Централью называют один машинный блок, где несколько компрессоров работают на общую магистраль и питают холодом сразу группу камер и витрин. Ниже разобрано устройство такой установки, разница с моноблоком и сплит-системой, порядок подбора по холодопроизводительности и отказы, которые встречаются чаще прочих.
Что такое холодильная централь и каков принцип работы
Холодильная централь — это компрессорно-конденсаторный блок на общей раме, где два и более компрессора подключены к единой всасывающей и нагнетательной магистрали и обслуживают несколько испарителей. Принцип работы тот же парокомпрессионный цикл, что у любой холодильной машины: сжатие пара, конденсация, дросселирование, кипение в испарителе. Отличие в том, что ступень сжатия набрана из нескольких машин вместо одной.
Нагрузку между ними распределяет автоматика щита. Контроллер держит заданное давление кипения и запускает ровно столько машин, сколько нужно в текущую минуту. Ночью в закрытом супермаркете работает одна, в жаркий день с открытыми дверями — все. Такая компоновка лежит в основе централизованного холодоснабжения: один источник холода на много потребителей. В системах холодоснабжения торговых объектов и пищевых цехов она встречается чаще любой другой схемы, и общие принципы разобраны в материале про промышленное холодоснабжение.
Из чего состоит холодильный агрегат: компрессоры, ресивер, щит управления
На одной раме собирают весь холодильный агрегат централи, и состав узлов повторяется от производителя к производителю. По нему удобно читать спецификацию до закупки холодильного оборудования: если в перечне нет отделителя масла или индивидуальных защит на каждой машине, перед вами не централь, а набор деталей на общем каркасе.
- рама с виброопорами и общие коллекторы всасывания и нагнетания;
- компрессоры, обычно от двух до шести, с запорной арматурой и обратными клапанами;
- маслосистема: отделитель масла, ресивер масла и контроль уровня масла на каждой машине;
- линейный ресивер под жидкий хладагент, фильтр-осушитель, смотровое стекло;
- щит управления: контроллер, реле давления, защиты, частотный преобразователь.
В состав блока конденсатор обычно не входит. Его выносят на кровлю или на площадку рядом со зданием, а сам агрегат остается в машинном отделении. Испаритель у каждого потребителя свой: воздухоохладители в камерах, витрины в торговом зале, теплообменники технологических линий.
Чем централь отличается от моноблока и сплит-системы
Одну задачу эти три схемы решают разными средствами, и выбор определяется не мощностью, а числом потребителей холода. Сплит-система и моноблок обслуживают по одной камере и работают в режиме «пуск — остановка». Централь ставят там, где потребителей несколько, а нагрузка в течение суток заметно меняется.
| Признак | Сплит-система | Моноблок | Холодильная централь |
|---|---|---|---|
| Компрессоров в системе | один | один | от двух до шести |
| Потребителей на контур | один | один | несколько групп |
| Как меняется производительность | пуск и остановка | пуск и остановка | ступенями по числу машин |
| Что при отказе одной машины | камера встает | камера встает | режим держат оставшиеся |
| Где стоит компрессорный блок | у камеры | в проеме стены | машинное отделение |
| Обслуживание | у каждой камеры | у каждой камеры | в одной точке |
Главное отличие — резервирование. Выход одной машины из строя роняет производительность на ее долю, но не оставляет продукт без холода, и ремонт переносится на удобное время.
Как компрессоры работают в параллель и что дает ступенчатое регулирование
При параллельной работе машины подключены к общему всасыванию и запускаются по очереди, добирая холод ступенями. Блок из четырех одинаковых компрессоров дает четыре ступени с шагом в четверть мощности. Частотный преобразователь на головной машине позволяет регулировать нагрузку внутри ступени плавно. Одиночный агрегат так не умеет: он работает либо на полную, либо стоит.
Выигрыш здесь не в комфорте, а в электричестве. Машина, которая циклит по десять раз в час, изнашивает контакторы и клапаны и тратит энергию на каждый выход в режим. Ступенчатый способ регулирования производительности убирает лишние циклы, а поверх него работает управление давлением конденсации. Отсюда и берется энергоэффективность централизованной схемы. Разница видна по счетчику.
