Винтовые чиллеры с воздушным охлаждением

Винтовой чиллер с воздушным охлаждением

Винтовой чиллер с воздушным охлаждением — это устройство, предназначенное для охлаждения рабочей жидкости (как правило, воды), выступающей в роли хладоносителя в системе центрального кондиционирования. Ключевым компонентом данного аппарата является винтовой компрессор, отличающийся:

• очень высокой производительностью и энергоэффективностью;
• плавным регулированием выходной мощности;
• относительно небольшими габаритами;
• низкими эксплуатационными затратами и расходами на техническое обслуживание;
• надежностью и долговечностью;
• минимальным уровнем шума и вибраций при эксплуатации.

Обычно такими компрессорами оснащаются камеры заморозки и чиллеры мощностью от 400 до 1500 кВт. Если в одной холодильной установке объединить несколько компрессоров, их общую производительность можно довести до 2,8—3 МВт и более. В линейке агрегатов компании TICA есть модель TASD110.1AC1, производительность которой составляет 385 кВт, тем не менее она также укомплектована полугерметичным винтовым компрессором немецкой фирмы Bitzer — безусловного лидера в этом сегменте мирового рынка.

Винтовые чиллеры с воздушным охлаждением применяются для создания комфортного микроклимата в:

• правительственных, административных и общественных зданиях;
• на промышленных предприятиях;
• в бизнес-центрах, супермаркетах, торгово-развлекательных объектах;
• центрах обработки данных;
• медицинских учреждениях;
• отелях, гостиницах и др.

Наилучший вариант — использовать данные приборы в системах центрального кондиционирования, предназначенных для обслуживания объектов с большим количеством комнат (в качестве внутренних блоков применяются фанкойлы) или с просторными помещениями площадью от 100—150 кв.м, в которых за свежесть и чистоту воздуха, а также за комфортный микроклимат «отвечает» вентиляционная установка. Кроме того, винтовые чиллеры с воздушным охлаждением рекомендуется устанавливать для обслуживания зданий и сооружений, в которых максимальная эквивалентная длина трубопровода может достигать 1000 метров, а также в районах с недостаточным обеспечением водой.

Поскольку электроприбор имеет внушительную массу (от 3 тонн), его устанавливают на специально подготовленной придомовой площадке. Ее поверхность должна быть ровной и твердой. Фундамент выполняется из бетона или стального швеллера и должен выдерживать нагрузку более 500 кг/кв.м. Между фундаментом и каркасом чиллера размещается амортизирующее основание из резины (толщина — не менее 35—40 мм). Дополнительно можно установить пружинные или резиновые опоры. Все эти элементы будут гасить вибрации и препятствовать их передаче на строительные конструкции. Каркас винтового чиллера закрепляется на фундаменте с помощью анкерных болтов М10.

Во избежание актов вандализма, попадания в устройство листьев, веток, крупного и мелкого мусора площадку, на которой находится устройство, рекомендуется оградить металлическим забором (например, мелкоячеистой сеткой-рабицей). Размеры площадки должны быть такими, чтобы технический персонал мог без каких-либо осложнений проводить техобслуживание и выполнять ремонтные работы, включая демонтаж и замену вышедшего из строя оборудования, очистку теплообменников и т.п. Находящиеся поблизости объекты не должны препятствовать доступу воздуха к конденсаторам чиллера и эффективному воздухообмену.

