Абсорбційний чіллер (чіллери АБХМ) – принцип роботи

Знаєте, що спільного між великим торговим центром і сонячною батареєю? Вони можуть працювати разом, щоб робити холод. Звучить дивно? Але саме так і працює абсорбційний чіллер – машина, яка створює низькі температури, використовуючи різноманітні джерела тепла.

Що таке абсорбційний чіллер

Абсорбційні чіллери – це холодильні машини, які працюють не від електрики, а від тепла. Так, ви правильно зрозуміли: щоб охолодити приміщення, таким агрегатам потрібна гаряча вода з температурою 80-180°C або пара.

Звичайний кондиціонер витрачає багато електрики на роботу компресора. А абсорбційні чіллери використовують тепло, яке часто просто викидається в атмосферу. Наприклад, на заводі є котельня, яка гріє воду для технологічних потреб. Частину цього тепла можна спрямувати в абсорбційну холодильну машину і отримати холод для кондиціонування офісів.

Ось конкретний приклад. Бізнес-центр у Києві встановив такий чилер потужністю 2 МВт – влітку він охолоджує 15 000 м² офісних приміщень. Тепло беруть від міні-ТЕЦ, яка виробляє електрику для будівлі. Раніше це тепло просто йшло через градирні, а тепер воно працює на благо людей.

Абсорбційний чіллер: принцип роботи

А тепер найцікавіше – як гаряча вода перетворюється на холод. Абсорбційний чіллер принцип роботи якого заснований на фізиці розчинів, для цих цілей використовує воду та бромід літію (це така сіль).

Процес починається в генераторі, куди подають гарячу воду або пару. Від тепла вода випаровується з розчину броміду літію. Пара йде в конденсатор, де перетворюється на воду. Ця вода потрапляє у випарник – там дуже низький тиск, майже вакуум. При такому тиску вода кипить навіть при +4°C.

Коли вода випаровується, вона забирає тепло – так з'являється холод. Холодна вода циркулює через теплообмінник і охолоджує приміщення, а водяна пара з випарника йде в абсорбер. Там її поглинає концентрований розчин броміду літію. Розчин розбавляється і насосом подається назад у генератор – коло замкнулося.

Знаєте, яка тут хитрість? Бромід літію дуже любить воду – він буквально витягує водяну пару з випарника. Це створює вакуум, і вода продовжує кипіти при низькій температурі. Без електрики, тільки за рахунок хімії.

Будова та основні компоненти

Чіллер АБХМ складається з чотирьох основних частин, кожна з яких виконує своє завдання у створенні холоду.

Генератор – це великий теплообмінник, сюди підводять гарячу воду або пару. Всередині кипить слабкий розчин броміду літію. Температура 80-180°C залежно від типу машини. Одноступінчасті абсорбційні чіллери працюють від води 80-110°C, двоступінчасті – від пари 170-180°C.

Абсорбер виглядає як ємність з трубками. По них тече охолоджуюча вода, а зверху розбризкується концентрований розчин броміду літію – він поглинає водяну пару з випарника. При цьому виділяється тепло, яке забирає охолоджуюча вода.

Випарник – тут відбувається головне. Вода кипить при +4°C і забирає тепло від води в системі кондиціонування. У випарнику підтримується тиск всього 0,8 кПа – це в 125 разів менше атмосферного.

Конденсатор перетворює пару з генератора назад у воду. Охолоджується водою з градирні або річки. Температура охолоджуючої води 25-35°C.

Де застосовуються абсорбційні чіллери

Чіллер АБХМ ставлять там, де є дешеве або відкидне тепло, і де потрібно багато холоду для кондиціонування.

Промислові підприємства – головні споживачі. На хімічному заводі є технологічна пара, на металургійному комбінаті – гарячі гази від печей, на нафтопереробному заводі – надлишкове тепло від установок. Все це можна використовувати для роботи абсорбційного чіллера.

ТЕЦ та котельні теж хороше місце – влітку попит на тепло падає, котли простоюють. А чіллер АБХМ може працювати від того ж котла і давати холод для кондиціонування району. Це називається тригенерація: електрика, тепло і холод з одного джерела.

А ще є сонячні чилери такого типу. В Іспанії, Італії, Туреччині їх ставлять у готелях. Вдень сонячні колектори гріють воду до 90°C, вона йде в абсорбційний чіллер принцип роботи якого якраз підходить для таких температур. Виходить парадокс: чим спекотніше сонце, тим більше холоду.

Переваги та особливості експлуатації

Головний плюс – економія електрики. Абсорбційний чіллер споживає всього 5-10 кВт електроенергії на 1000 кВт холоду. Звичайний компресорний чилер витрачає 250-350 кВт на ту ж потужність.

Ще одна перевага – тиша. Немає компресора – немає вібрації та шуму. Такі пристрої працюють тихіше офісного кондиціонера, тож можна ставити прямо на даху житлового будинку.

Абсорбційний чіллер принцип роботи якого заснований на хімічних процесах, працює довше своїх конкурентів. Механічних частин мало – тільки насоси. Тому машина працює 25-30 років проти 15-20 років у компресорних чилерів.

Але є і мінуси. По-перше, висока ціна – такі моделі коштують у 2-3 рази дорожче компресорних тієї ж потужності. По-друге, потрібна потужна система охолодження. Чіллер АБХМ віддає в градирню в 2,5 рази більше тепла, ніж компресорний. Потрібні великі градирні, багато води для охолодження.

По-третє, низький ККД. Одноступінчастий абсорбційний чіллер має холодильний коефіцієнт 0,7. Це означає, що з 1000 кВт тепла виходить тільки 700 кВт холоду. У компресорного чилера коефіцієнт 3-5.

FAQ: часті питання про абсорбційні чіллери

Чи можна використовувати такий чилер взимку для опалення

Так, багато моделей працюють у режимі теплового насоса. Але ефективність низька – краще все ж використовувати тепло напряму від котла або ТЕЦ. Перемикання між режимами займає кілька годин.

Яке обслуговування потрібне для абсорбційного чіллера

Раз на рік потрібно перевіряти концентрацію розчину та герметичність системи. Раз у 3-5 років – хімічне промивання теплообмінників від накипу. Насоси обслуговуються за регламентом виробника.

Чи небезпечний бромід літію для людини

Бромід літію – це сіль, не отруйна, але їдка. При потраплянні на шкіру викликає подразнення. Система герметична, контакт з розчином відбувається тільки при обслуговуванні.

Чому такі чилери не ставлять скрізь

Потрібне джерело дешевого тепла та місце для великих градирень. Якщо немає відкидного тепла, експлуатація дорожча, ніж у електричних чилерів. Плюс висока початкова вартість відлякує інвесторів.

Який термін служби в абсорбційного чіллера

При правильній експлуатації – 25-30 років. Розчин броміду літію не деградує, його не потрібно міняти. Основний знос припадає на насоси та автоматику, які міняються в міру необхідності.

Чи можна встановити абсорбційний чіллер у приватному будинку

Технічно можна, але економічно не вигідно. Мінімальна потужність промислових установок – від 100 кВт. Для приватного будинку це занадто багато, а маленьких побутових моделей практично не випускають.