Typy agregatów wody lodowej - Rodzaje chillerów

Jakie są rodzaje chillerów?

Są dwa główne rodzaje chillerów:

• z kompresorem (chłodzone powietrzem lub wodą), 
• absorpcyjne.

Poza tym istnieje wiele dodatkowych podkategorii, np. ze względu na technologię kompresora czy zastosowanie w przemyśle. Poniżej w szczegółach przyglądamy się wszystkim rodzajom chillerów.

Czym jest chiller z kompresorem?

Chillery z kompresorem to chillery, które wykorzystują kompresor do pompowania czynnika chłodniczego przez cały układ. Są najpopularniejszą odmianą tego typu maszyn.

Wydajność sprężarki, a tym samym wydajność chłodnicza agregatu, jest mierzona w kilowatach (kW), koniach mechanicznych (HP) lub przepływie objętościowym (m3/h, ft3/h). Istnieją też różne typy kompresorów. Mogą one być hermetyczne (spawane) lub półhermetyczne (skręcane).

Czasami chillery z kompresorem są łączone z osuszaczami chłodniczymi, które usuwają potencjalnie szkodliwą dla maszyn wilgoć ze schłodzonego powietrza.

Jak już wspomnieliśmy, chillery z kompresorem dzielą się na dwie podkategorie ze względu na sposób chłodzenia. Do wyboru masz urządzenia:

• chłodzone wodą, 
• chłodzone powietrzem.

Poniżej opisujemy każde z nich.

Czym są chillery chłodzone wodą?

Chillery chłodzone wodą to chillery, które zasysają wodę do parownika, gdzie następuje transfer ciepła z wody do czynnika chłodniczego. Tak schłodzona woda trafia przez główny dopływ do zbiornika, skąd pompa rozprowadza ją do kluczowych przestrzeni wykorzystując węże do chłodziwa.

Podczas przepływu przez każdy punkt systemu woda pochłania ciepło z otoczenia.

Mówi o tym druga zasada termodynamiki. Ciepło naturalnie przechodzi z rejonów o wyższej temperaturze do rejonów chłodniejszych.

Później woda powraca do agregatu chłodniczego, gdzie ponownie się ochładza. W ten sposób proces zaczyna się od nowa.

Jednak aby czynnik chłodniczy absorbował więcej ciepła z wody w każdym cyklu, musi przenieść gdzieś gorąco, które pochłonął poprzednio. Dlatego parownik transportuje ogrzany czynnik chłodniczy o niskim ciśnieniu do kompresora napędzanego silnikiem.

Kompresor zwiększa temperaturę i ciśnienie chłodziwa przed wysłaniem go do skraplacza.

W skraplaczu woda, która otacza rury czynnika chłodniczego, pochłania jego ciepło. Później trafia do wieży chłodniczej, gdzie uwalnia nadmierną temperaturę.

Gdy czynnik chłodniczy kontynuuje swój cykl, zawór rozprężny (podobny do dyszy butelki z wodą) zmniejsza jego temperaturę i ciśnienie, gdy chłodziwo przepływa z powrotem do parownika.

Czym są chillery chłodzone powietrzem?

Chillery chłodzone powietrzem to chillery, które chłodzą wężownicę skraplacza za pomocą wentylatora i zimnego powietrza.

Czynnik chłodniczy zwiększa swoją temperaturę i ciśnienie, gdy przechodzi przez kompresor. Później dociera do skraplacza, w którym powietrze zewnętrzne cyrkuluje za pomocą wentylatora. Skraplacz pochłania ciepło czynnika chłodniczego i odprowadza je na zewnątrz.

Na koniec chłodziwo wraca do parownika przez zawór rozprężny, aby ponownie rozpocząć proces.

