Проект чиллера с воздушным охлаждением: комплексное руководство

Чиллеры с воздушным охлаждением широко развернуты в коммерческих зданиях, промышленных объектах и даже жилых проектах из -за их простой установки и независимости от водных ресурсов. В отличие от чиллеров с водяным охлаждением, они рассекают тепло в атмосферу с помощью вентиляторов, дующих над конденсаторными катушками, избегая сложности очистки воды и охлаждающих башен. Тем не менее, их воздействие на наружные условия, такие как экстремальные температуры и накопление мусора, представляет различные проблемы дизайна.

Проектирование чиллера с воздушным охлаждением требует балансирующих факторов, таких как выбор компрессора, подходящего для масштаба приложения и изменчивости нагрузки, выбора хладагента, который уравновешивает эффективность с воздействием на окружающую среду, оптимизацию теплопередачи конденсатора и испарителя, внедряя усовершенствованные элементы управления для экономии энергии и решение практических проблем, таких как шум, пространство и доступность. Эти соображения гарантируют, что чиллер удовлетворяет требованиям проекта при минимизации эксплуатационных затрат и экологической площадке.

Сравнение авиационных охлаждений и чиллеров с водяным охлаждением

При выборе типа чиллера, конструкции воздушного охлаждения и водяного охлаждения значительно различаются:

• Тепло: Чиллеры с воздушным охлаждением используют вентиляторы и конденсаторные катушки с окружающим воздухом; Чиллеры с водой полагаются на охлаждающие башни или источники воды.
• Установка: Подразделения с воздушным охлаждением не требуют водных трубопроводов, упрощающих установку, но нуждающиеся в большем количестве места для потока воздуха; Устройства с водяным охлаждением нуждаются в обширной сантехнике, но могут быть более компактными в помещении.
• Эффективность: Chillers, охлаждаемые водой, преуспевают в горячих климате из -за превосходной теплопередачи воды; Эффективность воздушного охлаждения падает при высоких температурах.
• Обслуживание: Чиллеры с воздушным охлаждением могут нуждаться в частой очистке катушек, чтобы предотвратить загрязнение; Устройства для водяного охлаждения требуют очистки воды, чтобы избежать масштабирования и коррозии, увеличивая затраты.

Таким образом, чиллеры с воздушным охлаждением соответствуют водоснабжению или ограниченным пространству настройкам, таким как городские крыши или засушливые регионы, в то время как конструкции с водяным охлаждением лучше для крупномасштабных, ориентированных на эффективность промышленных применений.

Параметры дизайна

Охлаждающая способность

Охлаждающая способность обычно оценивается в тоннах охлаждения (TR) или киловатт (кВт), причем 1 TR приравнивает к 3,517 кВт или 12 000 млн. БТЕ/ч. Рейтинги основаны на стандартных условиях:

• Конденсатор входит в температуру воздуха: 86 ° F (30 ° C)
• Охлажденная вода температура: 54 ° F (12 ° C)
• Температура охлажденной воды: 44 ° F (7 ° C)

Например:

• Чиллер 397 кВт (~ 113 TR) подходит для коммерческих или промышленных потребностей среднего размера.
• Емкость должна соответствовать охлаждающей нагрузке. Недостаточный риск недостаточного охлаждения и частых велосипедов; Различное размеры снижает эффективность и повышает затраты. Общим подходом является выбор единицы 10-20% выше рассчитанной нагрузки для обработки изменений или будущего расширения без ущерба для эффективности.

Тип компрессора

Компрессор, ядро чиллера, сжимает газ хладагента, чтобы привести к теплообмену. Процедуры с воздушным охлаждением обычно используются:

• Прокрутите компрессоры: Идеально подходит для небольших и средних единиц (до ~ 150 TR). Компактные и тихие (~ 60-65 дБ (а)), они эффективны при стабильных нагрузках с герметичными конструкциями, минимизирующими утечки.
• Винтовые компрессоры: Подходит для средних и крупных систем (150+ TR). Они преуспевают в эффективности частичной нагрузки и могут использовать VSD для контроля емкости.
• Центробежные компрессоры: Редко в системах с воздушным охлаждением, но используется в очень больших приложениях (500+ TR). Эффективные при полной нагрузке, они требуют сложных элементов управления для работы с частичной нагрузкой.

Выбор зависит от размера нагрузки, изменчивости (например, офиса против завода), шумовых ограничений (например, городских крыш) и бюджета.

Выбор хладагента

Выбор хладагента влияет на эффективность, соблюдение нормативных требований и производительность:

• Обычные хладагенты:
  • Р-134а: HFC, нулевой ответ, GWP ~ 1430.
  • R-410A: HFC Blend, Zero ODP, GWP ~ 2088, распространен в небольших системах.
  • R-407C: Смесь HFC, GWP ~ 1774, часто замена R-22.
• Низкие альтернативы GWP:
  • R-32: GWP ~ 675, растущий из -за эффективности.
  • R-454B: GWP <200, разработанный как заменитель R-410A.

Такие правила, как поправка Кигали, направлены на сэксплект HFCS, требующие от инженеров сбалансировать производительность, затраты и доступность с местным соответствием.

