Сделай сам: фреоновый чиллер из кондиционера

Что такое чиллер?

Для начала стоит разобраться, что такое чиллер вообще. Чиллер — это специальное приспособление для охлаждения сусла. Дело в том, что сваренное сусло обязательно нужно поскорее охладить, в противном случае мы рискуем всей партией. При высоких температурах размножение бактерий происходит быстрее, а значит, чем дольше сусло остается горячее — тем больше шансов заразить его нежелательными патогенами. Так же медленное охлаждение пагубно сказывается на вкусовых качествах домашнего пива. Третьим фактором, голосующим ЗА чиллер можно назвать объем сваренного пива. Если объемы не большие (5-10 литров), то остывание пройдет достаточно быстро, достаточно взять кастрюлю побольше. А вот если вы сварили 50 литров, тут уже без чиллера не обойтись.

Описание промышленного чиллера

Чиллер (водоохлаждающая машина) — устройство для охлаждения жидкости за счёт парокомпрессионного или абсорбционного холодильного цикла. После снижения температуры жидкость используется для охлаждения воздуха в теплообменнике (вентиляторном доводчике) или для отвода тепла от оборудования.

Принцип работы промышленного чиллера

Устройство применяется в различных отраслях промышленности. Охладительный агрегат в связанной системе с вентиляторным доводчиком используют в некоторых моделях кондиционеров.

Принцип работы промышленной охладительной установки

На производстве в качестве установки быстрого удаления тепла применяются специальные абсорбционные чиллеры. Он необходим для обеспечения работы различного промышленного оборудования с выделением тепла. Чиллер отбирает и отводит избыточное тепло и поддерживает оптимальный температурный и тепловой режим оборудования. В качестве жидкости, поглощающей газ в полном объёме, на промышленных установках применяется бромид лития в воде.

В процессе охлаждения воды выделяется избыточное количество тепла, которое отводится в окружающую среду.

Промышленная установка состоит из двух блоков:

• верхнего — генерирующая горячая ёмкость с относительно высоким давлением;
• нижнего — включает испарительную ёмкость и отдел с абсорбентом.

Характер работы установки:

1. Тепло от генератора воздействует на абсорбент, который выделяет пары воды.
2. Пар передаётся в конденсатор и переходит в жидкое состояние, отдавая тепло специальному резервуару с водой.
3. Потеряв тепло, вода из конденсатора подаётся в испаритель.
4. Здесь вода под действием давления испаряется с поглощением тепла от охлаждаемого контура (чиллера).
5. С помощью прокачки насосной установкой кипящей воды теплообмен усиливается.
6. В это время оставшийся концентрат абсорбента переводится в абсорбер, где происходит поглощение газа из испарителя с выделением тепла.
7. Отводящий контур отводит из ёмкости с абсорбентом тепло за пределы установки.
8. После отвода тепла полученная вода и абсорбент снова передаются в генератор.

Преимущества чиллеров над компрессионными холодильниками:

• небольшое количество потребляемой энергии;
• низкое выделение шума при работе;
• экологичность, т. к. рабочим веществом является простая вода, а не фреон;
• поглощают выделяемую энергию;
• длительный период эффективной эксплуатации;
• производственная безопасность;
• удобство управления.

Недостатки:

• стоимость;
• необходимость источника горячей энергии;
• большой вес;
• высокое водопотребление системы.

Чиллер при производстве пива

Водоохлаждающие машины активно применяются при производстве пива. Оно используется для охлаждения сусла. При получении солодового навара нужно оперативно снизить температуру. От этого зависит качество напитка. Этот навар содержит полезные и вредоносные бактерии. Полезные элементы сохраняются при температуре выше 60°C, а все вредоносные бактерии погибают. Но при медленном охлаждении после отметки 60°C, растёт вероятность появления вредоносных микроорганизмов. Поэтому снижать температуру нужно оперативно.

