Системы холодоснабжения, принципиальные схемы

В разделе приведены некоторые наиболее часто встречающиеся схемные решения систем холодоснабжения

Схема системы с чиллером наружной установки

Система холодоснабжения с одним чиллером наружной установки с осевыми вентиляторами — одна из самых распространенных и достаточно простых систем. В качестве теплоносителя в системе, как правило, используется вода, в отдельных случаях возможно применение теплоносителей с низими температурами замерзания (раствор этиленгликоля, рассолы и т.д.).

Циркуляция теплоносителя в системе осуществляется с помощью насосной группы. На схеме показанной в качестве примера, насосная группа состоит из двух насосов, один из которых основной, второй резервный.

Расширительный мембранный бак служит как для предотвращения гидравлических ударов при работе насосов, так и для компенсации изменения объема теплоносителя вследствие изменения его температуры.

Бак — аккумулятор предназначен для увеличения тепловой инерционности системы и сокращения количества циклов пуска/остановки холодильной машины.

При использовании потребителей с переменным расходом теплоносителя (например, фанкойлов с регулированием холодопроизводительности изменением расхода двухходовыми клапанами) необходимо обеспечить постоянный расход жидкости через теплообменник испарителя холодильной машины. На схеме показан вариант с установкой регулятора перепада давлений на перемычке между распределительными коллекторами для обеспечения постоянного расхода на испарителе. В случае использования потребителей с постоянным расходом (трехходовые клапаны с байпасом на теплообменниках потребителей) перемычки с регулятором перепада не требуется.

Недостатки рассматриваемой схемы системы холодоснабжения:

• отсутствие резервирования холодильного оборудования,
• необходимость частичного сезонного слива/заправки теплоносителя (в случае использования воды) и как следствие — повышенная коррозия трубопроводов и арматуры.
• невозможность круглогодичной эксплуатации системы.

Схема системы с параллельным подключением двух чиллеров

В ряде случаев (при значительной холодопроизводительности системы, необходимости частичного резервирования холодильного оборудования) возникает необходимость в установке нескольких холодильных машин, работающих на одну систему холодоснабжения. В качестве примера приведена схема с установкой двух чиллеров с воздушным охлаждением конденсаторов.

Принцип работы системы аналогичен принципу работы системы с одним чиллером.

Недостатками рассматриваемой схемы системы холодоснабжения являются:

• необходимость частичного сезонного слива/заправки теплоносителя (в случае использования воды) и как следствие — повышенная коррозия трубопроводов и арматуры.
• колебания температуры теплоносителя при включении/ отключении одной из холодильных машин.
• невозможность круглогодичной эксплуатации системы.

Схема системы на базе чиллера с водяным конденсатором

Рассматривается схема на базе холодильной машины с водяным конденсатором. Помимо контура испарителя в системе имеется контур охлаждения конденсатора холодильной машины с раствором этиленгликоля в качестве теплоносителя.

Теплоноситель нагреваясь забирает тепло от конденсатора, затем, с помощью насосов подается на «сухую градирню» (драйкулер), где охлаждается потоком воздуха, отдавая тепло. Также как и в контуре испарителя, основными элементами контура охлаждения конденсатора являются насосы, расширительный бак.

Так как температура наружного воздуха, а как следствие и производительность драйкулера
меняется в широких пределах, в схеме предусматривается установка трехходового смесительного клапана для поддержания постоянной температуры на входе в конденсатор. Помимо этого, как правило, применяются различные способы изменения производительности драйкулера посредством изменения расхода воздуха (изменением частоты вращения вентиляторов, частичным выключением одного или нескольких вентиляторов и т.д.)

Недостатками рассматриваемой схемы системы холодоснабжения являются относительно высокая стоимость и сложность в эксплуатации.

Основное преимущество — возможность круглогодичной эксплуатации системы.

Двухконтурная система холодоснабжения с промежуточным теплообменником с применением этиленгликоля

Для устранения проблем, связанных с необходимостью сезонного слива теплоносителя из системы холодоснабжения с холодильными машинами наружной установки, зачастую используются двухконтурные схемы с промежуточным теплообменником. Следует заметить, что при применении указанной схемы необходимо обеспечить разность температур теплоносителей контура испарителя и контура потребителей.

Двухконтурная система холодоснабжения с функцией «свободного охлаждения» (Freecooling)

В целях экономии электроэнергии, сокращения количества времени работы компрессоров холодильной машины за все время эксплуатации системы холодоснабжения, возможна доработка двухконтурной системы холодоснабжения до системы с функцией «свободного охлаждения». Охлаждение теплоносителя в холодный период года осуществляется наружным воздухом с помощью драйкулера без использования холодильной машины.

Драйкулер включается в контур испарителя параллельно с основной холодильной машиной и в летний период не используется. На зимний период холодильная машина отключается от системы холодоснабжения, теплоноситель охлаждается только с помощью драйкулера.