Винтовые чиллеры с воздушным охлаждением.
Конструкция и принцип действия

Как отмечалось выше, сердцем винтового чиллера является компрессор. С помощью двух винтов, один из которых имеет вогнутую, а другой — выпуклую нарезку, он сжимает газообразный хладагент (как правило, фреон R134a), доводя тот до необходимых температуры и давления, и обеспечивает его циркуляцию в холодильном контуре. Далее фреон нагнетается в медный змеевик конденсатора, где под действием воздушного потока, формируемого с помощью осевых вентиляторов, отводит полученное тепло в окружающую среду. По мере охлаждения газообразный хладагент переходит в жидкое агрегатное состояние и с помощью дросселирующего устройства, в роли которого выступает электронный расширительный клапан, впрыскивается в кожухотрубный или пластинчатый испаритель, где отбирает тепло у поступающей в чиллер воды (обычно ее температура составляет 12 градусов Цельсия). Теплообмен осуществляется через трубки испарителя, в результате фреон закипает и переходит в газообразное состояние, а рабочая жидкость охлаждается до установленной температуры (как правило, до 7 °С) и вновь возвращается в систему центрального кондиционирования. После этого газообразный хладагент возвращается в компрессор, и цикл повторяется.

Гидравлический модуль чиллера

Дополнительным элементом системы центрального кондиционирования на базе винтового чиллера с воздушным охлаждением является гидравлический модуль. Он может быть встроенным (входит в состав моноблочного чиллера) или выносным (представляет собой отдельно стоящую насосную станцию).

Обвязка гидромодуля

С помощью одного или нескольких водяных насосов гидромодуль обеспечивает циркуляцию ресурсной жидкости от чиллера к фанкойлам (вентиляционной установке) и обратно, а также балансирует тепловую нагрузку на чиллер во избежание слишком частых включений-отключений компрессора (обычно допускается не более 4—6 включений агрегата в час), которые могут привести к его преждевременному износу и выходу из строя. Автоматические отключения имеют место тогда, когда холодопроизводительность чиллера существенно превышает потребность в ней. В результате компрессор останавливается, а через короткий промежуток времени запускается вновь. Чтобы избежать работы в таком «импульсном» режиме и выровнять тепловую нагрузку (она зависит даже от времени суток, не говоря уже о сезоне года), в гидромодуле устанавливается расширительная емкость (бак). Как правило, ее объем равняется 30—40% от номинального объема воды, пропускаемого через чиллер. Данный бак накапливает излишнюю жидкость необходимой температуры и тем самым повышает теплоемкость чиллера, что позволяет увеличить временные промежутки между циклами включения-отключения винтового компрессора.

Помимо водяного насоса и расширительной емкости, в обвязку гидравлического модуля входят:

• фильтр. Предназначен для очистки воды от вредных примесей, солей и минералов, которые могут оказать негативное влияние на конструкционные материалы испарителя и привести к его преждевременному выходу из строя;
• реле протока. Данное защитное устройство следит за уровнем ресурсной жидкости в системе. Если он оказывается слишком низким, реле размыкается и подает сигнал о возникновении аварийной ситуации микроконтроллеру. Тот анализирует полученный сигнал и посылает команду отключить компрессор и чиллер;
• предохранительный клапан. Как и реле протока, выполняет защитную функцию. При нормальных условиях эксплуатации затвор клапана всегда закрыт (прижат к седлу). Как только давление в системе начинает превышать уровень, на который настроен клапан (например, 4 бар), затвор поднимается над седлом и через образовавшееся отверстие рабочая среда выводится наружу. За счет этого сбрасывается избыточное давление. После того как оно приходит в норму, затвор снова прижимается к седлу и клапан закрывается;
• манометр. Измеряет давление в системе и передает полученные данные микрокомпьютеру;
• заправочный и сливной вентили и другие устройства, относящиеся к запорной арматуре. Используются при проведении технического обслуживания и ремонта, в частности для наполнения расширительной емкости или слива рабочей жидкости, сброса воздуха.

Управление гидравлическим модулем осуществляется с помощью микрокомпьютера. На подключенном к нему дисплее отображаются текущее состояние и режим работы гидромодуля.

