Холодообеспечение

Для обеспечения поддержания необходимого микроклимата в помешении, в комплексе с системами вентиляции и кондиционирования нельзя забывать о такой инженерной системе,как система холодоснабжения. Именно данная система обеспечивает холодом системы вентиляции и кондиционирования, а так же с её помощью производятся охлаждение в промышленных и производственных процессах. Получение холода искусственным путем основывается на простых физических процессах: испарении, конденсации, сжатии и расширении рабочих веществ. Рабочие вещества, используемые в холодильных агрегатах, называют холодоагентами.

При проектировании системы холодоснабжения основным критериесм является выбор типа холодильной машины. Наиболее распространенными типами холодильных машин является чиллер и компресорно-конденсаторный блок (ККБ).

ККБ состоит из компрессора, охлаждающего вентилятора и запорно-регулирующей арматуры с автоматикой. Используется такая система в помещениях с небольшой или средней площадью. В системе холодоснабжения на базе ККБ, охлаждение происходит за счет циркуляции фреона между ККБ и теплообменником (испарителем) вентиляционной установки. Таким образом фреон охлаждает непосредственно рабочую среду. В свою очередь в системе кондиционирования на базе чиллера – фреон охлаждает воду, которая подается в системы центрального кондиционирования для охлаждения воздуха.

Основными преимуществами систем холодоснабжения на базе ККБ является:

• Невысокая стоимость по сравнению с другими холодильными машинами;
• Простота монтажа системы (в состав системы входит ККБ, терморегулирующий вентиль, фреонопроводы и теплообменник приточной установки (испаритель));
• Не требует дополнительных насосных станций (дополнительных технических помещений);
• Меньшие шумовые характеристики, по сравнению с системами на базе чиллеров.

В системе кондиционирования на базе ККБ есть и свои недостатки:

• Система хладоснабжения на базе ККБ ограничена по мощности (в зависимости от производителя до 200кВт) ;
• Коэфициент энергоэффективности (EER) ККБ ниже чем у чиллеров с аналогичными характеристиками;

Более распространенным типом холодильных машин является чиллер - водоохлаждающая холодильная машина, хладоносителем в которой является вода, или другая не замерзающая жидкость (не фреон).

Основные составляющие чиллера: компрессор (от 1 до 4), конденсатор, электродвигатель, испаритель, устройство для расширения хладагента или терморегулирующий вентиль, блок управления.

Основная классификация типов чиллеров осуществляется по следующим параметрам:

Конструкционным:

• абсорбционные
• конденсаторные
• безконденсаторные

Технологическим (по типу охлаждения конденсатора):

• воздушные
• водяные

Эксплуатационным:

• схемы подключения
• наличие энергосберегающих опций

Абсорбционные – холодильные машины основным источником энергии которых является не электрический ток, а бросовое тепло. Такой вид тепла возникающий на заводах, предприятиях и т. п. и безвозвратно выбрасывается в атмосферу, будь то горячий воздух, охлаждаемая воздухом горячая вода и др. Рабочее вещество представлено двумя-тремя компонентами. Наиболее распространенными являются бинарные растворы из поглотителя (абсорбента) и хладагента, отвечающие двум главным требованиям к ним: высокая растворимость хладагента в абсорбенте и значительно более высокая температура кипения абсорбента по сравнению с хладагентом. Рабочий цикл в абсорбционных чиллерах (см. на рисунке ) выглядит следующим образом: в генераторе, к которому подводится бросовое тепло, кипит рабочее вещество, в результате чего выкипает практически чистый хладагент, ведь его температура кипения гораздо ниже, чем у абсорбента.

