Довольно непросто разбираться во всем, что есть на свете. А быть профессионалом во всех областях науки и техники и вовсе практически невозможно. Однако по долгу службы, в учебных целях, или просто для повышения собственной осведомленности нам необходимо быстро получить максимум информации о каком-то устройстве или процессе, в легком и доступном для непрофессионалов, виде. Для этих целей существуют так называемые "пособия для чайников", то есть для тех, кому нужно быстро понять, о чем идет речь и как это работает. Разберем подобную инструкцию и рассмотрим принцип работы чиллера (для чайников).
Что это такое
Чиллер (или холодильная машина по-другому) - это агрегат для создания искусственного холода и передачи его соответствующему холодоносителю. В роли такового, как правило, выступает обычная вода, реже - рассолы (растворы солей в воде). Этимология слова относит его к английскому языку, к глаголу to chill (англ.) - охлаждать, и образованному от него существительному chiller (англ.) - охладитель. Холодильная машина может быть двух разных типов. Есть парокомпрессионный и абсорбционный чиллер. Принцип работы каждого из них существенно отличается.
Охлаждать всегда
Основная задача любого холодильного агрегата - получение холода в искусственных условиях, то есть там, где это невозможно сделать за счёт природы (фрикулинга). Понятно дело, что охладить воду зимой, с глубоким минусом на улице, не составит особого труда. Но что делать летом, когда температура окружающего воздуха намного выше необходимой нам? Здесь на помощь приходит чиллер. Принцип работы его основан на использовании специальных сред, создаваемых определенными веществами (хладагентов). Они обладают способностью отбирать теплоту от другой среды (то есть охлаждать её) при кипении, переносить и выделять её в иную среду при конденсации. При работе холодильного цикла такие хладагенты изменяют своё фазовое (агрегатное) состояние с жидкого на газообразное и обратно.
Теплообменники
Любую холодильную машину можно условно разделить на две зоны: низкого и высокого давления. Независимо от типа, в любом чиллере всегда будут присутствовать два теплообменника: испаритель - в зоне низкого давления и конденсатор - в зоне высокого давления. Без этих двух компонентов системы не сможет работать чиллер. Принцип работы таких теплообменников основан на теплопроводности (кондукции), то есть передаче теплоты от одной среды в другую через разделяющую эти две среды стенку. Испаритель холодильной машины отдаёт выработанный холод в систему потребителю, а конденсатор либо сбрасывает отведённую теплоту в окружающую среду, либо отправляет её на рекуперацию (подогрев первой ступени ГВС, теплые полы и др.).
Как работает
Рассмотрим стандартный парокомпрессионный чиллер. Принцип работы такой холодильной машины теоретически основан на цикле Карно. Компрессор повышает давление газа, одновременно с этим поднимая его температуру. Горячий газ под высоким давлением подается в конденсатор, где участвует в процессе теплообмена с другой средой более низкой температуры. Как правило, это либо вода (рассол), либо воздух. Здесь газ конденсируется в жидкость, в процессе чего выделяется избыточная теплота, отдаваемая холодоносителю и отводимая, таким образом, от потребителя. Далее жидкость поступает в дросселирующие устройство, где происходит снижение давления в системе с соответствующим падением температуры. После этого частично вскипевшая в ТРВ (терморегулирующем вентиле) жидкость поступает непосредственно в испаритель, который также является важной частью системы "чиллер-фанкойл". Принцип работы испарителя аналогичен конденсатору. Здесь происходит теплообмен между холодоносителем (который и уносит холод в фанкойл) и хладагентом, который начинает вскипать и при этом забирает теплоту от другой среды. После испарителя газ поступает в компрессор, и цикл повторяется.
Абсорбционный чиллер
Работа компрессора в парокомпрессионном цикле требует значительных затрат электроэнергии. Однако уже сейчас существует оборудование, позволяющее избежать этих трат. Рассмотрим принцип работы абсорбционного чиллера. Вместо компрессора здесь используется система повышения давления на основе абсорбирующего вещества с использованием источника теплоты, подводимого извне. Таким источником может служить горячий пар, горячая вода, либо тепловая энергия от сжигания газа или иного топлива. Эта энергия идёт на ректификацию или выпаривание абсорбента, в процессе чего повышается давление хладагента и он подается в конденсатор. Далее цикл работает аналогично парокомпрессионному, а после испарителя газообразный хладагент подается на теплообменник-абсорбер, где и происходит его смешивание с абсорбентом. В качестве абсорбента используется аммиак (в водно-аммиачных чиллерах) или бромид лития (бромистолитиевые АБХМ).
Система "чиллер-фанкойл"
Принцип работы основан на подготовке воздуха в специальных теплообменниках-доводчиках, фанкойлах (от слов fan (англ.) - вентилятор и coil - змеевик), которые устанавливают в воздуховодах перед его непосредственной раздачей в обслуживаемое помещение. Преимущества таких систем перед центральным кондиционированием заключается в том, что в каждой комнате можно поддерживать разные параметры воздуха (температура, влажность, подвижность), в зависимости от назначения помещения и расчета теплового баланса. И хотя воздух с приточной установки иногда пропускают через доводчики для его финальной обработки, то есть так же, как и в системе "чиллер-фанкойл", принцип работы описанных систем заметно отличается.
