Типы воздухоохладителей: от бытового до промышленного

Назначение и устройство

Как правило, все промышленные охладители используют в качестве хладагента воду. Это является их основным отличием от других серий устройств охлаждения, поэтому их называют промышленными водяными воздухоохладителями.

Теплообменник промышленного водяного охладителя состоит из целого набора оребренных труб, заключенных в торцевые плиты, которые закрываются герметичными крышками. Корпус устройства оснащен патрубками входа и выхода хладоносителя (воды, водного раствора гликоля), и фланцами, для крепления устройства к трубопроводу. Каждая модель теплообменника, оснащена пробками для быстрого стравливания воздуха слива воды, а также монтажными приспособлениями.

Корпус аппарата может быть выполнен из углеродистой или нержавеющей стали. Используемый материал для труб теплообменника зависит от качества охлаждающей воды и условий работы установки. Наиболее часто, в качестве материала для труб используется нержавеющая сталь, латунь. В некоторых моделях применяются мельхиоровые трубы. Оребрение труб зависит от способа его изготовления, но чаще всего, для изготовления теплоприемных ребер используется сплав алюминия.

Промышленные водяные воздухоохладители различаются между собой производительностью, диаметром и оребрением труб, количеством циклов прохождения охлаждающей жидкости и конструктивному исполнению, среди которого можно выделить:

• Фланцевое. В маркировке присутствует буква «Ф».
• Вертикальное. В маркировке присутствует буква «В».
• Горизонтальное. В маркировке присутствует буква «Г».
• Подвесное. В маркировке присутствует буква «П».

Что собой представляет охладитель для холодильной камеры

Воздухоохладитель для холодильной камеры представляет собой устройство, схема работы которого выглядит так: вентилятор подает напор воздуха на теплообменник с кипящим хладагентом или промежуточным теплоносителем. Отдав тепло хладоносителю, охлажденный воздушный поток, поступает в холодильную камеру. Теплообменник охладителя, как правило, изготавливают из оребренных труб, что значительно увеличивает площадь теплообмена по сравнению с гладкотрубными теплообменниками, а соответственно и эффективность устройства.

Теплообменники различают по типу оребрения:

• Литое. Такое оребрение трубы является наиболее надежным, обеспечивающим наилучшую эффективность теплопередачи.
• Пластинчатое. Встречается при использовании в теплообменнике стальных дюймовых труб, или медного трубопровода, диаметром 18 мм.
• Спирально-навивное. Его изготавливают из стальной, алюминиевой или медной ленты, методом навивки. Шаг оребрения может быть 30, 20 или 15 мм.
• Спирально-накатное. Изготавливается методом накатки (выдавливания) ребер из медной или алюминиевой трубы. Шаг ребра после накатки составляет 3 мм.

По конструктивным особенностям, охладители воздуха холодильных камер делятся на:

1. Сухие. В таких установках теплообмен происходит посредством соприкосновения воздуха с трубками теплообменника, по которым движется хладагент.
2. Мокрые. Охлаждение воздуха осуществляется открытой водой, посредством ее распыления с помощью форсунок или контакта воздушного потока с охлажденным, орошаемым водным раствором гликоля, керамическим кольцом.
3. Смешанные. В таких охладителях воздух проходит через водный раствор гликоля, прошедшим через теплообменник.

В конструкцию охладителя для промышленных холодильников с контактным теплообменником (кроме гравитационных)  входят осевые или центробежные вентиляторы. Эти устройства создают направленный поток воздуха, который и охлаждает помещение.

Наиболее востребованным оборудованием для охлаждения и заморозки продукции являются устройства с сухим принципом теплообмена. В качестве хладагента в таких аппаратах используется фреон. Полный комплект такого оборудования включает в себя: холодильный агрегат, воздухоохладитель, внешний или внутренний пульт управления, соединительные кабели и автоматику.

Как устроен охладитель

Испарительный воздухоохладитель представляет собой устройство, состоящее из вентилятора, водяного насоса и системы фильтров, заключенных в пластиковый или металлический корпус. Вентилятор всасывает воздух через отверстия в корпусе и проводит его через фильтр, который постоянно смачивается водой. Тепло воздуха способствует испарению воды и последующему охлаждению воздуха.

Фильтры, входящие в состав охладителя, очищают воздух от вредных примесей и частиц, размером более 10 мк, а также неприятных запахов. В ряде случаев возможна ароматизация воздуха выбранным запахом, например, эвкалипта.

Важно отметить, что воздух должен проходить через охладитель только один раз, иначе охлаждающий эффект устройства снизится.

