Кондиционер с водяным охлаждением конденсатора

Классификация прецизионных кондиционеров

В зависимости от конструкции внутренних блоков, прецизионные кондиционеры классифицируются на следующие типы:

• потолочные;
• шкафные прецизионные типы кондиционеров;
• межрядные.

В зависимости от способа охлаждения конденсаторов они бывают воздушными и жидкостными. Взяв в основу классификации используемый теплоноситель – воду или этиленгликоль.

Каждая из перечисленных выше категорий имеет свои особенности, преимущества и недостатки, которые обязательно нужно учесть в ходе осуществления выбора системы контроля температурного и влажностного режима помещения.

Фреоновые прецизионные кондиционеры

Для объектов телекоммуникаций предусмотрены фреоновые моноблоки и системы климат-контроля прецизионного типа.

Для стационарных объектов покрупнее используются шкафные внутренние блоки и межрядные кондиционеры.

Классическим и самым экономичным в плане капитальных затрат решением для серверных признаются шкафные кондиционеры, оснащенные испарителем непосредственного кипения, они же фреоновые.

Вот так выглядят фреоновые прецизионные кондиционеры в разрезе. На схеме изображено одно и то же устройство, только с разных сторон

Возможны различные варианты их исполнения: с наружным конденсатором с охлаждением воздушного типа, с конденсатором жидкостного охлаждения встроенного типа, а также укомплектованные сухой градирней.

Похожими разновидностями конденсаторов отличаются и межрядные кондиционеры с прямым испарением (категория шифруется как DX).

Жидкостные прецизионные устройства

Шкафные прецизионные кондиционеры, оснащенные жидкостным теплообменником, применяются в охладительной чиллерной схеме как доводчики.

В данном случае, надежность эксплуатации и температурный режим охлаждения определяются  принятой принципиальной схемой холодоснабжения объекта – схема включает в себя наличие чиллеров и насосных групп.

Стартовые капитальные затраты превышают на 30-40% затраты, связанные с фреоновыми кондиционерами. Нельзя не отметить, что проведение  оптимизации схемы холодоснабжения становится возможным снижение эксплуатационных расходов.

Прецизионный кондиционер с фрикулингом

Механизм функционирования этого типа кондиционера базируется на использовании сниженных наружных температур.

Свободное охлаждение (по-английски – фрикулинг) легко и просто реализуется во фреоновом прецизионном кондиционере шкафного типа с конденсатором (жидкостным) и сухой градирней.

Прецизионный кондиционер, оснащенный фрикулингом – схема устройства с 2-мя контурами (красным обозначен жидкостной теплообменник, синим – содержащий этиленгликоль)

Понадобится 2-й теплообменник (жидкостной) и этиленгликоль, который заполняет контур сухой градирни. При падении температуры окружающей среды на расчетный уровень охлаждение будет происходить за счет функционирования 2-го контура – теплообменника и градирни.

Несмотря на увеличение изначальных вложений на закупку дополнительного оборудования, срок окупаемости этих агрегатов будет менее 2-х лет , а более точный расчет можно осуществить, зная размер местных тарифов.

Особенности систем резервирования

Прецизионные кондиционеры для возможности реализации резервирования функции охлаждения оснащены дополнительными теплообменниками – жидкостными и фреоновыми.

Основной принцип функционирования данной системы состоит не просто в банальном дублировании охладительных систем, а в применении систем охлаждения с отличными друг от друга принципами работы.

Система резервирования позволяет существенно повысить функциональные характеристики системы кондиционирования, а значит можно будет установить ее практически в любом помещении

Иначе говоря, в одном устройстве комбинируются агрегаты, оснащенные различными источниками охлаждения.

Необходимость в резервировании и его степень устанавливается нормативными требованиями в соответствии с классом отказоустойчивости объекта – определяется по TIER.

Преимущества и недостатки, которые могут повлиять на выбор оборудования

К основным достоинствам такой техники можно отнести:

• Высочайшую точность работы в заданных климатических параметрах. Такая техника может поддерживать температуру в помещении, с точностью до 0,1 С°, а уровень влажности до ± 2%. Кроме того, такое оборудование способно эффективно выполнять поставленные задачи в температурном диапазоне от – 50 С° до + 50 С°.
• Надежность. Они могут работать непрерывно, при круглосуточной эксплуатации, в течение 15-20 лет. Но для поддержания их бесперебойной работы требуется обязательное техническое обслуживание прецизионных кондиционеров и установленная система перезапуска в случае падения напряжения.
• Высокая экономичность и энергоэффективность этой техники. Такие системы благодаря использованию современных технологий имеют высокий КПД и способны за короткое время переработать большой объем воздуха при низком энергопотреблении.
• Возможность автоматизированного управления и удаленного контроля над заданными параметрами.

