Микроканальные теплообменники повышают производительность чиллеров


Nov 24, 2023

В стремлении повысить энергоэффективность холодильного оборудования на рынке появились микроканальные теплообменники (MCHE). Являясь эволюцией ребристо-трубчатых теплообменников, MCHE обеспечивают как эффективность, так и снижение затрат, а также высокую коррозионную стойкость, особенно на рынке чиллеров с воздушным охлаждением. 

Что такое теплообменник?

Теплообменники обеспечивают передачу тепла между двумя различными средами, не смешиваясь и не находясь в непосредственном контакте. Они играют важную роль в системах воздушного охлаждения чиллеров, где змеевик конденсатора (теплообменник) обеспечивает передачу нежелательного тепла от хладагента к воздуху.

Как работают теплообменники?

В традиционном ребристо-трубчатом теплообменнике хладагент проходит по узким медным трубкам (так называемым змеевикам) внутри теплообменника, а воздух проходит по алюминиевым ребрам снаружи. 

В системах охлаждения с воздушным охлаждением хладагент в тонких трубках переносит тепло. Поэтапно происходит обмен этого тепла с воздухом. Сначала нагретый хладагент в трубках передает свое тепло стенкам трубок. Снаружи к стенке трубки присоединяется ряд алюминиевых ребер. Затем тепло проходит через стенки трубки к этим ребрам. Ребра играют важную роль, поскольку они увеличивают площадь поверхности, по которой движется воздух, обеспечивая более эффективную передачу тепла от ребер к воздуху. Тепло переходит от ребер к проходящему воздуху, который затем выбрасывается во внешнюю атмосферу.

Как работают микроканальные теплообменники?

Микроканальные теплообменники взяли за основу традиционный ребристо-трубчатый теплообменник и разработали его для нового поколения. Принцип работы точно такой же: хладагент течет по узким трубкам внутри теплообменника, передавая нежелательное тепло через ребра в воздух.

Микроканальная установка включает в себя два коллектора - входной и выходной, которые проходят по обе стороны теплообменника. Между каждым коллектором расположен ряд плоских трубок, которые, в свою очередь, разделены на микроканалы (более мелкие трубки внутри плоской трубки, идущие по всей ее длине). Это увеличивает площадь поверхности и теплообмен через стенки трубок. Между трубками расположены жалюзийные ребра, увеличивающие площадь поверхности, доступной для воздуха. Система паяется с использованием некоррозионных флюсов и изготавливается из алюминиевых сплавов. Хладагент проходит через плоские многопортовые микроканальные трубки, а воздух - через зазоры в ребрах. 

Особенность этой системы заключается в том, что она увеличивает площадь поверхности, доступной для воздуха, и продлевает время пребывания хладагента в теплообменнике. Хладагент поступает через один из коллекторов, затем проходит через микроканалы в плоских трубках, пока не достигнет другого коллектора. Перегородки внутри коллектора регулируют направление потока хладагента. Это заставляет хладагент проходить по трубкам несколько раз. Чем дольше хладагент находится в трубке, тем больше тепловая энергия передается стенке трубки. 

Как и в традиционных ребристо-трубчатых теплообменниках, тепло передается через стенку трубки к ребрам. От ребер тепло переходит в воздух и выбрасывается во внешнюю атмосферу.

Делают ли микроканальные теплообменники системы охлаждения более энергоэффективными?

Короткий ответ - да. Использование MCHE улучшает теплопередачу и тепловые характеристики. Это объясняется тем, что:

  • MCHE могут использовать до 50% меньше хладагента 
  • Метод паяной сборки устраняет контактное сопротивление, что повышает эффективность.
  • Плоские микроканальные многопортовые трубки имеют меньший диаметр, чем медные трубки, что обеспечивает более высокий теплообмен при однофазном теплообмене
  • Плоские микроканальные многопортовые трубки обладают повышенным поверхностным натяжением по сравнению с медными трубками, что приводит к образованию стратифицированного потока. Это также позволяет повысить теплообмен при двухфазном теплообмене
  • В микроканальных блоках используются жалюзийные ребра. Это обеспечивает коэффициент теплопередачи на 50% выше, чем при использовании прямоугольных ребер, обычно применяемых в ребристо-трубных теплообменниках
  • Решетчатые ребра позволяют снизить турбулентность воздушного потока и минимизировать воздушные тени
  • Решетчатые ребра создают меньший перепад давления в воздушной среде, что снижает потребление мощности вентилятора
  • Теплообменники MCHE обладают превосходной коррозионной стойкостью, что увеличивает срок их службы. 

