Chillery wody lodowej – zasada działania, rodzaje i zastosowania w przemyśle

​Chiller wody lodowej to urządzenie chłodnicze, które schładza wodę lub roztwór glikolu do kilku stopni Celsjusza i rozprowadza ją do odbiorników ciepła w instalacji technologicznej. Wykorzystuje się go wszędzie tam, gdzie trzeba utrzymać stabilną temperaturę w dużej hali produkcyjnej, centrum danych lub obiekcie chemicznym. Poniżej wyjaśniamy zasadę działania chillerów, ich rodzaje oraz najczęstsze zastosowania w przemyśle.

Spis treści

• Czym są chillery wody lodowej i jak działają
• Jakie są rodzaje agregatów wody lodowej
• Chillery wody lodowej w przemyśle – gdzie znajdują zastosowanie
• Jak wybrać chiller dla zakładu produkcyjnego
• Ile kosztuje eksploatacja chillera i jak ją obniżyć
• Jakie przepisy regulują czynniki chłodnicze w chillerach
• Najczęściej zadawane pytania
• Co warto zapamiętać

Czym są chillery wody lodowej i jak działają?

Chiller wody lodowej to schładzacz cieczy, w którym czynnik chłodniczy krążący w obiegu sprężarkowym odbiera ciepło od wody lub glikolu przepływających przez parownik. Urządzenie składa się zasadniczo z czterech elementów: sprężarki, skraplacza, zaworu rozprężnego i parownika, w którym powstaje woda lodowa o zadanej temperaturze.

Typowe parametry pracy instalacji wody lodowej zakładają temperaturę wlotową na poziomie 12°C i wylotową około 7°C, choć konkretne wartości zależą od charakteru odbiorników ciepła. Schłodzona woda trafia następnie przez system pomp dystrybucyjnych do klimakonwektorów, central wentylacyjnych lub wymienników technologicznych, gdzie odbiera ciepło z pomieszczenia lub procesu produkcyjnego.

Agregaty wody lodowej bywają konstrukcjami zwartymi, czyli monoblokowymi, albo rozdzielonymi na jednostkę wewnętrzną i zewnętrzną. Ciepło odprowadzane jest do otoczenia powietrzem albo do instalacji wodnej, w zależności od typu skraplacza zastosowanego w urządzeniu.

Jakie są rodzaje agregatów wody lodowej?

Agregaty wody lodowej dzieli się przede wszystkim według sposobu odprowadzania ciepła oraz typu zastosowanej sprężarki. Wybór konkretnego rozwiązania zależy od dostępności wody technologicznej, wymaganej mocy chłodniczej oraz warunków lokalizacyjnych obiektu.

Żaden z powyższych typów nie jest uniwersalnie najlepszy. Chiller chłodzony powietrzem sprawdzi się tam, gdzie liczy się prosty montaż, natomiast układ chłodzony wodą lepiej wypada przy dużych, ciągłych obciążeniach chłodniczych.

Chillery wody lodowej w przemyśle – gdzie znajdują zastosowanie?

Agregaty wody lodowej stosuje się wszędzie tam, gdzie proces technologiczny albo duży obiekt komercyjny wymaga utrzymania stabilnej temperatury. Najczęściej montuje się je w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i chemicznym, gdzie odchylenia temperaturowe mogą wpływać na jakość produktu.

Drugą dużą grupą odbiorców są centra danych. Chłodzenie odpowiada tam za znaczną część zapotrzebowania na moc elektryczną, w niektórych obiektach nawet za ponad 50 procent całkowitego zużycia energii, dlatego dobór efektywnego agregatu wody lodowej ma bezpośrednie przełożenie na koszty operacyjne serwerowni.

Chillery wykorzystuje się również w hotelach, biurowcach, szpitalach i galeriach handlowych do zasilania klimakonwektorów oraz central wentylacyjnych. Typowe obszary zastosowań obejmują:

• zakłady przemysłu spożywczego i przetwórczego,
• przemysł farmaceutyczny i chemiczny,
• centra danych i serwerownie,
• elektrociepłownie i stacje klimatyzacji powierzchniowej kopalni,
• biurowce, hotele, szpitale i centra handlowe.

Jak wybrać chiller dla zakładu produkcyjnego?

Wybór chillera zaczyna się od dokładnego określenia zapotrzebowania na moc chłodniczą oraz charakteru obciążenia, czyli tego, czy jest ono stałe, czy silnie zmienne w ciągu doby. Kolejnym krokiem jest ustalenie medium chłodzącego oraz temperatury pracy wymaganej przez odbiorniki ciepła w instalacji.

Przy doborze warto uwzględnić następujące kryteria:

1. wymaganą moc chłodniczą i profil obciążenia w ciągu roku,
2. dostępność wody technologicznej i miejsca na wieżę chłodniczą,
3. możliwość integracji z systemem BMS zarządzającym budynkiem,
4. opcję odzysku ciepła odpadowego do celów grzewczych,
5. poziom hałasu dopuszczalny w lokalizacji urządzenia,
6. przewidywane koszty serwisu i dostępność części zamiennych.

