Czym jest agregat wody lodowej? – Czym jest Chiller? - Pełny poradnik

Czym jest agregat wody lodowej?

Agregat wody lodowej zwany też chillerem jest systemem chłodniczym, który służy do redukcji temperatury maszyn, przestrzeni przemysłowych i płynów procesowych. Robi to poprzez usuwanie ciepła z procesu i przenoszenie go w inne miejsce.

W niektórych branżach chillery przemysłowe są niezbędne do regulacji temperatury. Chodzi m.in. o formowanie wtryskowe, galwanizację metali czy przetwarzanie żywności.

Dlaczego warto używać chillerów?

Chillerów warto używać, ponieważ przynoszą korzyści tam, gdzie wymaga się ściśle określonych temperatur roboczych.

W przypadku integracji z procesami wrażliwymi na ciepło agregaty chłodnicze zapobiegają uszkodzeniom termicznym urządzeń. Ponadto gwarantują brak zmian w produktach końcowych, które mogłyby ulec uszkodzeniu w wyniku kontaktu z nieodpowiednimi temperaturami.

Jak działa chiller?

Chiller działa w następujący sposób: pompa cyrkuluje chłodną wodę lub roztwór wody/glikolu z agregatu chłodniczego do procesu. Zimny płyn usuwa ciepło z procesu, a następnie ogrzany powraca do agregatu chłodniczego. Płyn jest transportowany specjalnym wężem do chłodziwa.

Chillery zawierają związek chemiczny zwany czynnikiem chłodniczym. Istnieje wiele rodzajów czynnika chłodniczego, ale wszystkie działają na podstawowej zasadzie sprężania i przemiany fazowej z cieczy w gaz i z powrotem w ciecz.

Ten proces nazywamy cyklem chłodniczym.

Cykl chłodniczy rozpoczyna się od niskociśnieniowej mieszaniny cieczy i gazu, która wpływa do parownika. Tam ciepło z wody procesowej lub roztworu wody i glikolu zagotowuje czynnik chłodniczy, przez co zmienia się on z cieczy pod niskim ciśnieniem w gaz pod niskim ciśnieniem.

Gaz pod niskim ciśnieniem wchodzi do kompresora, gdzie jest sprężany do gazu pod wysokim ciśnieniem. Ten następnie trafia do skraplacza, który za pomocą powietrza z otoczenia lub wody odbiera ciepło. W ten sposób chłodzi gaz pod wysokim ciśnieniem do postaci cieczy pod wysokim ciśnieniem.

Później ciecz pod wysokim ciśnieniem przemieszcza się do zaworu rozprężnego, który kontroluje ilość ciekłego czynnika chłodniczego wpływającego do parownika. Od tego momentu cykl chłodniczy rozpoczyna się od nowa. Poniżej znajduje się schamat zasady działania chillera.

Jakie są rodzaje chillerów?

Są trzy główne rodzaje chillerów - agregaty chłodzone wodą, agregaty chłodzone powietrzem oraz agregaty absorpcyjne.

Istnieją również specjalne odmiany urządzenia, np. chiller glikolowy. Jednak tutaj skupimy się tylko na najważniejszych rodzajach.

Chillery chłodzone wodą

Chillery chłodzone wodą wykorzystują wodę z zewnętrznej wieży chłodniczej do odprowadzania ciepła z gazowego czynnika chłodniczego w skraplaczu, zanim przejdzie on przemianę fazową w ciecz.

Chillery chłodzone powietrzem

Chillery chłodzone powietrzem wykorzystują wentylatory i powietrze z otoczenia do odprowadzania ciepła z czynnika chłodniczego w skraplaczu.

Chillery absorpcyjne

Chiller absorpcyjne wykorzystują źródło ciepła (np. energię słoneczną lub ciepło odpadowe) do kierowania chłodziwa przez system. Chillery absorpcyjne nie posiadają kompresora.

Jakie są zastosowania chillerów?