На видео предоставлено решение для ЦОД с большим тепловыделением.

Основные недостатки такой климатической техники

• Такие климатические системы надежны, высокотехнологичны и дороги. Схема прецизионного кондиционера включает в себя довольно много сложного оборудования контроля и управления системой, элементов фильтрации и увлажнения воздуха, поэтому такая климатическая техника не может стоить дешево.
• К недостаткам такой техники можно причислить и сложность с поиском квалифицированного обслуживающего персонала. Как это ни парадоксально, найти специалиста по ремонту и обслуживанию этого оборудования очень сложно даже в крупных городах, не говоря уже о периферии.
• Еще одним недостатком является их узкая специализация. Они применяются только в том случае, если другие системы не могут предоставить достаточную надежность и эффективность, хотя некоторых случаях без их использования невозможно обойтись.

Область применения кондиционеров

Несмотря на то, что их практически не применяют для обработки воздуха в жилых помещениях, сфера применения прецизионных кондиционеров довольно велика:

• Телекоммуникационные помещения.
• Центры сбора и обработки данных.
• Серверные помещения.
• Химические и бактериологические лаборатории.
• Операционные и боксы интенсивной терапии.
• Музеи и библиотеки.

Принципы работы

Кондиционеры прецизионного типа поглощают прохладный воздух снаружи, затем он обрабатывается в приточной среде, после чего выходит в помещение с заданной температурой, влажностью и скоростью движения воздуха.

В результате такие прецизионные кондиционеры являются своеобразным гибридом атмосферной установки и вентиляционной системы комнаты. В зависимости от вида охлаждения и числа контуров выделяют несколько принципов работы прецизионных установок.

Устройства с воздушным блоком охлаждением обозначены более традиционной схемой охлаждающего цикла, аналогичного с работой сплит-системы. Фреон под напором уменьшается в компрессоре и переходит в конденсатор уже в жидком состоянии.

Затем он двигается через терморегулирующий вентиль в испаритель, где снова переходит в газообразное состояние и попадает опять в компрессор. В связи с этим воздух охлаждается при движении через испаритель и выходит наружу.

Прецизионный кондиционер с выносным воздушным конденсатором

Этот вид работы установок почти не отличается от функционирования изделия с кулером. Только лишь охлаждение устройства получается не воздушное, а водяное.

Во внутреннем блоке размещается теплообменник, к которому снаружи для охлаждения подключен драйкулер с водяной помпой. Через испаритель передается теплый воздух и затем совершается сброс наружу благодаря встроенному вентилятору.

Если устройство с водяным охлаждением, то кондиционер, как правило, сочетается с чиллером (охлаждающей установкой)

Преимущества и недостатки прецизионных кондиционеров

Прецизионные кондиционеры относятся к разряду высокоточного оборудования, а точнее — надёжных и долговечных устройств с высокой мощностью. Покупка такого агрегата однозначно решит проблему контроля температурного режима в помещении.

Преимущества прецизионных устройств:

• Возможность поддержания точного температурного порога. В среднестатистических кондиционерах данного типа, шаг изменения составляет 0.5 градуса.
• Контроль влажности в пределах 3%. Исключительно для приборов со встроенным увлажнителем.
• Способность бесперебойной работы без необходимости отключения или какой-либо перезагрузки.
• Многие модели обладают дополнительным резервным блоком, который начинает функционировать после в случае отключения основного.

Современная серверная и ряд прецизионных устройств

Данные устройства обладают и своими недостатками, к которым относятся:

• Слишком высокая ценовая политика. Прецизионные кондиционеры сложны в изготовлении, требуют массу комплектующих деталей и соответствующих специалистов по сборке и настройке. Поэтому каждый прибор обладает высокой стоимостью.
• Сложный монтаж. Для подключения прецизионных устройств следует вызывать специалистов, которые не только доставят кондиционер и проведут его установку, но также настроят его работу.
• Обладают большими габаритами. Что подразумевает соответствующую транспортировку и доставку на место установки.
• Не созданы для бытового назначения. Актуальность использования только в качестве источника охлаждения технических или технологических помещений.

