16 типов холодильных и климатических машин: от Scroll-чиллеров до CO₂-насосов

В арсенале холодильной и климатической отрасли насчитывается 16 основных типов машин — от Scroll-компрессоров для малых холодопроизводительностей до CO₂-насосов, дающих теплоноситель свыше 80 °C. Выбор типа определяется холодопроизводительностью, источником энергии, температурным диапазоном и условиями эксплуатации.

Компрессорные чиллеры

Scroll-чиллеры оснащаются Scroll-компрессором и применяются в сценариях малой и средней холодопроизводительности. Два Scroll-диска (один неподвижный, один вращающийся) совершают эксцентрическое вращение, формируя непрерывно изменяющуюся камеру сжатия; процесс сжатия плавный, пульсации давления минимальны.

Винтовые чиллеры — основные машины среднего и крупного холодопроизводительного сегмента для коммерческих зданий. Бывают одно- и двухвинтовыми: пара шестерён (мужской и женский ротор) вращается в зацеплении, непрерывно выполняя засасывание, сжатие и нагнетание. Холодопроизводительность охватывает диапазон 100–2000 тонн, нагрузка регулируется бесступенчато в пределах 10–100 %. Отличная эффективность на частичной нагрузке, стабильная работа, длительный ресурс, отсутствие сюрджина при малой нагрузке. Типичные объекты — торговые центры, отели, офисные здания.

Центробежные чиллеры рассчитаны на сверхкрупные холодопроизводительности. Сжатие осуществляется высокоскоростным рабочим колесом за счёт центробежной силы; многоступенчатая последовательная компоновка колёс позволяет достичь более высокого отношения давлений. Максимальная холодопроизводительность единичной машины — до 6000 тонн; у лучших моделей COP превышает 6,5. Недостатки: заметное падение эффективности на малой нагрузке и склонность к сюрджину. Основные применения — крупные комплексы, дата-центры, большие промышленные площадки.

Поршневые чиллеры — традиционные машины с кривошипно-шатунным механизмом. Высокий уровень вибрации, габаритность, ограниченная способность к регулировке нагрузки. В новых проектах практически не применяются; используются преимущественно при ретрофите устаревших систем.

Магнитно-подвешенные безмасляные центробежные чиллеры — новое поколение центробежных машин. Магнитные подвесные подшипники исключают масляную систему и загрязнение теплообменников маслом. Двухступенчатый частотно-регулируемый ротор обеспечивает высокую эффективность на частичной нагрузке, расширенную границу сюрджина, низкий уровень шума и малый объём обслуживания. Ограничения: сложная электронная система управления, повышенная стоимость, высокие требования к стабильности электропитания. Применяются в дата-центрах, медицинских учреждениях, премиальных коммерческих объектах.

Газово-подвешенные (воздушно-подвешенные) центробежные чиллеры также относятся к безмасляным центробежным машинам. Вращающийся вал опирается на газовую плёнку, формируемую под давлением хладагента; сложная электроника магнитного подвеса не требуется. Повышенная устойчивость к электромагнитным помехам, отличные характеристики на частичной нагрузке. Предпочтительны для промышленных машинных залов с сильным электромагнитным полем.

Абсорбционные машины

Бромистолитиевые абсорбционные чиллеры не содержат компрессора и приводятся в действие теплом. Вода служит хладагентом, раствор бромистого лития — абсорбентом. Цикл реализуется через генератор, конденсатор, испаритель и абсорбер. В качестве теплоносителя могут использоваться пар, горячая вода, газ или промышленные отходы тепла; машины востребованы на предприятиях с доступом к низкопотенциальной тепловой энергии.

Аммиак-водяные абсорбционные машины представляют альтернативный путь абсорбционного охлаждения: аммиак — хладагент, вода — абсорбент. Достигаются температуры ниже нуля. Основные сферы — химическая промышленность и холодильные склады; в системах комфортного кондиционирования практически не применяются. К системам предъявляются строгие требования по герметичности, вентиляции и взрывобезопасности.

Тепловые насосы

Воздушные тепловые насосы — наиболее распространённый тип. В качестве источника тепла/холода используется наружный воздух. В режиме охлаждения тепло из помещения отводится наружу; в режиме обогрева из воздуха извлекается низкопотенциальная теплота. В условиях сильных морозов производительность по теплу снижается, поэтому обычно предусматривается электрический догрев. Широко применяются в жилом секторе и малом коммерческом сегменте.

Геотермальные тепловые насосы используют恒温ный грунт (15–20 °C круглый год) в качестве источника. Обмен теплом осуществляется через вертикальные скважины или горизонтальные трубопроводы. Летом тепло из помещения отводится в грунт, зимой извлекается для отопления. Стабильная эффективность в течение всего года при условии, что площадка позволяет бурение и прокладку трубопроводов.

Водные тепловые насосы используют подземные воды, поверхностные водоёмы или сточные воды. Колебания температуры воды значительно меньше, чем у воздуха. Летом избыточное тепло сбрасывается в водоём, зимой из него извлекается теплота для отопления. Выделяют три подтипа: подземные воды, поверхностные воды, сточные воды. Подходят для объектов вблизи стабильного водоисточника.

CO₂-критические тепловые насосы работают на природном хладагенте CO₂. Способны генерировать горячую воду температурой свыше 80 °C; в условиях низких наружных температур падение производительности по теплу значительно меньше, чем у обычных воздушных насосов. Применяются для централизованного отопления, подготовки горячей воды и промышленных тепловых источников. Рабочее давление системы высокое — трубопроводы и арматура требуют специального подбора.

Специализированные решения

Прямые мульти-сплит-системы (VRV/VRF) — фреоновые центральные кондиционеры, в которых один наружный блок через трубопроводы хладагента подключается к нескольким внутренним блокам. Обмен теплом происходит непосредственно хладагентом, без промежуточного водного контура. Частотно-регулируемый компрессор управляет расходом хладагента, распределяя холодопроизводительность по зонам в соответствии с нагрузкой; гибкое зонирование.

Чиллеры с прямым испарительным охлаждением используют скрытую теплоту испарения воды для охлаждения; энергопотребление минимально. Эффективность максимальна в сухом климате; при высокой влажности производительность по холоду заметно падает. В Китае преимущественно применяются в проектах на северо-западе.

Чиллеры ледяного накопления (двухрежимные) работают в двух режимах: в ночные часы по тарифу минимальной стоимости вырабатывают лёд, днём лёд тает и отдаёт холод. Реализуется перенос нагрузки с пиковых на внепиковые часы. Широко используются в районных энергетических станциях и крупных торговых центрах.

Теплогенераторы (котлы) — специализированные источники тепла, вырабатывающие горячую воду или пар за счёт сжигания топлива или электричества. Газовые котлы — чистые и эффективные, на данный момент наиболее распространённые. Угольные котлы имеют низкую стоимость эксплуатации, но значительные выбросы; в городских зонах постепенно выводятся из эксплуатации. Электрические котлы просты в установке, но имеют высокие эксплуатационные расходы на электроэнергию; часто используются в связке с тарифами пик-просадка.

Источник: 制冷百科 (Refrigeration Encyclopedia), 10.11.2026.