Абсорбционный чиллер

Абсорбционный чиллер – полноценная холодильная машина, с помощью которой охлаждается антифриз или вода в системе центрального кондиционирования, то есть в фанкойлах или центральных кондиционерах. Охлаждение происходит за счет процессов абсорбции и сорбции, составляющих определенный холодильный цикл. Для организации работы системы используется тепловая энергия вторичных тепловых источников – сгорание природного газа, горячая вода или пар. За перенос тепловой энергии в этих устройствах отвечает вода, выступающая в качестве хладагента.  Для абсорбирования используется раствор бромида лития.

Абсорбционный чиллер – это машина для выработки холода за счет тепловой энергии.

В этом разделе вы можете посмотреть фотографии наших объектов, где уже установлены и успешно используются чиллеры.

При слишком высоких затратах на электроэнергию приходится использовать именно такое оборудование, так как энергию для работы оно получает, перерабатывая излишки тепла, выработанного в процессе производства или за счет сжигания топлива. Холодильный агрегат используется в качестве элемента системы холодоснабжения или в многофункциональных системах холодо- и теплоснабжения. За подачу свежего воздуха в систему отвечает приточная установка определенной конфигурации.

Принцип работы подобных машин основан на испарении и конденсации воды или другого хладагента. Бинарный раствор нагревается под действием источника тепловой энергии и в процессе кипения появляются пары хладагента.

Пар перемещается в конденсатор, где под действием высокого давления преобразуется в жидкость, выделяя при этом тепловую энергию, которую в свою очередь отводит охлаждающая вода. На следующем этапе хладагент поступает в область пониженного давления – испаритель, где он начинает испаряться, поглощая энергию. Давление в испарителе понижается за счет процессов происходящих в абсорбере, а точнее – поглощения паров хладагента. Это одно из отличий от парокомпрессорной машины. В испарителе находится теплообменник, по которому течет вода для охлаждения. Снова образуются пары, которые перемещаются в абсорбер, поглощаясь там специальным веществом и вновь поступая в генератор при помощи насоса.

Между камерами установлен рекуперативный теплообменник, который способствует значительному снижению энергопотерь в результате перекачивания абсорбента между ними. В идеале  холодильный эффект АБХМ мог бы быть равен затратам тепловой энергии, но из-за термодинамических потерь добиться этого не удается и КПД никогда не дотягивает до 100%. Выше описан самый простой вариант системы – одноступенчатый, но бывают еще двух и даже трехступенчатые АБХМ, которые гораздо эффективнее. Отличаются они тем, что процессы абсорбции и десорбции происходят в несколько этапов.

Абсорбционные чиллеры бывают трех видов:

• Чиллеры, работающие от прямого нагрева. В качестве источников тепла может выступать дизельное топливо, природный газ или отходящие дымовые газы. Производительность тепла – от 300 кВт до 4,5 МВт, производительность холода – от 350 кВт до 5,5 МВт. Температура охлажденной воды на выходе – около 7 градусов, горячей – 55 градусов. Прямой нагрев обеспечивает горелка, установленная непосредственно в системе, при сжигании газа или другого вида топлива. Если чиллер работает по схеме непрямого нагрева, то используется тепло от сторонних источников или выработанное в процессе производства. Комбинированные чиллеры оснащены специальной установкой, которая вырабатывает тепло.
• Чиллеры, работающие по принципу парового нагрева, где источником тепла выступает горячий пар от 75 до 200 градусов. Холодовая производительность может варьировать от 350 кВт до 10 МВт. Температура охлажденной воды на выходе – 7 градусов.
• Чиллеры, работающие по принципу нагрева горячей водой. На входе ее температура  может достигать 95 градусов, на выходе 65 градусов. Производительность холода – 105 кВт – 4.5 МВт. Температура охлажденной воды на выходе – 7 градусов. Основной источник энергии для охлаждения  - горячая вода или перегретый пар под давлением до 1 бар. Сэкономить позволяют вторичные или низкотемпературные энергоресурсы, такие пар низкого давления из электростанций, мусоросжигательные установки, теплоэлектростанции. В качестве хладагента чаще всего выступает дистиллированная вода, в качестве абсорбента – бромистый литий. Еще одно огромное преимущество холодильных машин этого типа – их высокая надежность за счет практически полного отсутствия подвижных частей. Но есть у них и существенный недостаток – высокая цена и довольно внушительные габариты в отличие от парокомпрессионных машин.
• Установки могут различаться еще по одному показателю – активный абсорбент, который используется в процессе охлаждения. Чаще всего используют следующие сочетания. Абсорбент бромид лития – хладоноситель вода или абсорбент вода – хладоноситель аммиак. Но установки с бромидом лития пользуются большей популярностью.

