Мощные холодильные установки (чиллеры) широко применяются в системах кондиционирования воздуха промышленных и общественных зданий. Их задача – поддержание оптимальных условий для функционирования оборудования, сохранности товаров или продуктов, создание комфортного микроклимата в помещениях. В зависимости от условий применения, используются различные хладоносители для чиллеров. Главное требование к таким составам – высокая теплоёмкость.
Виды хладоносителей
Использование рабочих жидкостей в установках кондиционирование определяется несколькими факторами:
- стоимость;
- температура замерзания;
- экологичность;
- коррозионные свойства;
- пожаробезопасность.
Хладоноситель для чиллера должен эффективно отводить тепло, хорошо транспортироваться по трубам.
Вода
Это наиболее доступная естественная рабочая жидкость для отвода тепла. Она замерзает при 0 °C, закипает при +100 °C. (в условиях нормального атмосферного давления). Преимущества воды:
- дешёвая;
- высокая теплоемкость (достигает 4,19 кДж при плотности 1000 кг/м3);
- малая летучесть;
- небольшая коррозийная активность;
- низкая динамическая вязкость;
- безвредная;
- негорючая.
Установки, работающие на воде, потребляют меньше электроэнергии. Она нетоксична даже при случайной утечке, поэтому может быть использована в помещениях для хранения продуктов или медицинских препаратов.
Несмотря на доступность и длинный список преимуществ, использование этой жидкости не всегда возможно. Сезонность изменения климата накладывает свои ограничения. Если часть холодильной машины имеет контакт с наружным воздухом, то зимой произойдёт замерзание воды и разрушение трубопроводов. По этой причине такие чиллеры устанавливают только в отапливаемых помещениях или перед наступлением низких температур заливают внутрь антифриз. Использование воды для переноса тепла (холода) оправдано в многозональных устройствах кондиционирования воздуха, где используют схему чиллер-фанкойл.
Водный раствор этиленгликоля
Этиленгликоль – это двухатомный спирт. В нормальных условиях он представляет собой вязкую прозрачную жидкость без цвета и запаха. В чистом виде данное вещество замерзает при температуре -12,3 °C, а закипает при +197 °C. Но физические свойства спирта изменяются при растворении его в воде. При определённой концентрации этиленгликоля, температура замерзания понижается до 40–65° ниже нуля, а вязкость уменьшается, улучшается теплопроводность.
Благодаря своим свойствам, эти растворы получили широкое распространение в качестве хладоносителя. Для уменьшения коррозии трубопроводов в рабочую жидкость добавляют специальные присадки.
Применение водного раствора этиленгликоля имеет ограничение из-за токсичности. Его попадание в организм человека приводит к необратимым изменениям и смерти. Летальная доза при употреблении внутрь составляет 100‒300 мл. Серьёзной угрозе также подвергается человек при вдыхании паров вещества. Ввиду этого, такой хладоноситель не используют в пищевой промышленности.
Хладагент повышает коэффициент полезного действия чиллера или другого холодильного агрегата, допускает эксплуатацию оборудования вне зданий при отрицательных температурах воздуха. Изменение концентрации этиленгликоля позволяет подбирать раствор для разных климатических условий.
Пропиленгликоль
Данное вещество относится к спиртам, представляет собой вязкую жидкость без цвета, со слабым запахом и сладковатым вкусом. В отличие от этиленгликоля, она нетоксична для человека. Растворы пропиленгликоля на воде применяют в качестве низкозамерзающих теплоносителей в системах вентиляции, кондиционирования, охлаждения пищевых производств и в другом оборудовании при температурах от −40 до +108 °C.
Эти хладоносители, ввиду своей безопасности, являются наиболее приоритетными. Их основные преимущества при использовании в чиллерах:
- экологичность;
- низкая температура замерзания;
- хорошие антикоррозионные свойства;
- высокие теплофизические качества;
- смазывающие свойства;
- длительный срок эксплуатации.
Даже небольшая утечка вещества не приносит вреда окружающей среде и людям, а благодаря значительному замедлению коррозии, удаётся увеличить срок работы чиллера без ремонта. Этот хладоноситель используется в кондиционировании общественных и жилых зданий, производстве и хранении продуктов питания.
Солевые, спиртовые и кислотные растворы
В качестве хладоносителей в чиллерах иногда применяют солевые, спиртовые или кислотные водные растворы. Первые составы самые дешёвые, давно используются. Их получают растворением в воде неорганических солей (кальция, натрия) или органических солей-ацетатов.
Эти хладагенты обладают рядом преимуществ:
- пожаро- и взрывобезопасность;
- низкая температура замерзания;
- безвредность для окружающих;
- небольшая цена.
Однако в них присутствует существенный недостаток – повышенная химическая активность, что приводит к возникновению коррозии. Использование такого состава оправдано в случае применения специальных материалов для трубопроводов и теплообменников. Но это увеличивает стоимость холодильной машины.
Растворы одноатомных спиртов (изопропиловый, этиловый, метиловый) имеют низкую температуру кристаллизации. Первое вещество замерзает при -127 °С. Добавлением воды можно добиться нужных параметров состава.
Но для таких растворов характерны коррозионная активность и быстрое испарение. Со временем спирт через микротрещины улетучивается, что приводит к уменьшению его концентрации и изменению свойств жидкости. Метиловый состав является ядовитым для людей, поэтому его использование крайне ограничено. Кислотные растворы также не получили широкого распространения ввиду повышенной цены, токсичности и высокой химической активности.
Выбор хладагента
В чиллерах могут использоваться различные составы, способные транспортировать тепло. Но в каждой ситуации учитывают несколько факторов:
- термодинамические характеристики (температура кипения (замерзания), вязкость, удельная теплоёмкость, летучесть и т. д.);
- безопасность эксплуатации (для людей, охлаждаемых товаров);
- химические свойства, влияющие на надёжность оборудования;
- экономические показатели (стоимость, расход, долговечность).
Правильный выбор хладагента уменьшит траты на обслуживание чиллера, снизит расходы электроэнергии, продлит срок эксплуатации. Однако стоит обратить внимание на условия работы установки и материал, из которого сделаны трубопроводы и испаритель.
Различие свойств воды и других составов обусловило специфику их использования в чиллерах. Если в холодное время года воздух в помещениях не нужно охлаждать, то достаточно самого дешёвого и доступного хладагента. Вода применяется в системах кондиционирования гражданских объектов в устройствах чиллер-фанкойл.
На промышленных предприятиях режим охлаждения оборудования поддерживается круглогодично. Поэтому там устанавливают чиллеры с этиленгликолем, но для пищевой промышленности, из-за токсичности, его применение недопустимо. Здесь лучше использовать пропиленгликолевые теплоносители.
Заключение
Сложные установки в системах кондиционирования воздуха требуют регулярного обслуживания. С такими работами качественно могут справиться только специализированные компании, имеющие подготовленный персонал и соответствующее оборудование. При появлении проблем в холодильной машине, достаточно связаться по телефону с менеджером нужной компании. Технический специалист ответит на все возникшие вопросы, оформит заявку на работы.