Chillery chłodzone wodą vs. chillery chłodzone powietrzem

Główną różnicą pomiędzy chillerami chłodzonymi wodą, a chillerami chłodzonymi powietrzem jest fakt, że chillery chłodzone wodą są bardziej wydajne, zwłaszcza w przypadku dużych obciążeń chłodniczych. Wykorzystują parowanie wody do rozpraszania ciepła, co jest mniej energochłonne od nadmuchu powietrza na gorącą powierzchnię. Ponadto woda ma większą pojemność cieplną niż powietrze, więc łatwiej usuwa wysokie temperatury.

Dlatego chillery chłodzone wodą zniosą większe obciążenie w stosunku do zajmowanej powierzchni. Są też bardziej długowieczne. Jako że znajdują się wewnątrz budynku, niszczeją o wiele wolniej.

Jednak chillery tego typu potrzebują wieży chłodniczej i stałej podaży czystej wody. Oprócz tego są dużymi maszynami, więc zajmują sporo miejsca i (zależności od technologii kompresora) generują hałas oraz wibracje.

Co więcej, ich instalacja i utrzymanie więcej kosztuje. Ponadto zajmują miejsce w budynku, co wyłącza część przestrzeni z zastosowań biznesowych.

Jeśli zaś chodzi chillery chłodzone powietrzem, są tańsze w instalacji, ponieważ składają się z mniejszej ilości podzespołów. Ponadto zajmują mniej miejsca i mogą znajdować się na zewnątrz (np. na dachu), więc nie “kradną” przestrzeni biznesowej.

Co więcej, z racji prostszej konstrukcji ich konserwacja mniej kosztuje.

Jednak chillery chłodzone powietrzem nie są tak długowieczne, ponieważ z racji instalacji zewnętrznej są wystawione na działanie słońca, deszczu, mrozu, śniegu, etc. Przez to szybciej niszczeją. Ponadto ich konstrukcja jest podatna na uszkodzenia, blokady czy problemy z recyrkulacją.

Czym są chillery absorpcyjne?

Chillery absorpcyjne to chillery, które zamiast kompresora wykorzystują źródło ciepła do przemieszczania czynnika chłodniczego w układzie chłodzenia. Konstrukcja układu wygląda bardzo podobnie. Jedyną różnicą jest brak kompresora - w jego miejsce pojawia się absorber, pompa i generator.

Cykl termodynamiczny jest zasilany ciepłem, które bierze się z pary, gorącej wody lub spalania. W jego trakcie opary czynnika chłodniczego są pochłaniane, co skutkuje rozcieńczeniem materiału pochłaniającego.

Jednym z najpopularniejszych absorbentów w chillerach absorpcyjnych jest bromek litu w połączeniu z wodą jako czynnikiem chłodniczym. Jednak niektóre układy chłodzenia wykorzystują kombinację wody i amoniaku.

Jeśli zaś chodzi o źródło ciepła, czasami jest nim odpad cieplny z innego urządzenia, co zwiększa efektywność energetyczną.

Warto zaznaczyć, że chillery absorpcyjne wymagają znacznie większych wież chłodniczych, niż wersje z kompresorem. Są jednak bardziej energooszczędne, zwłaszcza gdy masz dostęp do taniego źródła ciepła lub ciepła odpadowego.

Do obsługi chillerów absorpcyjnych w słonecznym klimacie wykorzystuje się nawet energię słoneczną.

Czym są chillery glikolowe?

Chillery glikolowe to chillery, które wykorzystują glikol jako czynnik chłodniczy. Chillery glikolowe są sercem systemu chłodniczego, który znajduje powszechne zastosowanie w browarach i winiarniach. Idealnie nadają się do utrzymywania odpowiedniej temperatury produktów spożywczych, ponieważ oferują niezawodny mechanizm kontroli.

Chiller glikolowy się z kompresora, parownika, skraplacza, elementu dławiącego i elektrycznego układu sterowania.

Czynnik chłodniczy chillera pochłania energię cieplną z procesu i zwykle zmienia się w gaz. W tej postaci trafia do skraplacza, który odprowadza ciepło poprzez kondensację pary wodnej. Przy okazji skrapla czynnik chłodniczy z powrotem w chłodniejszą mieszaninę gazu i cieczy, która znów trafia do źródła ogrzewania i ponownie rozpoczyna cały cykl.

