Абсорбционный чиллер АБХМ: устройство, виды, преимущества и сферы применения

Абсорбционный чиллер АБХМ— это установка, преобразующая тепловую энергию низкого или среднего потенциала в холод. Такое оборудование используют для кондиционирования, технологического охлаждения и утилизации избыточного тепла. В отличие от компрессионных установок, здесь отсутствует громоздкий компрессор, а рабочий процесс обеспечивается за счет химико-физических свойств растворов и газа.

Виды абсорбционных холодильных машин

Различные модификации абсорбционных холодильных машин основаны на том, какой теплоноситель используется, как организован цикл и какие конструктивные решения применены. Чаще это вода. Классификация АБХМ удобна для выбора оборудования в зависимости от потребностей объекта.

По каким критериям осуществляется классификация АБХМ:

• По источнику тепла — пар, горячая вода, продукты сгорания или выхлопные газы.
• По числу ступеней — одноступенчатые, двухступенчатые и трехступенчатые схемы.
• По типу абсорбента — аммиак или соли лития.
• По способу нагрева — прямой (тепло подается непосредственно) и косвенный (через промежуточный теплоноситель).

Важным фактором выбора АБХМ является доступность теплового источника, а также требуемая холодопроизводительность. Разные схемы по-разному реагируют на колебания нагрузки и качество теплоносителя. Поэтому состав воды тщательно подбирается.

На практике наиболее часто применяются следующие варианты АБХМ:

• Одноступенчатые – отличаются простотой конструкции, работают при умеренной холодопроизводительности. Основная область применения АБХМ – здания средней площади и технологические объекты с доступом к пару или горячей воде.
• Двухступенчатые системы – более экономичны, позволяют достичь снижения удельного расхода тепла примерно на 10–15 % по сравнению с базовым вариантом. АБХМ востребованы в промышленных комплексах и системах централизованного кондиционирования.
• Трехступенчатые решения – состоят из нескольких взаимосвязанных контуров, в которых утилизируется тепло от первой ступени. Такие машины применяют там, где требуется высокая эффективность и большие объемы холода.
• Абсорбционные установки на горячей воде – используют сбросное тепло из котельных и технологических установок, что особенно выгодно в комплексах с развитой тепловой инфраструктурой. Тут важно качество воды.
• АБХМ на выхлопных газах – рациональны при интеграции с газопоршневыми или турбинными электростанциями, так как позволяют совместить производство электричества и холода.

Так спектр моделей абсорбционных чиллеров, где используется как газ, так и вода, подходит для обслуживания как небольших объектов, так и мощных промышленных узлов.

Нужна дополнительная информация?

Оставьте заявку и мы с Вами свяжемся.

Заказать

Согласен на обработку персональных данных. Согласен с политикой обработки персональных данных.

Устройство и принцип работы АБХМ

Конструктивная схема АБХМ всегда включает базовые узлы — генератор, абсорбер, конденсатор, испаритель, систему трубопроводов и насосы. Каждый элемент АБХМ выполняет свою функцию, обеспечивая циркуляцию теплоносителей и растворов.

Компоненты АБХМ:

1. Генератор — в этом блоке концентрированный раствор нагревается, в результате чего выделяются пары хладагента.
2. Конденсатор — пары переходят в жидкое состояние, отдавая теплоту в окружающую среду или в систему охлаждающей воды.
3. Испаритель — жидкий хладагент испаряется при пониженном давлении, забирая тепло из охлаждаемого контура.
4. Абсорбер — пары хладагента поглощаются раствором абсорбента, после чего образуется насыщенный раствор, готовый к повторной подаче в генератор.

Принцип работы абсорбционного чиллера основан на фазовых переходах. При подаче тепла хладагент испаряется, затем конденсируется и снова испаряется уже в испарителе, создавая холод. Замкнутая циркуляция поддерживается насосами и регулирующей арматурой. тут не обойтись без воды, качество которой важно для работы системы.

Особенности работы абхм:

• В большинстве моделей АБХМ применяется вакуум в испарителе, что позволяет жидкости закипать при низкой температуре.
• Коэффициент эффективности зависит от качества теплового источника и уровня рекуперации внутри системы АБХМ.
• Стабильность процесса обеспечивается системой теплообменников, выравнивающих параметры растворов и предотвращающих перегрев.
• Для надежности предусматривают защиту от кристаллизации, которая может возникнуть в насыщенных растворах при снижении температуры.