Конденсатор дизайн

Конденсатор, критический для отторжения тепла, включает в себя:

• Ключевая особенность:
  • Тип плавника: Медные алюминиевые плавники являются стандартными; Более высокая плотность улучшает теплопередачу, но рискует загрязнением.
  • Трубка: Медь, для отличной теплопроводности.
  • Фан -аранжировка: Несколько поклонников обеспечивают избыточность; Постановленная операция соответствует загрузке.
  • Мощность вентилятора: Определяет скорость воздушного потока, устраняя локальные экстремальные климаты.

Например:

• Типичный конденсатор может включать вентиляторы, которые доставляют воздушный поток ~ 30 м³/с, приводятся в воздух при 30 ° C (86 ° F) и оставляя при 44 ° C (111 ° F).

Конденсаторы должны обрабатывать диапазоны температуры окружающей среды от зимних минимумов (например, -10 ° C) до летних максимумов (например, +40 ° C), обеспечивая надежность при минимизации использования энергии.

Конструкция испарителя

Испаритель поглощает тепло из охлажденной воды или обрабатывающей жидкости:

• Типы:
  • Оболочка и труб: Ровный, подходит для большинства приложений.
  • Пластина: Компактный, идеально подходит для ограниченных пространственно-ограниченных настройки.

Ключевые параметры:

• Расход воды: Соответствует проектированию системы, например, ~ 15 кг/с (~ 251 галлон в минуту) для единицы среднего размера.
• Температура падение: Обычно 6-10 ° C (например, вход 12 ° C/53 ° F, выпускная 6 ° C/42 ° F).

Правильный размер обеспечивает эффективную теплопередачу при минимизации падения давления на испаритель.

Системы управления

Современные чиллеры с воздушным охлаждением имеют расширенное управление:

• С переменной скоростью приводы (VSD): Применяется к компрессорам и вентиляторам для точной корректировки мощности.
• Микропроцессорные управления: Следите за температурой/давлением, динамически регулируя установленные точки.

Они повышают эффективность частичной нагрузки-большинство приложений работают на 45-60% нагрузку большую часть времени-при этом снижение износа на компонентах, таких как компрессоры и вентиляторы.

Энергоэффективность

Эффективность измеряется с помощью коэффициента производительности (COP) или коэффициента энергоэффективности (EER):

• COP = Выход охлаждения / вход питания
  • Пример: охлаждение 397 кВт, 98,9 кВт вход, COP ≈ 4,0.

Более высокий полицейский указывает на лучшую эффективность; Современные системы обычно достигают COP> 4.0 при полной нагрузке. Ищите высокие оценки в условиях полной и частичной нагрузки (например, IPLV), поскольку чиллерс редко работают на полной мощности круглый год.

Уровни шума

Чиллеры с воздушным охлаждением генерируют значительный шум от вентиляторов и компрессоров:

• Типичная звуковая мощность: ~ 70-90 дБ (а) на 30 футах.

Стратегии смягчения:

• Положение единиц вдали от чувствительных областей.
• Используйте акустические корпуса или барьеры.

Шум является ключевой проблемой в городских или жилых условиях, которые часто регулируются строгими местными правилами.

Размер и вес

Физические измерения влияют на выполнимость установки:

• Пример: A ~ 100 TR-единица может измерять 10 x 6 x 7 футов, весом 5-10 тонн.

Обеспечить структурную поддержку, особенно для установки на крыше с ограничениями нагрузки.

Электрические требования

Чиллеры требуют значительной власти:

• Напряжение: обычно 460 В/3-фаза для больших единиц.
• AMP с полной нагрузкой: варьируется по размеру; Блок 100 TR может нарисовать 50-150 A.

Проверьте электрическую инфраструктуру, поддерживая пиковой спрос, включая надлежащие выключатели и защиту над током в соответствии с локальными кодами.

Требования к установке

Соображения установки включают в себя:

• Прозрачный: ~ 3-5 футов вокруг устройства для потока воздуха и технического обслуживания.
• Уровень монтажа: Обеспечивает правильный поток дренажа/хладагента.

Счет для местного климата; Защитите от экстремальной погоды (например, дождя) при необходимости.

Соображения технического обслуживания

Регулярное обслуживание обеспечивает долговечность:

• Чистые конденсаторные катушки ежегодно; Проверьте уровень хладагента.

Дизайн, такие как съемные ядра или доступные панели, упрощают такие задачи, как замена фильтра или очистка катушки, снижение затрат на простоя.

Заключение

Проектирование чиллера с воздушным охлаждением включает в себя сбалансирование нескольких параметров - способность к охлаждению, тип компрессора, выбор хладагента, конструкцию теплообменника - для достижения эффективной работы в разных условиях. Понимание этих аспектов, включая системы управления, показатели эффективности, такие как COP/IPLV, уровни шума, размер, потребности в установке и функции обслуживания,-инженеры для определения систем, соответствующих требованиям проекта, при этом минимизируют долгосрочные затраты и воздействие на окружающую среду.

Независимо от того, модернизируется ли остановка существующего объекта или проектирование нового проекта, тщательное рассмотрение этих факторов обеспечивает оптимальную производительность и долговечность, соответствующие целям устойчивости и нормативными требованиями, такими как поправка Кигали.