Системы холодоснабжения

Система холодоснабжения — это ряд взаимозависимых установок, благодаря общему действию которых, создается определенный температурный режим. По способу отвода тепла они подразделяются на системы с прямым испарением хладагента и промежуточным хладоносителем. Иногда применяется смешанная схема, где задействованы и хладагент, и хладоноситель.

Устройство и принцип работы установок холодоснабжения

Кондиционирование невозможно осуществлять без установки холодоснабжения. Такая система, как правило, включает в себя следующие элементы:

• водоохлаждающие машины (чиллеры);
• неавтономные кондиционеры и фанкойлы;
• трубопроводы, служащие для передачи холодоносителя в центральные кондиционеры;
• регулирующую и запорную арматуру;
• аккумулирующие и расширительные баки;
• циркуляционные насосы;
• промежуточные теплообменники.

Работа установки невозможна без хладогента. В его качестве может выступать вода, фреон или аммиак. Это зависит от типа установки. Например, для производственных и технологических нужд чаще всего используют фреон, а для кондиционирования и систем вентиляции в быту – вода. Выработка охлажденной воды осуществляется с помощью чиллеров или холодильных центров. Тип оборудования, его мощность и оптимальный хладогент определяются расчетным путем для каждого проекта.

Центральное кондиционирование призвано обеспечивать циркуляцию воздуха в пространстве. Происходит забор внешнего воздуха, его очистка и передача к системе холодоснабжения, а затем очищенный и охлаждённый воздух направляется к доводчикам, которые поддерживают заданную температуру и позволяют создать в помещении требуемые условия. Собственно, главным преимуществом таких систем является тот момент, что установка не просто охлаждает воздух, она насыщает помещение чистым охлажденным воздухом.

Холодоснабжение может осуществляться от холодильных установок или же специальных холодильных станций. Залогом эффективной работы системы является правильное составление её схемы на этапе проектирования. Оптимальный вариант – максимально возможное приближение источника холода к потребителям, поскольку это снижает величину дополнительных энергозатрат и потери холода.

По способу отвода теплоты выделяют два типа систем:

• с непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах;
• с промежуточным хладоносителем, так называемое рассольное охлаждение;
• со смешанной схемой, где охлаждение части технологического продукта производится промежуточным хладоносителем, а часть – непосредственно испаряющимся хладогентом.

Первые могут быть:

• насосные;
• безнасосные.

Необходимость в насосе определяется типом хладогента, а также зависит от особенностей схемы установки конкретного проекта и взаиморасположения источника холода и его потребителей.

Системы с промежуточным хладоносителем могут быть:

• открытые;
• закрытые.

В зависимости от сферы применения зависит, какая система охлаждения будет использована.

Так, в пищевой промышленности используется большое количество разнообразных схем по подаче хладагента - прямоточные схемы с нижней, верхней, последовательной и параллельной подачей, с пароперегревателями и паросушителями, с напородержателями и с отделителями жидкости и т.д.

Не так разнообразны схемы в нефтехимической и химической промышленности. Их особенность заключается в необходимости использования различных хладагентов для различных производств, широким диапазоном температур холода и масштабностью холодопроизводительности.

Проект системы холодоснабжения учитывает не только потребности объекта в охлажденном воздухе, но и внешние факторы влияния – дополнительные естественные и искусственные источники холода. Точный расчет позволяет разработать систему с максимальной производительностью и минимальными потерями.

Сферы применения холодоснабжающих установок

Сфера применения современных мощных установок охлаждения очень обширна:

• пищевая промышленность – молочных и мясных комбинатов до рыбных цехов и предприятий, выпускающих кондитерскую продукцию;
• промышленные и строительные объекты для охлаждения различного типа производственного и технологического оборудования;
• фармацевтическая промышленность;
• холодильные установки для торговых предприятий;
• кондиционирование и вентиляция просторных по площади помещений – развлекательных центров, спортивных комплексов и т.д. 

Схема холодоснабжения с прямым испарением

Схема холодоснабжения: в первом цеху употребление холода равно -12 °С. Во втором и третьем цеху — 0 °С. Имеется компрессорно-конденсаторное оборудование. Роль испарителей исполняют технологические цеховые аппараты. В первом трубопроводе пары, выделяемые хладагентом, с температурой в -12 °С высасываются абсорберами. Второй трубопровод претерпевает то же самое действие, но с температурой в 0 °С. Третий трубопровод необходим для впуска жидкого ХА во все цеха. Четвертый трубопровод реализует вспомогательную деятельность. Пятый — освобождает технологические аппараты от жидкого ХА. Шестой — прокладывается по необходимости. В данной схеме он нужен, потому что на складе ХА отсутствуют компрессоры. Седьмой трубопровод передает жидкий ХА со станции на склад и обратно.