 Абсорбционные чиллеры – их плюсы и минусы

Самый главный плюс чиллеров этого типа – это невысокие расходы на эксплуатацию и небольшая нагрузка на электросеть обслуживаемого объекта. Но среди преимуществ можно назвать не только экономическую составляющую – установка совершенно безопасна для экологии, так как в ней не используются такие вещества, как гидрофторуглерод и хлорфторуглерод. Также при выборе данных чиллеров несомненными достоинствами являются высокая надежность агрегата и бесшумность работы.

Преимущества:

• Оптимальное решение для того, чтобы снизить затраты на электроэнергию на предприятии.
• Долговечность системы.
• Утилизация лишнего тепла позволяет экономить на стоимости вырабатываемого холода.
• Невысокий уровень вибрации и шума.
• Простата и низкая стоимость работ по установке системы и отсутствие необходимости использовать бойлер и охладитель, как отдельные элементы.
• Даже в моменты наивысших нагрузок чиллеры этого типа не перегружают электросети.
• В условиях максимальной производительности холода происходит равномерное распределение нагрузки.
• Достаточно аварийных электрогенераторов невысокой мощности.
• Экологически безопасны – отсутствуют хладагенты, способствующие разрушению озонового слоя.

Недостатки:

• Сам чиллер, а также необходимые компоненты системы стоят гораздо дороже, чем стандартные парокомпрессионные машины.
• Длительный срок изготовления и поставки.

Абсорбционные чиллеры – принцип работы

В основном цикле охлаждения задействован генератор, испаритель, абсорбер и рабочие растворы бромид лития и хладагент. В генераторе под действием нагрева из бромидолитиевого раствора выделяются пары воды, поступающие в конденсатор. Здесь они преобразуются в жидкость, отдавая выделяемое тепло охлаждающей воде. Далее хладагент перемещается на трубки испарителя, испаряясь и забирая тепло от охлаждаемой воды. Раствор бромида лития, находящийся в генераторе, попадает в абсорбер и разбавляется парами хладагента, поглощая их, после чего поступает обратно в генератор и цикл возобновляется. По такому принципу работают одноконтурные чиллеры.

Двухконтурные отличаются по принципу действия. У них генераторная секция поделена на низкотемпературный и высокотемпературный генераторы. Пары, которые образуются в генераторе под воздействием высокой температуры, поступают в низкотемпературный генератор, способствуя подогреву бромида лития. Далее, как и в предыдущем случае, из низкотемпературного генератора пары хладагента поступают в конденсатор, превращаясь в жидкость. Пары, которые образовались в генераторе с высокой температурой, в трубках теплообменника с низкой температурой по мере высвобождения тепла из раствора бромида лития также превращаются в жидкость. После этого обе жидкости смешиваются в конденсаторе и возвращаются в испаритель. То есть на этой стадии разбавленный раствор бромида лития сначала нагревается в высокотемпературном генераторе основным тепловым источником, а затем в низкотемпературным парами хладагента, благодаря чему не происходит высвобождения тепла в охлаждающую жидкость.  В результате этого также уменьшаются затраты энергии источника тепла и требуется меньшая градирня. Для примера – у одноконтурного чиллера градирня должна иметь номинальную емкость около 200 USRT при нагрузке 100 USRT, а для двухконтурного эти показатели сокращаются до 150 USRT при том же уровне нагрузки.

Множество проведенных исследований позволили производителям чиллеров этого типа достигнуть больших успехов в методике абсорбционного охлаждения. Их КПД сейчас составляет 0,64 – 0, 66.

В систему контроля АБХМ обычно входят: удаленное отслеживание показателей через интернет, исключение замерзания охлажденной воды, регулировка охлаждающей воды, защита абсорбента от процессов кристаллизации, температурный контроль, контроль за давлением в высокотемпературном генераторе. Цифровые системы управления позволяют точно стабилизировать температуру горячей и охлажденной воды. На любое изменение нагрузки система откликается очень быстро, что делает возможным их использование в системах «интеллектуального здания». Обязательное условие работы абсорбционных чиллеров – наличие градирни мокрого или сухого типа.

Делая выбор между абсорбционным или стандартным компрессионным чиллеров, необходимо учитывать специфику рынка энергоносителей. Например, если вы решили отдать предпочтение стандартному варианту, то не забывайте о том, что стоимость подключения электроэнергии будет немногим меньше цены самого оборудования. Чиллеры абсорбционного типа стоят дороже, но расходы на их эксплуатацию и обслуживание гораздо ниже, что сокращает срок окупаемости.