Трехходовой клапан, показанный на схеме, предназначен как для регулирования температуры теплоносителя в процессе работы в режиме «свободного охлаждения», так и для защиты теплообменника от замерзания при пусках системы в зимний период.

18.09.2008. Особенности работы одноконтурной и двухконтурной систем холодоснабжения

Одноконтурная система холодоснабжения работает следующим образом. Через испаритель проходит холодная вода, забирается и насосом подается потребителю, после чего возвращается обратно в испаритель. То есть стоит один контур холодоснабжения, один насос рабочий, может быть предусмотрен резервный насос. Подобные машины можно проектировать в порядке исключения, если холодильная нагрузка примерно до 500 кВт. Если же холодильная нагрузка составляет 3–10 тыс. кВт и потребители разбросаны по зданию, в том числе по высоте, такие машины проектировать нельзя. Например, проект подобной системы для здания высотой 90 м и площадью около 40 тыс. м2. Единственный насос подает воду всем потребителям, а затем эта вода возвращается на холодильную машину. В этом случае расход холодной воды в этом контуре весь год, пока работает холодильная машина, должен оставаться постоянным, поскольку если расход воды через испаритель уменьшится, сработает реле на холодильной машине и отключит ее. Поэтому в таком случае всех потребителей, каждый проход, каждую приточную установку необходимо подключить только трехходовыми клапанами. Кроме того, необходимо обеспечить гидравлическую увязку всех потребителей. В любом режиме работы должен оставаться постоянным проход воды через кондиционеры. При перекрытии прохода холодной воды меняется вся гидравлика, меняется расход воды и отключается проток холодильной машины.

Двухконтурная система холодоснабжения работает по иному принципу. Есть холодильная машина, насос подает холодную воду в бак холодной воды. Из этого бака холодная вода подается потребителям отдельными насосами. Этих насосов может быть по числу потребителей достаточно много. Отепленная вода от потребителей возвращается в бак отепленной воды, откуда поступает на испаритель. Бак холодной воды соединен с баком отепленной воды перемычкой. Таким образом, организуется внутренний контур. Тепловой контур холодильной машины работает постоянно. Это насос с давлением 15–12 м. Холодильная машина гидравлически никак не связана с потребителями. Обратная связь с потребителями – исключительно по температуре. Следует обратить внимание на следующий момент. Есть два типа холодильных машин. Один тип холодильных машин – с регулировкой температуры воды на выходе холодильной машины. Машины этого типа постоянно поддерживают температуру воды на выходе на постоянном уровне, то есть при понижении температуры обратной воды, допустим, с 12 до 10 ° С температура воды на выходе все равно будет поддерживаться на уровне 7 ° С, но при этом снижается производительность. Такие машины могут применяться в двухконтурных системах холодоснабжения. Другой тип холодильной машины – с регулировкой по температуре обратной воды, и такие машины в рассматриваемом случае применять ни в коем случае нельзя. Машины этого типа поддерживают постоянной температуру обратной воды на уровне 12 ° С, а при ее понижении снижают холодопроизводительность, повышая температуру воды на выходе с 7 ° С на несколько градусов. Допустим, к системе подключено несколько потребителей. По условиям эксплуатации половину из них отключили. Температура обратной воды при этом понижается, например, с 12 до 10 ° С. Холодильная машина уменьшает холодопроизводительность, повышая температуру воды на выходе с 7 до 9 ° С. Температура обратной воды восстанавливается до заданного значения, но при этом потребителям поступает вода, температура которой на два градуса выше расчетного значения, а в этих условиях холодопроизводительность фэнкойлов падает в два раза. Таким образом, оставшиеся потребители недополучают холод, хотя общая холодильная нагрузка уменьшается. В результате система не может работать нормальным образом.

Теплообменник с двумя контурами хладагента

Вы можете позвонить нам:

Специалисты компании с радостью ответят на ваши вопросы, произведут расчет стоимости услуг и подготовят для вас индивидуальное коммерческое предложение.

Холодильные схемы с двумя контурами применяют в чиллерах и тепловых насосах холодопроизводительностью от 30 кВт.

Цель использования двухконтурной схемы – экономия электроэнергии, продление срока службы компрессора, а также регулирование производительности. Преимущественно такая схема содержит два равнозначных по мощности контура типа 50×50%.

— «Зачастую аппараты с такой схемой называют трехконтурные теплообменники»..

Исключительно редко встречаются подобные схемы с контурами разными по холодопроизводительности, к примеру, 60×40%. Производить ремонт чиллеров с такой схемой технически сложнее.

Схема работы двухконтурного теплообменника

На схеме потоков приведен пример работы установки в разных режимах: 100% при полной нагрузке и 50% когда один контур полностью отключен.

