АБХМ - абсорбционный чиллер

АБХМ (абсорбционная холодильная машина или абсорбционный чиллер) производит холод из неиспользуемого (отработанного) тепла. Абсорбционное охлаждение работает по принципу конденсации холодильного агента в абсорбенте, то есть уменьшает его количество в несколько раз сравнительно с первоначальным объемом. Сегодня этот принцип реализуется в крупной холодильной и климатической технике, где важна экономичность и простота эксплуатации. АБХМ могут питаться от горячей воды, масла, прямого выхлопа, газа или пара.

Кто и когда изобрел абсорбционную холодильную машину? Изобретатель АБХМ и первого холодильника в привычном понимании - баварский инженер Карл фон Линде. В 1871 году он использовал систему охлаждения в качестве собственной разработки на пивоварне Spaten в Мюнхене, чтобы обеспечить производство и хранение пива летом. Охлаждающим агентом был диметиловый эфир, или аммиак.

Как работала первая холодильная машина? Паровой насос при движении поршня вниз выкачивал аммиак из испарителя, а при ходе поршня вверх возвращал рабочее вещество в конденсатор. Здесь газ сжимался, выделял тепловую энергию и в жидкой форме возвращался в испаритель, где процесс повторялся.

Рисунок 1. АБХМ - абсорбционный чиллер

Технология абсорбционного охлаждения

Абсорбционное охлаждение основано на физических свойствах двух веществ (хладагента и абсорбента) и на их способности поглощать друг друга. Охлаждаемая жидкость направляется в испаритель. Трубы теплообменника опрыскиваются холодильным агентом (предварительно сконденсировавшейся водой), который испаряется, благодаря снижению давления. Холодный водяной пар направляется в абсорбер, где ранее сконцентрированный в резервуаре раствор поглощает его. Благодаря непрерывно протекающему процессу давление в абсорбере и испарителе поддерживается на постоянно низком уровне, а в резервуаре и конденсаторе - на постоянно высоком уровне.

Характеристики и расчет

Энергоэффективность прибора определяется коэффициентом холодопроизводительности. Для расчета используется формула:

• E_O=Q_O/Q_W+P_P;

где:

• Q_O - холодопроизводительность;
• Q_W - тепловой поток, подводимый к котлу;
• P_P - мощность привода насоса.

Разновидности абсорбционных холодильных машин - виды и типы

В промышленности востребовано множество абсорбционных АБХМ систем на основе различных смесей. Наибольшее распространены установки на основе бромистолитиевых и аммиачных растворов.

Также АБХМ классифицируют на установки прямого и косвенного нагрева с 1-но ступенчатым, 2-х ступенчатым и 3-х ступенчатым принципом работы. В оборудовании прямого нагрева тепловой источник перерабатывается в установке. В машинах косвенного нагрева тепло переносит пар или другой теплоноситель.

Количество «ступеней» (одна, две или три) обозначает число основных компонентов. Так, в 1-но ступенчатых чиллерах испаритель, абсорбер, десорбер и конденсатор представлены в единичном количестве. В двухступенчатых - 2 конденсатора или 2 абсорбера, в зависимости от конфигураций. Трехступенчатые системы в простейшем варианте реализации состоят из 2 одноступенчатых абсорбционных чиллеров. Выработанное тепло первого контура используется во втором. Возможны и более сложные конфигурации.

Одноступенчатая АБХМ косвенного нагрева

В 1-ноступенчатых системах холодильный агент проходит через 4 рабочих компонента - испаритель, абсорбер, десорбер и конденсатор. Цикл охлаждения выполняется в одном контуре. Этим объясняется невысокий КПД таких машин и ограниченная сфера применения: оборудование устанавливается в помещениях, где есть доступные источники утилизируемого тепла. Мощность не превышает 25 киловатт - 5 мегаватт.

