Чиллер со встроенным гидромодулем

Купить чиллер

Содержание

1. Общее описание

2. Насос(ы) гидромодуля чиллера

2.1. Циркуляционный насос

2.2. Подающий насос

3. Схемы однонасосные, двухнасосные и многонасосные

3.1. Однонасосная схема

3.2. Двухнасосная схема

3.3. Многонасосная схема

4. Бак-аккумулятор гидромодуля чиллера

5. Защитная и управляющая автоматика

Чиллеры с гидромодулем АВЧ

1. Общее описание

Чиллеры со встроенным гидромодулем компактны и практичны, для их эксплуатации  не требуется гидромодуля на отдельной раме и соединения  между собой чиллера и гидроблока системой трубопроводов и арматуры вне габаритов двух отдельных рам.

 Чиллер для охлаждения воды с гидромодулем состоит из двух основных блоков, расположенных на единой раме:

Первый блок — это непосредственно сам чиллер (контур охлаждения, контур с фреоном).  Для подбора чиллера можно воспользоваться специальными формулами — расчёт мощности чиллера.

 Второй блок — это гидромодуль. Для расчёта также существуют несколько методов подбора гидромодуля для промышленного чиллера.

Гидромодуль чиллера состоит из следующих ключевых комплектующих:

• Насос (ы)
• Бак — аккумулятор
• Защитная и управляющая автоматика

2. Насос (ы) гидромодуля чиллера

В чиллере различают насос циркуляционный и подающий(е).

 2.1. Под циркуляционным насосом подразумевается, насос, который обеспечивает циркуляцию охлаждаемой жидкости (хладоносителя/воды) через испаритель чиллера, в противоток кипящему фреону (хладагенту) через стенку теплообменной поверхности испарителя. Далее, после испарителя охлажденный хладоноситель, под давлением возвращается в бак — аккумулятор гидромодуля чиллера.

 2.2 Подающий насос служит для обеспечения стабильной подачи охлажденного хладоносителя из бака — аккумулятора к потребителю, например, к охлаждаемому технологическому оборудованию.

3. Схемы однонасосные, двухнасосные и многонасосные.

3.1. Если схема однонасосная, то насос чиллера выполняет функцию и циркуляционного, и подающего одновременно. Насос всасывает хладоноситель из бака — аккумулятора, далее прокачивает его через испаритель, охлаждая, далее, после испарителя подает его к потребителю, прокачивается через потребитель, нагреваясь при этом, далее, нагретый хладоноситель, по обратному трубопроводу возвращается в бак чиллера — цикл замкнулся.

 (Примечание) На практике, однонасосные схемы применяют в чиллерах, приблизительно до 80 кВт, при этом, холодопроизводительность не является определяющим параметром для выбора количества насосов.

  Ключевым параметром для выбора однонасосной схемы является суммарное гидравлическое сопротивление. Преимущество однонасосной схемы в экономии электроэнергии за счёт одного насоса и снижение цены производства чиллера.

   При расчете рабочей точки насоса (объёмный расход [м3/час] х давление на подаче насоса [бар]), следует суммировать потери во внутреннем  контуре чиллера, в трассе до потребителя и обратно, а также внутри самого потребителя. Когда полученное суммарное сопротивление (давление на подаче насоса) является приемлемым с учетом требуемого объемного расхода, то допустимо применить однонасосную схему.

3.2. Если схема двухнасосная Циркуляционной насос прокачивает жидкость через испаритель (бак — испаритель —бак). Подающий насос подает охлажденную жидкость к потребителю. (бак — потребитель — бак).

Причин применения двухнасосной схемы, несколько, но все они так или иначе сводятся к основной — стабильная циркуляция хладоносителя в требуемом объеме через испаритель.  Стабильный проток обеспечивается отдельным (циркуляционным) насосом.

