Климатични системи с въздушно и водно охлаждане за индустрията

Редица индустриални приложения изискват използването на системи за климатизация и охлаждане на технологични процеси. Циркулиращият в системата хладилен агент се кондензира посредством въздушно или водно охлаждане.

Една типична климатична система с въздушно охлаждане функционира на базата на витлови вентилатори, които засмукват въздух от околната среда и го отвеждат по оребрена серпентина, за да кондензират хладилния агент.

Системата може да съдържа един или повече компресори. Климатичните инсталации с въздушно охлаждане се изграждат като единични агрегати или сплит системи в различни конфигурации според приложението. Тази гъвкавост при конструкцията ги прави популярно решение в множество отрасли. По отношение на типоразмера и капацитета тези системи варират в широки граници – от малки компактни модели до гигантски чилъри, охлаждащи големи индустриални обекти или мащабни технологични съоръжения.

Индустриалните чилъри с водно охлаждане също предлагат подобно разнообразие при типоразмерите, като най-големите модели са с капацитет няколкостотин тона и са предназначени за охлаждане на летища, високи индустриални сгради и гигантски промишлени обекти и системи. Най-популярни в индустрията са системите с винтови и центробежни компресори.

Особености на индустриалните климатични системи

Някои индустриални чилъри работят с хладилен агент като охлаждащ флуид, но в много конфигурации се използват по-прости техники като циркулация на вода или въздух по системата от тръбопроводи. Водата е най-често използваният охладител при технологичните чилъри, а при климатичните системи се използват често и смеси от вода с различни добавки, които повишават разсейването на топлината.

Индустриалните климатични системи с водно охлаждане обикновено се доставят като цялостни инсталации със затворен цикъл, включващи чилър, кондензатор и помпена станция с рециркулационна помпа, разширителен вентил, механизъм за изключване без поток, както и система за вътрешен контрол на студената вода. Промишлените чилъри със затворен цикъл циркулират чист охладител или вода със специални добавки при постоянна температура и налягане, което гарантира стабилността и цикличната работа на системата.

При висока температурна разлика между постъпващата и излизащата от системата вода типично се използва вътрешен резервоар, който съхранява водата и спомага за поддържане на температурата й в дадени граници, като предотвратява възникването на резки колебания при този параметър. В някои системи охладената вода не се отвежда директно към точката на приложение, а се съхранява предварително във външен резервоар, който функционира като допълнителен “термобуфер”.

Съображения при избора на система

Важни характеристики на промишлените климатични системи, които е добре да бъдат взети предвид при избора на решение, са: видът охлаждане, източникът на захранване, общите разходи за притежание и експлоатация, класът IP защита, капацитетът на охлаждане, изпаряване и кондензиране, материалът и типът на изпарителя и кондензатора, околните температури на средата, в която ще се използва системата.

Важно е да се обърне внимание и на: типа на задвижващите моторни вентилатори, нивата на шум, материала, от който са изработени тръбните системи, броя компресори и хладилни вериги, изискванията към охлаждащите флуиди, както и съотношението между капацитета на охлаждане и консумираната енергия на ниво система. Ефективността на чилърите обикновено се измерва в киловати на хладилен тон (kilowatts per refrigeration ton, kW/RT).

По отношение на помпената система в инсталацията е препоръчително да се съобразят с конкретното приложение характеристики като: технологичен поток и налягане, материал, от който са изработени помпата, еластомерните и механичните уплътнителни елементи, напрежението на двигателя и неговия електрически клас, както и класът му на IP защита.

Ако температурата на студената вода в системата трябва да е под -5°C, то се налага изборът на специална помпа, способна да транспортира флуид с висока концентрация на етилен гликол. Важни особености са още размерът и материалът на водосъдържащия резервоар, както и диапазонът на допустимо натоварване.
Що се отнася до управлението, на пазара се предлагат климатични системи за индустрията с възможности за локално и отдалечено управление, индикатори за повреда, статус, температура и налягане, както и модели с опция за задействане на аларми при дадени извънредни сценарии. Системите, които позволяват лесен демонтаж, са подходящи за използване в отдалечени локации и на места, в които околната среда е гореща и силно запрашена.