Jako że poszczególne winiarnie i browary nie mają dokładnie takich samych potrzeb, nie ma jednego uniwersalnego systemu glikolowego, który nadawałby się dla wszystkich lokalizacji i zastosowań.

Przy wyborze konstrukcji agregatu glikolowego w grę wchodzi wiele czynników, dlatego też indywidualne rozwiązanie dla firmy ma ogromne znaczenie.

Podział chillerów według mobilności

Oprócz podstawowego podziału chillery występują także w dwóch wersjach mobilności. Do dyspozycji masz chillery:

• przenośne,
• centralne.

Poniżej przyglądamy się każdemu z nich.

Czym są chillery przenośne?

Przenośne chillery to chillery, które cechują się mniejszą wydajnością (do 40 ton chłodniczych), prostszą konstrukcją i niższym kosztem instalacji. Jako że posiadają kółka, są łatwe w transporcie.

Podłączysz je za pomocą elastycznych węży i uruchomisz bez większych problemów.

Co więcej, przenośne chillery zwykle zapewniają stałą wydajność wymiany ciepła, mierzoną w tonach. Najlepiej sprawdzają się tam, gdzie dany element sprzętu przetwórczego wymaga przepływu wody chłodzącej o temperaturze znacznie różniącej się od innych urządzeń.

Chillery przenośne zawierają pojedynczy obwód lub strefę transferu ciepła. Dlatego dobrze nadają się do stosowania w procesach, w których wymagania dotyczące chłodzenia pozostają względnie stałe.

Z reguły przenośne agregaty chłodnicze działają najbardziej energooszczędnie, gdy obciążenie chłodnicze ściśle odpowiada ich wydajności znamionowej.

Czym są chillery centralne?

Centralne chillery to chillery, które cechują się większą wydajnością, bardziej złożoną konstrukcją, wyższą efektywnością energetyczną i kosztowniejszą instalacją.

Kluczową zaletą centralnego systemu chłodzenia jest to, że z powodzeniem obsłuży wiele dużych i zmiennych obciążeń procesowych, które wymagają wody chłodzącej o mniej więcej tej samej temperaturze.

Ponadto chillery tego typu posiadają funkcje umożliwiające modulowanie ich wydajności. Dopasujesz ją do zmieniających się potrzeb w zakresie chłodzenia produkcji.

Jeden centralny agregat chłodniczy zapewni lepszą ogólną wydajność niż wiele przenośnych chillerów o tej samej łącznej efektywności.

Zastanawiasz się, co będzie lepsze: jeden centralny system, czy wiele przenośnych urządzeń? Odpowiedź zależy od ogólnej kombinacji potrzeb chłodzenia w zakładzie.

Zasadniczo, jeśli 80% lub więcej materiałów jest przetwarzanych w jednym zakresie temperatur, centralny system chłodzenia zaspokoi potrzeby przy niższym tonażu operacyjnym, mniejszej powierzchni i prawdopodobnie rzadszej codziennej konserwacji.

Jeśli natomiast przetwórstwo materiałów wymaga bardzo różnych temperatur, odpowiednio dobrane przenośne chillery będą bardziej wydajne.

Czasami firmy stawiają na mieszankę obu rozwiązań. Posiadają centralny agregat chłodzący, ale wspomagają się również przenośnymi urządzeniami.

Podział chillerów według technologii kompresora

Chillery dzielimy również na kilka rodzajów w zależności od tego, jaki rodzaj kompresora wykorzystują. Poniżej przyglądamy się najpopularniejszym z nich.

Czym są chillery odśrodkowe?

Chillery odśrodkowe to chillery, które działają w oparciu o obracające się wirniki, które sprężają czynnik chłodniczy i tłoczą go do obiegu.

Większość chillerów odśrodkowych jest chłodzonych wodą (niezwykle rzadko spotyka się kompresor odśrodkowy w chillerze powietrznym).