Главное правила испарительного охлаждения гласит: сколько воздуха было подано в помещение через воздухоохладитель, столько же должно быть выведено из помещения через открытые проемы (окна или двери), а если их недостаточно, то с помощью вытяжной вентиляции. Нарушение этого правила может привести к тому, что влажность воздуха сильно повысится, сделав нахождение в помещении некомфортным как для людей, так и для животных и растений.

Охладитель может работать как в режиме охлаждения воздуха, так и в режиме вентилятора. Переключение на вентиляцию необходимо в тех случаях, когда условия среды не позволяют охлаждать воздух, например, при минусовой температуре, когда вода в устройстве может замерзнуть.

Водоснабжение

Стационарные охладители подключаются к сети водоснабжения с помощью металлических или резиновых трубок, и дополнительно могут быть снабжены устройством для очистки воды, что позволяет продлить сроки эксплуатации фильтров охладителя. В бытовые охладители вода заливается в специальный резервуар вручную.

Расход воды зависит от относительной влажности и температуры наружного воздуха, а также от скорости вращения вентилятора. В жаркий день стационарный охладитель, подключенный к сети водоснабжения с постоянной подачей воды, расходует 13-48 л воды в час, бытовые охладители — от 1 л/час. Чем ниже темпераура воздуха, тем меньше требуется воды на его охлаждение.

Энергопотребление

Что касается энергопотребления, то оно зависит от мощности мотора охладителя и для бытовых охладителей составляет примерно 125-220 Вт/ч, а промышленно-коммерческие охладители потребляют от 0,25 до 20 кВт/ч, Это составляет примерно 15-20% от той энергии, которая нужна кондиционерам для охлаждения такого же объема воздуха. Для сравнения, бытовой холодильник потребляет примерно 60 Вт/ч, а настольный компьютер с ЖК-монитором — примерно 300 Вт/ч.

Эффективность воздухоохладителя

Почему воздухоохладитель настоль эффективен? Ответ прост: эффективность воздухоохладителя заключается в его действии, то есть на теплопередаче между охлаждающей и охлаждаемой средами, которые разделены твердой стенкой. Не стоит забывать и о технике безопасности, осуществляя подключения воздухоохладителей к электрическим машинам. В частности, при подключении требуется принять меры, которые позволят избежать попадания воды на открытые части электрических машин. В этом случае, необходимо, чтобы при подключении воды к воздухоохладителям соблюдалось правило противотока, то есть вода должна входить со стороны выхода воздуха из воздухоохладителей. При выборе воздухоохладителя стоит руководствоваться основными техническими характеристиками, к которым относятся: расход охлаждающей воды, расход воздуха, температура охлаждающей воды, температура охлажденного воздуха, тепловой поток, масса воздухоохладителя. Воздухоохладитель рассчитан только на определенный интервал отводимых потерь, которые могут регулироваться количеством воды, протекающей через трубки воздухоохладителя. Чтобы не ошибиться техническими параметрами, на практике обычно расчет воздухоохладителя проводиться с запасом, начиная от десяти процентов и более, к их охлаждающей способности, при возможном понижении коэффициента эффективности их работы в периоды проведения очистительных работ. Если руководствоваться имеющимися нормативами, то по ОСТ 16.0.684.001-79, запас рекомендовано принимать в количестве 25 процентов.

Не маловажным фактором при выборе воздухоохладителя является выбор производителя. Так как конструкция воздухоохладителя сплошь металлическая, то стоит рассматривать поставщиков, расположенных в регионах, где профилирующей деятельностью является металлообработка. В связи с тем, что сырьевая база рядом, стоимость изготовления воздухоохладителя значительно снижается.

Классификация воздухоохладителей по принципу действия

Выделяют два основных типа воздухоохладителей – испарительного типа и водяные.

В воздухоохладителях испарительного типа внутри трубок происходит фазовый переход вещества из жидкого состояния в газообразное (кипение хладагента в результате нагрева от более теплого воздуха). Процесс кипения хладагента внутри трубок сопровождается охлаждением теплообменного блока и соответственно перекачиваемого воздуха. Такие аппараты часто называют просто испарителями.

В водяных воздухоохладителях внутри трубок протекает хладоноситель без фазовых преобразований (вода или различные растворы гликолей), который охлаждает теплообменник и соответственно прокачиваемый через него воздух.

Принцип действия водяного охладителя воздуха

Принцип воздухоохладителя заключается в следующем: охлажденная вода поступает в теплообменник, где через оребрение труб снимает излишнюю температуру проходящего сквозь него воздушного потока. Для эффективного охлаждения воздушной среды в электромашинах, работающих в условиях умеренного климата, температура циркулирующей в теплообменнике воды должна быть не выше 30С°. Для аппаратов, установленных в условиях более жаркого климата, температура хладоносителя должна варьироваться в пределах 30-40С°.

