Мини-чиллер: что это, где применяют и как выбрать

Мини-чиллер — компактный чиллер холодопроизводительностью условно до 10 кВт, в одном корпусе с которым стоят бак и насос. Его ставят рядом с оборудованием в цеху или лаборатории: на лазеры, шпиндели станков с ЧПУ, небольшие пресс-формы, сварочные горелки. В отличие от водоохладителя без компрессора, мини-чиллер держит воду холоднее воздуха в помещении и не зависит от жары.

Как устроен мини-чиллер

Внутри — та же холодильная машина, что у большого чиллера: компрессор, конденсатор с вентилятором, испаритель, расширительный клапан. К ним добавлены бак на несколько литров или десятков литров, насос и контроллер температуры. Оборудование подключают двумя шлангами — подача и обратка, — а малые модели часто питаются от однофазной сети 220 В.

Конденсатор отдаёт тепло воздуху того же помещения. В помещение уходит не только тепло, снятое с оборудования, но и мощность, которую потребляет сам чиллер:

Q_пом = Q_х + N

Q_пом — тепло в помещение, кВт; Q_х — холодопроизводительность, кВт; N — потребляемая мощность чиллера, кВт. Если чиллер снимает 2 кВт и потребляет 0,7 кВт, в помещение уходит 2,7 кВт. В маленькой закрытой комнате воздух быстро нагревается, конденсатор перестаёт справляться, и чиллер останавливается по аварии высокого давления.

Мини-чиллер и водоохладитель без компрессора

Под названием «чиллер для лазера» продают и устройства без компрессора: радиатор с вентилятором, бак и насос. Такой водоохладитель не может охладить воду ниже температуры воздуха в помещении: на выходе вода всегда на несколько градусов теплее. Летом при +30 °C в цеху вода будет 33–35 °C и выше.

Для оборудования, которому нужна вода 15–25 °C, этого мало. Отличить просто: у компрессорного чиллера в паспорте указана холодопроизводительность при заданной температуре воды, у водоохладителя — способность рассеивать тепло на градус разницы с воздухом.

Где применяют

• Лазерные станки. CO₂-трубки и волоконные источники требуют стабильной воды, перегрев снижает мощность излучения и ресурс. Нагрузку считают по типу лазера и мощности излучения: чиллер для лазерного станка.
• Шпиндели станков с ЧПУ. Тепло от потерь в электрошпинделе удлиняет вал и уводит размер. Расчёт — чиллер для шпинделя.
• Небольшие пресс-формы и термопластавтоматы. На малых машинах нагрузка бывает 2–5 кВт: чиллер для термопластавтомата.
• Малые пивоварни и винодельни. Охлаждение одного-двух ЦКТ при брожении: чиллер для пивоварни.
• Лаборатории, сварка, медицинское оборудование. Ротационные испарители, горелки аргонодуговой сварки, источники питания — везде, где нужен отдельный замкнутый контур на одну установку.

Цифры получены по тем же моделям, что в калькуляторах для лазера и шпинделя. Для конкретной машины нагрузку считают в калькуляторе по её данным.

На что смотреть при выборе

• Холодопроизводительность при ваших условиях. Её указывают для определённой температуры воды и воздуха. При более холодной воде и более жарком помещении она заметно ниже паспортной, поэтому сравнивают при одинаковых условиях.
• Не путать с потребляемой мощностью. Потребляемая мощность в разы меньше холодопроизводительности. Если сравнивать чиллеры по киловаттам из сети, легко ошибиться в несколько раз.
• Насос. Расход и напор должны соответствовать требованиям оборудования с учётом длины шлангов. Лазеры часто имеют датчик протока и отключаются при его снижении.
• Точность температуры. Простой мини-чиллер включает и выключает компрессор, и вода колеблется на 1–2 °C. Для прецизионных задач нужно плавное регулирование: перепуск горячего газа или компрессор с инвертором.
• Точка росы. Вода холоднее точки росы вызывает конденсат на трубке лазера, шпинделе и электронике. При +28 °C и влажности 60 % точка росы около 19,5 °C, поэтому воду на лазер обычно держат 20–25 °C, а не 10 °C.
• Жидкость. Для лазеров заливают дистиллированную или деионизованную воду, если производитель лазера не требует другого. Если чиллер стоит в неотапливаемом помещении или его перевозят зимой, контур сливают или заправляют гликолем.

Что из этого следует для подбора

• Нагрузку считают по оборудованию, а не по паспорту станка. Для лазера — по типу и мощности излучения, для шпинделя — по мощности и типу привода, для нескольких машин нагрузки складывают. Если известен только расход и температуры воды, подойдёт расчёт мощности по расходу и температурам.
• Температуру воды задают по требованиям оборудования и выше точки росы. Более холодная вода не улучшит охлаждение, но даст конденсат.
• Запас 10–20 %. Он закрывает загрязнение теплообменников и жаркие дни.
• Нагрузка меньше 2 кВт. Калькуляторы сайта в этом случае открывают подбор с нижней границы серийного ряда — 2 кВт; такой чиллер закроет нагрузку с запасом.
• Помещение. В тесной комнате без вентиляции нужен чиллер с выносным конденсатором: тепло уйдёт на улицу, а не в помещение.
• Нагрузка больше 10 кВт или круглосуточная работа на несколько машин — это уже промышленный чиллер; чем он отличается, описано в справочнике о промышленном чиллере.