Одноступенчатая АБХМ прямого нагрева

Данное оборудование работает от источника тепловой энергии, сжигаемого непосредственно в машине. Это упрощает многие процессы, обеспечивает более надежную работу, создает меньший риск кристаллизации. Увеличивает срок службы чиллера. Процесс охлаждения происходит в одном контуре.

Рисунок 2. Одноступенчатая АБХМ

Двухступенчатая АБХМ косвенного нагрева

Повышенную результативность предлагают 2-хступенчатые АБХМ. В данном оборудовании используется 2 конденсатора или 2 абсорбера. Данная конфигурация обеспечивает более эффективное производство холодильного агента из абсорбента при минимальном расходе тепловой энергии. Этот процесс экономит около 10% энергопотребления по сравнению с традиционной 1-ноступенчатой ​​конструкцией.

Двухступенчатая АБХМ прямого нагрева

Наиболее распространены 2-х ступенчатые АБХМ с 2 абсорберами или 2 конденсаторами. Подобная конфигурация позволяет увеличить количество холодильного агента в испарителе и повысить КПД охлаждающего оборудования. Первая 2-хступенчатая АБХМ появилась в 50-х гг. ХХ века и использовалась для кондиционирования помещений.

Рисунок 3. Двухступенчатая АБХМ

Трехступенчатая АБХМ

Упрощенная реализация 3-х ступенчатого абсорбционного чиллера - комбинация 2 одноступенчатых машин с передачей тепловой энергии из одного контура во второй. Первый прототип 3-хступенчатой АБХМ с 3 конденсаторами и 3 генераторами появился в 1985 году. В 1993 г. изобретатели получили патент на более совершенную 3-хступенчатую АБХМ с удвоенным конденсатором. Результативность данного оборудования на 40-50% выше 2-х ступенчатых моделей.

Рисунок 4. Трехступенчатая АБХМ

Абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы (АБТН)

Абсорбционный тепловой насос на основе бромида лития может производить высококачественное тепло за счет рекуперации тепла из низкоценных источников (геотермальная вода, конденсационная вода дымовых газов, сточные воды промышленных процессов). Абсорбционные тепловые насосы с бромистым литием делятся на две категории:

• АБТН 1-й категория способны утилизировать тепло от низкотемпературного источника тепла и производить горячую воду с температурой от 40 до 100°С;
• АБТН 2-й категории способен утилизировать тепло от среднетемпературного источника тепла и производить перегретую воду на выходе с температурой 100~170°С.

Рисунок 5. Абсорбционные бромистолитиевые тепловые насосы (АБТН)

Производимая горячая вода может использоваться для различных промышленных процессов, а также для комфортного отопления и централизованного теплоснабжения.

АБХМ на выхлопных газах

Данный вид оборудования использует бросовое тепло в виде выхлопных газов. Является оптимальным, экономичным решением при неосвоенных излишках технологического или сбросного тепла. Хорошо работает везде, где есть дефицит электроэнергии.

Рисунок 6. Абсорбционный чиллер на выхлопных газах

АБХМ на газе и дизеле

Устройство работает за счет сгорания природного газа или жидкого дизельного топлива. Применяются в промышленности и производстве электроэнергии и тепла: в этом секторе обычно имеется большое количество отходов или сбросовой тепловой энергии.

Рисунок 7. Абсорбционный чиллер на газе и дизеле

АБХМ на паре

Установка работает на насыщенном водяном паре. Процесс охлаждения реализуется за счет локального снижения температуры, вызванного выпариванием хладагента при давлении ниже точки кипения. Конечный охлаждающий эффект зависит от объема испаряемой жидкости.

Рисунок 8. Абсорбционный чиллер на паре

АБХМ на горячей воде

В АБХМ на горячей воде процесс охлаждения протекает по аналогичному циклу испарения и конденсации, но механическое сжатие среды заменяется химическими процессами, протекающими в условиях, близких к вакууму. Принцип действия основан на зависимости температуры кипения от давления. При нормальном давлении (1013 гПа) вода кипит при температуре +100°С, но чем ниже давление, тем ниже температура кипения воды. При давлении 860 Па вода кипит при температуре +5°С.