На практике особенно распространена абсорбционная бромистолитиевая холодильная машина, которая использует воду в качестве хладагента и раствор бромида лития как абсорбент. Такая схема АБХМ отличается высокой надежностью и подходит для объектов с большой тепловой нагрузкой.

Наряду с этим применяются и абсорбционные чиллеры, работающие на аммиаке. Их преимущество заключается в возможности достижения более низких температур охлаждения. Эти АБХМ востребованы в холодильных складах и производстве продуктов питания.

Конструкторы уделяют внимание и энергетической интеграции. Холодильная машина АБХМ с хладагентом может использоваться в связке с газопоршневыми агрегатами, где в качестве источника тепла задействуются выхлопные газы. Такой подход позволяет объединить три задачи — выработку электрической энергии, производство холода и утилизацию тепла.

При проектировании АБХМ необходимо учитывать эксплуатационные ограничения. Абсорбционные холодильные машины требуют стабильного источника тепла (например, газа), корректной системы отвода теплоты конденсации и точного контроля концентрации рабочего раствора. Нарушение этих условий может снизить эффективность или привести к аварийным ситуациям при работе АБХМ.

Преимущества и недостатки абсорбционных чиллеров

Абсорбционные чиллеры с хладагентом относятся к классу холодильных машин, в которых холод вырабатывается посредством процессов абсорбции и десорбции. В качестве рабочих пар в таких АБХМ применяются растворы, например бромид лития — вода или аммиак — вода. Основной принцип заключается в том, что энергия в систему подводится преимущественно в виде тепла, а электрическая составляющая ограничивается лишь работой насосов и систем автоматики. Такой подход открывает возможности утилизации избыточного тепла и отходящих энергоресурсов, что особенно востребовано в промышленности, на объектах теплоэнергетики и в комплексах когенерации. Чтобы оценить реальную эффективность и области применения АБХМ, необходимо рассмотреть их ключевые преимущества и недостатки.

К числу преимуществ абсорбционных чиллеров относят:

• Возможность использования низко- и среднетемпературных источников тепла. АБХМ может быть запитана паром, горячей водой, газовыми выбросами или другими отходящими тепловыми потоками. Это делает абсорбционные чиллеры удобным инструментом для утилизации вторичных энергоресурсов.
• Существенное снижение потребления электрической энергии по сравнению с компрессорными системами. В большинстве случаев электричество требуется лишь для вспомогательных нужд, что снижает нагрузку на энергосеть.
• Отсутствие крупных механических подвижных узлов. Так как в схеме отсутствует компрессор, сокращаются износы, вибрации и шум, а срок службы отдельных компонентов увеличивается.
• Низкий уровень шума. Работа агрегата, где есть хладагент, практически бесшумна, что важно при размещении оборудования вблизи офисных помещений или жилых зданий.
• Простота эксплуатации благодаря автоматизированным системам управления. Современные чиллеры допускают плавную регулировку производительности и быстро адаптируются к изменяющимся нагрузкам.
• Гибкость в выборе источника тепла. Возможность применения пара, горячей воды или даже прямого сжигания газа позволяет адаптировать оборудование под различные энергетические схемы.
• Экологичность. Использование вторичных тепловых ресурсов снижает выбросы углекислого газа и повышает общую энергоэффективность предприятия. Кроме того, отсутствие масел и компрессоров уменьшает вероятность загрязнения окружающей среды. Присутствие воды без примесей также положительно сказывается на уровне экологичности системы.
• Высокая надежность и стабильность при эксплуатации АБХМ. Конструкция с минимальным числом движущихся частей реже выходит из строя и требует меньшего количества ремонтных операций. Это также связано с возможностью использовать воду и выхлопные газы.
• Возможность масштабирования и модульного построения системы. Выпускаются машины различной мощности, которые можно объединять для решения конкретных задач.

Эти преимущества формируют устойчивый интерес к технологии, особенно там, где есть доступ к «дешевому» теплу на основе использования газа и воде. Однако наряду с положительными качествами абсорбционные холодильные машины обладают и рядом существенных недостатков, которые ограничивают область их применения.

