Как работает мини-чиллер с воздушным охлаждением

Как работает мини-чиллер с воздушным охлаждением конденсатора

Мини-чиллер является базовым элементом системы кондиционирования на охлажденной воде. Как следует из названия, мини-чиллер предназначен для охлаждения воды или антифриза, используемых в теплообменниках воздухоохладителей - фанкойлов или центральных кондиционеров. На рисунке №1 показана схема работы системы кондиционирования на базе мини-чиллера. Принцип работы мини-чиллера основан на переносе тепловой энергии из гидравлического контура системы кондиционирования на улицу, или если сказать другими словами: на переносе холода из улицы в гидравлический контур системы кондиционирования.

Принцип работы мини-чиллера с воздушным охлаждением конденсатора

Функцию передачи тепловой энергии выполняет термо-динамический процесс, протекающий в холодильном контуре мини-чиллера. (Принцип работы холодильного контура описан в разделе: "Как работает холодильный контур мини-чиллера"). Рабочим веществом для переноса тепловой энергии является хладагент. Как видно из рисунка №1, воздух, находящийся снаружи здания охлаждает теплообменник конденсатора мини-чиллера. При этом теплосодержание теплосодержание хладагента, протекающего внутри теплообменника конденсатора уменьшается. Обратный процесс происходит в теплообменнике испарителя. Хладагент с низким теплосодержанием охлаждает теплообменную поверхность испарителя, который, в свою очередь охлаждает воду или антифриз, протекающий в гидравлическом контуре системы кондиционирования.

Конструкция и схема работы мини-чиллера (Рисунок №1)

Конструкция и функциональные элементы мини-чиллера

Мини-чиллер с воздушным охлаждением конденсатора включает следующие функциональные элементы:

• Холодильный контур (Главный элемент мини-чиллера). Охлаждая воду в гидравлическом контуре системы кондиционирования, он переносит из него тепловую энергию в воздух, находящийся снаружи здания (На улице). Холодильный контур мини-чиллера включает компрессор спирального исполнения, воздушный теплообменник конденсатора и водяной теплообменник испарителя, расширительное устройство - терморегулирующий вентиль, смотровое стекло, фильтр осушитель.
• Встроенный гидравлический модуль предназначен для организации циркуляции воды или антифриза в гидравлическом контуре системы кондиционирования. Гидравлический модуль включает: Циркуляционный насос, аккумулирующий бак, расширительный бак, другие элементы, необходимые для работы гидравлической системы.
• Вентилятор конденсатора предназначен для организации циркуляции воздуха, находящегося снаружи здания через теплообменную поверхность конденсатора.
• Система автоматизированного управления предназначена для управления работой компонентов мини-чиллера: компрессора, вентиляторов, циркуляционного насоса. Система автоматизированного управления включает контроллер, устройства защиты, датчики, пускатели и реле.

Конструкция, функциональные схема мини-чиллера с воздушным охлаждением конденсатора (Рисунок №2)

Как работает мини-чиллер

На рисунке №3 Показана упрощенная схема холодильного контура мини-чиллера. Как было сказано ранее, основной задачей холодильного контура является охлаждение воды в гидравлическом контуре системы кондиционирования. При этом охлаждая воду внутри гидравлического контура, мини-чиллер переносит тепловую энергию (Тепло) на улицу. Рабочим веществом при переносе тепловой энергии является фреон - хладагент. В мини-чиллерах используются хладагенты - R-22, R-410a, R407C. Перенос  тепловой энергии происходит за счет термодинамического процесса, который включает  4 главных составляющих:

• Испарение хладагента, происходящее внутри водяного теплообменника испарителя. Во время процесса испарения происходит увеличение теплосодержания хладагента. Хладагент поглощает тепловую энергию воды из гидравлического контура.
• Конденсация хладагента, происходящее внутри теплообменника конденсатора. Во время процесса конденсации происходит уменьшение теплосодержания хладагента. Хладагент отдает тепловую энергию воздуха, находящегося снаружи здания (На улице). 
• Сжатие хладагента, происходящее в компрессоре.
• Дросселирование (Или принудительное расширение), происходящее внутри ТРВ.

Процессы конденсации и испарения происходят при определенных условиях, создаваемых в теплообменниках испарителя и конденсатора.

Одним из главных элементов холодильного контура является расширительное устройство -  функцию которого в мини-чиллере выполняет терморегулирующий вентиль. Терморегулирующий вентиль имеет малое пропускное сечение по сравнению с другими элементами холодильного контура, подобно горлышку от бутылки. Таким образом компрессор создает зону высокого давления до терморегулирующего вентиля – в теплообменнике конденсатора (Зона высокого давления на схеме мини-чиллера выделена красным цветом), и зону низкого давления после терморегулирующего вентиля в теплообменнике испарителя (Зона низкого давления на схеме мини-чиллера выделена синим цветом). Газообразный хладагент на выходе из компрессора имеет высокое давление и температуру. Попадая в теплообменник конденсатора, хладагент начинает конденсироваться – переходить из газообразного состояния в жидкое.  Процесс конденсации происходит  вследствие того, что вентиляторы, создавая циркуляцию наружного воздуха через теплообменную поверхность конденсатора охлаждают конденсатор, а следовательно и хладагент, находящийся внутри него. При этом конденсируясь, хладагент отдает тепловую энергию наружному воздуху.  Далее жидкий, сконденсированный хладагент по фреонопроводу, пройдя через фильтр осушитель и смотровое стекло попадает в Терморегулирующий вентиль (ТРВ), а затем в зону низкого давления.  В зоне низкого давления, давление, а, следовательно, и температура жидкого хладагента падает (Поскольку объем хладагента постоянный).  При низком давлении и температуре жидкий хладагент начинает испаряться, попадая в теплообменник испарителя. Вода, циркулирующая в гидравлическом контуре системы кондиционирования, проходя через теплообменник испарителя с одной стороны нагревает его. Хладагент, находящийся с другой стороны теплообменной поверхности испарителя также нагревается, что сопровождается его дальнейшим испарением. На выходе из испарителя хладагент находится только в газообразном состоянии. Во время испарения хладагент охлаждает теплообменную поверхность испарителя, а следовательно и воду, циркулирующую в гидравлическом контуре системы кондиционирования.

Упрощенная схема холодильного контура мини-чиллера

Информация взята с сайта www.ecvest.ru