O que é um chiller: características do dispositivo, regras de escolha e instalação

Ao considerar a questão de resfriar ou aquecer sua própria casa particular, faz sentido saber o que é um chiller. Esta alternativa aos sistemas de ar condicionado praticamente não é usada para pequenos cômodos individuais, mas para uma casa espaçosa pode ser uma solução muito vantajosa.

No artigo que apresentamos, o princípio de funcionamento deste tipo de equipamento climático é descrito em detalhes. São fornecidas regras de montagem e construção do sistema que forma o microclima no ambiente. Com nossas recomendações, você poderá escolher o modelo ideal sem problemas.

Princípio de funcionamento do chiller

Chillers são um tipo de máquina de refrigeração usada para resfriar diversos líquidos. Na maioria das vezes, esses equipamentos são utilizados na indústria, mas também são adequados para ar condicionado em grandes edifícios residenciais, centros comerciais, escritórios, etc.

Em combinação com ventiloconvectores (fan coils), os chillers desempenham perfeitamente o papel de um ar condicionado central. Enquanto nos condicionadores de ar tradicionais o freon resfria o ar diretamente, com os chillers a situação é um pouco diferente.

Aqui, a energia térmica é transferida por meio de água comum. Para evitar seu congelamento, pode-se usar uma mistura com anticongelante, por exemplo, com tosol. O chiller funciona graças ao evaporador, compressor e condensador, que fazem parte de sua composição.

Através do evaporador passam fluxos de água e refrigerante. Este último absorve a energia térmica da água e entra em ebulição. O refrigerante se transforma em gás e a água é resfriada. Em seguida, o refrigerante vaporizado entra no compressor, onde, sob a ação das forças de compressão, é aquecido e misturado com óleo.

Em seguida, essa mistura se move para o condensador, onde cede uma parte significativa da energia térmica e se transforma em líquido. Depois disso, o refrigerante passa pelo filtro secador para se livrar do excesso de umidade.

A pressão do refrigerante líquido diminui ao passar pela válvula de expansão termostática. Aqui ele retorna ao estado gasoso e é enviado ao evaporador para repetir o ciclo.

O chiller consiste em um compressor, um condensador e um evaporador. Movendo-se entre esses dispositivos, o refrigerante retira energia térmica da água e a resfria (+)

Assim, o compressor é projetado para comprimir e mover o refrigerante, que passa sequencialmente pelo condensador a ar e pelo evaporador, ora aquecendo e ao mesmo tempo resfriando a água, ora resfriando.

O condensador neste sistema atua como um trocador de calor, através do qual a energia térmica absorvida pelo refrigerante é transferida para o ambiente.

Os modelos modernos de chillers são equipados com um painel de controle com tela de cristal líquido, que exibe o estado atual do dispositivo e mensagens sobre possíveis falhas.

A pressão excessiva no circuito do refrigerante pode causar danos ao sistema. Para controlar esse indicador, são utilizados um relé de alta pressão e um manômetro, permitindo monitorar visualmente o estado do sistema. Para armazenar o refrigerante, é utilizado um reservatório de líquido.

O filtro secador remove do refrigerante não apenas vapor de água, mas também impurezas. Para controlar o fluxo do refrigerante, é utilizada uma válvula solenoide, que fecha automaticamente o sistema quando o compressor para.

Isso protege o sistema contra a entrada de refrigerante líquido no evaporador. Assim que o compressor liga, a válvula abre. O sistema possui um visor que permite monitorar visualmente o estado do refrigerante.

Se bolhas de ar são visíveis no fluxo de líquido, significa que é necessário aumentar a quantidade de freon. Para monitorar a umidade do refrigerante, são utilizados sensores com indicação por cor. E a regulação da quantidade de refrigerante que entra no evaporador é feita através de uma válvula termostática.

Para aumentar a capacidade do sistema, às vezes é recomendado o uso de uma válvula de desvio de gás quente. Este componente nem sempre está incluído no conjunto de fornecimento.

Para garantir que a quantidade de água no sistema permaneça suficiente para seu funcionamento, em modelos industriais de chillers é instalado um sistema de reposição automática de água. A circulação de água dentro do circuito é fornecida por uma bomba de líquido de arrefecimento.

Os modelos monobloco de chillers já estão prontos para instalação, portanto são mais fáceis e convenientes de instalar do que uma unidade com condensador remoto.

Os fan-coils mencionados anteriormente são dispositivos através dos quais o ar resfriado entra em ambientes individuais. Os ventiloconvectores são instalados no interior do ambiente. Eles são montados na parede, no teto e até no chão. Vários fan-coils podem ser conectados a um único chiller.