Парокомпрессионные чиллеры — наиболее распространенный в настоящее время тип холодильного оборудования. Генерация состоит из четырех основных процессов — компрессии, конденсации, дросселирования и испарения — с использованием четырех основных элементов — компрессора, конденсатора, терморегулирующего вентиля и испарителя. В этой системе охлаждение обеспечивается благодаря непрерывной циркуляции, конденсации и кипению хладагента. Все процессы происходят в замкнутой системе при низкой температуре и давлении. Хладагент, который получается в результате испарения, всасывается компрессором, который в свою очередь увеличивает его давление. В конденсаторе парообразный хладагент охлаждается и переходит в жидкую фазу. В зависимости от конструктивной особенности данной холодильной системы он может быть водяным или воздушным. Перед тем как выйти из конденсатора хладагент находится под высоким давлением и в жидком состоянии. Внешние размеры конденсатора подбираются таким образом, чтобы подаваемый внутрь конденсатора газ полностью конденсировался. Благодаря этому температура жидкости на выходе из него ниже, чем температура конденсации. 
После этого хладагент в жидком состоянии поступает в регулятор потока, пройдя через который его давление снижается, а часть жидкости может испариться. Выходит, что в испаритель попадает смесь жидкости и пара. В испарителе жидкость вновь начинает кипеть, забирая тепло из окружающей среды, и вновь возвращаясь в парообразное состояние. Испаритель также подбирается таким образом, чтобы жидкость полностью могла в нем испариться. Благодаря этой особенности температура пара на выходе оказывается выше температуры кипения. В результате происходит перегрев хладагента. Таким образом, испаряются даже самые маленькие капельки жидкости, и в компрессор она не попадает. Далее перегретый пар выходит и все начинается сначала. Получается, что хладагент постоянно перемещается по замкнутому контуру, переходя из одного агрегатного состояния в другое.

В зависимости от типа установки парокомпрессионные чиллеры бывают:

• Моноблочные чиллера (наружной установки со встроенный конденсатором)
• Раздельные чиллера (внутреннего исполнения с выносным конденсатором)

По типу исполнения конденсатора парокомпрессионные чиллеры делятся на:

• Воздушного охлаждения (драйкуллер)
• Водяного охлаждения (градирня)

По типу компрессора:

• Поршневые
• Ротационные
• Спиральные
• Винтовые

Современные холодильные машины (чиллера) по мимо основного режима – охлаждения, могут работать еще в нескольких режимах :
- Фрикулинг – свободное охлаждение. Когда возможно производства холода при работе одного только конденсатора;

- Тепловой насос – работа на отопление. С применением новых разработок компрессоров, чиллера получили возможность вырабатывать не только холод, но и тепло для нужд ГВС и даже отопления;

- Режим Рекуперации – возможность одновременной работы на нагрев и охлаждение. В последние годы в погоне за улучшением показателей работы систем холодоснабжения и максимальной экономии потребления энергоресурсов, производители стали выпускать на рынок чиллера способные одновременно обеспечивать систему, как холодной, так и горячей водой, такие чиллера часто называют четырех трубными;

Так же чиллера имеют опцию плавного пуска компрессора, которая позволяет избавиться от высоких пусковых токов, превышающих рабочие в 2–3 раза, и множество других опций и дополнительных функций.

Еще одним типом систем холодоснабжения является градирня. Градирня - от немецкого слова gradieren - сгущать раствор. Градирни сегодня понимаются как устройства для охлаждения больших поверхностей воды потоком воздуха. Основное применение таких систем холодоснабжения имеют здания производственного или промышленного типа. Для охлаждения в технологических и производственных процессах чаще всего используют Градирни в качестве основного охладителя.

По типу оросителя градирни бывают:

• пленочные
• капельные
• брызгательные
• сухие

В зависимости от типа организации воздушного потока:

• вентиляторные
• башенные
• открытые
• эжекционные

Основными конкурирующими типами, являются вентиляторные и эжекционные градирни. Первые представляются наиболее эффективными и качественными в охлаждении с большими тепловыми нагрузками, вторые же способны охлаждать с большим перепадом температур и не требуют затрат электроэнергии на работу вентиляторов.

Компания «IQ engineering» занимается разработкой проектной документации и монтажом систем хладообеспечения любого типа, и на объектах любой сложности.