Особенности монтажа запуска и технического обслуживания

В связи с наличием водяного контура, к наружному блоку необходимо подвести подводящий и отводящий трубопровод.

В качестве системы водоснабжения могут быть использованы:

1. Две скважины. С одной вода подается в теплообменник, а в другую сбрасывается.
2. Замкнутый цикл охлаждения промышленного оборудования.
3. Замкнутый цикл отопления офисных помещений с мощными серверными отделениями. В процессе работы кондиционера, жидкость температурой от -5 до +40, должна постоянно циркулировать по водяному теплообменнику под давлением не ниже 2 бар.

После долгого простоя холодильной машины необходимо прочистить водяной фильтр, проверить циркуляцию воды или антифриза. После подачи теплоносителя в кондиционер для возобновления циркуляции нужно произвести сброс воздушной пробки через золотник.

Золотник для сброса воздушной пробки.

Последовательность удаления воздушной пробки:

1. С клапана золотникового типа откручиваем колпачок.
2. Надавливаем на золотник и выпускаем воздух.
3. После появления воды из клапана отпускаем золотник.
4. Проверяем герметичность сбросного устройства.
5. Закручиваем колпачок.

При проведении технического обслуживания наружного блока выполняется:

• чистка всех компонентов системы от пыли;
• очистка сетчатого фильтра водяного контура от накопленной грязи;
• проверка герметичности системы и количество хладагента;
• восстановление теплоизоляции фреонопровода.

Некоторые параметры, на которые следует ориентироваться при проведении ТО, указаны на информационной табличке.

Информационная табличка.

Все остальные работы, проводимые в процессе ТО внутреннего блока, остаются такими же, как и при ревизии кондиционера типа воздух-воздух.

Функции элементов чиллера

1. Компрессор

Компрессор чиллера откачивает парообразный хладагент из испарителя и сжимает его. При сжатии повышается температура хладагента. Давление изменяется так, чтобы при охлаждении в конденсаторе газообразный фреон стал жидким.

2. Конденсатор

Конденсатор – это теплообменник, в котором фреон отдает тепло воде. Его температура падает, давление снижается. Газообразный хладагент становится жэидким. В качестве источника воды могут использоваться:

• Грунтовые воды;
• Бассейны;
• Водоемы;
• Промышленные резервуары.

3. Регулятор давления хладагента (фреона)

Регулятор нежен для контроля баланса давления хладагента. Он настроен таким образом, чтобы при попадании в конденсатор фреон сжижался, а в испарителе – закипал.

5. Регулировочный клапан для воды

В зависимости от давления хладагента, регулирует подачу воды в конденсатор. За счет этого жидкость в конденсаторе не перегревается.

7. Электромагнитный клапан жидкого хладагента (опционально)

При отключении компрессора перекрывает поток фреона. Благодаря этому хладагент не попадает в испаритель. В противном случае фреон закипал бы в испарителе, оказывая избыточное давление на компрессор. Это привело бы к его поломке.

10. Кран байпаса для горячего хладагента (фреона)

Кран байпаса устанавливается не во всех моделях. Он необходим для пропускания горячего хладагента в холодный. Это нужно тогда, когда компрессор часто включается и отключается. За счет подмешивания нагретого фреона в охлажденный:

1. Уравнивается температура в двух потоках;
2. Снижается нагрузка на компрессор;
3. Понижается энергоэффективность чиллера.

11. Испаритель

Испаритель – это теплообменник, в котором поддерживается нормальное давление. Попадая в него фреон закипает, его температура понижается. За счет этого он охлаждает воду в резервуаре.

12. Резервуар

Емкость с водой, в которой расположен испаритель. Содержит определенный объем жидкости, чтобы избежать перепадов температуры.

16. Электромагнитный клапан подлива воды

Если уровень воды в резервуаре падает, поплавковый включатель подает сигнал. Электромагнитный клапан открывается, вода подается в резервуар.

18. Поплавковый включатель подлива (опционально)

Необходим для контроля уровня воды в резервуаре. Если уровень падает ниже заданного, он включает соответствующий электромагнитный клапан.

19. Манометр низкого давления

Показывает давление хладагента в газообразном состоянии.

В этой статье мы рассказали про принцип работы чиллера с водяным охлаждением. Надеемся, она была вам полезной, а информация подана понятно. Не забудьте поделиться ей с друзьями!