A quantidade específica deles é determinada pelo número de ambientes que precisam de climatização. No entanto, a capacidade do chiller deve suportar um determinado número de fan-coils.

Para conectar o chiller e os fan-coils em um sistema unificado, são utilizados tubos comuns de água. Isso os diferencia vantajosamente dos sistemas split tradicionais, para os quais apenas caras tubulações de cobre são adequadas.

Chillers com condensador remoto não são tão produtivos quanto os modelos monobloco, mas permitem usar menos espaço para a instalação do dispositivo dentro de casa.

Uma parte importante desse dispositivo – a bomba que assegura a circulação do refrigerante. Quanto maior a capacidade dessa bomba, maior a distância que pode separar o chiller e os fan-coils. Isso é conveniente, pois aumenta o número de opções ao escolher o local adequado para o chiller.

Frequentemente, a unidade é colocada no telhado do edifício, mas, se desejado, pode ser colocada em uma sala auxiliar especial. Isso permite preservar completamente a aparência da fachada existente do edifício. Os sistemas split praticamente nunca oferecem essa possibilidade.

Os chillers são classificados de acordo com várias características:

• pelo tipo de ciclo de refrigeração: absorção e compressão de vapor;
• pela construção: monobloco ou sistema com condensador remoto;
• pelo tipo de resfriamento do condensador, que pode ser a ar ou a água;
• pelo esquema de conexão;
• pela presença ou ausência de bomba de calor.

Chillers que possuem bomba de calor em sua construção são adequados não apenas para a climatização do ar no ambiente, mas também para seu aquecimento. Eles são projetados para uso durante todo o ano.

Como escolher corretamente um chiller?

Para as necessidades de uma grande casa de campo, os especialistas recomendam usar um chiller com resfriamento a água do condensador. Tais dispositivos têm uma construção mais simples do que os equivalentes com resfriamento a ar, consequentemente, custam mais barato.

A construção do chiller com resfriamento a ar inclui um ventilador (axial ou centrífugo) para captar o ar do ambiente onde o dispositivo está instalado.

Alguns modelos de chillers podem ser usados não apenas para climatização do ar, mas também para aquecimento de ambientes residenciais no inverno.

Para resfriar o condensador com água, podem ser usados recursos hídricos locais: rios, lagos, poços artesianos, etc. Se, por algum motivo, não houver acesso a tais fontes, é aplicada uma alternativa: um refrigerante de etileno ou propilenoglicol.

Resfriadores deste tipo são ideais para uso em épocas frias do ano, quando a água comum congela.

A escolha entre um chiller tipo monobloco, onde compressor, evaporador e condensador estão em um único gabinete, e a opção onde o condensador é instalado separadamente, não é tão simples. O monobloco é mais fácil de instalar, além disso, a produtividade de unidades deste tipo pode ser bastante alta.

Ao escolher o modelo de chiller adequado, deve-se avaliar sua capacidade e relacioná-la com o número de fan coils que o dispositivo atenderá.

Sistemas remotos são montados em locais diferentes: o próprio chiller – em uma sala de serviço dentro do edifício (até mesmo no porão), e o condensador – do lado de fora. Para conectar esses dois blocos, geralmente são usados tubos por onde circula o freon. Isso explica a maior complexidade da instalação do sistema, bem como os custos materiais adicionais para a instalação.

Mas para a instalação de um chiller com condensador remoto, utiliza-se menos espaço interno, e essa economia pode se tornar necessária. Ao escolher o dispositivo adequado, também se devem considerar as funções adicionais com as quais o aparelho é equipado.

Entre as adições populares e úteis, podem-se destacar:

• controle e regulação do balanço hídrico no sistema;
• limpeza da água de impurezas indesejadas;
• enchimento automatizado de tanques;
• controle e correção da pressão interna no sistema, etc.

Finalmente, é essencial avaliar a capacidade de refrigeração do chiller, ou seja, sua capacidade de extrair energia térmica do fluido de trabalho. Os indicadores quantitativos específicos geralmente são fornecidos na ficha técnica do produto. A capacidade de refrigeração de cada sistema chiller-fan coil específico é calculada separadamente.

Nesse cálculo, são considerados os valores máximos e mínimos de temperatura, a potência do chiller, a vazão da bomba, a extensão dos tubos, etc. Estas são apenas recomendações gerais para a escolha de chillers. Em cada caso específico, deve-se consultar um especialista experiente que possa considerar vários detalhes e ajudar a fazer a escolha correta.

