Спиральные чиллеры с воздушным охлаждением (тепловые насосы) TCA-XH

Спиральный чиллер с воздушным охлаждением (тепловой насос)

Спиральный чиллер с воздушным охлаждением (тепловой насос) — это установка, работающая в соответствии с парокомпрессионным циклом и предназначенная для охлаждения или нагрева ресурсной жидкости (как правило, воды). Данный аппарат — основной источник холода/тепла в системе центрального кондиционирования, конечными элементами которой являются фанкойлы, приточные установки и другие устройства аналогичного назначения.

Именно в них поступает ресурсная жидкость, доведенная в чиллере до заданной температуры. Они же регулируют температуру воздуха в конкретном помещении в соответствии с настройками пользователя. Если, например, фанкойл работает на холод, то в его теплообменник поступает охлажденная вода. Она понижает температуру создаваемого вентилятором фанкойла воздушного потока, переносящего прохладу в помещение. В режиме обогрева конечное устройство системы центрального кондиционирования получает нагретую ресурсную жидкость, которая повышает температуру проходящего через теплообменник воздушного потока, после чего тот нагнетается в комнату, офис, цех и т.п.

Режимы работы спирального чиллера с воздушным охлаждением (теплового насоса)

В режиме охлаждения температура воды на выходе из чиллера может достигать 5—20 градусов Цельсия (как правило, 7 °С), в режиме обогрева — 30—50 °С. В первом случае ресурсная жидкость поступает в кожухотрубный или пластинчатый теплообменник (испаритель), где отдает свое тепло фреону, а затем уже охлажденная возвращается в систему центрального кондиционирования. Хладагент, в свою очередь, направляется в V-образный конденсатор и там, переходя из газообразного состояния в жидкое, выделяет тепло в атмосферу.

Во втором случае V-образный конденсатор и кожухотрубный или пластинчатый испаритель меняются ролями. В первом из них имеющий низкое давление фреон вскипает (данный процесс осуществляется в том числе при минусовой температуре окружающей среды) и переходит в газообразное состояние. Благодаря этому появляется возможность перенести тепло от низкотемпературного источника (воздуха) к кожухотрубному или пластинчатому испарителю, по которому течет ресурсная жидкость. По пути хладагент проходит через компрессор, где происходит его механическое сжатие, сопровождающееся повышением давления и температуры, и через открытый обратный клапан поступает в кожухотрубный или пластинчатый испаритель, теперь играющий роль конденсатора. Там фреон конденсируется и отдает свое тепло воде, после чего она возвращается в систему центрального кондиционирования. Затем реверсивный цикл повторяется.

Таким образом, чиллер позволяет переносить тепло с улицы в систему центрального кондиционирования даже при отрицательной температуре окружающей среды. Ключевую роль в этом процессе играет четырехходовой вентиль. Именно благодаря ему испаритель превращается в конденсатор и наоборот.

Достоинства и недостатки спирального чиллера (теплового насоса)

Спиральные чиллеры гораздо эффективнее электронагревателей с точки зрения сохранения энергии. Рассчитываемый за год сезонный коэффициент теплопроизводительности чиллеров (SCOP) в среднем превышает 3, то есть на 1 кВт потраченной электроэнергии пользователь получает более 3 кВт тепла. Однако данная зависимость носит нелинейный характер и на протяжении года изменяется в зависимости от температуры источника тепла — воздуха. Когда она опускается до -10…-15 градусов Цельсия, коэффициент теплопроизводительности снижается до 2 и менее, а, например, при +7 °С превышает 4. Падение COP при сильных морозах объясняется тем, что уменьшается перепад между температурой наружного воздуха и температурой кипения хладагента. Как результат, количество передаваемого тепла, требующегося для перехода фреона в газообразное состояние, сокращается, давление всасывания уменьшается и производительность компрессора, а вместе с ней и эффективность всего чиллера снижается.

Стандартные модульные спиральные чиллеры не рекомендуется запускать при -15…-20 °С и ниже. Если предполагается использовать подобные устройства в климатических условиях, для которых нередки суровые зимы, то следует приобретать и устанавливать модульные спиральные чиллеры с низкотемпературным комплектом либо аналогичные агрегаты с системой зимнего пуска, способные работать круглый год.