Последние публикации

Принцип работы

Принцип работы холодильной машины основан на свойстве жидкого вещества при испарении, интенсивно поглощать тепло, а при конденсации, отдавать тепловую энергию. В роли такого вещества применяется фреон, который производит перенос тепла или холода из одного места в другое. Рассмотрим, как осуществляется теплоперенос между блоками в режиме охлаждения, при работающем компрессоре на участках, указанных на рисунке 1.

«А-В». Газообразный фреон, под высоким давлением перемещаясь по конденсатору, конденсируется и через теплообменники отдает тепло воде.

«С-D». Вода под давлением не менее 2 бар подается на теплообменник, который плотно соприкасается с конденсатором, нагревается и сбрасывается в систему отопления или другие точки по утилизации тепла.

«В-Е». Жидкий хладагент, проходя через дросселирующее устройство, превращается в смесь, состоящую из газа (? 20 %) и жидкости (? 80 %) за счет резкого снижения давления. Газовая фаза способствует охлаждению фреона до 4 – 7 0С.

«E-F». Охлажденная смесь, двигаясь по испарителю, разогревается из-за поглощения тепловой энергии помещения и в точке «F» переходит в газообразное состояние.

«F-А». Нагретый газ засасывается компрессором, сжимается и под высоким давлением подается в конденсатор. Цикл замыкается и воспроизводится до обесточивания двигателя компрессора.

Для применения кондиционера в режиме обогрева нужно поменять направление движения хладагента таким образом, чтобы теплообменник внутреннего блока выполнял функцию конденсатора, а наружного – испарителя. Реверсивное движение фреона обеспечивается за счет встроенного в кондиционер с водяным охлаждением конденсатора специального переключателя – четырехходового клапана.

Устройство кондиционера с водяным охлаждением конденсатора.

Принцип работы прецизионного кондиционера

Основным элементом, обеспечивающим понижение температуры, является холодильный агент, который закачивают в устройство в газообразном состоянии. Чтобы лучше понять работу прецизионного кондиционера, следует разобрать последовательность охлаждения воздушного потока.

1. На первом рабочем этапе холодильный агент поступает в секцию, где сжимается компрессором до определённого объёма.
2. Затем данное вещество попадает в конденсатор, где происходит отведение излишнего тепла. При удалении тепла, холодильный агент из газообразного состояния переходит в жидкое. Следует напомнить, что в некоторых устройствах конденсатор выносится как отдельный блок.
3. После конденсатора, холодильный агент в жидком состоянии попадает в дроссельный узел, где и происходит понижение его температуры. Помимо этого, также падает и давление жидкости, для более удобной её транспортировки по системе.
4. На окончательном этапе, жидкий холодильный агент попадает в испаритель, где заново преобразуется в газообразное состояние.

Схема функционирования устройства

Как же происходит охлаждение воздуха в помещении? Достаточно просто: воздух, с помощью вентилятора, забирается из помещения, а далее проходит через испаритель, в котором и происходит его падение температуры. После охлаждения, воздушный поток заново транспортируется в комнату внешним вентилятором.

Конечно, с увеличением функционала, возрастает необходимость и в установке дополнительных частей системы, таких как нагревательные элементы, увлажнители воздуха, фильтрующие устройства и т.д. Помимо вышеперечисленных узлов, в кондиционере также предусмотрен блок автоматического управления и регулировки температурного уровня воздушного потока, запорная арматура, вентилирующие устройства.

Задачи прецизионных кондиционеров

Основная задача прецизионного оборудования – это точное поддержание параметров микроклимата в помещении. Современные прецизионные кондиционеры могут обеспечить соблюдение следующих параметров:

• точность поддержания температуры (+/- 0,5 °С);
• точность поддержания влажности (+/- 2%);
• возможность работы в широком диапазоне температур наружного воздуха от — 50 °С до + 45 °С;
• схема работы 24 х 7 х 365, что означает работу  24 часа в сутки, 7 дней в неделю и 365 дней в году вне зависимости от внешних климатических условий;
• полная совместимость с системами диспетчеризации зданий.

Прецизионный кондиционер – это парокомпрессионная холодильная установка, работающая по обратному холодильному циклу (циклу Карно), в котором работа сжатия превышает работу расширения и за счет подведенной работы теплота передается от холодного источника к горячему. Основные элементы холодильного контура: компрессор, конденсатор, регулятор потока хладагента, испаритель и рабочее тело — хладагент (ГОСТ 29265—91 (ИСО 817—74)) – это все, чем похож прецизионный кондиционер на кондиционеры, бытового, полупромышленного или промышленного назначения. Прецизионные кондиционеры имеют множество исполнений и модификаций.