Głównymi zastosowaniami chillerów są przetwarzanie żywności, obróbka metalu, formowanie wtryskowe, chłodzenie pomieszczeń i wiele więcej.

Poniżej przeczytasz więcej o najważniejszych zastosowaniach chillerów.

Przetwarzanie żywności

Agregaty chłodnicze są szeroko stosowane w produkcji i przetwarzaniu żywności, która wymaga wysokiego stopnia precyzji, jeśli chodzi o kontrolę temperatury.

Na przykład winiarskie agregaty chłodnicze służą do kontroli temperatury podczas fermentacji i przechowywania wina. Natomiast chillery piekarnicze pomagają w chłodzeniu mikserów, wody pitnej i zbiorników z drożdżami, czyli kluczowych elementów piekarni.

Obróbka metalu

Chillery usuwają nadmiar ciepła podczas obróbki metali. Kontrola temperatury jest niezbędna również przy wykańczaniu metali, np. galwanizacji lub powlekaniu bezprądowym.

Ich praca jest konieczna, ponieważ wspomniane procesy zazwyczaj wymagają bardzo wysokich temperatur nawet do kilkaset stopni do wiązania metali.

Niektóre branże wykorzystują agregaty chłodnicze w celu chłodzenia cieczy anodującej w wymienniku ciepła lub wykorzystują glikol/wodę jako medium chłodzące w celu obniżenia temperatury wewnątrz zbiornika.

Formowanie wtryskowe

Agregat chłodniczy może dostarczać strumień płynu do chłodzenia formy w idealnym tempie, dzięki czemu gwarantuje optymalną jakość produktu.

Formowanie wtryskowe to technika masowej produkcji części z tworzyw sztucznych przy użyciu wtryskarki, granulatu termoplastycznego i formy. Wymaga utrzymania precyzyjnych temperatur, aby zapobiec problemom takim jak pęknięcia, wypaczenia i naprężenia wewnętrzne w produkcie końcowym.

Chłodzenie pomieszczeń

W zakładach produkcyjnych, które generują dużo ciepła z ciężkich maszyn, agregat chłodniczy zapobiega ekstremalnym temperaturom w biurach i innych przestrzeniach roboczych.

Pomaga również zaoszczędzić na kosztach zakupu oddzielnych systemów chłodzenia.

Jakie są zalety chillerów?

Najważniejsze zalety chillerów to:

• żywotność (nawet 20-30 lat przy odpowiedniej konserwacji), 
• wydajność energetyczna, 
• przyspieszenie procesów produkcyjnych, 
• ochrona parku maszynowego, 
• oszczędność wody,
• cicha praca (w przypadku chillerów chłodzonych wodą), 
• niski koszt instalacji i konserwacji (w przypadku chillerów chłodzonych powietrzem), 
• wiele przypadków użycia.

Jak dbać o chiller?

Aby skutecznie dbać o chiller, pamiętaj o regularnej konserwacji. Najważniejsze elementy konserwacji chillerów to:

• prowadzenie dziennika z danymi operacyjnymi, 
• utrzymywanie przewodów w czystości, redukcja temperatury wody skraplacza,
• inspekcja pętli wodnych skraplacza, 
• sprawdzanie instalacji pod kątem wycieków, 
• pomiar stężenia glikolu,
• utrzymanie optymalnego natężenia przepływu wody lodowej, 
• analiza oleju kompresora (jeśli dotyczy), 
• kontrola silników i mechanizmu rozruchowego.

Ogólnie rzecz biorąc, konieczna jest okresowa inspekcja wszystkich komponentów instalacji. Obejmuje to rury, kable, podzespoły chillera, filtry i wiele innych rzeczy.

Jak dobrać chiller?

Aby dobrać chiller, który odpowiada twoim potrzebom, zwróć uwagę na następujące kwestie:

• rodzaj aplikacji, 
• wydajność chłodnicza, 
• rozmiar, 
• wydajność energetyczna, 
• sterowanie, 
• koszt.

