Чиллер с воздушным и водяным охлаждением: моноблок или выносной

Чиллер с воздушным охлаждением чаще всего делают моноблоком: всё в одном корпусе, а тепло конденсатора уходит в наружный воздух. Чиллер с водяным охлаждением отдаёт это тепло воде или гликолю, которые уносят его к драйкулеру или градирне. Третий вариант — чиллер с выносным конденсатором: холодильная часть стоит в помещении, воздушный конденсатор на улице, между ними фреоновая трасса. Холодопроизводительность для всех трёх считают одинаково, а выбирают исполнение по тому, где можно поставить чиллер и что будет с водой зимой.

Сколько тепла отводит конденсатор

В конденсаторе хладагент (фреон) отдаёт тепло, которое забрал у воды, вместе с работой компрессоров, и превращается в жидкость. Как устроен весь цикл, описано в справочнике «Что такое чиллер». Исполнения различаются только средой, которая уносит это тепло: воздух или вода.

Q_к = Q_х + N

Q_к — тепло конденсатора, кВт; Q_х — холодопроизводительность чиллера, кВт; N — мощность, которую потребляют компрессоры, кВт. Ориентировочно Q_к на 25–35 % больше Q_х: у чиллера 50 кВт с компрессорами 15 кВт конденсатор отводит 65 кВт.

Моноблочный чиллер с воздушным охлаждением

Моноблочный чиллер, или моноблок, — это компрессоры, испаритель, конденсатор с вентиляторами и обычно гидромодуль в одном корпусе. Холодильный контур заправлен и испытан на заводе, на месте подключают только воду и электропитание. Так устроено большинство чиллеров с воздушным охлаждением — это самое распространённое исполнение.

На улице моноблок выбрасывает тепло прямо в атмосферу. Зимой вода в испарителе и трубах замёрзнет при любой остановке, поэтому моноблок, который стоит на улице круглый год, заправляют гликолем. Вентиляторы регулируют по давлению конденсации, чтобы в мороз чиллер устойчиво запускался.

В помещении моноблоку нужен приток наружного воздуха и выброс горячего — через проёмы или воздуховоды. Расход воздуха через конденсатор:

L = 3600 × Q_к / (ρ × c × Δt_в)

L — расход воздуха, м³/ч; ρ — плотность воздуха, 1,2 кг/м³; c — теплоёмкость воздуха, 1,0 кДж/(кг·°C); Δt_в — нагрев воздуха в конденсаторе, ориентировочно 8–15 °C. Для конденсатора 65 кВт при нагреве на 10 °C: L = 3600 × 65 / (1,2 × 1,0 × 10) = 19 500 м³/ч. Если воздуха не хватает, горячий воздух подсасывается обратно, давление конденсации растёт и чиллер останавливается по аварии высокого давления.

Холодопроизводительность любого чиллера с воздушным конденсатором падает с ростом температуры воздуха, поэтому её проверяют при самой жаркой летней температуре на площадке. Насколько она падает и как пересчитать мощность конденсатора по ΔT, разобрано в справочнике о чиллере в жару.

Чиллер с выносным конденсатором

Чиллер с выносным конденсатором, в отличие от моноблока, делится на две части. В помещении стоит холодильный модуль — компрессоры, испаритель, терморегулирующий вентиль и гидромодуль, но без конденсатора, поэтому его ещё называют бесконденсаторным. На улице стоит воздушный конденсатор с вентиляторами; длина трассы, перепад высот и диаметры труб между ними разобраны в справочнике о трассе выносного конденсатора.

Части соединяет фреоновая трасса из двух медных труб: по нагнетательной горячий газ идёт к конденсатору, по жидкостной жидкий хладагент возвращается в чиллер. Диаметры трубок и дозаправку хладагента под длину трассы задаёт производитель, а монтаж, опрессовку, вакуумирование и заправку выполняет холодильщик на месте.

Длину трассы и перепад высот ограничивает возврат масла: масло, которое хладагент уносит из компрессора, должно вернуться обратно. Если конденсатор выше чиллера, на подъёме нагнетательной трубы делают маслоподъёмные петли. Допустимые пределы указывает производитель, и они намного меньше, чем у водяного трубопровода: десятки метров, а не сотни.

Главный плюс такого исполнения — вода остаётся в отапливаемом помещении и зимой не замерзает, гликоль не нужен. В помещение не идёт горячий воздух, а шум вентиляторов остаётся на улице; как его оценить у соседних зданий, разобрано в справочнике о шуме чиллера. Минус — трассу собирают на месте, и её герметичность зависит от монтажа.

Чиллер с водяным охлаждением конденсатора

У чиллера с водяным охлаждением конденсатор — пластинчатый или кожухотрубный теплообменник, тепло из него уносит второй контур. Вода или гликоль второго контура охлаждается в драйкулере, в испарительной градирне или в оборотной системе предприятия. Расход воды через конденсатор:

G_к = Q_к / (1,163 × Δt_к)

G_к — расход воды через конденсатор, м³/ч; Δt_к — её нагрев, обычно 5 °C; 1,163 — теплоёмкость кубометра воды, кВт·ч/(м³·°C). Для конденсатора 65 кВт: G_к = 65 / (1,163 × 5) = 11,2 м³/ч. Насос второго контура считают так же, как насос основного — в расчёте насоса для чиллера.

По устройству это тоже моноблок: контур собран на заводе, только тепло уносит вода, а не воздух. Такой чиллер компактный и тихий, его ставят в любой точке здания без воздуховодов и фреоновой трассы, а холодильный контур заправлен на заводе. Взамен появляется второй контур с насосом и охладителем. Вода на конденсатор теплее наружного воздуха — у драйкулера на 5–10 °C, — поэтому компрессоры работают при более высоком давлении и потребляют больше. Водопроводная вода на проток обходится дорого: при 65 кВт и нагреве на 10 °C в канализацию уходит около 5,6 м³ каждый час.

Тепло второго контура не обязательно сбрасывать: его можно пустить на отопление или подогрев воды, как описано в справочнике о тепловом насосе и реверсивном чиллере.

Что из этого следует для подбора

Исполнение конденсатора не меняет расчёт холодопроизводительности: её считают по процессу, а проверяют при самой жаркой температуре воздуха на площадке.

• Моноблок на улице — самый простой вариант, если рядом есть место. Если он работает зимой, контур заполняют гликолем; его долю считают в расчёте концентрации гликоля, а такой чиллер подбирают индивидуально.
• Чиллер в цеху с выносным конденсатором — когда вода должна остаться водой круглый год, а улица недалеко. В калькуляторах сайта для этого исполнения отмечают флажок «Выносной конденсатор».
• Моноблок в помещении — только если помещение пропустит нужный расход воздуха по формуле выше.
• Водяной конденсатор — когда на улицу не вынести ни чиллер, ни конденсатор, или трасса выходит слишком длинной. Чиллер вместе с драйкулером или градирней подбирают индивидуально, под климат площадки.