Рисунок 9. Абсорбционный чиллер на горячей воде

Аммиачные холодильные установки

Промышленные холодильные установки работают исключительно на аммиаке в качестве хладагента - аммиачно водная машина. Аммиак, используемый в холодильной технике, характеризуется высочайшей чистотой (99,98%). Он практически не содержит воды и других примесей. Аммиачные холодильные установки работают при температурах до +15°С и до -70°С.

Рисунок 10. Аммиачные холодильные установки

АБХМ малой мощности

Для обслуживания небольших объектов используются специальные серии холодильных машин малой мощности. Оборудование широко применяется при наличии дешевого источника тепловой энергии, потребляет минимум электроэнергии и характеризуется высокими показателями надежности.

Конструкция АБХМ

Ключевые элементы чиллеров абхм - испаритель, конденсатор и расширительный элемент. Именно здесь происходит процесс получения холода из тепла. Холодильный агент - водный раствор. Для охлаждения рабочих компонентов используются градирни.

Принцип работы АБХМ

Принцип работы оборудования базируется на эффекте абсорбции (поглощении холодильного агента) и десорбции (его удалении из раствора). При кипении раствора тепло поглощается, обеспечивая полезный охлаждающий эффект. Система абсорбера и десорбера в АБХМ чиллерах соответствует функциям компрессора с электроприводом в обычных холодильниках. Имеющиеся на рынке коммерческие продукты используют, в зависимости от требуемого параметра хладагента, бромистолитиевые или аммиачные растворы.

Холодильный цикл

Схема работы АБХМ: тепло подают в испаритель для получения пара из разбавленного раствора бромида лития. Полученный раствор высокой концентрации направляется в абсорбер, а пар высокого давления — в конденсатор. Здесь он конденсируется на стенках медных труб или пластин теплообменника, по которому течет охлаждающая жидкость (обычно поступающая из градирни, грунтового источника, вентиляторного охладителя), отводя тепло. Образовавшийся конденсат вновь поступает в испаритель.

Одноконтурный чиллер

Устройство содержит все необходимые элементы для теплового охлаждения в одном контуре. Он включает в себя гидравлический блок с эффективными высокопроизводительными насосами. Все водяные контуры для привода, распределения охлаждения и жидкостного охлаждения могут быть подключены напрямую.

Двухконтурный чиллер

Хладагент подается в виде холодной воды и может использоваться для технологического охлаждения или кондиционирования помещения. Чиллер универсален и технологичен. В агрегате чередуются два подпроцесса, что обеспечивает почти непрерывную холодопроизводительность.

Энергоэффективность

В отличие от компрессорных чиллеров, АБХМ установки могут питаться от энергии более низкого качества, которую можно получить из отходов или неиспользуемых источников тепла. Ключом к оптимизации эффективности является компрессор с регулируемой скоростью, который всегда обеспечивает ровно столько мощности охлаждения, сколько необходимо в данный момент.

Преимущества абсорбционных чиллеров

Промышленные абсорбционные чиллеры имеют много преимуществ по сравнению с компрессорными установками. К наиболее важным из них относятся:

• простота эксплуатации;
• автоматическая работа;
• нет необходимости в постоянном контроле технического персонала;
• эксплуатационная безопасность и надежность, обусловленная отсутствием подвижных частей (кроме насосов);
• повышенная управляемость (бесступенчатая и непрерывная регулировка мощности);
• короткое время реакции при увеличении нагрузки;
• гибкость работы.