Подбор двухконтурного теплообменника

Практически у каждого производителя ППТО имеется линейка двухконтурных моделей. В нашем каталоге представлено огромное количество позиций теплообменников. Для удобного подбора можно воспользоваться фильтром, который находится слева на странице в разделе теплообменники. Фильтр в этом разделе поможет наиболее быстро определить необходимую модель и в последующем быстро купить паяный пластинчатый теплообменник.

При подборе модели ППТО кроме холодопроизводительности необходимо учитывать еще несколько важных параметров. Ниже приведен перечень этих параметров.

• Типоразмер (габариты)
• Способ монтажа (наличие консоли, болтов или шпилек)
• Тип и диаметр присоединительных патрубков
• Расстояние между центральными отверстиями патрубков
• Наличие дополнительных патрубков для датчиков температуры ОЖ.

ПРИМЕЧАНИЕ: для точного определения потребной модели специалисты настоятельно рекомендуют прислать данные для расчета и проверки.

Особенности конструкции двухконтурных ППТО

Все теплообменники, которые имеют два контура по стороне хладагента, по умолчанию производятся с дистрибьютором.

Дистрибьютор – система распределения хладагента для равномерной работы при изменении нагрузки без потерь давления. Также, благодаря встроенному дистрибьютору удается уменьшить потери давления на выходе.

Направление потоков в теплообменнике типа Dual circuit

В зависимости от модели, ППТО имеют три типа направления потоков. Каждый из них уникален по своему принципу работы.

Прямоточный, диагональный, двухходовой с малым и большим контуром. Существует еще один тип двухконтурного ПТО это — Back to back system Dual circuit (спина к спине). Back to back system встречается редко и не поставляется в Россию как изделие, за исключением готовых чиллеров с такими теплообменниками.

Ниже представлены примеры наиболее популярных моделей пластинчатых теплообменников с двумя контурами хладагента и одним контуром на стороне охлаждающей жидкости.

6. Принципиальные схемы холодильных центров с холодильными машинами с воздушным охлаждением конденсаторов — УКЦ

В данном разделе «Учебно-методического пособия» приводятся различные схемы холодильных центров в зависимости от конструктивных особенностей холодильных машин, а также в зависимости от принятых технических решений для приготовления холодоносителя.

*_%Все приведённые принципиальные схемы холодильных центров предусматривают воздушное охлаждение конденсаторов.%_*

Холодильные центры с холодильными машинами с водяным охлаждением конденсаторов в данном курсе не рассматриваются.

Технические характеристики холодильных машин с воздушным охлаждением конденсаторов, указанные в каталогах заводов — изготовителей как правило приведены при следующих температурных параметрах:

* температурный перепад холодоносителя — воды имеет параметры:

p=. t_{«захоложенной» воды} — t_{«отеплённой» воды}=7 — 12 ºС

* при температуре воздуха охлаждающего конденсатор

p=. t_{наружного воздуха} = + 35ºС.

Следует отметить, что при подборе холодильных машин необходимо учитывать взаимное расположение холодильных машин и уровня Балтийского моря.

Важной величиной при подборе холодильных машин является величина коэффициента загрязнения испарителя. Обычно эта величина коэффициента принимается равной:

p=. К_{загрязнения испарителя} = 0,044 (м 2 × ºК / кВт).

*_%Принципиальная схема холодильного центра является одноконтурной, если один гидравлический контур холодоносителя объединяет источник холода (холодильные машины) и потребителей (систему холодоснабжения центральных кондиционеров и систему холодоснабжения вентиляторных доводчиков — fan-coils).%_*

Аналогично: *_%При двухконтурной схеме холодильного центра самостоятельные гидравлические контуры холодоносителя со своими группами циркуляционных насосов обслуживают соответственно:%_*

* *_%первичный контур холодосителя — холодильные машины (источник холода);_*%
* *_%вторичный контур холодоносителя — систему холодоснабжения центральных кондиционеров и систему холодоснабжения fan-coils.%_*

*_%Передача теплоты от первичного гидравлического контура холодоносителя ко вторичному гидравлическому контуру холодоносителя происходит в пластинчатом теплообменнике.%_*

Общий вид моноблочной холодильной машины наружной установки.

Общий вид моноблочной холодильной машины внутренней установки.

Общий вид бесконденсаторной холодильной машины для внутренней установки.

Для данной принципиальной схемы применяются моноблочные холодильные машины и сухие охладители. Всё холодильное оборудование — моноблочные холодильные машины и сухие охладители устанавливаются открыто на улице.

Тепловые избытки в помещениях, и следовательно и потребление холода, изменяется в зависимости от времени суток и времени года. Так как холодопроизводительность чилеров холодильного центра выбирается исходя из максимального потребления холода, то в какие-то моменты времени возникает несоответствие между располагаемой холодопроизводительностью холодильного центра и потреблением холода помещениями зданием.