Программируемый логический контроллер

За работой аппаратной части чиллера непрерывно и в автономном режиме следит программируемый логический контроллер (ПЛК), установленный в шкафу автоматики. Устройство включает:

• основную плату управления с размещенными на ней микроконтроллером (центральной микросхемой), индикаторами и многочисленными разъемами, к которым подключаются: контакты различных датчиков и иных компонентов чиллера, флеш-накопитель и др. Микроконтроллер отвечает за считывание поступающих сигналов, их обработку в зависимости от изменяющихся условий эксплуатации и команд оператора/пользователя, а также за выдачу управляющих импульсов соответствующим агрегатам. Индикаторы сообщают пользователю о состоянии чиллера. На них отображаются коды, свидетельствующие о его нормальной работе или о возникновении той или иной ошибки. Как правило, коды ошибок приводятся в инструкции по эксплуатации (техническом паспорте), что значительно облегчает поиск неисправности;
• память, сохраняющую текущие параметры работы чиллера, а также настройки, предшествовавшие аварийной ситуации (например, внезапному отключению питания);
• интерфейсы последовательного ввода-вывода (Ethernet, RS-485, RS-232 и др.), позволяющие подсоединять к плате дополнительные устройства для удаленного мониторинга;
• защитные автоматы (реле) и преобразователи напряжения на входах и выходах ПЛК. Последние необходимы для снижения напряжения с 220/380 В переменного тока или c 24 В постоянного тока до 3,3 В или 5 В, поскольку именно такое напряжение требуется для правильной работы современных микросхем.

Помимо того, в шкафу автоматики находится сенсорный или жидкокристаллический экран, который визуализирует основную информацию, касающуюся функционирования чиллера, и существенно упрощает управление им. Там же размещается и блок пускателя — устройства, предназначенного для пуска чиллера и его двигателей (в частности, электроприводов компрессора, вентиляторов, водяного насоса гидромодуля), обеспечения их непрерывной работы, отключения питания, защиты двигателей и подключенных к ним цепей.

Винтовые чиллеры с воздушным охлаждением, выпускаемые TICA

Преимущества винтовых чиллеров с воздушным охлаждением, производимых компанией «ТИКА»

TICA выпускает винтовые чиллеры с воздушным охлаждением в двух версиях — флагманской (серия TASD-AC) и стандартной (серия TASD-BC). Помимо отсутствия разъединителя (контактного коммутационного аппарата, предназначенного для коммутации электрической цепи без тока или с незначительным током, который для обеспечения безопасности имеет в отключенном положении изоляционный промежуток) в стандартном варианте, конструктивных отличий между двумя версиями нет. Разница заключается только в элементной базе. В частности, в моделях премиальной линейки TASD-AC используются соленоидный и электронный расширительный клапаны, изготовляемые Danfoss (Дания). Чиллеры серии TASD-BC оснащены аналогичными устройствами, которые выпускаются соответственно компанией Sporlan (США), на протяжении длительного времени являющейся ведущим игроком на американском рынке вентилей для холодильных установок коммерческого назначения, и холдингом Sanhua Holding Group (КНР) — одним из мировых лидеров по объемам производства управляющих приборов и компонентов для систем кондиционирования и очистки воздуха. Модели линейки TASD-AC укомплектованы сенсорными пультами крупной французской энергомашиностроительной компании Schneider Electric, TASD-BC — такими же пультами фирмы Flexem (Китай).

Выпускаемые TICA винтовые чиллеры с воздушным охлаждением имеют модульную конструкцию. Благодаря этому в один блок можно объединить до 8 таких агрегатов. В результате суммарная производительность блока может достигать 10 МВт. Этой мощности достаточно для создания оптимального микроклимата в зданиях жилого микрорайона, делового центра или для охлаждения промышленного оборудования крупного предприятия.

Перед отгрузкой клиенту каждый чиллер проходит испытания на заводе-изготовителе. Во время тестов проверяются:

• производительность устройства;
• соответствие его КПД заявленным параметрам;
• температурный диапазон, в котором может функционировать агрегат;
• шкаф автоматики и его компоненты;
• работа программируемого логического контроллера, сенсорного дисплея, электромагнитного пускателя и др.

Любой модуль может быть введен в эксплуатацию сразу после подключения к источнику питания и системе водоснабжения.