Tego typu sprężarki najczęściej znajdują zastosowanie przy średnich i dużych obciążeniach chłodniczych (zwykle od 150 do 6000 ton chłodniczych). Oferują wysoką wydajność w kompaktowej konstrukcji, ale zazwyczaj wymagają pełnego obciążenia do skutecznej pracy.

Odśrodkowe chillery działają w oparciu o obracające się wirniki, które sprężają czynnik chłodniczy i tłoczą go do obiegu.

Czym są chillery z kompresorem tłokowym?

Chillery z kompresorem tłokowym to chillery, które wykorzystują tłok i komorę do sprężania czynnika chłodniczego. Kompresory tłokowe pojawiają się zarówno w chillerach chłodzonych wodą, jak i powietrzem.

Najlepiej sprawdzają się przy małych i średnich obciążeniach od 50 do 500 ton chłodniczych.

Jest to jednak stara technologia, którą producenci wykorzystują coraz rzadziej.

Czym są chillery z kompresorem spiralnym?

Chillery z kompresorem spiralnym to chillery, których działanie opiera się na wykorzystaniu dwóch spiralnych płyt (jednej stacjonarnej i jednej obrotowej) do sprężania czynnika chłodniczego.

Kompresory spiralne są stosowane zarówno w chillerach chłodzonych powietrzem, jak i wodą.

Chillery spiralne najlepiej sprawdzają się przy małych i średnich obciążeniach od 40 do 400 ton chłodniczych.

Czym są chillery z kompresorem napędzanym śrubą?

Chillery z kompresorem napędzanym śrubą to chillery, w których sprężarki śrubowe wykorzystują dwa zazębiające się wirniki spiralne do sprężania czynnika chłodniczego.

Kompresory śrubowe również znajdują zastosowanie w obu typach chillerów (chłodzonych wodą i powietrzem). Najlepiej sprawdzają się przy małych i średnich obciążeniach chłodniczych. Zazwyczaj są dostępne w wersjach o wydajności od 70 do 600 ton chłodniczych.

Czym są chillery z kompresorem Turbocor?

Chillery z kompresorem Turbocor to chillery, których metoda działania opiera się na dwóch wirnikach obrotowych, które sprężają czynnik chłodniczy. Co więcej, kompresor turbocor nie potrzebuje oleju.

Kompresory turbocor są najbardziej uniwersalną technologią. Nadają się zarówno do chillerów chłodzonych wodą, jak i powietrzem. Ponadto sprawdzą się w małych i dużych budynkach.

Zakres obciążenia tego typu kompresorów sięga od 60 do 1500 ton chłodniczych.

Ich metoda działania opiera się na dwóch wirnikach obrotowych, które sprężają czynnik chłodniczy. Co więcej, kompresor turbocor nie potrzebuje oleju.

Podział chillerów według zastosowań

Chillery dzielimy również ze względu na ich zastosowanie. Pod tym kątem wyróżniamy kilka głównych branż.

Czym są chillery do żywności i napojów?

Chillery do żywności i napojów utrzymują optymalną temperaturę produktów spożywczych i napojów. Ma kluczowe znaczenie, ponieważ bezpośrednio przekłada się na ich bezpieczeństwo i jakość.

Chillery sprawdzają się w wielu okolicznościach niezależnie od tego, czy chodzi o chłodzenie płynów, takich jak mleko lub sok, czy też o utrzymanie świeżości produktów spożywczych.

Branża ma do dyspozycji różne typy urządzeń, w tym jednostki chłodzone powietrzem i wodą. Jeśli zaś chodzi o wielkość chillera, zależy ona od ilości produktów żywnościowych i wymagań temperaturowych.

Czym są chillery medyczne?

Chillery medyczne, to chillery, które odgrywają istotną rolę w utrzymywaniu optymalnych poziomów temperatur sprzętu medycznego np. urządzenia do rezonansu magnetycznego i tomografy komputerowe.

