Czym jest chiller: cechy konstrukcji, zasady wyboru i montażu

Rozważając kwestię chłodzenia lub ogrzewania własnego domu jednorodzinnego, warto dowiedzieć się, czym jest chiller. Ta alternatywa dla systemów klimatyzacji praktycznie nie jest stosowana w pojedynczych małych pomieszczeniach, ale dla przestronnego domu może okazać się bardzo korzystnym rozwiązaniem.

W przedstawionym przez nas artykule szczegółowo opisano zasadę działania tego typu urządzeń klimatyzacyjnych. Podano zasady montażu i budowy systemu kształtującego mikroklimat w pomieszczeniu. Uwzględniając nasze zalecenia, bez problemu dobiorą Państwo optymalny model.

Zasada działania chillera

Chillerami nazywamy rodzaj maszyn chłodniczych, które służą do chłodzenia różnych cieczy. Najczęściej urządzenia te stosowane są w przemyśle, ale nadają się również do klimatyzacji powietrza w dużych budynkach mieszkalnych, centrach handlowych, biurach itp.

W połączeniu z wentylatorowymi nagrzewnicami (fancoilami) chillery doskonale pełnią rolę centralnego klimatyzatora. O ile w tradycyjnych klimatyzatorach freon chłodzi bezpośrednio powietrze, o tyle w chillerach jest nieco inaczej.

Tutaj energia cieplna jest przenoszona za pomocą zwykłej wody. Aby zapobiec jej zamarzaniu, można zastosować mieszankę z płynem niezamarzającym, np. z tosolem. Chiller działa dzięki parownikowi, sprężarce i skraplaczowi, które wchodzą w jego skład.

Przez parownik przepływają strumienie wody i czynnika chłodniczego. Ten ostatni pochłania energię cieplną wody i wrze. Czynnik chłodniczy zamienia się w gaz, a woda zostaje schłodzona. Następnie gazowy czynnik chłodniczy trafia do sprężarki, gdzie pod wpływem sił sprężania nagrzewa się i miesza z olejem.

Następnie ta mieszanina trafia do skraplacza, gdzie oddaje znaczną część energii cieplnej i zamienia się w ciecz. Potem czynnik chłodniczy trafia do osuszacza filtra, aby uwolnić się od nadmiaru wilgoci.

Ciśnienie ciekłego czynnika chłodniczego spada podczas przepływu przez termiczny zawór rozprężny. Tutaj ponownie przechodzi w stan pary i jest podawany do parownika w celu powtórzenia cyklu.

Chiller składa się z kompresora, skraplacza i parownika. Przemieszczając się między tymi urządzeniami, czynnik chłodniczy pobiera energię cieplną z wody i chłodzi ją (+).

Zatem kompresor jest przeznaczony do sprężania i przemieszczania czynnika chłodniczego, który kolejno przechodzi przez skraplacz powietrzny i parownik, raz nagrzewając się i jednocześnie chłodząc wodę, raz ochładzając się.

Skraplacz w tym systemie pełni rolę wymiennika ciepła, za pomocą którego energia cieplna pochłonięta przez czynnik chłodniczy jest przekazywana do otoczenia.

Nowoczesne modele chillerów są wyposażone w panel sterowania z ekranem ciekłokrystalicznym, na którym wyświetlany jest bieżący stan urządzenia oraz komunikaty o prawdopodobnych awariach.

Nadmierne ciśnienie w obwodzie czynnika chłodniczego może prowadzić do uszkodzenia układu. Do kontroli tego parametru stosuje się przekaźnik wysokiego ciśnienia oraz manometr, umożliwiający wizualne monitorowanie stanu układu. Do przechowywania czynnika chłodniczego służy zbiornik odbiorczy cieczy.

Filtr-osuszacz usuwa z czynnika chłodniczego nie tylko parę wodną, ale także zanieczyszczenia. Do sterowania przepływem czynnika chłodniczego służy zawór elektromagnetyczny, który automatycznie zamyka układ po zatrzymaniu sprężarki.

To chroni układ przed dostaniem się czynnika chłodniczego w stanie ciekłym do parownika. Gdy tylko sprężarka się włącza, zawór się otwiera. W układzie znajduje się wziernik, który pozwala wizualnie kontrolować stan czynnika chłodniczego.