Приложения

Промишлените климатични системи с въздушно и водно охлаждане намират приложение при управлението на параметрите на микроклимата в множество обекти с разнообразно предназначение. Такива системи се използват и за отнемане на топлина от различни машинни и технологични процеси в широк набор от индустрии. Сред най-популярните са:

Анодиране - процес, при който се генерира много топлина, а охлаждането е от първостепенно значение, особено в процеса на нанасяне на твърди покрития. В такива приложения индустриални чилъри се използват за отстраняване на топлината от процеса чрез водна или въздушна охлаждаща система.

Производство на пластмаси и пластмасови изделия – в тази индустрия чилъри с въздушно или водно охлаждане служат за понижаване на температурата на горещите полимери по време на производствения процес. Охлаждат се и самите машини, използвани за производство на пластмасови продукти. По този начин се постигат икономии на енергия и се удължава полезният живот на оборудването.

Печатарска индустрия – в този отрасъл също се залага на промишлени чилърни системи, които не само отнемат топлината, генерирана при триенето на печатащите валове, но охлаждат също хартията и другите печатни носители, излизащи от станциите за сушене/втвърдяване на мастила и покрития в листовите печатни линии.

Каучукова индустрия – тук индустриалните климатични системи намират изключително широко приложение. Те охлаждат устройствата за управление на екструдерните инсталации, понижават температурата на многозоновите технологични водни потоци и каучуковите смеси, както и на каучуковите смесителни мелници и други типове оборудване.

Лазерно рязане – в такива приложения промишлените чилърни инсталации се използват за охлаждане основно на захранващите източници и лазерните машини.

Бутилираща индустрия – по време на производството на напитки също се генерира голямо количество топлина при приготвянето, смесването и пастьоризирането. За отнемането й от технологичния процес отново се използват специални промишлени чилъри с въздушно или водно охлаждане.

Предимства на двата типа системи

Индустриалните чилърни инсталации с въздушно охлаждане могат да се използват самостоятелно или в системи от различен брой отделни агрегати с цел постигане на желания охладителен капацитет, като той може да достигне няколко хиляди тона. Основното им предимство в сравнение със системите с водно охлаждане е липсата на охладителна кула.

Климатичните системи с въздушно охлаждане са особено популярни при отнемането на топлина от различни производствени процеси.
Чилърните инсталации с водно охлаждане включват помпи, които циркулират водата през кондензатора към водна кула, чиято роля е да разсее отнетата от системата топлина в атмосферата. Повечето конфигурации се предлагат предварително асемблирани, тествани и готови за въвеждане в експлоатация, с необходимите вградени хидронни компоненти (помпи и разширителни съдове).

Разходите и ефективността са сред основните фактори, повлияващи избора на система за дадено промишлено приложение. Инсталациите с въздушно охлаждане обикновено изискват по-ниски разходи за инсталация и поддръжка, тъй като не включват водна кула. Поддръжката на системите с водно охлаждане се усложнява и от необходимостта да се обслужва кондензаторна водна помпа, както и да се извършва химическата обработка на циркулиращата вода.

Чилърите с водно охлаждане обаче се отличават с по-висока ефективност, което намалява оперативните разходи. Модел с въздушна охлаждаща система се избира основно за обекти, при които водата е оскъден ресурс или съдържа силно корозивни елементи. Климатичните инсталации с водно охлаждане типично се използват в приложения на закрито, а тези с въздушно – на открито. Водните системи като цяло се изграждат от по-издръжливи и устойчиви на вредни влияния компоненти с висок индустриален клас на защита.

При индустриалните чилъри с въздушна охлаждаща инсталация отпадат изискванията за пречистване на циркулиращия воден поток, почистване на тръбната система на кондензатора, обслужване на охладителна кула, защитата й от замръзване и зависимостта от достъп до наличен воден източник в близост, както и от количеството и качеството на водата. Кондензаторите с въздушно охлаждане позволяват работа при ниски температури (включително под нулата). За приложения в центрове за данни например, при които е необходимо целогодишно, непрекъснато и интензивно охлаждане, въздушните системи са предпочитан вариант пред водните.