Rodzaj aplikacji

Przypadek użycia jest jedną z pierwszych zmiennych, które należy wziąć pod uwagę przy zakupie agregatu chłodniczego.

Różne aplikacje wymagają innych chillerów. Dlatego zrozumienie, jakiego rodzaju instalacji potrzebujesz, jest doskonałym początkiem procesu zakupu.

Wydajność chłodnicza

Przy wyborze agregatu chłodniczego weź pod uwagę także jego wydajność chłodniczą. Jest to ilość ciepła, którą chiller może usunąć z pomieszczenia. Wydajność chłodniczą mierzymy w tonach.

Aby określić wymaganą wydajność chłodniczą, musisz znać obciążenie cieplne. Obliczysz je za pomocą specjalnego kalkulatora.

Rozmiar chillera

W wielu chillerach rozmiar i wydajność idą w parze. Za duży agregat chłodniczy będzie zużywał więcej energii, niż to konieczne, co zmniejszy zysk. Z kolei za mały może nie nadążać za potrzebami obiektu.

Odpowiedni chiller pozwala na efektywne chłodzenie przy jednoczesnym oszczędzaniu energii i pieniędzy.

Aby określić prawidłowy rozmiar agregatu chłodniczego dla swojego obiektu, oprócz obciążenia cieplnego ustal pożądaną temperaturę, natężenie przepływu i wymagany typ chłodziwa.

Wydajność energetyczna

Kolejnym ważnym czynnikiem przy wyborze agregatu chłodniczego jest efektywność energetyczna. Im bardziej wydajny chiller, tym mniej energii zużywa, co pozwala zaoszczędzić pieniądze na rachunkach.

Istnieje wiele czynników wpływających na efektywność energetyczną agregatu chłodniczego, w tym:

• jakość konserwacji, 
• typ kompresora, 
• izolacja, 
• elementy sterujące.

Sterowanie

Elementy sterujące agregatu chłodniczego są ważne z wielu powodów. Przede wszystkim:

• umożliwiają ustawienie żądanej temperatury,
• pomagają zoptymalizować działanie chillera, 
• dostarczają informacji diagnostycznych.

Istnieje wiele różnych typów elementów sterujących dostępnych dla agregatów chłodniczych. Najbardziej podstawowym jest termostat, który po prostu włącza i wyłącza pracę systemu, gdy temperatura osiągnie określony punkt.

Bardziej zaawansowane elementy sterujące, takie jak napędy o zmiennej prędkości, pomagają zoptymalizować działanie chillera i oszczędzać energię.

Koszt

Przed zakupem agregatu chłodniczego weź pod uwagę jego koszt początkowy i operacyjny, a także potencjalną cenę konserwacji i oczekiwany okres eksploatacji.

Systemy chłodzone wodą mają zazwyczaj wyższy koszt początkowy i wymagają więcej pracy przy instalacji niż wersje chłodzone powietrzem.

Znowu systemy chłodzone powietrzem zużywają znaczną ilość energii do zasilania wentylatorów. Jednak obniżają koszty operacyjne, ponieważ nie posiadają wieży chłodniczej, której wymaga wersja chłodzona wodą.

Jakie są typowe problemy przy chillerach?

Typowe problemy przy chillerach to przede wszystkim korozja, niedostateczna konserwacja, oraz problemy elektryczne.

Korozja w chillerach przemysłowych

Agregaty chłodnicze wykorzystują metalowe rury (zwykle miedziane lub ze stali węglowej) do przesyłania wody między agregatem a procesem. Obecność tlenu w wodzie może powodować korozję.

Jednak jeśli woda i rury są odpowiednio uzdatniane, ryzyko jej wystąpienia znacznie spada.

Z drugiej strony nieodpowiednie uzdatnianie sprawia, że do systemu dostają się osady, minerały i bakterie. Ich nagromadzenie różnicuje poziom natlenienia, co również prowadzi do korozji.