Jeśli w strumieniu cieczy widoczne są pęcherzyki powietrza, oznacza to konieczność zwiększenia ilości freonu. Do kontroli wilgotności czynnika chłodniczego służą czujniki z indykacją kolorową. Regulacja ilości czynnika chłodniczego dopływającego do parownika odbywa się za pomocą zaworu rozprężnego termostatycznego.

W celu zwiększenia przepustowości układu czasami zaleca się zastosowanie gorącego zaworu obejściowego gazu. Ten element nie zawsze wchodzi w skład zestawu dostawy.

Aby ilość wody w układzie była wystarczająca do jego pracy, w przemysłowych modelach chillerów instaluje się system automatycznego uzupełniania wody. Cyrkulację wody wewnątrz obwodu zapewnia pompa cieczy chłodzącej.

Monoblokowe modele chillerów są już przygotowane do montażu, dlatego ich instalacja jest prostsza i wygodniejsza niż agregatu z osobnym skraplaczem.

Wspomniane wcześniej fancoile to urządzenia, za pomocą których schłodzone powietrze trafia do poszczególnych pomieszczeń. Instaluje się je wewnątrz pomieszczeń. Montuje się je na ścianie, suficie, a nawet na podłodze. Do jednego chillera można podłączyć kilka fancoili.

Ich konkretna liczba jest określana przez liczbę pomieszczeń wymagających klimatyzacji. Jednak wydajność chillera musi zapewniać odpowiednią liczbę fancoili.

Do połączenia chillera i fancoili w jeden system używa się zwykłych rur wodociągowych. To korzystnie odróżnia je od tradycyjnych systemów split, dla których odpowiednie są tylko kosztowne miedziane instalacje.

Chillery z zewnętrznym skraplaczem nie są tak wydajne jak modele monoblokowe, ale pozwalają zająć mniej miejsca przy montażu urządzenia wewnątrz domu.

Ważną częścią takiego urządzenia – jest pompa zapewniająca cyrkulację czynnika chłodniczego. Im wyższa wydajność tej pompy, tym większa odległość może dzielić chiller i fancoile. Jest to wygodne, ponieważ zwiększa liczbę opcji przy wyborze odpowiedniego miejsca dla chillera.

Nierzadko agregat umieszcza się na dachu budynku, ale w razie potrzeby można go umieścić w specjalnym pomieszczeniu gospodarczym. Pozwala to w pełni zachować wygląd istniejącej elewacji budynku. Systemy split praktycznie nigdy nie dają takiej możliwości.

Chillery klasyfikuje się w zależności od różnych cech:

• według typu cyklu chłodniczego jako absorpcyjne i sprężarkowe;
• według konstrukcji jako monoblok lub system z zewnętrznym skraplaczem;
• według typu chłodzenia skraplacza, które może być powietrzne lub wodne;
• według schematu podłączenia;
• według obecności lub braku pompy ciepła.

Chillery wyposażone w pompę ciepła nadają się nie tylko do klimatyzacji powietrza w pomieszczeniu, ale także do jego ogrzewania. Są przeznaczone do użytku przez cały rok.

Jak prawidłowo wybrać chiller?

Na potrzeby dużego domku jednorodzinnego specjaliści zalecają stosowanie chillera z wodnym chłodzeniem skraplacza. Takie urządzenia mają prostszą konstrukcję niż analogi z chłodzeniem powietrznym, a zatem są tańsze.

Konstrukcja chillera z chłodzeniem powietrznym obejmuje wentylator (osiowy lub odśrodkowy) do poboru powietrza z pomieszczenia, w którym zainstalowane jest urządzenie.

Niektóre modele chillerów można wykorzystywać nie tylko do klimatyzacji powietrza, ale także do ogrzewania pomieszczeń mieszkalnych w okresie zimowym.

Do chłodzenia skraplacza za pomocą wody można wykorzystać lokalne zasoby wodne: rzeki, jeziora, studnie artezyjskie itp. Jeśli z jakiegoś powodu nie ma dostępu do takich źródeł, stosuje się alternatywny wariant: chłodziwo na bazie etylenu lub glikolu propylenowego.

Chłodziarki tego typu są idealne do stosowania w chłodnej porze roku, gdy zwykła woda po prostu zamarza.