Dzięki precyzyjnej kontroli temperatury chillery zapewniają stałą wydajność i zapobiegają przegrzaniu, które może negatywnie wpłynąć na bezpieczeństwo aparatury i pacjentów. Układy chłodzenia pomagają również w utrzymaniu sterylności, ponieważ precyzyjnie kontrolują poziom wilgoci.

Czym są chillery HVAC?

Chillery HVAC są kluczowymi komponentami w różnych zastosowaniach przemysłowych i komercyjnych (np. szpitale, centra danych i zakłady produkcyjne). Chłodzą wodę lub inne płyny w celu zapewnienia klimatyzacji lub chłodzenia procesów przetwórczych.

Chillery mają różne rozmiary od małych jednostek mieszczących się pod biurkiem po duże systemy, które wymagają całego pomieszczenia. Wybór odpowiedniej wielkości i typu agregatu chłodniczego zapewni firmom lepszą wydajność i obniży koszty energii. Ponadto wydłuży żywotność ich systemów mechanicznych HVAC.

Chillery do obróbki metali

Chillery do obróbki metali to chillery, które zapewniają wysoką jakość procesów galwanicznych i chemicznych. Precyzyjna kontrola temperatury jest niezbędna, aby uniknąć korozji, wżerów i innych wad, które wynikają z nieprawidłowych warunków środowiskowych.

Przy wyborze chillera do obróbki metali ważne jest, aby wziąć pod uwagę rozmiar aplikacji, wymagany zakres temperatur i rodzaj używanych chemikaliów.

Czym są chillery przemysłowe?

Chillery przemysłowe to chillery, które mają zastosowanie w szerokim zakresie działań komercyjnych, gdzie służą do chłodzenia dużych maszyn i urządzeń. Tym samym zapewniają im optymalną wydajność.

Na rynku znajdziesz różne przemysłowe chillery (w tym chłodzone powietrzem i wodą). Przy właściwym planie i odpowiedniej konserwacji zapewnią ci niezawodne chłodzenie przez wiele lat.

Czym są chillery do przetwórstwa tworzyw sztucznych?

Chillery do przetwórstwa tworzyw sztucznych to chillery, które utrzymują precyzyjną kontrolę temperatury w przemyśle tworzyw sztucznych. Odpowiedni system chłodzenia poprawi wydajność i jakość produkcji, jednocześnie obniżając koszt energii.

Do wyboru masz chillery chłodzone powietrzem i wodą. Spełniają różne wymagania w zależności od indywidualnych potrzeb.

FAQ

Czy agregat chłodniczy to skraplacz?

Nie, agregat chłodniczy to nie skraplacz. Skraplacz jest jednym z elementów układu w agregacie. Odpowiada za odprowadzanie ciepła z czynnika chłodniczego za pomocą parownika.

Jaki jest najczęściej używany rodzaj chillera?

Najczęściej używanym rodzajem chillera jest wersja z kompresorem. W zależności od potrzeb i obciążenia systemu do dyspozycji masz agregaty z różnymi rodzajami sprężarek, np. odśrodkową, spiralną czy śrubową. Każda z nich ma swoje plusy i minusy.

Który rodzaj chillera jest najbardziej wydajny?

Najbardziej wydajnym rodzajem chillera jest wersja chłodzona wodą z kompresorem odśrodkowym. Gwarantuje największą efektywność pracy przy pełnym obciążeniu. Co prawda wydajność spada przy częściowym załadunku, ale za pomocą dodatkowych usprawnień zredukujesz tę słabość sprężarki.

Podsumowanie

Jak widzisz, wyróżniamy wiele różnych chillerów. Chillery dzielą się nie tylko ze względu na rodzaj konstrukcji i sposób chłodzenia, ale także mobilność, zastosowaną technologię czy przeznaczenie branżowe.

Dlatego wybór odpowiedniego agregatu chłodniczego bywa trudny.

Każdy chiller ma swoje plusy i minusy, które powinieneś rozważyć, zanim zdecydujesz się na zakup. Tym bardziej, że instalacja systemu chłodniczego wiąże się ze znacznym kosztem początkowym.