Чиллер с двумя компрессорами: тандем и два контура

Чиллер с двумя компрессорами работает ступенями: при малой нагрузке включается один компрессор, при большой — оба, поэтому он точнее держит температуру воды и реже пускается, чем машина с одним компрессором той же мощности. Компрессоры ставят либо тандемом на один холодильный контур, либо каждый в свой контур, и от этого зависят резерв при отказе, расход электроэнергии на частичной нагрузке и объём бака.

Как работают ступени

Контроллер сравнивает температуру воды с уставкой. Когда вода теплее уставки на величину дифференциала, он включает первый компрессор — это половина мощности машины. Если температура продолжает расти, через задержку в несколько минут включается второй; когда вода остывает, компрессоры отключаются в обратном порядке. Как задают уставку, дифференциал и задержки, разобрано в справочнике о настройке чиллера.

Ведущий компрессор контроллер меняет по наработке: сегодня первым пускается один, после остановки — другой, и часы у них растут одинаково. Если нагрузка оказалась между ступенями, например 70 % мощности, один компрессор работает постоянно, а второй включается и отключается. Температура при этом колеблется в пределах половины ступени, а не всей мощности машины.

Тандем: два компрессора на одном контуре

В тандеме два спиральных компрессора стоят параллельно на общих коллекторах всасывания и нагнетания и работают на один конденсатор, один терморегулирующий вентиль (ТРВ) и один испаритель. Картеры соединены линией выравнивания масла: без неё масло уходит в компрессор, который работает дольше, и второй остаётся сухим.

Главное преимущество тандема — частичная нагрузка. Когда работает один компрессор, вся поверхность конденсатора и испарителя приходится на половину хладагента: давление конденсации падает, давление кипения растёт, и холодильный коэффициент EER выше паспортного. Неравный тандем, например 40 и 60 %, даёт три ступени: 40, 60 и 100 %.

Слабое место — общий контур. Утечка хладагента, авария по давлению или забитый фильтр-осушитель останавливают оба компрессора сразу: резерва у тандема нет.

Два контура: резерв половины мощности

В двухконтурном чиллере у каждого компрессора свой холодильный контур: своя секция конденсатора, свой ТРВ, фильтр и смотровое стекло, а испаритель двухконтурный — пластинчатый или кожухотрубный с двумя независимыми полостями хладагента. Вода проходит через испаритель одним потоком.

Если один контур уходит в аварию, второй продолжает работать, и процесс получает половину холода, пока первый ремонтируют. Цена за это — вдвое больше арматуры, две заправки хладагента и меньший выигрыш на частичной нагрузке: при раздельных секциях конденсатора работающий контур получает только свою половину теплообменника. Крупные машины объединяют обе схемы: два контура, в каждом тандем, — четыре компрессора и четыре ступени.

Бак и частые пуски

Объём бака-аккумулятора считают по мощности одной ступени: чем она меньше, тем меньше воды нужно, чтобы компрессор пускался не чаще шести раз в час. У чиллера с двумя компрессорами ступень — половина мощности, и бак ему нужен вдвое меньше, чем машине с одним компрессором; объём по числу ступеней считает расчёт объёма бака-аккумулятора. Если бака нет, а нагрузка падает ниже ступени, машина начинает работать короткими циклами — признаки и последствия разобраны в справочнике о частых пусках компрессора.

Плавнее ступеней работает инверторный компрессор: он снижает обороты и держит нагрузку без пусков вовсе, а чем он отличается от ступенчатой машины по расходу электроэнергии, показано в справочнике об инверторном чиллере. Типы компрессоров — спиральные, винтовые, поршневые — и то, как они собираются в ступени, описаны в справочнике о компрессоре чиллера.

Что из этого следует для подбора

• Процесс нельзя останавливать. Нужен двухконтурный чиллер или резерв на уровне машин — два чиллера на общий контур или модульная система N+1; как их соединяют, разобрано в справочнике о подключении двух чиллеров.
• Нагрузка сильно меняется в течение смены. Тандем экономит электроэнергию на частичной нагрузке и вдвое уменьшает бак; при работе месяцами на 30–50 % стоит сравнить его с инверторным исполнением.
• Требование к контурам пишут в опросном листе прямо: «два независимых холодильных контура», если нужен резерв. Слова «два компрессора» этого не гарантируют — так называют и тандем.
• Большая мощность. Выше 300–400 кВт резерв и ступени дешевле получить несколькими одинаковыми машинами; когда это выгоднее одной крупной, разобрано в справочнике о модульном чиллере.