Wybór między chillerem w postaci monobloku, gdzie zarówno sprężarka, parownik, jak i skraplacz są zamknięte we wspólnej obudowie, a wariantem, w którym skraplacz montuje się osobno, nie jest jednoznaczny. Monoblok jest prostszy w montażu, a wydajność urządzeń tego typu może być dość wysoka.

Wybierając odpowiedni model chillera, należy ocenić jego wydajność i skorelować ją z liczbą fancoili, które urządzenie będzie obsługiwać.

Systemy z oddzielnym skraplaczem montuje się w różnych miejscach: sam chiller – w pomieszczeniu gospodarczym wewnątrz budynku (nawet w piwnicy), a skraplacz – na zewnątrz. Do połączenia tych dwóch jednostek zwykle używa się rur, przez które krąży freon. Tłumaczy to zwiększoną złożoność montażu systemu oraz dodatkowe koszty materiałowe instalacji.

Jednak do instalacji chillera z oddzielnym skraplaczem potrzeba mniej miejsca wewnątrz pomieszczenia, a taka oszczędność może okazać się niezbędna. Wybierając odpowiednie urządzenie, należy również uwzględnić dodatkowe funkcje, w które jest ono wyposażone.

Wśród popularnych i przydatnych dodatków można wymienić:

• kontrolę i regulację bilansu wodnego w systemie;
• oczyszczanie wody z niepożądanych zanieczyszczeń;
• zautomatyzowane napełnianie zbiorników;
• kontrolę i korektę ciśnienia wewnętrznego w systemie itp.

Wreszcie należy bezwzględnie ocenić wydajność chłodniczą chillera, czyli jego zdolność do odbierania energii cieplnej z cieczy roboczej. Konkretne wskaźniki ilościowe są zwykle podane w karcie technicznej produktu. Wydajność chłodnicza każdego konkretnego systemu chiller-fancoil obliczana jest oddzielnie.

Przy tym uwzględnia się maksymalne i minimalne temperatury, moc chillera, wydajność pompy, długość rur itp. To tylko ogólne zalecenia dotyczące wyboru chillerów. W każdym konkretnym przypadku należy skonsultować się z doświadczonym specjalistą, który będzie w stanie uwzględnić różne niuanse i pomoże dokonać właściwego wyboru.

Specyfika montażu takich urządzeń

Oszczędzić na instalacji chillera może tylko doświadczony specjalista. Wszyscy inni właściciele tego urządzenia będą musieli zapłacić za usługi profesjonalnych monterów, ponieważ w tej kwestii każdy błąd może okazać się fatalny. Instalację rozpoczyna się od dokładnego zapoznania się z całą dokumentacją techniczną i zaleceniami producenta.

Chiller składa się z wielu elementów konstrukcyjnych. Model przemysłowy najlepiej montować i uruchamiać przy pomocy doświadczonych profesjonalistów (+)

Następnie przystępuje się bezpośrednio do montażu. Dla chillera należy wybrać platformę nośną zdolną utrzymać ciężar tego urządzenia.

Na platformie montuje się ramę, której położenie jest dokładnie sprawdzane za pomocą poziomicy. Jeśli nie ma platformy o wymaganych parametrach, należy zabetonować odpowiedni obszar pod montaż i zainstalować na nim ramę.

Przy tym należy uwzględnić oddziaływanie wibracyjne, które powstaje podczas pracy chillera. Platforma i rama muszą być zamontowane w taki sposób, aby wibracje nie przenosiły się na inne konstrukcje budynku. Oddziaływanie mogą również wywierać inne elementy systemu: rury, kanały wentylacyjne, moduł hydrauliczny itp.

Montaż chillera wykonuje się na specjalnej ramie, przy czym należy podjąć środki w celu ochrony otaczających urządzenie obiektów przed oddziaływaniem wibracyjnym.

Jeśli montaż chillera zaplanowano w pomieszczeniu pomocniczym wewnątrz budynku, należy dla niego zbudować fundament, który będzie wznosić się ponad poziom podłogi. Pozwoli to zmniejszyć całkowitą bezwładność systemu, zredukować oddziaływanie wibracyjne oraz poprawić rozkład masy agregatu.