Некоторые модели комплектуются вентиляторами, производящими отсос нагретого или подмес холодного воздуха внутри электрической машины. Эффективность воздухоохладителя водяного с вентилятором, значительно выше, чем у не оснащенного этим устройством. Но применить их не всегда представляется возможным в связи с конструктивными особенностями охлаждаемого механизма.

Основные типы устройств для холодильных камер

Рассматривая промышленные системы охлаждения воздуха, стоит выделить водяные модели и устройства с необходимостью подачи фреона. Такие изделия различаются по конструкции и функциональности. Среди популярных видов воздухоохладителей для промышленности преобладают фреоновые типы, которые позволяют охлаждать помещение с максимальной эффективностью.

Основные отличия такой техники:

• применение в холодильных и морозильных камерах с отрицательной температурой в рабочем объеме;
• подключение к компрессорному блоку с подачей хладагентов;
• наличие испарительного узла, который преобразует жидкий хладагент в газообразное состояние;
• контроль скорости вращения вентиляторов для обеспечения заданной температуры внутри помещения;
• оптимальная защита от агрессивного влияния хладонов на металл.

Водяной воздухоохладитель для холодильной камеры не преобразует рабочую жидкость, а лишь использует ее для охлаждения теплообменника. Вентиляторы выдувают воздух из охлажденной системы в камеру. Такие средства подключаются к чиллерам – блокам остужения нагретого теплоносителя. Эффективность работы чиллеров напрямую зависит от температуры воздуха снаружи. Поэтому в летних условиях такая техника часто теряет эффективность применения.

Чем отличаются комплексы для промышленного использования?

Существуют различные системы для обеспечения нужд каждого предприятия. В одном случае достаточно блока с двумя вентиляторами, в другой ситуации устанавливают несколько комплексов с 3-4 вентиляторами в каждом.

Можно выделить разные классификации воздухоохладителей. Отличается оборудование по площади теплообменника, количеству вентиляторов, массовому расходу воздуха, размерам. Мощность системы повлияет на эффективность использования модели.

Монтажные особенности также учитываются при подборе. Монтировать комплексы можно на стену, потолок или пол холодильной камеры. Выбор зависит от планировки пространства камеры и других особенностей. Основные характеристики вентиляторных блоков просчитываются и указываются при проектировании камеры.

Конструкция воздухоохладителей

Ребристо-трубчатый воздухоохладитель состоит из трубок, трубки соединены специальными U-образными калачами, на трубки с натягом насажены ламели. На входе в теплообменный блок располагается распределитель хладагента, цель которого равномерно распределить поток по всем контурам теплообменника. На выходе из теплообменного блока установлен выходной коллектор для объединения потоков газовой фазы хладагента.

Состав теплообменного блока испарителя:

Технические характеристики воздухоохладителей, особенности выбора и применения

Производительность на выбранном режиме работы зависит от объемного расхода перекачиваемого через теплообменник воздуха, разности температур воздуха на входе и выходе из теплообменника и удельной теплоемкости перекачиваемого воздуха при данных условиях.

Q = G * Cp * (Tвх – Tвых)

Q – производительность, Вт
G – объемный расход воздуха, м3/ч
Cp – удельная теплоемкость воздуха, кДж/(кг °С)
Tвх – температура воздуха на входе в воздухоохладитель, °С
Твых – температура воздуха на выходе из воздухоохладителя, °С

Площадь теплообменной поверхности – это площадь поверхности, через которую происходит теплопередача от теплообменного блока к воздуху. Для увеличения площади теплопередачи на трубки теплообменника с натягом надеты ребра (ламели). Ламели в свою очередь имеют профиль специальной формы для увеличения площади. Чем больше площадь поверхности теплообмена, тем ниже объем влаги, сконденсированной из воздуха в процессе охлаждения. Соответственно чем площадь теплопередачи меньше, тем конденсация влаги на ламелях выше. Это может быть критично при охлаждении неупакованных продуктов питания, т.к. конденсация водяных паров из воздуха приведет к усушке охлаждаемых продуктов и утрате их массы и внешнего вида.

Объемный расход воздуха, перекачиваемого через теплообменный блок. Из формулы расчета производительности видно, что чем мощнее применяемые вентиляторы и выше объемный расход воздуха, тем выше производительность воздухоохладителя.

Промышленное теплообменное оборудование

Воздухоохладители промышленные чаще всего бывают поверхностного или сухого типа. Этот тип устройств используется для охлаждения электротехники, такой как электродвигатели, гидро и турбогенераторы и пр.

Промышленные устройства производятся серий: ВО; ВУП; ВОП; ВБ.

