всего находят свое применение. Тем не менее, многие производители выпускают и четырехтрубные фанкойлы, которые имеют внутри два теплообменника и эти теплообменники могут работать каждый в своем режиме, независимо друг от друга. При этом каждый теплообменник подключается к своему чиллеру или любой другой системе, которая предварительно подготавливает (нагревает/охлаждает) воду для дальнейшей подачи ее в фанкойлы. Работа этих теплообменников происходит независимо друг от друга. В качестве такой системы для одного теплообменника можно использовать индивидуальный котел или подключится к центральному отоплению, если такое имеется, а другой подключить к чиллеру.

Такие фанкойлы имеют более широкие функциональные возможности, но и в этом случае такие четырехтрубные теплообменники можно использовать для нагрева воздуха. Эффективность от использования фанкойлов в качестве отопительных приборов намного выше, чем от использования обычных радиаторов отопления именно благодаря применению встроенных вентиляторов внутри фанкойла и более эффективных материалов, с точки зрения теплоотдачи, из которых изготавливается теплообменник.

Отопление при помощи систем кондиционирования (бытовой или полупромышленной сплит-системой) зарекомендовало себя как более эффективный способ по сравнению с традиционными радиаторами. Но такой способ работает, пока на улице не очень холодно. При значительном похолодании производительность обычного климатического оборудования падает. В этом случае на помощь приходит система чиллер-фанкойл.

Фанкойл

Довольно простая конструкция, внешне напоминающая внутренний блок бытового сплита. Внутри находится теплообменный радиатор, через который гидронасосом прогоняется охлажденная вода, водный этиленгликолевый раствор. Здесь же расположен вентилятор, способствующий циркуляции воздуха сквозь радиатор. Так происходит холодоснабжение помещений. Свою функцию выполняет только во взаимодействии с чиллером. Самостоятельно производить холод фанкойл не может. Он только передает, доводит до точки назначения охлаждающую жидкость.

Чиллер подает жидкость определенной температуры, одинаковой для всех помещений. Индивидуальные температурные параметры зависят уже от фанкойла.

Установка внутреннего модуля похожа на монтаж аналогичного сплит-блока. При этом, подводящие теплоноситель коммуникации имеют больше стыков, которые обязательно нужно загерметизировать, теплоизолировать. Обязателен монтаж запорной арматуры.

Конструктивно фанкойлы классифицируются:

• корпусные (напольно-потолочные, настенные);
• бескорпусные (для скрытой установки, например, канальные).

По способу монтажа:

• настенные (монтажное крепление на стене);
• кассетные (устанавливаются в подвесном потолке место одной из панелей. Подача воздуха в четырех направлениях);
• канальные (монтируются под потолком. Подача воздуха через воздуховоды, проводимые ко всем помещениям);
• напольно-потолочные (вариативность установки: на полу, либо на потолке).

Устройство и принцип работы системы чиллер-фанкойл

Это оборудование универсально в применении: оно позволяет во все сезоны поддерживать комфортный микроклимат в помещении, вне зависимости от этажности здания, его площади, конфигурации и типа.

Если рассматривать самую примитивную схему работы: в зависимости от заданных пользователем установок радиатор доводчика перемещает жидкость, которая наделяется именно той температурой, что соответствует конкретной поставленной цели. Вода нагревает или охлаждает воздух вокруг рабочего элемента. Вентилятор, в свою очередь, принудительно направляет этот воздух в помещение.

Принцип работы системы чиллер-фанкойл

Усовершенствованные модели также способны смешивать внутренний воздух и уличный. Доводчик пропускает носитель через радиатор, придает ему требуемую температуру в непрерывном цикле. Чтобы устройство не работало «вхолостую», в нем предусмотрены особые обходные трубопроводы, имеющие вентили и термоэлектрические приводы.

Конденсат, неизбежно возникающий на радиаторе, выводится с помощью приемного лотка. Дренажный насос, функционирующий в тандеме с поплавковым клапаном, удаляет из сборника накопленную влагу и направляет ее в приемную трубу, а оттуда – в канализационный сток.

Системы кондиционирования могут иметь воздушное либо водяное охлаждение. По критерию особенностей конденсатора можно найти модели выносного либо встроенного типа. Обогрев может осуществляться с применением теплового насоса или без такового. Далее будут рассмотрены ключевые конструктивные особенности каждого рабочего элемента, входящего в высокопродуктивную связку.

Чиллер – это кондиционер, пропускающий через испаритель антифриз или воду. Жидкость через систему трубопроводов подается к фанкойлам, установленным в отдельных помещениях. Связка работает также, как и сплит-системы. Чиллер и фанкойлы может разделять значительное расстояние – этот показатель зависит лишь от мощности внедренного с схему насосного оборудования. Чиллер работает с несколькими фанкойлами, в зависимости от его производительности устанавливается максимально допустимое число связанных сегментов системы кондиционирования.

Чиллеры бывают парокомпрессионными и абсорбционными. Последние реализуются в высоком ценовом сегменте, они крупные и могут использоваться не во всех типах зданий. Парокомпрессионные модели, в свою очередь, делятся на:

• наружные (работают на базе осевых вентиляторов, имеют воздушное охлаждение);
• внутренние (обладают водяным охлаждением, в них устанавливается центробежный вентилятор, обеспечивающий движение воздушных масс);
• реверсивные (могут работать на охлаждение и нагрев).

Пример реверсивного чиллера

Фанкойл – это оборудование, принимающее охлажденный носитель, оно отвечает за циркуляцию воздуха в обслуживаемом помещении. Встроенный вентилятор помогает смешивать уличные и внутренние потоки, отправлять в нужном направлении образовавшуюся смесь.

Выделяют несколько видов фанкойлов:

• напольные;
• настенно-потолочные;
• настенные;
• потолочные.

Пример потолочного фанкойла

Кассетные внутренние блоки способствуют охлаждению, нагреву и равномерному распределению воздушных масс в помещениях, в которых установлено подвесное потолочное оборудование. Благодаря подобному устройству маскируются рабочие элементы системы кондиционирования, сводятся к минимуму сопутствующие шумы. В этом случае воздушные потоки могут распределяться не более чем по 2-4 направлениям.

Канальные фанкойлы монтируют непосредственно в вентиляционную шахту. Для забора воздуха используются обособленные воздуховоды, для вывода отработанных масс применяются каналы, обустроенные за подвесными потолочными сегментами. Подобные модели доводчиков характеризуются высокой производительностью, их активно берут на вооружение при строительстве складов, торговых залов и прочих помещений с большой площадью.

5 Основные отличия

Хладагент — это рабочее вещество, которое в процессе функционирования кондиционера переходит из одного агрегатного состояния в другое под воздействием разного давления. У теплоносителя нет подобных фаз, он только перемещает холод или тепло на определённое расстояние по трубопроводам.

Компрессор контролирует транспортировку охлаждающей жидкости, а за движение воды отвечает циркулирующий насос. Хладагент в чиллер-системах может изменять свою температуру выше и ниже точки кипения, теплоноситель постоянно функционирует в пределах этого показателя. Эти условия работают только в том случае, если оказываемое давление остаётся неизменным. В этом заключаются главные отличия между теплоносителем и холодильным агентом.

По какому принципу функционирует чиллер?

Схема работы центробежного чиллера Hitachi

Принцип работы чиллера имеет свои особенности. Если вам потребовалось данное оборудование, то вы непременно должны ознакомиться с ним. Работа чиллера базируется на почти безостановочном цикле. Здесь многое зависит от потребителя.

К примеру, по системе кондиционирования перемещается фреон. Газ проникает сквозь радиатор внутреннего блока, который охлажден. Воздух обдувает радиатор. В итоге фреон прогревается, а температура воздуха понижается. Фреон попадает в компрессор. В чиллере же роль фреона исполняет холодная вода, которая протекает сквозь радиатор. Радиатор обдувается теплым воздухом из помещения. Вода нагревается, а воздух при этом охлаждается. Вода опять попадает в чиллер.

Теплообменник, предназначенный для чиллера, имеет два контура:

• по одному из контуров циркулирует жидкость;
• по другому контуру перемещается фреон.

Эти два контура прикасаются друг к другу. Однако вода и фреон не смешиваются. В целях повышения эффективности системы данные среды перемещаются навстречу друг другу.

В теплообменнике происходят такие процессы.