Важность скорости производственного процесса выражается ещё и в том, что процесс ферментации и добавление дрожжей можно производить только при благоприятной температуре около 20°C.

При медленном остывании в наваре образуется большое количество бактерий. Дрожжи при добавлении не смогут поглотить избыточные микроорганизмы. Напиток будет испорчен. Медленное остывание также ухудшает товарные качества продукта.

Погружной испаритель для чиллера

Пластинчатый испаритель используется для более мощных установок, как правило холодопроизводительностью от 10-15 кВт, так как при таких мощностях погружной (витой) испаритель будет слишком громоздким и для него понадобиться большая емкость, которая должна быть полностью заполнена охлаждаемой жидкостью, что в технологической линии часто не предусмотрено. Или же емкость должна быть внутри чиллера, что по сравнению с пластинчатым теплообменником увеличит габариты чиллера в разы.

И при производстве промышленных чиллеров с мощностями свыше 150-200 кВт, как правило, применяют кожухотрубные испарители.

Клиенту, желающему купить промышленный чиллер, производитель чиллеров рекомендует тот или иной тип испарителя, с указанием плюсов и минусов его применения.

Компрессорно-конденсаторный блок для производства чиллера можно взять по сути почти любой, в котором компрессор соответствует температурному режиму и необходимой холодопроизводительности (средне или низкотемпературный). Если это бывший кондиционер (а точнее сплит-система), то можно выпаять трехходовой вентиль и соединить все напрямую, если на нужна функция теплового насоса, как в стандартной холодильной установке — КМ-КД-Ресивер-ТРВ. И вместо электронной платы с пультом, заточенной под сплит-систему, поставить обычные мотор-автоматы и пускатели, блочные реле давления, а также микропроцессорный контроллер с температурным датчиком.

Интернет пестрит различными пособиями и видео как произвести чиллер самостоятельно, есть два основных момента о которых зачастую нигде ничего не говориться, хотя их понимание критично для качественнойсборки чиллера.

Чаще всего те, кто желает собрать чиллер самостоятельно, применяют погружной – витой испаритель, как наиболее дешевый и простой вариант, который можно изготовить самостоятельно.  Вопрос, главным образом, в правильном изготовлении испарителя, относительно мощности компрессора, выборе диаметра и длины трубы, из которой будет изготавливаться будущий теплообменник.

Для подбора трубы и ее количества необходимо воспользоваться теплотехническим расчетом, который можно без особого труда найти в интернете. Для тех кто не хочет производить точный теплотехнический расчет испарителя, по какой-то причине, ниже будут приведены фиксированные значения мощностей. Для производства чиллеров мощностью до 15 кВт, с витым испарителем, наиболее применимы следующие диаметры медных труб 1/2; 5/8; 3/4. Трубы с большим диаметром (от 7/8) гнуть без специальных станков очень сложно, поэтому их для погружных испарителей редко применяют.  Наиболее оптимальная по удобству работы и мощности на 1 метр длины —  труба 5/8. Ни в коем случае нельзя допускать приблизительный расчет длины трубы. Если не верно изготовить испаритель чиллера, то не удастся добиться ни нужного перегрева, ни нужного переохлаждения, ни давления кипения фреона, как следствие чиллер будет работать не эффективно или вовсе не будет охлаждать.

Ниже приведены данные по тепловой мощности которую может передавать один метр трубы. Данные не являются справочными, они получены совокупностью теплотехнического расчета и эмпирического метода, но при этом успешно применяются в расчете погружных испарителей уже много лет. В значения мощностей заложен запас ~3%.

Данные для испарителя чиллера:

— Труба 3/8 ~ 0.14 кВт/1 метр трубы= 0.029м2 теплопередающей поверхности.

— Труба 1/2 ~ 0.19 кВт/1 метр трубы = 0.039м2 теплопередающей поверхности.