• ВО – теплообменники этой серии используются на предприятиях, где работает крупное электрооборудование. Принцип действия устройства: холодная вода циркулирует по оребренным трубам теплообменника. Воздушная смесь, поступающая от механизма, соприкасается с поверхностью оребренных труб, охлаждается и вновь возвращается к механизму. Теплообменники этой серии могут выпускаться в двух климатических исполнениях: общий и умеренно-холодный.
• ВУП – это установки, рассчитанные на тепловой поток до 500 кВт. Конструкция этого оборудования выполнена из углеродистой или нержавеющей стали и рассчитана на максимальное охлаждение потока горячего воздуха. В качестве хладагента в этой серии аппаратов используется вода.

• ВОП. Оборудование этой серии имеет некоторые конструктивные особенности, благодаря которым охлажденная вода проходит несколько циклов, что дает возможность более эффективно охлаждать воздушную смесь от крупных электрических механизмов.
• ВБ – это встроенный охладитель, который рассчитан на тепловой поток до 200 кВт.

Бытовые устройства для охлаждения воздуха

Бытовые или мобильные воздухоохладители воздуха являются прямыми конкурентами сплит-системам. Такая климатическая техника стала в последнее время особенно популярна среди наших соотечественников, и на это есть ряд причин:

1. Низкая стоимость. Средняя цена бытового воздухоохладителя варьируется в пределах 2500-3000 руб.
2. Простота в обслуживании и установке. Конструктивные особенности этого устройства исключают выделение конденсата, и соответственно бытовые охладители не требуют дренажного трубопровода.
3. Низкое энергопотребление. Конструкция этого аппарата предусматривает из всего электрооборудования – водяной насос и вентилятор. В среднем, энергопотребление бытовых охладителей в 7-9 раз ниже, чем у кондиционера.
4. Экологическая чистота. В таком оборудовании не используется фреон и другие химические вещества. В качестве хладагента в мобильных охладителях воздуха применяется обычная вода.

Принцип действия мобильных охладителей, основан на естественном испарении воды в потоке теплого воздуха, созданном вентилятором. Помпа, из емкости в корпусе устройства, подает воду на впитывающий фильтр. Вентилятор, создавая воздушную струю, заставляет воду испаряться, а это явление происходит с понижением температуры. Воздух охлаждается, увлажняется, очищается посредством фильтрующего элемента, после чего попадает в помещение.

Совет: если в помещении повышенная влажность, или есть источник сквозняка, то использовать охладитель описанного выше типа не рекомендуется. Лучше использовать кондиционер или фреоновую теплообменную установку.
Воздухоохладители промышленные чаще всего бывают поверхностного или сухого типа. Этот тип устройств используется для охлаждения электротехники, такой как электродвигатели, гидро и турбогенераторы и пр.

Коммерческие охладители воздушной смеси

Они применяются для понижения температуры воздушных масс в составе приточной вент. системы, для охлаждения и заморозки продуктов питания в холодильных камерах, для снижения температуры воздуха в торговых центрах и супермаркетах.

В коммерческих воздухоохладителях могут применяться аппараты, использующие в качестве хладагента, как водный раствор гликоля, так и фреон. Они производятся в нескольких исполнениях, в зависимости от способа монтажа:

• Потолочные воздухоохладители, чаще всего, работают в системе чиллер-фанкойл и используются для охлаждения воздуха в крупных производственных цехах, супермаркетах и пр.
• В настенном оборудовании, чаще всего применяют фреон, в качестве хладагента и используют для понижения температуры воздуха в холодильных камерах.
• Напольные охладители воздушных масс – это обычно маломощные бытовые устройства испарительного или смешанного типа, для локального охлаждения небольших бытовых помещений .

Коммерческие охладители, как правило, обладают производительностью от 30 до 500кВт.

[spoiler title=»Источники»]

• http://ventilationpro.ru/vozduhoohladiteli/vozdukhookhladitel-vodyanojj-chto-nuzhno-znat-pri-vybore-ustrojjstva.html
• http://ventilationpro.ru/vozduhoohladiteli/kholodilnye-vozdukhookhladiteli-konstrukciya-i-oblast-primeneniya.html
• http://www.TopClimat.ru/publications/chto-takoe-ohladitel-vozduha.html
• https://oborudka.ru/article/697.html
• http://www.teploobmenka.ru/oborud/art-aircoolers/
• https://everestcold.ru/o-kompanii/useful/klassifikatsiya-vozdukhookhladiteley-i-oblasti-ikh-primeneniya/
• http://ventilationpro.ru/vozduhoohladiteli/sushhestvuyushhie-tipy-vozdukhookhladitelejj-ot-bytovogo-do-promyshlennogo.html

[/spoiler]