Системы холодоснабжения широко распространены в современном мире. Это обусловлено наличием крупных промышленных центров и ускоренным темпом жизни.

Выделяют следующие преимущества данного оборудования: повышенная термодинамика, высокоэффективная энергетика, возможность регулирования температурного режима подачи холода, ускоренное действие, легкость сборки, доступная цена и возможность получения низких температур.

Несмотря на большое количество преимуществ, конструкция имеет некоторые недостатки:

• при наличии плохо загерметизированных участков в помещении, существует высокая вероятность проникновения ядовитых паров;
• низкая пожаробезопасность и взрывоопасность;
• для запуска системы требуется большое число хладагента. 

Схема хладоснабжения с непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах

При организации системы хладоснабжения предприятия с непосредственным испарением хладагента используется физический принцип фазового перехода вещества – его испарения и конденсации. В схеме обязательно присутствует компрессорный агрегат, благодаря которому создается необходимая разница давлений между конденсатором (зона высокого давления), который отдает тепло хладагента в окружающую среду, и испарителем (зона низкого давления), который передает тепло из окружающего пространства хладагенту. В зависимости от вида применяемого хладагента, а также от взаиморасположения источника холода и его потребителей используется либо безнасосная (подача хладагента осуществляется благодаря разнице давлений), либо насосная (в схеме присутствует насос, который перекачивает хладагент из конденсатора в испаритель) схема холодоснабжения с непосредственным испарением хладагента.

Взаимосвязь холодильный установок (холодильных станций) с потребителями холода (технологическими цехами) в процессе технологического цикла для производства конечного продукта обеспечивается непосредственным испарением хладагента в технологических аппаратах. На холодильной станции размещаются компрессорно-конденсаторные агрегаты, оснащенные единой системой водоснабжения и системой сбора конденсата, а в цехах – технологические аппараты, выполняющие функцию испарителей.

Такая система позволяет подавать жидкий хладагент во все цеха по общему трубопроводу вне зависимости от температуры получаемого холода. Если несколько потребителей использует холод одинаковой температуры, то в межцеховых коммуникациях образуется разветвленная сеть трубопроводов; если же нескольким потребителям необходим холод разных параметров, связь между ними и холодильной станцией осуществляется несколькими отдельными трубопроводами. Например, если цеху 1 необходим холод температурой -12°С, а цеха 2 и 3 потребляют холод с температурой 0°С, то из холодильной станции к цехам по одному трубопроводу подается хладагент, а из цехов на станцию пары хладагента возвращаются для дальнейшей конденсации по раздельным трубопроводам для каждой температуры (отдельный трубопровод для температуры -12°С и разветвленный трубопровод от двух цехов для температуры 0°С).

 

 

Также при проектировании систем холодоснабжения в схеме предусматриваются отдельные трубопроводы для проведения вспомогательных операций в аппаратах технологических цехов, а также для освобождения технологических аппаратов в цехах от жидкого хладагента.

Бывает ситуация, когда на холодильной станции не предусмотрен компрессорный агрегат; тогда по отдельному трубопроводу со склада на станцию подается жидкий хладагент, а по другому подаются пары под давлением для его передавливания и подачи на станцию.

Схема промышленного холодоснабжения с непосредственным испарением хладагента проста в проектировании и монтаже, обеспечивает достижение максимальной энергетической и термодинамической эффективности предприятия, а также минимизирует капитальные издержки. Также немаловажным ее преимуществом является быстродействие, возможность получения холода более низких температур и разных температурных уровней для нескольких потребителей одновременно. Вместе с этим при использовании опасных для жизни человека хладагентов при нарушении герметичности системы вероятно попадание ядовитых паров в производственные и складские помещения, а также в случае нарушения техники безопасности есть опасность возникновения пожаров при использовании горючих хладагентов. Немаловажны также экономически недостатки, а именно необходимость большого количества хладагента для заполнения системы и, соответственно, высокие эксплуатационные издержки при организации схемы холодоснабжения с непосредственным испарением хладагента.

