Лекция 25. Системы холодоснабжения центральных кондиционеров

Структурная схема любой системы холодоснабжения состоит из трех основных элементов: источника искусственного холода, холодопроводов и холодопотребляющего оборудования. Поэтому в наиболее общем виде классификация систем холодоснабжения центральных кондиционеров осуществляется по следующим признакам: принципу действия и месту расположения источника, виду транспортной системы и типу холодоносителя, типу холодопотребляющего оборудования.

По принципу действия все известные источники искусственного холода подразделяются на компрессионные, абсорбционные, термоэлектрические и воздушные.

По месту расположения источника выделяются две разновидности систем: централизованное и местное холодоснабжение. В первом варианте холодоснабжение осуществляется от одного источника или центральной холодильной станции, а во втором от индивидуальных холодоисточников.

По виду транспортной системы и типу холодоносителя выделяются две разновидности: системы транспорта первичного хладагента и системы с промежуточным холодоносителем.

По типу холодопотребляющего оборудования центральных кондиционеров выделяют системы с поверхностными охладителями воздуха и контактными аппаратами для тепловлажностной обработки. Поверхностные воздухоохладители в свою очередь подразделяются по виду подводимого холодоносителя на охладители прямого испарения (фреоновые воздухоохладители) и жидкостные, использующие промежуточный холодоноситель (воду или этиленгликолевые смеси).

Общим признаком всех источников искусственного холода является выработка холода при помощи различных холодильных машин, потребляющих электрическую или тепловую энергию. Наиболее эффективными и широко распространенными являются компрессионные холодильные машины.

Принципиальная схема получения искусственного холода в машинах этого типа, показанная на рис. 4.2, и подробно рассмотрена ранее на примере холодильного агрегата автономного кондиционера. Аналогичная схема и те же принципы используются и в более мощных холодильных агрегатах, применяемых для централизованной выработки холода. Отличие заключается лишь в том, что холодильные агрегаты, предназначенные для централизованной выработки холода, выпускаются с различными типами тепло- холодопередающих поверхностей конденсатора и испарителя, а также различными типами компрессоров: поршневыми, винтовыми, центробежными, спиральными. Кроме того, они, как правило, снабжаются специальными фреоновыми теплообменниками (переохладителями конденсата), увеличивающими энергоэффективность выработки холода.

Холодильные машины любых типов, предназначенные для работы в системах холодоснабжения с промежуточным хладоносителем называются чиллерами. Основная конструктивная особенность чиллеров заключается в том, что их испаритель представляет собой двухходовой кожухотрубный теплообменник с внутренним оребрением трубок фреонового контура, приспособленный для охлаждения жидкости.

Чиллеры, серийно выпускаемые различными производителями, различаются по способу установки, холодопроизводительности, типу использованного компрессора и принципу охлаждения поверхности конденсатора. Различают чиллеры с воздушным и водяным охлаждением конденсатора. Общий вид чиллера наружной установки с винтовым компрессором и воздухоохлаждаемым конденсатором показан на рис. 4.17.

1 2 3 4

Рис. 4.17. Чиллер фирмы “Carrier”, модель 30GX :

1 – испаритель; 2 – конденсатор; 3 – винтовой компрессор;

4 – обечайки осевых вентиляторов, охлаждающих конденсатор

В конструкции чиллеров этой модели применены следующие современные технические решения: хладагент HCF-134а, не содержащий хлора; плавное сжатие с помощью двух винтовых компрессоров, исключающих пульсацию давления; малошумящие вентиляторы типа “Flying bird”, обеспечивающие не превышение допустимого уровня шума даже при установке в пределах городской черты; испаритель и конденсатор, допускающие возможность механической очистки.

Основные технические характеристики модельного ряда чиллеров с воздухоохлаждаемым конденсатором 30GX082-358 приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Технические характеристики модельного ряда чиллеров 30GX 082-358

Модель	Qх, кВт	Электр. мощн., N, кВт	Холод. коэфф., х	Расход воды, л/с		Масса, кг	Габариты, мм
				min	max
30GX082	284	96	2,96	5,2	20,8	3066	296722542297
30GX092	306	106	2,89	6,5	25,9	3097
30GX102	330	118	2,80			3106
30GX112	386	125	3,09	7,4	29,6	3350	342522542297
30GX122	414	145	2,86			3364
30GX132	445	165	2,70			3378
30GX152	502	178	2,82	9,4	37,8	3767	434022542297
30GX162	531	194	2,74			3783
30GX182	602	212	2,84	11,5	45,9	4725	599522542297
30GX207	701	241	2,91	14,1	56,3	5520
30GX227	759	279	2,72			5535
30GX247	817	290	2,82	16,3	65,2	6121	691022542297
30GX267	920	319	2,88	18,3	73,4	6293
30GX298	1000	362	2,76	20,9	83,7	7339	782522542297
30GX328	1105	393	2,81	23,0	91,9	7779	874022542297
30GX358	1214	433	2,80			7950

Примечание: табличная холодопроизводительность чиллеров приведена по условиям Евровента при температуре воды на входе/выходе испарителя 12/7 С и температуре воздуха на входе в конденсатор 35 С.