Необходимо отметить, что при работе чиллера на тепло наблюдается интенсивное обмерзание конденсатора. Образовавшийся на нем лед значительно ухудшает теплообмен между фреоном и воздухом. Чтобы избавиться от снежной шубы, прибор на короткий промежуток времени автоматически переключается в режим охлаждения. В результате кипящий фреон поступает в конденсатор и растапливает шубу из снега и льда. После этого чиллер вновь переводится в режим нагрева ресурсной жидкости.

Области применения спиральных чиллеров (тепловых насосов)

Несмотря на некоторые недостатки, сегодня стандартные модульные спиральные чиллеры, работающие как на охлаждение, так и на обогрев, являются одними из самых популярных видов HVAC-оборудования, ведь они создают комфортные условия в помещениях на протяжении всего календарного года. Решения «чиллер-фанкойл» успешно заменяют системы центрального отопления не только в странах с мягким климатом, но и в умеренных широтах. Данные устройства позволяют планомерно наращивать производительность всей системы кондиционирования и при необходимости подключать дополнительные источники тепла, например газовые или электрокотлы.

Чиллеры можно использовать и вместе с системой центрального отопления. В теплое время года они будут работать в качестве холодильных машин, снабжающих фанкойлы и приточные установки охлажденной водой, а зимой отключаться. В этот период комфортные условия в помещениях будут создавать радиаторы (батареи), входящие в состав системы центрального отопления.

Благодаря своей универсальности, простой установке и обслуживанию, надежности и долговечности чиллеры снискали заслуженную популярность у потребителей, особенно в странах Евросоюза, Азиатском регионе и США. Данные устройства обслуживают правительственные и офисные здания, заводы и фабрики, больницы и поликлиники, отели и рестораны, торгово-развлекательные центры и многозальные кинотеатры (мультиплексы), университеты и школы, жилые дома.

Преимущества модульных спиральных чиллеров (тепловых насосов) TICA

Стандартные модульные чиллеры TICA производительностью 66—130 кВт укомплектованы эффективными спиральными компрессорами компании Emerson Copeland, являющейся одним из лидеров в этом сегменте рынка. Они обеспечивают высокую производительность, низкий уровень шума и вибраций, гарантируют стабильную и надежную работу в течение длительного срока.

Кожухотрубный испаритель характеризуется высокой эффективностью, устойчивостью к коррозии и мелким дефектам, большим объемом пропускаемой ресурсной жидкости. Он не предъявляет строгих требований к качеству и степени очистки воды, отличается минимальными потерями напора и высоким порогом замерзания.

V-образные конденсаторы способствуют максимально эффективному теплообмену при минимальной занимаемой площади. Так, младшая модель (TCA201XH) в линейке занимает всего 1,89 кв.м, старшая (TCA401XH) — 2,22 кв.м. Благодаря этому на площадке, на которой они установлены, остается достаточно места для проведения техобслуживания и размещения дополнительных модулей.

Сами конденсаторы состоят из медных змеевиков диаметром 7 мм и алюминиевых ребер (пластин) с отверстиями, улучшающими теплообмен с окружающим воздухом. Медные трубки имеют внутренние насечки, благодаря которым площадь теплообмена увеличивается. Алюминиевые ребра покрыты гидрофильным полимером, предотвращающим застаивание влаги и скопление грязи между ними.

Вентиляторы большого диаметра прикрыты металлическими защитными решетками, препятствующими попаданию в них листьев, камней и других крупных и мелких предметов, способных вывести крыльчатки и их двигатели из строя. Скорость вращения лопастей регулируется автоматически в зависимости от температуры медных змеевиков.

Мониторинг и регулировка работы чиллера осуществляются посредством пульта управления, а также дистанционно. Для этого инженеры TICA разработали удобный графический интерфейс, позволяющий отслеживать текущее состояние устройства на персональном компьютере. Плата с контроллером подключается к ПК с помощью USB-разъема. Изделие может быть интегрировано в интеллектуальную систему управления зданием.

Стандартные модульные чиллеры серии TCA-XH допускается эксплуатировать при температуре окружающей среды от +5 до +48 °С (охлаждение) и от -15 до +48 °С (обогрев). Если такие устройства предполагается использовать при очень сильных морозах, следует обратить внимание на модели TCA201XHE и TCA401XHE, оснащенные низкотемпературным комплектом, а также на чиллер TCA201XHA, оборудованный системой зимнего пуска.

Сравнительные характеристики модульных спиральных чиллеров с воздушным охлаждением (тепловых насосов)