• Сквозь терморегулирующий вентиль жидкий фреон проникает в свой контур теплообменника. Данное вещество расширяется, что приводит к отбору тепла от стенок. Из-за этого фреон нагревается, а стенки охлаждаются.
• По контуру теплообменника протекает вода. По той причине, что стенки охлаждены, температура жидкости падает.
• Фреон попадает в компрессор, а холодная вода — охлаждает что-либо.
• Происходит повторение цикла.

Разновидности чиллеров

В продаже представлены различные виды чиллеров:

• абсорбционные — энергия добывается преимущественно из бросового тепла, которое возникает в процессе производства и просто выбрасывается в окружающую среду (это, к примеру, горячая вода, охлаждаемая воздухом);
• парокомпрессионные — холод генерируется в парокомпрессионном цикле, который состоит из таких процедур, как испарение, дросселирование, и др.

По способу монтажа чиллеры делятся на :

• наружные — единый моноблок, который монтируется на улице;
• внутренние — оборудование, которое состоит из двух частей. Конденсатор устанавливается снаружи здания, все остальные части — внутри.

По разновидности конденсатора чиллеры делятся на такие подвиды:

• с охлаждением водяного типа. Система с таким охлаждением стоит сравнительно дорого, однако она отличается повышенной надёжностью;
• с охлаждением воздушного типа. Наиболее простой и недорогой вариант.

По типу исполнения гидромодуля чиллеры делятся на следующие виды:

• со встроенной установкой. Оборудование с этим гидромодулем представляет собой моноблок, в который входит расширительный бак и насосная группа;
• с выносной установкой. Такой гидромодуль обычно применяется в тех случаях, если оказывается недостаточно мощности встроенного механизма. Ещё он используется в случаях, когда имеется потребность в резервировании.

Чиллер может быть оснащен одним из следующих видов компрессоров:

• винтовой;
• ротационный;
• поршневой;
• спиральный.

Также чиллеры классифицируют в зависимости от типа вентилятора. Оборудование может быть оснащено такими вентиляторами:

осевой. Оборудование с таким вентилятором можно устанавливались исключительно снаружи строения

Крайне важно, чтобы не было создано никаких препятствий для поступления воздуха в конденсатор и для его выброса вентиляторами;
центробежный. Оборудование с таким вентилятором рекомендовано для монтажа внутри здания. Оно отличается небольшими габаритами и малым уровнем шума.

Оно отличается небольшими габаритами и малым уровнем шума.

Важные аспекты монтажа чиллера

Чтобы ощутить все преимущества эксплуатации такого устройства, как чиллерная установка, её монтаж нужно осуществлять строго с соблюдением определённых правил. Вот основные из них.

• Данное оборудование должны устанавливать исключительно компетентные мастера.
• Чиллер должен в полной мере отвечать критериям проекта инженерной сети в части места монтажа, конструкции и мощности.
• Запрещено устанавливать оборудование, которое имеет изъян.
• Перемещать оборудование до места, где оно будет установлено, можно только с помощью крана.
• Разрешено заливать лишь воду, а также раствор этилен- либо пропиленгликоля, который имеет концентрацию до 50 процентов.
• В обязательном порядке должны быть проведены пуско-наладочные испытания.
• Вокруг чиллера должно оставаться пространство, обеспечивающее беспрепятственный доступ обслуживающего специалиста.
• Необходимо строго соблюдать технику безопасности и рекомендации производителя.

Приобретая и устанавливая чиллер, вы можете быть уверены в том, что получите современную и надёжную систему.

По способу подачи сигнала на фанкойл:

• проводная система подачи;
• беспроводная система подачи.

В первом случае это проводные пульты управления, от которых сигнал на фанкойлы поступает по проводам. Они не такие удобные, так как требуют прокладки дополнительных проводов от пульта до фанкойла и являются менее мобильными, потому что должны жестко крепиться на какой-то поверхности (стене).

На фото: Проводные и беспроводные пульты для фанкойлов Dantex

Беспроводная система подачи основана на управлении с помощью инфракрасных пультов управления, где сигнал поступает по инфракрасному каналу. Они более удобные, поскольку не нуждаются в фиксированном размещении и прокладке проводов. ИК-пульты входят в комплект поставки кассетных или настенных фанкойлов DANTEX, а для канальных или напольно-потолочных фанкойлов необходимо дополнительно приобретать термостаты.