Кроме чиллеров с воздушным охлаждением конденсатора в системах кондиционирования часто используются чиллеры с водоохлаждаемыми конденсаторами. Такие холодильные машины имеют гораздо меньшие габариты и массу по сравнению с равнозначными по мощности чиллерами, имеющими воздухоохлаждаемый конденсатор. Однако общая схема системы холодоснабжения в этом случае существенно усложняется в связи с добавлением второго оборотного водяного контура, отводящего теплоту от конденсатора.

Наличие этого контура позволяет устанавливать чиллер внутри здания, как правило на техническом этаже, вблизи центрального кондиционера, сокращая таким образом общую протяженность трубопроводов системы холодоснабжения, а, значит, и транспортные потери холода в этих трубопроводах. Кроме того, внутренняя установка предохраняет сам чиллер от атмосферных воздействий. Наружу при такой компоновке выносится лишь один элемент – охладитель оборотной воды, который может быть расположен на любом расстоянии от чиллера и размещен в наиболее удобном месте.

Для охлаждения оборотной воды, циркулирующей в контуре охлаждения конденсатора, могут использоваться два метода: испарительное охлаждение в контактной градирне или воздушное охлаждение в рекуперативных поверхностных охладителях жидкости, часто называемых “сухими” вентиляторными градирнями или драйкуллерами. Сухие градирни (драйкуллеры) имеют более простую конструкцию, но они менее эффективны по сравнению с испарительными, так как температура воды, охлажденной в сухих градирнях ни при каких условиях не может быть меньшей температуры сухого термометра, в то время как температура воды при испарительном охлаждении стремится к температуре мокрого термометра.

Конструкция сухой градирни, состоящей из блока рекуперативных охладителей жидкости с V – образным расположением теплообменников и осевыми вентиляторами показана на рис. 4.18.

4 3 2 1

Рис. 4.18. Сухая вентиляторня градирня (драйкуллер), модель 09 LDV:

1 – рекуперативный теплообменник; 2 – патрубок для подвода воды;

3 – патрубок для отвода воды; 4 – обечайка осевого вентилятора

Для циркуляции жидкости в контуре между градирней любого типа и конденсатором устанавливается циркуляционный насос. Схема контура водяного охлаждения конденсатора с использованием испарительной вентиляторной градирни хорошо видна на общей принципиальной схеме холодоснабжения центрального кондиционера, показанной на рис. 4.19.

Рис. 4.19. Принципиальная схема системы холодоснабжения центральных кондиционеров на базе чиллера с водяным охлаждением конденсатора:

1 – центральный кондиционер; 2 – потребитель (камера орошения); 3 – циркуляционный насос смеси; 4 – накопитель холодной воды; 5 – накопитель обратной воды; 6 – циркуляционный насос чиллера; 7 – испаритель; 8 – дросселирующее устройство фреонового контура; 9 – переохладитель конденсата; 10 – конденсатор; 11 – компрессор; 12 – циркуляционный насос градирни; 13 – градирня; 14 – вентилятор;

Н – точка с параметрами наружного воздуха; C – точка смеси наружного и рециркуляционного воздуха; П – точка приточного воздуха; У – точка с параметрами уходящего воздуха;

Чиллеры используются в качестве источников холода для систем холодоснабжения в трех случаях: при необходимости размещения источника в специально отведенном месте, на значительном удалении от кондиционеров; для приготовления холодной воды, непосредственно используемой при тепловлажностной обработке воздуха в контактных тепломассообменных аппаратах центральных кондиционеров; для холодоснабжения фанкойлов или местых вентиляторных доводчиков.

В отличие от чиллеров, холодильные машины, имеющие только первичный контур хладагента (фреоновый контур), и не имеющие вторичного водяного контура для подготовки промежуточного холодоносителя, называются компрессорно-конденсаторными блоками. Общий вид такого блока показан на рис. 4.20.

Рис. 4.20. Компрессорно-конденсаторный блок cерии 38 RA со спирильным компрессором и воздушным охлаждением конденсатора

Компрессорно-конденсаторные блоки могут использоваться в качестве источников холода для центральных кондиционеров, в технологической схеме которых вместо контактных аппаратов (оросительных камер) предусмотрена установка поверхностных воздухоохладителей. В этом случае вполне обоснованным является применение более простой одноконтурной (фреоновой) схемы холодоснабжения кондиционеров и уместен отказ от использования лишнего звена - контура промежуточного теплоносителя. Однако дополнительным ограничением для принятия такого решения является длина фреонового контура. Компрессорно- конденсаторные блоки всегда должны устанавливаться вблизи кондиционера по условию минимизации длины соединительных линий.

Технические характеристики компрессорно-конденсаторных блоков наружного исполнения фирмы “Carrier” приведены в табл. 4.3.

Таблица 4.3