К главным недостаткам можно отнести следующие факторы:

• Более низкий коэффициент полезного действия в сравнении с компрессорными системами при работе в стандартных условиях. Особенно сильно это проявляется при малой разнице температур между источником тепла и окружающей средой.
• Высокие капитальные затраты. Холодильные машины АБХМ отличается сложной конструкцией, а также требуют затрат на проектирование и монтаж. В результате стоимость внедрения выше, чем у традиционных холодильных машин.
• Ограничения по термодинамическим режимам. Для нормальной работы необходим определенный уровень температуры и расхода теплоносителя, что накладывает требования к системе теплоснабжения. Также присутствуют высокие требования к качеству воды в системе.
• Значительные габариты и масса оборудования. Наличие больших теплообменных поверхностей увеличивает размеры оборудования, усложняет ее транспортировку и монтаж.
• Риск коррозии из-за наличия в системе воды, и деградации рабочих растворов. При использовании агрессивных составов, таких как бромид лития, требуется постоянный контроль химического состояния, антикоррозионная защита и профилактика.
• Возможность кристаллизации раствора. Нарушение температурного режима или изменение концентрации может привести к выпадению кристаллов, что снижает эффективность или вызывает аварийную остановку.
• Сложность эксплуатации в условиях изменяющихся режимов. Колебания нагрузки требуют тонкой настройки системы, иначе производительность падает, а узлы выходят из строя.
• Повышенные требования к персоналу. Обслуживание требует знаний в области химии растворов, качества воды и работы с абсорбционными циклами, поэтому эксплуатация обходится дороже в плане кадрового обеспечения.
• Ограниченная эффективность на частичных нагрузках. При снижении производительности коэффициент полезного действия заметно уменьшается.
• Необходимость резервирования. В некоторых проектах чиллеры дополняют компрессорными установками, чтобы обеспечить надёжность и покрыть пики нагрузки, что усложняет систему и увеличивает расходы.

Абсорбционные чиллеры нельзя считать универсальным решением для всех типов объектов. Абсорберы оптимальны в условиях, когда в распоряжении предприятия есть избыточное тепло, пригодное для преобразования в холод, либо когда важна минимизация потребления электрической энергии.

Нужна дополнительная информация?

Оставьте заявку и мы с Вами свяжемся.

Заказать

Согласен на обработку персональных данных. Согласен с политикой обработки персональных данных.

Области применения

Не все знают, какая расшифровка АБХМ. Это абсорбционные холодильные машины (АБХМ) находят широкое применение в различных отраслях благодаря своей способности эффективно использовать тепловую энергию для производства холода. Это особенно актуально в условиях ограниченного потребления электрической энергии и необходимости утилизации тепла, образующегося в процессе производства.

Сферы применения:

1. Промышленность. В промышленности абсорбционные холодильные машины АБХМ используются для охлаждения технологического оборудования, поддержания оптимальных температурных режимов в производственных процессах и кондиционирования воздуха в помещениях. Особенно эффективны они на предприятиях, где имеется избыточное тепловое производство, например, в металлургии, химической и пищевой промышленности.
2. Энергетика. В энергетическом секторе АБХМ применяются для утилизации тепла, выделяющегося при выработке электрической энергии. Использование абсорбционных чиллеров в системах тригенерации позволяет одновременно производить электрическую энергию, тепло и холод, что значительно повышает общую эффективность энергосистемы.
3. Строительство и ЖКХ. В строительстве АБХМ применяются для кондиционирования воздуха в жилых и коммерческих зданиях. Особенно эффективны они в районах с ограниченными мощностями электросетей, где использование электрических компрессорных систем охлаждения ограничено. Абсорбционные бромистолитиевые машины позволяют снизить нагрузку на электрические сети.
4. Транспорт и мобильные установки. В транспортной отрасли АБХМ используются в системах кондиционирования воздуха в автобусах, поездах и морских судах. Мобильные холодильные установки на базе абсорбционных чиллеров применяются для охлаждения грузов, требующих поддержания определенной температуры, например, в перевозке продуктов питания и медицинских препаратов.

Однако для успешного внедрения АБХМ необходимо учитывать особенности конкретного объекта, наличие источников тепла и технические характеристики оборудования.

Установка АБХМ

Установка АБХМ что это такое и почему она важна? Абсорбционные холодильные машины требуют внимательного подхода во время монтажа, так как от его качества зависит эффективность всей системы и срок службы оборудования. Перед началом работ необходимо проанализировать технические условия объекта, обеспечить соответствие параметров площадки требованиям производителя и предусмотреть возможность технического обслуживания. Кроме того, следует учитывать специфику работы — наличие источника тепла для генератора, возможность отвода конденсационного тепла и обеспечение стабильного давления в системе.