Ponadto każdy punkt, w którym używane są dwa różne metale, jest bardziej narażony na korozję. Wynika to z innych właściwości elektrochemicznych materiałów.

Niezależnie od tego, w jaki sposób dochodzi do korozji, często powoduje ona wycieki. Te zaś uszkadzają agregat chłodniczy, zmniejszą jego wydajność i mogą dewastować obszar wokół.

Niedostateczna konserwacja chillerów przemysłowych

Chillery wymagają wielu czynności konserwacyjnych, aby zachowały dobry stan. Jeśli nie podejmiesz odpowiednich kroków w tej kwestii, agregat chłodniczy może korodować, zatykać się, tracić wydajność lub doświadczać wielu innych problemów.

Problemy elektryczne w chillerach przemysłowych

Układy elektryczne w chillerach przemysłowych są starannie zaprojektowane i równie złożone, jak reszta maszyny. Dlatego można je łatwo wytrącić z równowagi przez skok wysokiego napięcia lub zużycie.

Jeśli wystąpi problem z uziemieniem lub awaria zasilania, agregat chłodniczy może to wykryć i wyłączyć się.

Jednak przeciążenie agregatu chłodniczego może spowodować jego przegrzanie, co prawdopodobnie doprowadzi do awarii. Ponadto przewody i kable czasem ulegają poluzowaniu lub uszkodzeniu po konserwacji lub w wyniku zaniedbania, co nieraz skutkuje nieprawidłowym działaniem chillera.

Ile kosztuje chiller?

Chiller kosztuje od kilku do kilkudziesięciu tysięcy złotych. W dużych obiektach przemysłowych cena instalacji może nawet przekroczyć kilkaset tysięcy złotych. Wszystko zależy od rozmiaru, typu i wydajności agregatu chłodniczego.

Najlepiej skonsultuj się z dostawcą lub producentem w celu uzyskania szczegółowych informacji o cenach.

FAQ

Czy agregat chłodniczy może być stosowany w procesach przemysłowych?

Tak, agregat chłodniczy może być stosowany w procesach przemysłowych do usuwania ciepła z maszyn, urządzeń i płynów. Pomaga to utrzymać stałą temperaturę i zapobiega uszkodzeniom sprzętu. Agregaty chłodnicze są również wykorzystywane tam, gdzie wymagana jest precyzyjna kontrola temperatury, np. w przetwórstwie żywności i produkcji półprzewodników.

Jakie czynniki chłodnicze są powszechnie stosowane w chillerach?

Czynnikami chłodniczymi powszechnie stosowanymi w agregatach chłodniczych są m.in. R-134a, R-410A i R-407C. Wiedz jednak, że wiele z nich jest zastępowanych nowszymi, bardziej przyjaznymi dla środowiska alternatywami.

Czy chiller może być stosowany w budynkach mieszkalnych?

Tak, chiller może być stosowany w budynkach mieszkalnych w celu zapewnienia chłodzenia podczas upałów. Jednak zazwyczaj jest droższym rozwiązaniem, niż klimatyzatory, więc nie cieszy się tak dużą popularnością w tym sektorze.

Czy agregat chłodniczy może służyć do ogrzewania?

Tak, agregat chłodniczy może służyć do ogrzewania dzięki procesowi zwanemu "odwróconym chłodzeniem". W jego trakcie chiller usuwa ciepło ze źródła, takiego jak np. kocioł z gorącą wodą. Następnie przekazuje je do wymiennika ciepła, który ogrzewa budynek lub proces.

Podsumowanie

Agregaty chłodnicze są niezbędnymi elementami wielu zakładów przemysłowych, a także budynków komercyjnych. Umożliwiają im skuteczną pracę i zapewniają wiele korzyści.

Dzięki zrozumieniu podstaw działania chillerów, a także ich typów, dużo łatwiej wybierzesz odpowiednie rozwiązanie do swoich potrzeb. Ponadto lepiej zadbasz o instalację, dzięki czemu posłuży ci wydajnie przez wiele lat.