Снижение температуры конденсации и повышение температуры кипения на 1 K меняют потребление установки примерно на 2–3% (Danfoss). На объекте с 103 л. с. установленных компрессоров переход на плавающее давление конденсации дал 23% экономии: 1623 кВт·ч в сутки за 105 суток до переделки против 1245 кВт·ч за 233 суток после (Wheeler, Smith, ACEEE 1988).
Какие бывают холодильные централи и центральные холодильные машины
В каталогах наравне с «централью» встречается второе, более старое название того же оборудования — центральные холодильные машины. Делят их по двум признакам: по температурному режиму контура и по типу компрессора. Оба признака задаются на этапе расчета и позже не меняются без переделки обвязки.
Централи по температурному режиму
На кипении около минус 10 °C работает среднетемпературный блок: камеры хранения, гастрономические витрины, производственные цеха. Низкотемпературный опускается до минус 35 °C и питает морозильный контур: шоковую заморозку, склады мяса и рыбы. Бустерная схема ставит две ступени сжатия последовательно, когда перепад давлений велик для одной машины.
Поршневые, спиральные и винтовые компрессоры
Спиральный компрессор тише и легче переносит частые пуски, поэтому из спиральных компрессоров собирают среднетемпературные блоки малой и средней производительности. Поршневые перекрывают широкий диапазон и остаются основным выбором для холода ниже минус 25 °C: на базе поршневых компрессоров Bitzer, Copeland или Frascold собрана большая часть таких установок. Винтовые ставят на крупных объектах, где холодильных компрессоров нужно немного, но каждый большой. Выбор решают шум и пусковые токи.
Где применяют промышленные холодильные централи и когда они оправданы
Промышленные холодильные установки такого типа оправданы, когда потребителей несколько, они находятся в пределах разумной длины трубопроводов и работают по разному расписанию. Классический случай — супермаркет, где витрины торгового зала, камеры хранения и морозильный склад висят на двух контурах вместо пятнадцати отдельных агрегатов.
Кроме магазинов централи ставят на распределительные центры, мясные и молочные производства, кондитерские цеха, пивоварни и фармацевтические склады. Отдельная область — технологическое охлаждение и кондиционирование производственных помещений, где нагрузка холодильной системы держится круглый год. Централизованная схема проигрывает там, где потребитель один или объекты разнесены по площадке: тогда дешевле и надежнее отдельный агрегат на каждую камеру. Под конкретный набор потребителей мы собираем блок на заказ: этим занимается производство холодильных агрегатов. Считать надо до закупки.
Как подобрать централь по холодопроизводительности и температурным режимам
Считают от теплопритоков, а не от мощности уже стоящего оборудования. Ошибка здесь стоит дорого в обе стороны: блок, взятый с запасом «на всякий случай», циклит на малой нагрузке и изнашивается быстрее расчетного, а недобор вскроется в первую жару, когда камеры перестанут выходить на режим. Запас тут не помогает. Порядок такой:
- Посчитать теплопритоки по каждой камере отдельно: ограждения, тепловой поток от продукта и скорость его охлаждения, воздухообмен, люди, освещение, вентиляторы воздухоохладителей.
- Сгруппировать потребителей по температуре кипения. Разброс внутри группы больше 5 K означает, что нужен второй контур или регулятор давления кипения на теплом потребителе.
- Задать расчетную температуру конденсации по климатическим данным площадки и типу конденсатора.
- Подобрать машины по производительности в рабочей точке, а не по паспортной цифре при стандартных условиях.
- Проверить минимальную ступень. Если самая малая нагрузка объекта ниже отдачи одного компрессора, блок будет циклить, и нужен частотный преобразователь.
- Рассчитать линейный ресивер, диаметры магистралей и подъем всасывающих стояков под возврат масла.