Компрессор

Каждый чиллер TICA оснащается одним или двумя полугерметичными винтовыми компрессорами Bitzer. В первом случае их производительность можно регулировать с шагом в 25%, во втором — в 12,5%. Такая многоступенчатая регулировка позволяет максимально эффективно использовать возможности агрегата. С одной стороны, он не будет понапрасну расходовать энергию на охлаждение излишних объемов воды, с другой — ему не придется работать в буквальном смысле на износ, а значит, срок эксплуатации увеличится.

Компрессоры Bitzer отличаются очень тихой и бесперебойной работой. В них установлены крупные подшипники, двигатель повышенной мощности, применяется технология автоматической разгрузки пуска. Частота вращения винтов регулируется непрерывно, в результате компрессор работает плавно и практически без вибраций. Встроенный терморезистор предотвращает перегрев двигателя, реле максимального тока — перегрузку по току.

Масляная система компрессора

Масляная система компрессора состоит из:

• подогревателя масла. В случае длительного простоя компрессора хладагент может частично раствориться в масле, что негативно отразится на его смазочной способности, приведет к перегреву и поломке всего агрегата. Подогрев помогает поддерживать концентрацию фреона в масле на требуемом уровне;
• фильтров-очистителей с перфорированными металлическими обечайками по всему периметру и с ячейками размером 10 микрон. Фильтры, установленные и на линии всасывания, и на линии нагнетания, эффективно удаляют из масла различные примеси и загрязнения;
• реле уровня масла. Предназначено для контроля объема этого смазочного материала в компрессоре;
• датчика давления масла;
• высокоэффективного маслоотделителя, установленного на линии нагнетания и удаляющего из пропущенной через винты смеси 99,9% масла;
• запорной арматуры (запорные клапаны, вентили для впрыска и слива масла, клапаны сброса давления и др.), предназначенной для безопасного и максимально простого проведения техобслуживания и выполнения ремонтных работ.

Работу компрессора регулирует модуль управления. Он контролирует всю электронную «начинку» агрегата, включая электромагнитные клапаны, предназначенные для изменения производительности устройства, и его важнейшие параметры: температуру двигателя и направление его вращения, температуру и давление фреона на линии нагнетания, подачу масла.

Кожухотрубный испаритель

В винтовых чиллерах TICA устанавливается высокопроизводительный кожухотрубный испаритель. Для его изготовления применяется самое современное технологическое оборудование. Линии, на которых производятся данные агрегаты, полностью автоматизированы.

Кожух и перегородки выполнены из углеродистой стали, трубки диаметром 9,52 мм — из меди. Внутренние поверхности трубок имеют насечки, увеличивающие площадь теплообмена. По желанию заказчика трубки могут быть изготовлены из нержавеющей стали, титана или аустенитно-ферритной стали Duplex, имеющей более высокую коррозионную устойчивость, нежели обычная «нержавейка». Внутренние поверхности труб, выполненных из альтернативных материалов, могут иметь керамическое или фенольное терморегулирующее покрытие Heresite. Такой кожухотрубный теплообменник рекомендуется заказывать, если в качестве рабочей жидкости используется не вода, а более агрессивные среды.

Ресурсная жидкость и фреон в испарителе движутся противотоком друг к другу. В результате вода в межтрубном пространстве охлаждается на 20% эффективнее, чем в испарителе с прямотоком. Благодаря установленным перегородкам поток воды завихряется, и его более теплые слои перемешиваются с менее теплыми. В результате диффузии поток на выходе из испарителя приобретает примерно одинаковую температуру (обычно 7 градусов Цельсия). Максимальное рабочее давление в испарителе составляет 1 МПа, гидравлическое сопротивление — от 40 до 73 кПа в зависимости от модели чиллера.