— Труба 5/8 ~ 0.25 кВт/1 метр трубы = 0.049м2 теплопередающей поверхности.

— Труба 3/4 ~ 0.29 кВт/1 метр трубы= 0.059м2 теплопередающей поверхности.

— Труба 7/8 ~ 0.33 кВт/1 метр трубы= 0.069м2 теплопередающей поверхности.

Трубы диаметром более 7/8 на практике нами не применялись, при производстве промышленных чиллеров.

Также еще один нюанс, так как охлаждаемая среда — вода (чаще всего), то температура кипения, при (использовании воды) не должна быть ниже -9С, при дельте не более 10K между температурой кипения фреона и температурой охлаждаемой воды. В этой связи и аварийное реле низкого давления следует настраивать на аварийную отметку не ниже давления используемого фреона, при температуре его кипения -9С. В противном случае, при погрешности датчика контроллера и снижении температуры воды ниже +1С, вода начнет намораживаться на испаритель что снизит, а со временем и сведет практически к нулю его теплообменную функции — водоохладитель будет работать некорректно.

Изготовление чиллера своими руками

Для быстрого охлаждения жидкости в домашних условиях чиллер можно изготовить самостоятельно. Разберёмся, как сделать чиллер своими руками.

Необходимые материалы

Требования к материалам для чиллера, изготавливаемого своими руками:

• хорошая теплопроводность;
• пригодность к пищевому использованию;
• возможность обработки в домашних условиях;
• прочность;
• выдерживание температуры до 100°C.

Под такие критерии отлично подходит стекло, но проблема возникает с одним параметром — возможность обработки. Силикон не подходит. Он плохо выдерживает высокие температуры и не обладает нужными параметрами теплоотдачи.

Остаётся один вид материалов — металл. Среди вариантов можно выбирать между алюминием, медью и нержавеющей сталью. С нержавейкой есть претензии по цене и теплоотдаче. Алюминий — окисляется и небезопасен для здоровья. Оптимальный выбор — медь.

Самодельный чиллер из водопроводных труб

С какими параметрами нужно определиться:

• Диаметр трубки. Больший диаметр позволит обеспечить высокий уровень теплообмена.
• Количество витков в контуре. Чем больше витков, тем лучше теплоотдача.
• Общий диаметр витка.

При расчёте нужных параметров необходимо определиться с объёмом ёмкости, в которую будет погружаться чиллер для отвода тепла.

Диаметр витка и диаметр трубок должен обеспечивать свободное погружение и сохранение одинакового расстояния от прибора до стенок и центра ёмкости. Расстояние между витками можно делать любые, но чем ближе они друг к другу, тем больше их можно создать.

Варианты охлаждения воды в домашнем аквариуме

Зная три основных способа эффективного охлаждения воды в аквариуме, можно сохранить жизнь мелким обитателям домашнего «водоема». Наличие такого устройства в доме поможет сохранить необходимый уровень температуры на протяжении суток, а значит, обеспечит комфортную жизнедеятельность обитателям аквариума. Создайте благоприятные условия своим рыбкам и обратите внимание на то, что они стали реже болеть и перестали погибать.

Сборка

Здесь фотографии помогут больше, чем длительное описание на словах.

Я начал с теплоизоляции ватерблоков. Блок заливался пеной, после высыхания ставилась изоляция на трубки и всё вместе закрывалось изолентой.

Таким образом я теплоизолировал все три ватерблока.

Осталось изолировать материнскую плату. Всё пространство вокруг сокета и чипсета намазал диэлектрической смазкой, тоже самое проделал с блоками, потом сделал прокладки из поролона. Аналогичным образом обработал заднюю сторону материнки и видеокарты, затем установил поролон и закрепил пластинами из акрила.

Когда блоки были готовы, занялся кондиционером. Полностью разобрал его, стараясь ничего не сломать.

Для легкого и безболезненного сгибания трубок в нужных местах рекомендую использовать инструмент под названием «pipe bender» (не знаю точного русского названия).