Основные этапы монтажа абсорбционного чиллера включают следующие шаги:

1. Подготовка площадки. На начальном этапе определяется место для размещения оборудования с учетом его габаритов и массы. Площадка должна быть ровной, прочной и способной выдерживать вибрации и нагрузки, возникающие при работе установки. Необходимо обеспечить свободный доступ для монтажа, обслуживания абсорбера и прочих компонентов и ремонта, а также предусмотреть достаточную вентиляцию для отвода тепла и безопасной эксплуатации. Особое внимание уделяется гидроизоляции и устойчивости к агрессивной среде, если установка планируется в производственных помещениях.
2. Монтаж оборудования. На этом этапе устанавливаются все основные компоненты системы — генератор, абсорбер, конденсатор, испаритель и трубопроводы. Важно соблюдать последовательность монтажа и инструкции производителя, чтобы избежать повреждений оборудования. Монтаж включает также установку вспомогательных элементов — насосов, расширительных баков, клапанов и датчиков. Указанные компоненты отвечают за корректное функционирование АБХМ. Применение специализированной подъемной техники может быть необходимо для перемещения тяжелых модулей.
3. Подключение коммуникаций. После монтажа основных элементов проводится подключение к источникам тепла, холодоснабжения и электрической сети. Для генератора требуется подача теплоносителя, например, горячей воды или пара, а для абсорбера и конденсатора — система охлаждающей воды или воздуха. Также подключаются трубопроводы хладагента, системы управления и контрольно-измерительные приборы. Особое внимание уделяется герметичности соединений и правильной прокладке трубопроводов, чтобы избежать утечек и потерь эффективности.
4. Пусконаладочные работы. После завершения монтажа система подвергается тестированию. Проводится проверка работы всех компонентов, настройка параметров работы, проверка давления и температуры на ключевых узлах, устранение возможных неисправностей. Тщательная наладка позволяет выявить скрытые дефекты, оптимизировать режимы работы и обеспечить максимальную энергоэффективность системы. При необходимости проводятся испытания с нагрузкой, чтобы проверить работу оборудования в реальных условиях, обращая особое внимание на абсорбер.
5. Обучение персонала и эксплуатация. Завершающим этапом является обучение сотрудников правилам эксплуатации и обслуживанию АБХМ. Персонал должен уметь проводить регулярное техническое обслуживание, проверку параметров работы, выявление и устранение мелких неисправностей. Также разрабатывается график планового обслуживания и инструктаж по мерам безопасности, поскольку работа с тепловыми и холодильными системами требует строгого соблюдения правил. Это позволяет поддерживать оборудование в рабочем состоянии и предотвращать аварийные ситуации.

Правильная установка абсорбционного чиллера обеспечивает не только его долгий срок службы, но и высокую экономичность и эффективность работы. Небрежный монтаж может привести к снижению производительности, увеличению расхода теплоносителя и необходимости частого ремонта. Поэтому при установке АБХМ важно строго следовать инструкциям производителя и привлекать квалифицированный персонал.

Заключение

Абсорбционные холодильные машины — это перспективное направление в области охлаждения, позволяющее рационально использовать тепловую энергию для производства холода. Их применение способствует снижению энергозатрат, повышению общей эффективности производственных процессов и улучшению экологической ситуации. Однако для достижения максимальных показателей необходимо учитывать особенности конкретного объекта, правильно организовать процесс установки и эксплуатации оборудования, а также проводить регулярное техническое обслуживание.

Вопрос-ответ

Чем АБХМ отличается от традиционных компрессорных систем охлаждения?

АБХМ используют тепловую энергию вместо электричества для создания холода, работают практически бесшумно и имеют меньше движущихся частей, что повышает надежность и долговечность по сравнению с компрессорными системами.

В каких случаях лучше выбирать абсорбционный чиллер, а не компрессорный?

АБХМ выгодны, когда есть доступный источник тепла, ограничена электрическая энергия или важна экологическая эффективность. Они подходят для крупных промышленных объектов, систем тригенерации и объектов с непрерывной потребностью в холоде.

Какие требования предъявляются к объектам, где устанавливают АБХМ?

Необходима ровная и прочная площадка, надежный источник тепла и система отвода конденсационного тепла, доступ для обслуживания, инженерные коммуникации и квалифицированный персонал для монтажа и эксплуатации.