Дополнительным плюсом абсорбционных систем является простота конструкции, отсутствие движущихся частей, тихая работа, отсутствие проблем с коррозией. АБХМ чиллеры отличаются экономичностью в эксплуатации. Им требуется 5-10% электроэнергии по сравнению с компрессорной установкой. Существует возможность использования большого разнообразия источников тепла, таких как: пар, жидкости, газы. Устройства также могут нагреваться непосредственно природным газом или мазутом.

Области применения

АБХМ востребованы в различных отраслях крупного промышленного холодоснабжения. Способны функционировать при температурах от -60 до +100°C. Холодопроизводительность составляет около 500 кВт на один автономный блок. Эти устройства широко применяются в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и пищевой промышленности. Питаются от тепла, вырабатываемого в котельных, от паровых выбросов на электростанциях и отработанного тепла технологических процессов в виде пара, горячих жидкостей или газов.

Схема абсорбционного чиллера

Работа АБХМ основана на преобразовании тепла в холод. Этот процесс происходит из-за изменения состава рабочего раствора. Абсорбционный чиллер состоит из четырех основных компонентов:

1. Генератор нагревает рабочее вещество до тех пор, пока содержащийся в ней хладагент не начнет испаряться. Раствор загустевает и направляется в абсорбер.
2. Пары холодильного агента поступают в конденсатор, где принимают форму воды. Сжиженный холодильный агент подается в испаритель.
3. В испарителе он преобразуется в пар, охлаждая воду. Полученный таким образом газ перекачивается в абсорбер.
4. Пары хладагента конденсируются охлажденной жидкостью и поглощаются концентратом бромида лития или аммиака.

Затем раствор направляется в генератор, и процесс повторяется.

Рисунок 11. Схема работы абсорбционного чиллера

Схема обвязки и оснастка абсорбционных чиллеров, автоматика

Встроенный системный контроллер предлагает множество возможностей для адаптации к соответствующим приложениям и особым требованиям заказчика. Обширная измерительная техника упрощает установку и ввод в эксплуатацию и обеспечивает автоматическую работу. Автоматическая система поддержания давления обеспечивает оптимальное рабочее давление. Подробнее про обвязку фанкойла.

Влияние абсорбционных чиллеров на экологию

Преимущество абсорбционных чиллеров в том, что они позволяют вырабатывать холод без использования электроэнергии и снижают сопутствующие расходы. Данный механизм помогает экономить энергоресурсы и защищать природную среду.

Холодильная машина АБХМ - экологически чистая альтернатива кондиционерам. Необходимость экономии энергоресурсов и защиты окружающей природной среды делает этот вид оборудования конкурентоспособным по отношению к компрессорным чиллерам.

Система кондиционирования на базе АБХМ

До сих пор абсорбционные чиллеры ассоциировались в основном с крупногабаритными устройствами с высокой холодопроизводительностью. Однако сегодня на рынке есть небольшие агрегаты для использования в бытовых и коммерческих помещениях. Холодопроизводительность абсорбционных чиллеров начинается примерно с 17 кВт и достигает примерно 5,5 МВт. Такой широкий диапазон мощностей и компактная конструкция позволяют использовать абсорбционные чиллеры для кондиционирования различных помещений.

Рисунок 12. Проект системы кондиционирования на базе АБХМ

Установка АБХМ

Монтаж абсорбционных чиллеров - сложная процедура, требующая квалификации и профессионального оборудования. Подбор устройства должен осуществляется техническим отделом. Рабочие параметры зависят от расчетной мощности и предпочтений заказчика.

Наши сертификаты

Специалисты инженерной компании Квент в Москве имеют ряд сертификатов и лицензий, позволяющих проводить профессиональный монтаж чиллеров, демонтажные, а также работы по подключению абсорбционных холодильных машин. Наши сертификаты:

Рисунок 13. Лицензия - допуск монтаж (страница 1)

Рисунок 14. Лицензия - допуск монтаж (страница 2)

На отдельной странице нашего сайта представлены все лицензии и сертификаты.

Цены на монтаж абсорбционного чиллера