Zastosowanie centralnego węzła chłodzenia opartego na jednym chillerze bywa rozwiązaniem korzystniejszym niż montaż wielu rozproszonych agregatów, ponieważ ogranicza zużycie energii i ułatwia serwisowanie całej instalacji. Firmy zajmujące się projektowaniem i obsługą takich układów, jak choćby chillery wody lodowej od Energycool, pomagają dopasować parametry urządzenia do rzeczywistego profilu obciążenia obiektu, zamiast opierać dobór wyłącznie na deklarowanej mocy nominalnej.

Ile kosztuje eksploatacja chillera i jak ją obniżyć?

Koszty eksploatacji chillera obniża się przede wszystkim przez odzysk ciepła odpadowego oraz zastosowanie sprężarek o zmiennej prędkości obrotowej. Odzysk ciepła pozwala wykorzystać energię powstałą w procesie chłodzenia na przykład do podgrzewania ciepłej wody użytkowej, co zwiększa opłacalność instalacji pracującej cały rok.

Duże znaczenie ma również free cooling, czyli wykorzystanie niskiej temperatury powietrza zewnętrznego do częściowego lub całkowitego odciążenia sprężarki. W centrach danych rozwiązania oparte na chłodzeniu swobodnym pozwalają zaoszczędzić od 30 do 40 procent rocznego zużycia energii przeznaczonej na klimatyzację.

Trwałość instalacji ma bezpośrednie przełożenie na koszty długoterminowe. Typowa żywotność agregatu wody lodowej wynosi od 15 do 25 lat, pod warunkiem regularnych przeglądów i utrzymania odpowiedniej jakości wody krążącej w obiegu.

Jakie przepisy regulują czynniki chłodnicze w chillerach?

Czynniki chłodnicze stosowane w chillerach podlegają unijnemu rozporządzeniu F-gazowemu 2024/573, które weszło w życie 11 marca 2024 roku i zastąpiło wcześniejszą regulację 517/2014. Dokument wprowadza zaostrzony harmonogram wycofywania substancji o wysokim potencjale cieplarnianym oraz rozszerza obowiązek kontroli szczelności instalacji chłodniczych.

Na mocy tego rozporządzenia ilość wodorofluorowęglowodorów wprowadzanych do obrotu w Unii Europejskiej ma zostać zmniejszona o 95 procent w stosunku do poziomu z 2015 roku, docelowo do 2030 roku. Pełny tekst regulacji dostępny jest w bazie EUR-Lex. Dla inwestorów oznacza to konieczność planowania instalacji z uwzględnieniem czynników o niższym GWP już na etapie projektu, a nie dopiero przy wymianie urządzenia za kilkanaście lat.

Najczęściej zadawane pytania

Czym różni się chiller od zwykłego klimatyzatora przemysłowego?

Chiller schładza ciecz, najczęściej wodę lub glikol, którą następnie rozprowadza się do wielu odbiorników ciepła w budynku lub zakładzie. Klimatyzator przemysłowy chłodzi bezpośrednio powietrze w jednym pomieszczeniu. Dzięki centralnemu obiegowi wody lodowej chiller pozwala obsłużyć wiele stref jednocześnie z jednego źródła chłodu, co jest trudne do osiągnięcia przy rozproszonych klimatyzatorach.

Jak długo trwa uruchomienie nowego agregatu wody lodowej?

Czas uruchomienia zależy od mocy urządzenia, zakresu prac hydraulicznych oraz gotowości instalacji odbiorczej. Proces obejmuje montaż, podłączenie elektryczne i hydrauliczne, próby ciśnieniowe oraz rozruch z regulacją parametrów pracy. Przy typowych instalacjach przemysłowych realny czas od dostawy urządzenia do pełnego uruchomienia liczy się zwykle w tygodniach, a nie dniach.

Czy chiller można zintegrować z instalacją odzysku ciepła?

Tak, nowoczesne agregaty wody lodowej często wyposaża się w wymiennik odzysku ciepła. Pozwala on wykorzystać ciepło powstałe w procesie chłodzenia, na przykład do podgrzewania ciepłej wody użytkowej lub wspomagania instalacji grzewczej budynku. Warunkiem jest odpowiednie zaprojektowanie układu hydraulicznego już na etapie doboru urządzenia.

Jak często należy serwisować chiller przemysłowy?

Częstotliwość przeglądów zależy od mocy urządzenia, ilości czynnika chłodniczego oraz wymogów wynikających z rozporządzenia F-gazowego. W praktyce większość instalacji przemysłowych wymaga przeglądów okresowych co najmniej raz w roku, a instalacje o większej ilości czynnika podlegają dodatkowym, częstszym kontrolom szczelności.

Co warto zapamiętać?

• Chiller wody lodowej schładza ciecz, którą następnie rozprowadza się do wielu odbiorników ciepła w instalacji.
• Rodzaj chillera, powietrzny, wodny, absorpcyjny lub ze sprężarkami odśrodkowymi, dobiera się do dostępności wody i profilu obciążenia.
• Chłodzenie odpowiada za istotną część zużycia energii w centrach danych, dlatego dobór urządzenia wpływa bezpośrednio na koszty operacyjne.
• Odzysk ciepła i free cooling to dwa najskuteczniejsze sposoby obniżenia kosztów eksploatacji agregatu.
• Czynniki chłodnicze stosowane w chillerach podlegają unijnemu rozporządzeniu F-gazowemu 2024/573.