Испаритель кондиционера устанавливается в резервуар.

Для изоляции использовалась та же пена; датчик температуры я закрепил на установленной внутри помпе.

Затем заизолировал трубки возле компрессора и установил вентилятор для охлаждения конденсера.

После этого залил метанол. Первая проверка за пару часов показала такие результаты:

Ватерчиллер достаточно медленно промораживает хладагент, зато и обратный процесс происходит в хорошо изолированном резервуаре достаточно долго. За 12 часов бездействия температура поднялась всего до -12С. И вот — финальный этап, установка в систему. Обязательно приложите максимум усилий для теплоизоляции, как ватерблоков, так и плат. Как видите, цель достигнута – на процессоре приятная прохлада в виде -9С.

Устройство чиллера для небольшой пивоварни

На самом деле, чиллер, работающий по принципу самогонного аппарата существует. Через змеевик прогоняют горячее сусло, а сам внешний чиллер погружается в холод: проточную воду или емкость с тем же льдом.

Эффективность такого прибора выше, чем кастрюля, погруженная в лохань со льдом. И все-же при движении горячего пива по трубам, мгновенного охлаждения не происходит.

Следующий этап технологии – пластинчатый чиллер. Представляет собой классический сотовый радиатор, в котором движется по трубкам сусло. Во внешней емкости, навстречу суслу, движется холодная вода. Благодаря противотоку, чиллер охлаждает пиво практически сразу. Единственный недостаток – пока горячее сусло движется по трубам к чиллеру, негативные процессы успевают сделать свое «темное и мутное» дело.

Наиболее эффективным является погружной охладитель. Это чиллер в виде спирали, в трубке которого находится хладагент. При включении теплообменника (точнее хладообменника), сусло охлаждается мгновенно.

Образования бактерий не происходит, лохмотья бруха сразу связываются и оседают на дно. А диметилсульфид в принципе не может образоваться при таком темпе падения температуры.

Диаметр трубки подбирается в зависимости от объема охлаждаемой жидкости. Существует принцип разумной достаточности: слишком толстая спираль чиллера потребует мощного холодильного агрегата.

Материал для изготовления нейтральный: как правило медь. Можно попробовать пищевой алюминий, но он слишком хрупок для таких перепадов температуры. Еще применяют трубки из нержавейки, правда они дороже чем медные и согнуть их гораздо сложнее.

3 секрета изготовления погружного чиллера своими руками

Первый секрет — это диаметр трубки, чем больше диаметр, тем больше площадь теплообмена!

Секрет второй — это количество витков — принцип тот же

Третий секрет — это диаметр витка.

Стоит отметить, что все 3 эти параметра существенно сказываются на цене. Так что, если вы хотите сделать чиллер подешевле, то знайте, что цена не только в рублях, но и в эффективности.

Как применять самодельный чиллер для пива

Погружаем чиллер в центр кастрюли, подключаем к крану, второй конец опускаем в раковину, открываем холодную воду! Все! Можно помешивать сусло, для равномерного остывания.

[spoiler title=»Источники»]

• http://homebeer.csutio.ru/oborudovanie-dlya-varki-piva-doma/kak-sdelat-chiller-dlya-piva-svoimi-rukami/
• https://vozduhstroy.ru/kondicionery/chiller-svoimi-rukami.html
• https://cp-h.ru/tehnicheskaya-informatsiya-po-holodiljnoy-tehnike/chiller-svoimi-rukami.html
• https://teplobloknn.ru/oborudovanie/samodelnyj-chiller.html
• https://saiding-v-permi.ru/oborudovanie/chiller-protivotochnyj-svoimi-rukami.html
• https://varimtutru.com/chiller-iz-nerzhaveyki-svoimi-rukami/
• https://paes250.ru/delaj-sam/kak-sdelat-chiller-svoimi-rukami.html

[/spoiler]