 Приоритетное применение двухнасосной схемы:

 — Суммарное сопротивление в контуре хладоносителя избыточно велико, в итоге давление на подаче насоса превышает допустимое, с учетом требуемого объемного расхода. Подбор или приобретение насоса с такой рабочей точкой долго — под заказ или чрезмерно дорого, дешевле поставить два насоса. Подобные ситуации происходят, при ошибочно рассчитанной или проложенной трассе. Нередко, вынужденно трассу прокладывают, с большим количеством подъемов, трубопроводной арматуры, заужений, разного рода проточных измерительных приборов и т.п., без технологической возможности оптимизации;

 — Нестабильная  циркуляция охлаждаемой жидкости на трассе чиллер — потребитель — чиллер. Например, технологическое оборудование само автоматически регулирует проток охлажденного хладоносителя через потребитель, частично ограничивая или полностью перекалывая проходное сечение, посредством электромагнитных клапанов, задвижек с электроприводами, или регулируя число проточных ходов в охлаждаемом технологическом оборудовании. Таким образом, если будет работать один насос, то охлаждение не будет корректно работать, из — за регулярно срабатываемой аварии протока жидкости через испаритель;

 — Импульсное (периодическое) включение подающего насоса для подачи хладоноситлея к потребителю. При этом, температура хладоносителя в любой момент времени, должна быть не выше заданной уставки, когда это потребуется. Такой вариант может быть обеспечен только при постоянно работающем циркуляционном насосе и включающемся охлаждении, согласно уставки и дифференциалу. При отсутствии тепловой нагрузки от потребителя, температура жидкости в баке все равно постепенно повышается и требует поддержания.

Если бы был один насос: есть проток — включилось охлаждение,  нет протока — охлаждение остановилось по аварии, такой режим работы критически неприемлем ни для чиллера ни для потребителя.

3.3. Многонасосная схема. Применяется, если есть необходимость разделить общую холодопроизводительность контура охлаждения на много потребителей. Например, вместо пяти чиллеров по 20 кВт для пяти станков или печей, монтируется один чиллер 100 кВт, с пятью подающими насосами, которые обеспечивают циркуляцию охлажденной жидкости к пяти единицам технологического оборудования. Если на этапе согласования, заказчик укажет характеристики сопротивления в трассах, расстояния и высоты до каждого станка, требуемый теплосъем и т.п., то возможно смонтировать каждый подающий насос, согласно этим характеристиками для соблюдения заданного объемного расхода и съёма требуемого количества теплоты.

Например, не 5 единиц оборудования по 20 кВт, а предположим: 5 кВт, при 6 бар на подаче насоса; 50 кВт, при 2 бар на подаче насоса; 20 кВт, при 3 бар на подаче насоса и 25 кВт, при 1.5 бар на подаче насоса. Таким образом все чиллеры будут всасывать охлажденный хладоносителя из единого бака-аккумулятора, но суммарно будут переносить тепловую нагрузку в рамках общей холодопроизводительности чиллера.

Один циркуляционный насос и необходимое количество подающих и резервных насосов. Такой вариант значительно дешевле (иногда в разы), чем несколько независимых чиллеров такой же суммарной мощностью и компактней. Если конденсатор(ы) выносные(ой), то вместо нескольких монтажей чиллеров потребуется один монтаж выносного воздушного конденсатора.

4. Бак-аккумулятор гидромодуля чиллера

Бак — аккумулятор (как правило теплоизолированный), необходим для накопления объема охлажденной жидкости, обеспечения бесперебойной подачи хладоносителя с постоянной заданной температурой и предотвращения температурных колебаний, подаваемой к потребителю жидкости. Вторая важная цель бака — аккумулятора — это снижение числа пусков/остановок компрессора в единицу времени.

Минимальный объем бака  должен быть таким, чтобы цикл охлаждения всего объема жидкости в нем на заданный на контроллере чиллера дифференциал (чаще всего 2 градуса), длилось не менее 10 минут, при однократном включении компрессора(ов) фреонового контура. Иными словами, для снижения температуры всего объема жидкости в баке на 2 градуса, компрессор должен работать не менее 10 минут, т.е. число пусков/остановок компрессора не более 6 раз в час.