Características da instalação desses dispositivos

Apenas um especialista experiente pode economizar na instalação do chiller. Todos os outros proprietários deste dispositivo terão que pagar pelos serviços de instaladores profissionais, pois qualquer erro neste assunto pode ser fatal. A instalação começa com um estudo cuidadoso de toda a documentação técnica e recomendações do fabricante.

O chiller consiste em vários elementos estruturais. O modelo industrial é melhor instalado e iniciado com a ajuda de profissionais experientes (+)

Depois disso, prossegue-se diretamente para a instalação. Para o chiller, deve-se escolher uma base de apoio capaz de suportar o peso deste dispositivo.

Na plataforma, monta-se a estrutura, cuja posição é cuidadosamente verificada com o nível. Se não houver uma plataforma com as características necessárias, deve-se concretar uma área adequada para a instalação e montar a estrutura nela.

Ao fazer isso, deve-se considerar o impacto vibratório que ocorre durante a operação do chiller. A plataforma e a estrutura devem ser instaladas de forma que a vibração não seja transmitida a outras estruturas do edifício. Outros elementos do sistema também podem causar impacto: tubulações, dutos de ar, hidromódulo, etc.

A instalação do chiller é feita em uma estrutura especial, sendo necessário realizar medidas para proteger os objetos ao redor do dispositivo do impacto vibratório.

Se a instalação do chiller for planejada em uma sala auxiliar dentro do edifício, é necessário construir uma fundação que se eleve acima do nível do piso. Isso reduzirá a inércia total do sistema, diminuirá o impacto vibratório e melhorará a distribuição da massa do equipamento.

O próprio chiller é montado em suportes especiais de mola ou borracha para amortecer o impacto vibratório. Sob esses suportes, coloca-se outra camada de borracha e, em seguida, fixa-se a estrutura com parafusos de ancoragem. Ao determinar o local para instalação do chiller, deve-se lembrar que deve haver espaço livre ao redor do equipamento.

Para instalar o chiller ao ar livre ou no telhado do edifício, utiliza-se uma carcaça especial para proteger o dispositivo das intempéries.

Isso garantirá acesso aos mecanismos para manutenção. Além disso, o ar deve circular livremente ao redor do dispositivo para melhorar o resfriamento dos condensadores. Se o chiller for instalado externamente, deve ser protegido contra sujeira, como folhas caídas.

Se detritos entrarem no trocador de calor, isso causará mau funcionamento do sistema e quebras graves do equipamento. É inadmissível que objetos estranhos ou comunicações toquem no corpo do chiller, pois podem transmitir vibrações. Outro ponto importante na instalação externa do chiller é a direção do vento.

Ao instalar em ambiente interno, deve-se considerar o ruído gerado durante a operação do equipamento. É importante providenciar isolamento acústico adicional e pensar em como o ruído excessivo afetará os ambientes vizinhos. Não é recomendável instalar o chiller perto de salas de estar.

Se outros equipamentos forem instalados próximos ao chiller, deve-se garantir que o mecanismo não seja submetido a calor excessivo e que não haja obstruções ao fluxo livre de ar.

Na instalação externa do chiller, utiliza-se uma carcaça especial que protege o equipamento das intempéries. Dentro da carcaça é colocado o evaporador, para a instalação dos compressores há um espaço lateral, e o condensador é instalado na parte superior.

Da mesma forma, o equipamento é instalado no telhado do edifício. Na instalação interna, a carcaça obviamente não é necessária, mas se neste caso for usado um modelo com condensador remoto, parte do trabalho de instalação é realizada do lado de fora.

Para a instalação do chiller no telhado do edifício, pode ser necessário equipamento especial de construção, pois o dispositivo tem grande peso físico.

Ao estudar a documentação técnica, deve-se prestar atenção à ordem de montagem da estrutura de suporte do chiller. Para alguns modelos de alto desempenho, são usados suportes antivibração especiais, que não precisam ser fixados adicionalmente com parafusos de ancoragem.

Para unidades individuais, não é necessário fazer uma fundação separada; basta instalar corretamente a estrutura e fixar o dispositivo com parafusos.

Para conectar os tubos aos bocais do chiller, geralmente são usados acoplamentos, pois o diâmetro dessas conexões é pequeno. A conexão do chiller às tubulações é feita somente após a unidade ser instalada na fundação e nos suportes antivibração. Não realize esta etapa antecipadamente para evitar danificar as conexões.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo com a apresentação do modelo industrial de chiller Tchá-14 pode ser visto aqui:

O chiller industrial – é um equipamento bastante complexo, mas com instalação e manutenção adequadas, pode servir perfeitamente por muitos anos. Para evitar erros no processo de instalação do equipamento, é melhor procurar uma empresa especializada.

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