Абсорбционный чиллер (чиллеры АБХМ) – принцип работы

Знаете, что общего между большим торговым центром и солнечной батареей? Они могут работать вместе, чтобы делать холод. Звучит странно? Но именно так и работает абсорбционный чиллер – машина, которая создает низкие температуры, используя разнообразные источники тепла.

Что такое абсорбционный чиллер

Абсорбционные чиллеры – это холодильные машины, которые работают не от электричества, а от тепла. Да, вы правильно поняли: чтобы охладить помещение, таким агрегатам нужна горячая вода с температурой 80-180°C или пар.

Обычный кондиционер тратит много электричества на работу компрессора. А абсорбционные чиллеры используют тепло, которое часто просто выбрасывается в атмосферу. Например, на заводе есть котельная, которая греет воду для технологических нужд. Часть этого тепла можно направить в абсорбционную холодильную машину и получить холод для кондиционирования офисов.

Вот конкретный пример. Бизнес-центр в Киеве установил такой чиллер мощностью 2 МВт – летом он охлаждает 15 000 м² офисных помещений. Тепло берут от мини-ТЭЦ, которая вырабатывает электричество для здания. Раньше это тепло просто уходило через градирни, а теперь оно работает на благо людей.

Абсорбционный чиллер: принцип работы

А теперь самое интересное – как горячая вода превращается в холод. Абсорбционный чиллер принцип работы которого основан на физике растворов, для этих целей использует воду и бромид лития (это такая соль).

Процесс начинается в генераторе, куда подают горячую воду или пар. От тепла вода выпаривается из раствора бромида лития. Пар идет в конденсатор, где превращается в воду. Эта вода попадает в испаритель – там очень низкое давление, почти вакуум. При таком давлении вода кипит даже при +4°C.

Когда вода испаряется, она забирает тепло – так появляется холод. Холодная вода циркулирует через теплообменник и охлаждает помещение, а водяной пар из испарителя идет в абсорбер. Там его поглощает концентрированный раствор бромида лития. Раствор разбавляется и насосом подается обратно в генератор – круг замкнулся.

Знаете, какая тут хитрость? Бромид лития очень любит воду - он буквально вытягивает водяной пар из испарителя. Это создает вакуум, и вода продолжает кипеть при низкой температуре. Без электричества, только за счет химии.

Устройство и основные компоненты

Чиллер АБХМ состоит из четырех основных частей, каждая из которых выполняет свою задачу в создании холода.

Генератор – это большой теплообменник, сюда подводят горячую воду или пар. Внутри кипит слабый раствор бромида лития. Температура 80-180°C в зависимости от типа машины. Одноступенчатые абсорбционные чиллеры работают от воды 80-110°C, двухступенчатые – от пара 170-180°C.

Абсорбер выглядит как емкость с трубками. По ним течет охлаждающая вода, а сверху разбрызгивается концентрированный раствор бромида лития – он поглощает водяной пар из испарителя. При этом выделяется тепло, которое уносит охлаждающая вода.

Испаритель – здесь происходит главное. Вода кипит при +4°C и забирает тепло от воды в системе кондиционирования. В испарителе поддерживается давление всего 0,8 кПа – это в 125 раз меньше атмосферного.

Конденсатор превращает пар из генератора обратно в воду. Охлаждается водой из градирни или реки. Температура охлаждающей воды 25-35°C.

Где применяются абсорбционные чиллеры

Чиллер АБХМ ставят там, где есть дешевое или бросовое тепло, и где нужно много холода для кондиционирования.

Промышленные предприятия – главные потребители. На химическом заводе есть технологический пар, на металлургическом комбинате – горячие газы от печей, на нефтеперерабатывающем заводе – избыточное тепло от установок. Все это можно использовать для работы абсорбционного чиллера.

ТЭЦ и котельные тоже хорошее место – летом спрос на тепло падает, котлы простаивают. А чиллер АБХМ может работать от того же котла и давать холод для кондиционирования района. Это называется тригенерация: электричество, тепло и холод из одного источника.

А еще есть солнечные чиллеры такого типа. В Испании, Италии, Турции их ставят в отелях. Днем солнечные коллекторы греют воду до 90°C, она идет в абсорбционный чиллер принцип работы которого как раз подходит для таких температур. Получается парадокс: чем жарче солнце, тем больше холода.

Преимущества и особенности эксплуатации

Главный плюс – экономия электричества. Абсорбционный чиллер потребляет всего 5-10 кВт электроэнергии на 1000 кВт холода. Обычный компрессорный чиллер тратит 250-350 кВт на ту же мощность.

Еще одно преимущество – тишина. Нет компрессора – нет вибрации и шума. Такие устройства работают тише офисного кондиционера, так что можно ставить прямо на крыше жилого дома.

Абсорбционный чиллер принцип работы которого основан на химических процессах, работает дольше своих конкурентов. Механических частей мало – только насосы. Поэтому машина работает 25-30 лет против 15-20 лет у компрессорных чиллеров.

Но есть и минусы. Во-первых, высокая цена – такие модели стоят в 2-3 раза дороже компрессорных той же мощности. Во-вторых, нужна мощная система охлаждения. Чиллер АБХМ отдает в градирню в 2,5 раза больше тепла, чем компрессорный. Нужны большие градирни, много воды для охлаждения.

В-третьих, низкий КПД. Одноступенчатый абсорбционный чиллер имеет холодильный коэффициент 0,7. Это значит, что из 1000 кВт тепла получается только 700 кВт холода. У компрессорного чиллера коэффициент 3-5.

FAQ: частые вопросы об абсорбционных чиллерах

Можно ли использовать такой чиллер зимой для отопления

Да, многие модели работают в режиме теплового насоса. Но эффективность низкая – лучше все же использовать тепло напрямую от котла или ТЭЦ. Переключение между режимами занимает несколько часов.

Какое обслуживание требуется для абсорбционного чиллера

Раз в год нужно проверять концентрацию раствора и герметичность системы. Раз в 3-5 лет – химическая промывка теплообменников от накипи. Насосы обслуживаются по регламенту производителя.

Опасен ли бромид лития для человека

Бромид лития – это соль, не ядовитая, но едкая. При попадании на кожу вызывает раздражение. Система герметична, контакт с раствором происходит только при обслуживании.

Почему такие чиллеры не ставят везде

Нужен источник дешевого тепла и место для больших градирен. Если нет бросового тепла, эксплуатация дороже, чем у электрических чиллеров. Плюс высокая начальная стоимость отпугивает инвесторов.

Какой срок службы у абсорбционного чиллера

При правильной эксплуатации – 25-30 лет. Раствор бромида лития не деградирует, его не нужно менять. Основной износ приходится на насосы и автоматику, которые меняются по мере необходимости.

Можно ли установить абсорбционный чиллер в частном доме

Технически можно, но экономически не выгодно. Минимальная мощность промышленных установок – от 100 кВт. Для частного дома это слишком много, а маленьких бытовых моделей практически не выпускают.