Минимальная скорость потока рабочей жидкости в испарителе, установленном в TASD110.1AC1 (младшей модели линейки винтовых чиллеров TICA), составляет 40 куб.м/ч, максимальная — 86 куб.м/ч, в TASD405.2AC1 (наиболее мощной модели флагманской серии TASD-AC) — соответственно 147 и 319 куб.м/ч. Если скорость потока окажется ниже минимального значения, это приведет к созданию так называемого ламинарного течения, при котором слои воды не будут перемешиваться. Как следствие, эффективность чиллера существенно снизится, возникнут перебои в работе электронного расширительного клапана и произойдет аварийный останов чиллера. Превышение максимальных значений может повлечь за собой эрозию трубок испарителя и даже к разрыву трубопровода.

Благодаря запатентованной TICA технологии точного распределения хладагента его расход в испарителе уменьшен на 10%. При этом эффективность теплообмена осталась на прежнем, высоком уровне.

Кожухотрубный испаритель отличается надежной работой, высокой герметичностью, минимальными потерями давления воды, нетребовательностью к ее качеству. Он устойчив к гидроударам, хорошо справляется с перепадами давления, маловосприимчив к загрязнениям рабочей жидкости. При правильной эксплуатации и своевременном техническом обслуживании кожухотрубный испаритель может прослужить 25 лет и более.

Конденсатор

Винтовые чиллеры с воздушным охлаждением производства TICA оснащаются конденсаторами в форме перевернутой буквы M. Они имеют ряд преимуществ по сравнению с W-образными конденсаторами:

• способствуют более интенсивному теплообмену;
• нагнетают больший поток воздуха;
• характеризуются меньшим сопротивлением воздушного потока.

Змеевик конденсатора выполнен из бесшовных медных трубок, проходящих через алюминиевые ребра-пластины. Они имеют усовершенствованную гофрированную поверхность с небольшими впадинами и по сравнению с предыдущим поколением таких пластин повышают эффективность теплообмена на 8—10%.

К каркасу из листового металла конденсатор крепится болтами. Благодаря этому, во-первых, конструкция приобретает дополнительную жесткость, во-вторых, упрощается доступ к внутренним компонентам устройства (например, для проведения технического обслуживания).

Осевые вентиляторы и двигатели

Конденсаторы чиллеров, выпускаемых компанией «ТИКА», снабжаются 6—20 осевыми вентиляторами большого диаметра. Их прочные металлические лопасти, вращающиеся со скоростью до 1000—1200 об/мин, отводят от медного змеевика значительные объемы нагретого воздуха и тем самым существенно повышают эффективность теплообмена. В качестве электроприводов используются высокопроизводительные 6-полюсные 3-фазные двигатели (изоляция класса F, степень защиты — IP55). Все вентиляторы статически и динамически сбалансированы, а потому работают очень тихо и без ощутимых вибраций.

Электронный расширительный клапан

В изделиях TICA применяется электронный расширительный клапан серии ETS производства авторитетной компании Danfoss (Дания). Это компактное герметичное устройство, предназначенное для регулирования объема фреона, поступающего в испаритель. Рабочий диапазон клапана — от 0 до 480 импульсов (шагов).

Электронный расширительный клапан совместим со всеми распространенными видами хладагентов, в том числе с R134a, R410a, R407c, и приводится в движение однополярным приводом, характеризующимся низким энергопотреблением. Работой последнего управляет выпускаемый известной итальянской фирмой Carel контроллер перегрева серии EVD.

В сочетании с контроллером перегрева, датчиками температуры и давления электронный расширительный клапан обеспечивает максимально точный впрыск необходимого количества хладагента в испаритель. Поршень клапана имеет сбалансированную конструкцию и исключает возможность пропуска шагов. Благодаря этому в теплообменник попадает ровно столько фреона, сколько нужно для его полного испарения, что очень важно с точки зрения надежности и энергоэффективности чиллера. Если хладагента будет больше, чем требуется, он не успеет полностью закипеть в испарителе. В результате на вход компрессора попадет жидкость, которая, в отличие от газа, не сжимается и может привести к поломке агрегата. В случае недостаточного количества фреона холодопроизводительность испарителя снизится: хладагент испарится раньше, чем нужно, и рабочая жидкость не охладится до установленной пользователем температуры.