Sam chiller montuje się na specjalnych sprężynowych lub gumowych podporach w celu tłumienia oddziaływania wibracyjnego. Pod te podpory kładzie się dodatkową warstwę gumy, a następnie mocuje konstrukcję za pomocą śrub kotwiących. Wybierając miejsce montażu chillera, należy pamiętać, że wokół agregatu musi pozostać wolna przestrzeń.

Do montażu chillera na zewnątrz lub na dachu budynku używa się specjalnej obudowy, aby chronić urządzenie przed warunkami atmosferycznymi.

Zapewni to dostęp do mechanizmów w celu przeprowadzenia konserwacji. Ponadto wokół urządzenia powinno być zapewnione swobodne krążenie powietrza, aby poprawić chłodzenie skraplaczy. Jeśli chiller jest zainstalowany na zewnątrz budynku, należy go chronić przed zanieczyszczeniami, takimi jak opadłe liście.

Jeśli zanieczyszczenia przedostaną się do wymiennika ciepła, doprowadzi to do nieprawidłowej pracy systemu i poważnych uszkodzeń sprzętu. Niedopuszczalne jest, aby obudowy chillera dotykały obce przedmioty lub elementy instalacji, ponieważ może na nie zostać przeniesione oddziaływanie wibracyjne. Kolejną ważną kwestią przy montażu chillera na zewnątrz – kierunek wiatru.

Przy montażu wewnątrz pomieszczenia należy uwzględnić oddziaływanie hałasu powstającego podczas pracy agregatu. Warto zadbać o dodatkowe wygłuszenie i zastanowić się, jak nadmierny hałas wpłynie na sąsiednie pomieszczenia. Nie zaleca się umieszczania chillera w bezpośrednim sąsiedztwie pomieszczeń mieszkalnych.

Jeśli w pobliżu chillera planuje się zainstalować inne agregaty, należy zadbać o to, aby mechanizm nie był narażony na nadmierne oddziaływanie cieplne, a także aby nie było przeszkód w swobodnym przepływie powietrza.

Przy montażu zewnętrznym chillera stosuje się specjalną obudowę, która chroni urządzenie przed wpływem warunków atmosferycznych. Wewnątrz obudowy umieszcza się parownik, z boku przewidziano miejsce na montaż kompresorów, a skraplacz montuje się na górze.

W podobny sposób urządzenie montuje się na dachu budynku. Przy montażu wewnętrznym obudowa oczywiście nie jest potrzebna, ale jeśli w tym przypadku stosuje się model z zewnętrznym skraplaczem, to część prac montażowych wykonuje się na zewnątrz.

Do montażu chillera na dachu budynku może być potrzebny specjalny sprzęt budowlany, ponieważ urządzenie ma dużą masę fizyczną.

Podczas studiowania dokumentacji technicznej należy zwrócić uwagę na kolejność montażu ramy pod chiller. W przypadku niektórych modeli o wysokiej wydajności stosuje się specjalne wibroopory, których nie trzeba dodatkowo mocować za pomocą śrub kotwiących.

Dla niektórych agregatów nie jest wymagane wylewanie oddzielnego fundamentu, wystarczy prawidłowo zamontować ramę i przymocować urządzenie za pomocą śrub.

Do podłączenia rur do króćców chillera zazwyczaj stosuje się złączki, ponieważ średnica tych przewodów jest niewielka. Podłączenie chillera do rurociągów wykonuje się dopiero po zamontowaniu agregatu na fundamencie i wibrooporach. Nie należy wykonywać tego etapu wcześniej, aby nie uszkodzić instalacji.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Film z prezentacją przemysłowego modelu chillera CZA-14 można obejrzeć tutaj:

Przemysłowy chiller – urządzenie dość skomplikowane, ale przy prawidłowym montażu i konserwacji może bezbłędnie służyć przez wiele lat. Aby nie popełnić błędu w procesie instalacji urządzenia, lepiej zwrócić się do wyspecjalizowanej firmy.

Prosimy o pisanie komentarzy w bloku formularza poniżej. Opowiedzcie Państwo o tym, jak instalowaliście podobny system klimatyzacji w swoim domu lub biurze, podzielcie się przydatnymi informacjami na temat artykułu. Zadawajcie pytania, zgłaszajcie znalezione błędy w tekście, publikujcie zdjęcia na ten temat.