Производители теплообменников MCHE согласны с тем, что они обладают превосходной способностью передавать тепло и важность в высокоэффективных системах HVAC. Микроканальные теплообменники отличаются высокой надежностью и долговечностью, уменьшенной заправкой хладагентом, уменьшенными размерами и массой, а также завидной экономией углеродного следа.

Микроканальный теплообменник в сравнении с ребристо-трубным

Преимущества микроканальных теплообменников:

  • Энергоэффективность - некоторые производители утверждают, что эффективность на 20-40% выше, чем у ребристо-трубных теплообменников
  • Микроканальные теплообменники гораздо меньше по размеру и могут весить на 60% меньше одного теплообменника или на 7% меньше одного чиллера
  • Прочная конструкция с более длительным сроком службы
  • Легко очищаются, что повышает удобство обслуживания
  • Затраты на материалы ниже
  • При замене ребристо-трубчатых теплообменников можно повысить энергоэффективность старых систем
  • Более тихая работа, так как можно использовать вентиляторы меньшего размера
  • Более гибкая компоновка и дизайн.

Недостатки микроканальных теплообменников:

  • Конденсат может стать проблемой и блокировать воздушный поток над ребрами. 
  • Поскольку устройство является более сложным, конструктивные особенности теплообменника должны обеспечивать правильный поток хладагента.  Плохо спроектированные или изготовленные устройства не дадут желаемых результатов.

Одним из важных преимуществ MCHE является естественная коррозионная стойкость алюминиевых конструкций, которая может быть дополнительно усилена защитными покрытиями. В исследовании Carrier - Heat Exchanger Corrosion Durability Study, проведенном компанией Advanced Materials Engineering, сравнивались девять различных змеевиков, включая MCHE без покрытия и с покрытием, медные и алюминиевые системы ребер и труб с покрытием и без покрытия, а также голые змеевики как из алюминия, так и из меди. 

Неудивительно, что по результатам всех тестов первое место занял микроканальный теплообменник с покрытием премиум-класса. Однако MCHE без покрытия все же превзошел традиционные трубчато-ребристые теплообменники без покрытия, с предварительно покрытыми алюминиевыми ребрами и с змеевиками с покрытием blygold, медными трубами и алюминиевыми ребрами. Теплообменник MCHE без покрытия также превзошел голый теплообменник с медными трубками и медными ребрами.

Сертификация чиллеров с микроканальными теплообменниками

Выбирая чиллер с использованием MCHE, вы должны быть уверены, что выбрали именно тот продукт, который подходит для вашей задачи. Необходимо не только знать его возможности, но и иметь информацию о его технических характеристиках. Это поможет избежать возможных проблем с производительностью. 

Сертификация позволяет объективно сравнить продукцию и принять обоснованное решение. Преимущества выбора сертифицированной продукции заключаются в следующем:

  • эксплуатационные характеристики продукции оцениваются по одним и тем же критериям, а результаты выражаются в одних и тех же единицах измерения, независимо от страны, в которой продукция производится или продается.
  • эффективность сертифицированной продукции проверяется беспристрастным, независимым и компетентным аккредитованным органом
  • Сертифицированная продукция соответствует стандартам
  • Продукт, характеристики которого сертифицированы, будет работать в соответствии с заявленными производителем техническими характеристиками.

Таким образом, если вы хотите ознакомиться и сравнить технологию производства чиллеров, наш каталог сертифицированной продукции - отличное место для начала. Удобная система поиска позволяет просматривать продукцию по семейству, типу, марке, названию модели и номеру сертификата. 

Поиск сертифицированных чиллеров можно выполнить прямо сейчас