Шкаф автоматики

Шкаф автоматики (вместе со входящими в него блоком интеллектуального управления и блоком пускателя) для винтовых чиллеров TICA производит Schneider Electric. Для удобства пользователей блок управления оснащен сенсорным экраном от Schneider Electric или Flexem.

На контрольную аппаратуру возложены следующие функции:

• аварийный останов чиллера в случае прекращения подачи воды либо если она имеет температуру ниже 5 °С или выше 15 °С;
• отключение чиллера по причине отказа источника питания (допустимое отклонение напряжения — плюс-минус 10%, частоты — плюс-минус 2%);
• защита от обрыва цепи и короткого замыкания;
• мониторинг подачи масла (его уровня, температуры и давления);
• защита компрессора от перегрузки, от слишком высокого или слишком низкого давления;
• защита вентиляторов от перегрузки и др.

Предусмотрена возможность подключения ноутбука или персонального компьютера. Для этого на плате программируемого логического контроллера зарезервирован разъем RS-485. Опционально может быть реализовано удаленное управление чиллером посредством сети Интернет.

Сравнительные характеристики винтовых чиллеров с воздушным охлаждением

Производительностью до 620 кВт:

Производительностью от 630 до 900 кВт:

Производительностью от 900 до 1250 кВт:

Производительностью свыше 1250 кВт:

Модель		TASD360.2BC1	TASD390.2BC1	TASD405.2AC1	TASD420.2BC1
Источник питания		380 В 50 Гц	380 В 50 Гц	380 В 50 Гц	380 В 50 Гц
Производительность, кВт		1283	1383	1425	1482
Регулирование производительности, %		12,5—25—37,5—50—62,5—75—87,5—100	12,5—25—37,5—50—62,5—75—87,5—100	12,5—25—37,5—50—62,5—75—87,5—100	12,5—25—37,5—50—62,5—75—87,5—100
Номинальная потребляемая мощность, кВт		402	443	464	484
Номинальный ток, А		699	770	840	842
Максимальный рабочий ток, А		1046	1044	1042	1042
Максимальный пусковой ток, А		1368	1488	1486	1486
Компрессор	марка	Bitzer	Bitzer	Bitzer	Bitzer
	тип	Полугерметичный винтовой	Полугерметичный винтовой	Полугерметичный винтовой	Полугерметичный винтовой
	количество	2	2	2	2
	режим пускателя	Y-△	Y-△	Y-△	Y-△
Испаритель	тип	Кожухотрубный	Кожухотрубный	Кожухотрубный	Кожухотрубный
	расход воды, куб. м/ч	221	238	245	255
	гидравлическое сопротивление, кПа	58	79	68	79
	максимальное давление, МПа	1,0	1,0	1,0	1,0
Соединительный трубопровод	наружный диаметр, мм	150	150	200	150
Вентилятор	тип	Осевой	Осевой	Осевой	Осевой
	количество	20	20	20	20
	расход воздуха, куб. м/ч	440000	470000	500000	500000
Хладагент	тип	R134a	R134a	R134a	R134a
	количество холодильных контуров	2	2	2	2
	объем загрузки, кг	230	265	280	300
Габариты устройства, мм	длина	12594	12594	11700	12594
	ширина	2250	2250	2250	2250
	высота	2470	2470	2470	2470
Встроенный гидравлический модуль (опционально)	компоненты	Водяной насос, расширительная емкость, фильтр, предохранительный клапан, дроссельный клапан, манометр и др.
	тип насоса	Центробежный	Центробежный	Центробежный	Центробежный
Вес, кг	нетто	10900	11450	11800	12000
	при эксплуатации	11400	12000	12600	12600
Гарантия		2 года	2 года	2 года	2 года

Вас также может заинтересовать:

Мини VRF

VRF-системы

Внутренние блоки

Чиллеры

Фанкойлы

Тепловые насосы

ККБ

Вент. установки

Модули AHU KIT