Порядок расчета теплопритоков по камерам разобран отдельно: как рассчитать холодопроизводительность для каждого потребителя и для контура целиком.
Машинное отделение и обслуживание холодильных агрегатов
Требования к машинному отделению
Под централь отводят отдельное помещение с приточно-вытяжной вентиляцией, аварийным газоанализатором по хладагенту и свободными проходами для обслуживания. Требования к таким помещениям в Казахстане идут через ГОСТ EN 378-1-2014, введенный в действие с 01.07.2017 приказом Комитета технического регулирования и метрологии № 130-од от 11.05.2017. Разбор по пунктам — в материале про требования к машинным отделениям холодильных установок.
Отдельный вопрос — учет в промышленной безопасности. По приказу Министра по инвестициям и развитию РК от 30.12.2014 № 358 (п. 244, пп. 3) сосуды холодильных установок и холодильных блоков в составе технологических установок не подлежат постановке на учет в органе промышленной безопасности. Это освобождение от регистрации, а не от требований самих Правил: арматура, предохранительные устройства и периодические проверки остаются обязательными. Прокладку трубопроводов в машинных и аппаратных отделениях, включая запрет проходных и непроходных каналов, регулирует приказ МИР РК от 30.12.2014 № 345.
Типовые отказы холодильных установок
| Что видно | Вероятная причина | Что проверить |
|---|---|---|
| Машины включаются и глохнут по 8–10 раз в час | нагрузка ниже минимальной ступени, утечка хладагента | настройки контроллера, заправку, минимальную ступень |
| Растет давление конденсации | загрязнен конденсатор, неконденсирующиеся газы в контуре | оребрение, вентиляторы, наличие воздуха в системе |
| Падает уровень масла в картере | нарушен возврат масла из стояков, износ маслосистемы | скорость пара в стояках, отделитель масла, регуляторы уровня |
| Обмерзает всасывающая магистраль | занижен перегрев, перелив жидкости из испарителя | настройку ТРВ, минимальный устойчивый перегрев 8–12% |
| Не выходит на режим при исправных машинах | утечка, забит фильтр-осушитель, отказ вентиляторов на выносном блоке | перепад на фильтре, заправку, обдув оребрения |
При ремонте и демонтаже хладагент извлекают, а не стравливают: Экологический кодекс РК запрещает выброс озоноразрушающих веществ в атмосферу (ст. 311) и требует рекуперации при обслуживании и выводе оборудования из эксплуатации (ст. 309). Плановое обслуживание холодильных агрегатов и модернизация холодильных установок закрывают обе задачи документально.
Частые вопросы о холодильных централях
Чем централь отличается от одиночного холодильного агрегата? Числом машин на общем контуре и способом управления. Одиночный агрегат работает по схеме «пуск — остановка» и обслуживает одного потребителя. Централь набирает холодопроизводительность ступенями, питает несколько групп испарителей и сохраняет работоспособность при отказе одной машины.
Какие компрессоры используют в низкотемпературных централях? Чаще полугерметичные поршневые: они держат высокую степень сжатия и допускают впрыск для охлаждения нагнетания. Спиральные применяют в среднетемпературном диапазоне и на нижней ступени бустерных схем.
Можно ли подключить к одной централи камеры с разной температурой? Да, если разброс температур кипения невелик. Теплые потребители подключают через регулятор давления кипения, а при большом разрыве режимов делают два контура: среднетемпературный и низкотемпературный.
От чего зависит цена холодильной централи? От суммарной холодопроизводительности в рабочей точке, температурного режима, числа и марки компрессоров, глубины автоматизации щита, типа конденсатора и объема монтажных работ. Считают ее после обследования объекта и расчета теплопритоков, а не по одной цифре мощности.
Можно ли заказать изготовление и монтаж под конкретный объект? Да. Мы изготавливаем блок под готовый расчет, ведем монтаж холодильных агрегатов на объекте и берем установку на сервисное сопровождение. Когда изготовление и монтаж выполняет один подрядчик, споров о границах ответственности при пусконаладке не возникает.
