На первый взгляд водоохлаждаемый чиллер часто выглядит избыточно сложным. Воздушный моноблок можно поставить снаружи и подключить к системе холодоснабжения. В водяной схеме сам чиллер размещают внутри, прокладывают ещё один трубопроводный контур, а на улице устанавливают градирню или сухой охладитель.
Такая схема отделяет холодильную машину от наружного воздуха и позволяет отводить тепло при более благоприятной температуре конденсации. На крупном объекте это может снизить энергопотребление и освободить кровлю от тяжёлых компрессоров, но добавляет насосы, водоподготовку и обслуживание.
Куда чиллер переносит тепло
Чиллер не «производит холод», а забирает тепло у здания и отдаёт его наружу. Внутри холодильной машины работают испаритель, компрессор, конденсатор и регулирующий орган.
В испарителе хладагент кипит и охлаждает воду либо раствор гликоля. Этот холодоноситель циркулирует через фанкойлы, приточные установки или технологические теплообменники. Компрессор повышает давление и температуру пара хладагента. В конденсаторе тепло переходит во второй водяной контур, после чего жидкий хладагент снова направляется к испарителю.
Получаются два гидравлически независимых кольца:
- контур испарителя переносит холод к потребителям;
- контур конденсатора уносит тепло от холодильной машины к наружному охладителю.
Вода двух контуров не смешивается. Расходы поддерживают отдельные насосы. Автоматика контролирует температуру и проток, блокируя компрессоры при потере циркуляции.
Градирня и драйкулер решают разные задачи
Мокрая градирня охлаждает воду за счёт частичного испарения. Тёплая вода распределяется по оросителю, контактирует с потоком воздуха и возвращается в бассейн холоднее. Теоретический предел процесса связан с температурой мокрого термометра, поэтому в подходящем климате конденсатор получает воду холоднее наружного воздуха по сухому термометру.
За это приходится платить расходом подпиточной воды. Кроме испарения есть капельный унос и продувка, которая ограничивает концентрацию солей. Открытая вода контактирует с пылью и микроорганизмами, поэтому градирня требует постоянной химической и санитарной программы.
Драйкулер — сухой воздушный теплообменник. Вода или гликоль проходит внутри трубок, вентиляторы обдувают оребрение. Испарения в штатном сухом режиме нет, риска аэрозоля градирни тоже нет. Однако температура жидкости ограничена температурой наружного воздуха, а в жару растут площадь теплообменника и мощность вентиляторов.
Закрытые испарительные и гибридные охладители уменьшают контакт рабочего контура с атмосферой либо переходят между сухим и мокрым режимами. Для них также рассчитывают воду, аэрозоль, зимнюю эксплуатацию и санитарные меры.
Почему водяной конденсатор экономичнее
Компрессору тем легче работать, чем меньше разница температур между испарением и конденсацией. Воздушный чиллер в жаркий день отдаёт тепло воздуху через оребрённый теплообменник. Температура конденсации должна быть выше наружной температуры с учётом расчётного температурного напора.
Мокрая градирня ориентируется на температуру мокрого термометра, которая обычно ниже температуры сухого. Водяной конденсатор также имеет хороший теплообмен при компактной поверхности. Поэтому холодильная машина часто показывает более высокий EER или COP, особенно при большой нагрузке и жаркой погоде.
В водяной системе электричество потребляют насосы и вентиляторы градирни, а мокрая башня расходует воду и реагенты. Поэтому в расчёте складывают энергию всего комплекса по часам года, а не сравнивают только паспортные коэффициенты чиллеров.
| Параметр | Воздушный чиллер | Водоохлаждаемый чиллер |
|---|---|---|
| Отвод тепла | Наружный воздух проходит через конденсатор | Вода переносит тепло к удалённому охладителю |
| Размещение компрессоров | Обычно снаружи | Возможна установка в машинном помещении |
| Дополнительное оборудование | Встроенные вентиляторы конденсатора | Насосы, трубопроводы, градирня или драйкулер |
| Вода | Не нужна для сухого конденсатора | Требуется для мокрой градирни и её подпитки |
| Обслуживание | Очистка наружных теплообменников | Водный режим, теплообменники, насосы и наружный охладитель |
Что даёт машинное помещение
Чиллер внутри здания защищён от осадков, обледенения, солнца и несанкционированного доступа. Температура вокруг оборудования стабильнее, а ремонт не зависит от погоды.
На кровле остаётся более лёгкая градирня или драйкулер без компрессоров. Это может уменьшить вибрацию, передаваемую несущим конструкциям, но не освобождает проект от расчёта массы, ветровых нагрузок, шума и виброизоляции наружного оборудования.
В машинном помещении нужны пути замены крупных узлов, вентиляция, дренаж, контроль утечки хладагента и доступ к трубным решёткам. Иногда экономия на кровельной раме оборачивается дорогой реконструкцией внутри здания — это выясняют заранее.
Водоподготовка — часть мокрой системы
При испарении чистая вода уходит в атмосферу, а соли остаются в оборотном контуре. Их концентрация растёт, на теплообменных поверхностях образуется накипь, металл корродирует. Продувка удаляет часть концентрированной воды, подпитка восстанавливает объём, реагенты сдерживают отложения и коррозию.
CDC связывает биологический риск с осадком, биоплёнкой, температурой, возрастом воды и остатком дезинфицирующего вещества. Для градирни разрабатывают водную программу: автоматизируют дозирование и продувку, исключают застой, применяют каплеуловители, ведут журнал, очищают и дезинфицируют систему.
Риск легионеллы нельзя закрыть разовой заливкой биоцида. Режим зависит от конструкции, качества подпитки, температуры и местных санитарных требований. Размещение градирни согласуют с воздухозаборами и зонами пребывания людей.
В замкнутом контуре следят за коррозией, воздухом и теплоносителем. Теплообменники очищают по загрязнению и росту температурного напора, а не только по календарю.
При какой мощности схема окупается
Единого порога в мегаваттах нет. Водоохлаждение чаще рассматривают для крупных круглогодичных нагрузок, когда экономия компрессоров перекрывает насосы, воду и обслуживание. Тот же мегаватт даст другой результат при дефиците воды или коротком летнем сезоне.
В сравнении фиксируют:
- Почасовой профиль нагрузки и расчётные температуры воздуха по сухому и мокрому термометру.
- Годовое потребление чиллера, насосов и вентиляторов при частичной нагрузке.
- Расход и стоимость подпитки, продувки, реагентов и санитарного контроля.
- Строительные работы, площадь машинного помещения и допустимую нагрузку на кровлю.
- Резервирование, шум, зимний режим и стоимость остановки производства.
Воздушный моноблок выигрывает простотой и отсутствием оборотной воды. Водоохлаждаемый чиллер раскрывает преимущество на больших и продолжительных нагрузках, когда низкая температура конденсации окупает дополнительную инфраструктуру. Выбор подтверждают расчётом всего комплекса, а не мощностью компрессоров или паспортным COP одной машины.