(Примечание) данный диапазон работы характерен не для всех типов и марок компрессоров. Раньше, большинство производителей рекомендовали такой алгоритм работы (не менее 10 минут за один запуск), особенно для поршневых моделей. В настоящее время многие производители холодильных компрессоров, особенно спиральных моделей, существенно увеличили  число пусков/остановок компрессора в единицу времени. Для многих спиральных моделей это число увеличилось вдвое до 12 раз в час и более. Все зависит от марки и производителя. Поэтому в зависимости о типа применяемого компрессора, российский производитель чиллера, еще на этапе проектирования рассчитывает требуемый объем бака — аккумулятора, исходя из характеристик компрессора и требуемого дифференциала (по сути точности) поддержания температуры жидкости.

Объем бака — аккумулятора возможно увеличить до практически любого объема, сообразно наличию площади для его размещения и адекватного времени первоначально охлаждения всего объема жидкости в нем до заданной на контроллере температуры. Увеличение вместимости бака только увеличит долговечность компрессора, снизим частоту пусков в единицу времени и дополнительно стабилизирует температурные колебания.  Больше объем бака — меньше дифференциал — меньшие температурные колебания.

  Энергоэффективность, как дополнительное преимущество бака — аккумулятора. Производство промышленных чиллеров с системой плавной регулировки производительности дороже, нежели со 100% мощности, при включении холодильного компрессора. Именно бак гидромодуля служит той комплектующей, которая «экономит» электроэнергию. Компрессор включается, далее, охлаждает объем бака, далее, компрессор выключается и при отсутствии тепловой нагрузки на охлаждаемую жидкость или при незначительной темповой нагрузке - компрессор не включается, пока вода в баке не нагреется на заданный дифференциал (2К). Бак теплоизолируют для уменьшения скорости нагрева охлажденного объема жидкости от нецелевых теплопритоков. Следовательно, бак — аккумулятор помогает нивелировать перерасход электроэнергии, при колебаниях тепловой нагрузки на охлаждаемую жидкость.

Некоторые предприятия заказывают значительно увеличенный бак. Как правило, такой бак является выносным, т.е. не находится внутри рамы чиллера. Насосы внутри рамы чиллера, а бак соединяется с ними посредством трубопроводов. Такое решение удобно, при нестабильном электропитании на производстве, чтобы всегда был значительный объем заранее охлаждённого хладоносителя в теплоизолированном баке. Или при скачкообразной тепловой нагрузке, иногда нагрузки нет, а иногда она резко возрастает и превосходит охлаждающую способность чиллера. Для того, чтобы не заказывать более мощный чиллер, ставят увеличенный бак, чтобы в моменты пиковых нагрузок за счет запаса захоложенного ранее хладоносителя, температура жидкости оставалась в пределах допустимой нормы.

5. Защитная и управляющая автоматика

В перечень автоматики входит огромный спектр устройств. Их актуальность для конкретного чиллера обусловлена техническим заданием и типом установки.

К наиболее применяемым элементам автоматизации в гидромодулях чиллера можно отнести: реле протока жидкости; реле защиты от сухого хода насоса; электронные реле уровня; автоматические байпасы; трехходовые вентили; датчики давления; электромагнитные клапаны; дисковые затворы с электроприводами; ротаметры и мн. др.

На всех без исключения моделях чиллеров с гидромодулем монтируется реле протока жидкости.

Реле контроля протока жидкости — один из специфических элементов защитной автоматизации чиллера, в отличие от холодильной камеры. Через испаритель чиллера циркулирует жидкий хладоноситель, а не воздух. Если это промышленный водоохладитель, то соответственно охлаждают воду. Реле протока контролирует наличие протока охлаждаемой жидкости через испаритель. Если случится недостаточная циркуляция воды через испаритель, это может привести к значительному понижению давления кипения фреона, в том числе, подмерзанию воды в межпластинчатом пространстве и как следствие разрыву пластин испарителя, с попаданием влаги во фреоновый контур. Реле протока служит для фиксирования отсутствия или снижения объема циркуляции воды через испаритель и размыкает управляющую линию защиты, ведущую к запуску холодильного компрессора. Реле протока посылает  сигнал об отсутствии протока на индикаторную лампочку или на контроллер, с выводом на дисплей кода аварии. 

Чиллер со встроенным гидромодулем имеет единый общий щит управления и систему автоматизации чиллера.  Централизация управления чиллером упрощает контроль за работой установки и обслуживание.