Схема холодоснабжения с использованием промежуточного хладоносителя

При такой организации системы хладоснабжения хладагент не выходит за пределы холодильной станции, а к потребителям холода по трубопроводам (отдельно для каждой температуры) доставляется предварительно охлажденный хладоноситель (вода, растворы солей, этиленгликоль) для использования в технологических процессах или охлаждения готового продукта; по обратным трубопроводам подогретый (отдавших холод) хладоноситель возвращается на станцию для следующего охлаждения. Для слива рассола также предусмотрен отдельный трубопровод, по которому хладоноситель самотеком сливается при переливе или опорожнении системы (вода сливается в канализацию). При наличии склада хладоносителя от него до холодильной станции проложен свой трубопровод, по которому насосами подается рассол для охлаждения.

 

 

Такая схема позволяет повысить надежность и безопасность системы как для персонала, так и для конечного продукта, однако повышает затраты на ее организацию и эксплуатацию, а также на монтаж, обслуживание и ремонт холодильного оборудования. Также к преимуществам относится возможность аккумуляции холода при остановке компрессора, простота регулирования температуры и холодопотребления (с помощью изменения количества рассола), а также возможность доставки холода к удаленным (свыше 1 км) потребителям. В то же время, по сравнению со схемой непосредственного испарения хладагента, система с промежуточными хладоносителями обладает меньшей термодинамической эффективностью, повышенной инерционностью и подходит только для больших предприятий.

На предприятиях используется открытая либо закрытая схема холодоснабжения с использованием промежуточного хладоносителя: в первом случае отепленный рассол сначала сливается в бак, откуда насосом возвращается в испаритель для следующего охлаждения, во втором – сразу подается в испаритель. Открытая схема используется в первую очередь с водой в качестве промежуточного хладоносителя: зимой холодная вода забирается прямо из источников, не требует охлаждения, а отепленная направляется в систему оборотного водоснабжения предприятия. В то же время при открытой схеме холодоснабжения значительно выше коррозия трубопроводов, а также требуется использование насосов бОльшей мощности.

С целью оптимального размещения всех функциональных компонентов для максимизации теплопередачи осуществляется система мониторинга промышленной холодильной системы, в результате которой подбирается оптимальная конфигурация холодильного оборудования предприятия: источник холода размещается максимально близко к конечным его потребителям, минимизируя протяженность трубопроводов, а, соответственно, гидравлические потери холода и связанные с этим ресурсозатраты.  

Какие существуют виды оборудования с прямым охлаждением

Проанализируем различные модификации, основываясь на их мощности и месте расположения.

1. Сплит-системы для бытовых потребителей. В большинстве квартир установлены подобные аппараты. Их мощность колеблется в диапазоне от двух до семи киловатт производительности холода.
2. Полупромышленные варианты. Это могут быть кондиционеры большой мощности, применяемые в квартирах. Их производительность холода в границах от семи до двадцати пяти киловатт позволяют устанавливать их в небольших торговых предприятиях или общественных зданиях.
3. Мультисплит-ситема. Такой тип кондиционера используется в частных домах или больших квартирах. Основанием приобретения такой установки является желание не портить фасад большим количеством внешних блоков. Или же по техническим параметрам подключение нескольких отдельных кондиционеров противопоказано. Они экономичны, обладают повышенной функциональностью и производят холод от пяти до восемнадцати киловатт.
4. Мульти зональная система. Характеризуется возможностью взаимодействия сразу с несколькими вариантами коммуникаций. Большое количество функций возможности работы при низких температурах. Мощность колеблется от двадцати пяти до ста восьмидесяти киловатт. Большая стоимость, но себя быстро окупает. Используется в отелях, крупных офисах и любых зданиях, где нужно воздействовать срезу на несколько помещений или этажей.

Какое оборудование требуется при кондиционировании воздуха с косвенным охлаждением

Главным образцом оборудования с косвенным охлаждением будет чиллер. Его схема холодоснабжения основана на действие воды, в отличие от кондиционера, где используется фреон. В этом случае вода служит для охлаждения теплообменника и затем трансформирует холод уже в помещение. Рассмотрим основные параметры.

1. Расстояние между внешними и внутренними модулями неограниченно. Оно регулируется только мощностью насосов подающих воду.
2. У чиллера есть все функции мульти зональной системы.
3. Для осуществления процесса кондиционирования внутри помещения служат вентиляторы, доставляющие холодный воздух по назначению.
4. Их монтаж прост и они гораздо практичнее в обслуживании, чем сплит-системы.

Мы - профессиональная инжиниринговая проектно-монтажная компания. На нашем сайте Вы можете получить коммерческое предложение и найти необходимую информацию.

Получить коммерческое предложение

Получите коммерческое предложение по вашему объекту, отправив сейчас быструю заявку.

Опишите кратко суть задачи: