Агрегат по производству ледяной воды, как следует из его названия, предназначен для охлаждения воды. Разумеется, ледяная вода должна после этого поступать к потребителям холода (воздухоохладители, централи подготовки воздуха...) через распределительные сети, представляющие собой систему более или менее протяженных трубопроводов, насосов и различных вентилей и регуляторов. Иногда непродуманная конструкция или плохая настройка регулирующих клапанов распределительной сети может привести к серьезным нарушениям в производстве ледяной воды. Полное изучение гидравлических проблем требует специального учебника, содержащего не одну сотню страниц. Поэтому мы будем довольствоваться упоминанием только некоторых из них..
.
как ПОДДЕРЖИВАТЬ ПОСТОЯННЫЙ РАСХОД ВОДЫ ЧЕРЕЗ ИСПАРИТЕЛЬ?
Мы уже убедились, что обеспечение постоянного и заданного расхода через испаритель является первоочередным условием поддержания нормальной работы холодильного контура агрегата по производству ледяной воды, предотвращающим опасность замерзания воды в испарителе и его разрушения. Какая же схема гидравлического контура позволяет выполнить это условие в случае, когда подача ледяной воды в воздухоохладители производится с помощью регулирующих трехходовых или двухходовых клапанов?
Наиболее приемлемым считается вариант, при котором насос подачи ледяной воды установлен как можно ближе к испарителю и обязательно на входе в него. Между насосом и испарителем не должно быть никаких регулирующих клапанов. Рассмотрим в качестве примера установку по производству ледяной воды (см. рис. 88.1), предназначенную для подачи воды в воздухоохладители, которые находятся в двух разных помещениях.
88.1. УПРАЖНЕНИЕ 1. Гидравлическая схема
Гидравлическая схема на рис. 88.1 неполная.
1) Агрегат по производству ледяной воды: укажите направление движения воды через насос, установите расширительный бачок и недостающую арматуру, датчик температуры воды для управления работой компрессора, датчик температуры для защиты от замерзания воды, сигнализатор расхода воды. Как все это работает?
2)  Помещения: установите датчики температуры воздуха в каждом помещении, подумайте над тем, как работают трехходовые регулирующие клапаны.
Итак, ваш ход (решение на следующей странице)...

Решение упражнения 1
Согласно ранее сформулированным рекомендациям, мы можем утверждать следующее {см. рис. 88.2).
Насос устанавливаем на входе воды в испаритель со стороны выхода хладагента. Независимо от расположения двух трехходовых регулирующих вентилей, предназначенных для регулирования расхода воды через две батареи воздухоохладителей, расход воды через испаритель должен оставаться постоянным.

Заметим, что ледяная вода должна циркулировать в батареях воздухоохладителей также по принципу противотока. Ледяная вода входит в воздухоохладитель со стороны выхода из него воздуха. С другой стороны, если расход воды через воздухоохладители может быть переменным, то температура воды на входе в воздухоохладители должна оставаться постоянной (например, 7°С). Такая схема подачи воды в воздухоохладители является идеальной для того, чтобы обеспечить максимальную осушку воздуха даже при малой потребности в холоде.
Трехходовые регулирующие клапаны установлены на магистрали возврата воды в испаритель (см. рис. 88.3).
Поз. 1. Потребность в холоде отсутствует и патрубок А регулирующего клапана закрыт. Вода с температурой 7°С входит в патрубок В и через патрубок АВ возвращается в испаритель с той же температурой.
Поз. 2. Потребность в холоде максимальная и патрубок В регулирующего клапана закрыт. Вода с температурой 7°С проходит через батарею, подогревается и входит в патрубок А регулирующего клапана с температурой 12°С. Далее, с этой же температурой, подогретая вода возврашается через патрубок АВ в испаритель.
Поз. 3. Потребность в холоде средняя и запорный элемент регулирующего трехходового клапана нахо-                        
дится в промежуточном положении. Часть воды с
температурой 7°С проходит через батарею воздухоохладителя, подогревается и приходит к патрубку А. Другая часть при температуре 7°С проходит через частично открытый патрубок В, затем смешивается с водой, прошедшей через патрубок А. Таким образом, через патрубок АВ (общий патрубок трехходового клапана) всегда проходит постоянный расход, поэтому патрубок АВ соединяется с насосом. При этом температура воды, которая возвращается в испаритель, зависит от положения запорного элемента трехходового клапана.

Заметим, что для нормальной работы трехходового регулирующего клапана очень важно направление потоков воды (см. рис. 88.3). Клапаны с тарельчатым запорным элементом (их также называют седельными клапанами) в общем случае должны устанавливаться так, чтобы патрубок В обязательно был патрубком для входа воды. Если вода будет выходить из патрубка В, то при его работе появятся стук, дребезг, клапан очень быстро выйдет из строя и никакое регулирование с помощью такого клапана будет невозможно (см. раздел 98.5).
Расширительный бачок устанавливают на входе в насос, обязательно соединительным патрубком вверх. Датчик температуры, предотвращающий возможность замерзания воды (TAG), устанавливают на трубопроводе ледяной воды, выходящем из испарителя. Сигнализатор расхода устанавливают с учетом направления движения потока через него (которое указывает стрелка на корпусе сигнализатора) на выходе из испарителя. Если остановлен насос гидравлического контура, если сработала защита от замерзания воды в испарителе (датчик TAG) или разомкнулся контакт сигнализатора расхода, компрессор должен немедленно выключиться.
Регулирование работы системы. Компрессор обеспечивает производство ледяной воды. Датчик температуры ледяной воды Тводы, установленный на входе воды в испаритель, измеряет температуру воды, выходящей из батарей воздухоохладителя и дает команду на запуск компрессора, если температура этой воды слишком высока.
В каждом помещении есть собственный датчик температуры воздуха, установленный в помещении или в воздухозаборнике воздухоохладителя. Каждый из датчиков управляет положением запорного элемента своего трехходового регулирующего клапана, который в свою очередь меняет текущее значение холодопроизводителъности своей батареи воздухоохладителя в зависимости от потребности в холоде. При этом в одном из двух помещений потребность в холоде может быть максимальной, тогда как в другом помещении она может полностью отсутствовать. Имейте в виду, что оба этих датчика никоим образом непосредственно не оказывают влияния на работу компрессора!

Не путайте регулирование работы компрессора и регулирование температуры воздуха в охлаждаемых помещениях Между этими двумя системами нет никаких электрических связей (см. также разделы 98.2 и 98.3).

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЗАКОЛЬЦОВКИ
В случае, когда установка по производству ледяной воды предназначена для подачи воды к нескольким потребителям, гидравлический контур заметно усложняется. Для таких вариантов обычно создают два контура: первичный контур, который обеспечивает циркуляцию воды через испаритель холодильной машины, и несколько вторичных контуров, подающих ледяную воду, каждый к своему потребителю (батарее воздухоохладителя).
Один из таких вариантов показан на рис. 88.4. Здесь мы видим насос первичного контура РР и два насоса вторичных контуров PS1 и PS2 соответственно.

88.2. УПРАЖНЕНИЕ 2. Контур с закольиовкой
Контур на рис. 88.4 называют контуром с заколъцовкой. Каким должен быть расход насоса первичного контура РР для подачи воды в испаритель, если расход насоса первого вторичного контура PS1 равен 10 м3/ч, а расход насоса второго вторичного контура PS2 равен 5 м3/ч? В правой части схемы находится уравнительный вентиль В (см. раздел 86.1), который называют "вентиль закольцовки". Как его настраивать? Правильно ли он установлен?

Решение упражнения 2
Основным принципом, который нужно неукоснительно выполнять, является принцип постоянства расхода через испаритель независимо от величин расхода по вторичным контурам.
Каким должен быть расход насоса первичного контура РР? При работе обоих насосов вторичных контуров PS1 и PS2 суммарный расход, который должен проходить через эти насосы, равен 10 +5=15 м3/ч. Представим себе, что расход насоса первичного контура РР меньше этой величины и равен, например, 11 м3/ч. Если насос РР обеспечивает расход, равный только 11 м3/ч, нам будет недоставать 4 м3/ч. Как же тогда распределятся расходы по контурам?

Схемаговорит сама за себя: в ней появится закольцованное течение в обратном направлении через вентиль В с расходом 4 м3/ч. В нашем примере в этом случае по контуру 2 будет циркулировать смесь воды с температурой на входе 7°С и расходом 1 м3/ч и температурой на входе 20,8°С и расходом 4 м3/ч. В результате помещения, обслуживаемые этим контуром, будут получать воду с температурой 18°С вместо 7°С и охлаждение воздуха в них заметно ухудшится. Если вас попросят отремонтировать такую систему, то имейте в виду, что здесь чисто гидравлическая проблема! Следовательно, вам необходимо будет проверить все ответвления от первичного контура, чтобы убедиться в том, что к потребителю поступает вода с требуемой температурой и в нужном количестве.
О Для таких контуров вторым основным принципом является выполнение требования о том, чтобы расход в первичном контуре был как минимум на 5... 10% выше суммы расходов всех вторичных контуров.
Следовательно, в нашем примере расход насоса первичного контура должен быть около 16 м3/ч.
Настройка уравнительного вентиля В. Давайте представим, что вентиль В закрыт (см. рис. 88.6), а насосы всех вторичных контуров (в данном случае PS1 и PS2) остановлены. Насос первичного контура РР прокачивает воду через испаритель, но поскольку вентиль В закрыт, вода через этот вентиль проходить не может...

Раз через вентиль В вода не пойдет, то пойдет она через выключенные насосы PS1 и PS2 (выключенный насос всегда пропустит воду через свою крыльчатку) и будет пытаться циркулировать во вторичных сетях.
Но каждый вторичный контур имеет свой индивидуальный насос, потому что каждый контур характеризуется достаточно большой величиной гидравлического сопротивления. Следовательно, насос первичного контура РР должен преодолевать гидравлическое сопротивление не только первичного контура (он и предназначен именно для этого), НО КРОМЕ ТОГО, он должен преодолевать и гидравлическое сопротивление вторичных контуров плюс сопротивления выключенных насосов PS1 и PS2. В результате полное гидравлическое сопротивление становится огромным, расход резко падает, а иногда может вообще быть почти нулевым. Представим себе, что в этом случае произойдет с агрегатом по производству ледяной воды!
Поэтому вентиль заколыдовки В никогда не должен быть закрытым. Чтобы предотвратить возможные проблемы вентиль закольцовки обязательно следует устанавливать в точку А (см. рис. 88.6). Его настраивают таким образом, чтобы при выключенных насосах вторичных контуров обеспечить расход воды через испаритель никак не ниже 16 м3/ч, на что мы указывали выше (обратите внимание, расход ни в коем случае не должен быть меньше этой величины).

88.3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СМЕСИТЕЛЬНОГО РЕСИВЕРА
Вероятно, самым лучшим для подобных систем будет использование так называемого смесительного ресивера (или смесительного коллектора). В ресиверах достаточно большого диаметра скорость воды падает вплоть до ничтожно малых величин, например, до 0,1 м/с (при условии выполнения "правила трех диаметров" или правила 3D, когда диаметр ресивера не меньше 3-х диаметров трубопроводов, а расстояние между входом трубопроводов и днищем ресивера также не меньше 3-х диаметров трубопроводов, см. схему 1 на рис. 88.7). В результате, в таком ресивере почти отсутствуют потери давления и вы можете быть уверены в том, что давления в первичном контуре и во всех вторичных контурах выровняются: отсюда происходит и еще одно название такого ресивера— "уравнительныйресивер".

УПРАЖНЕНИЕ 3. Смесительный ресивер
Для того, чтобы установилось надлежащее распределение температур воды в ресивере и в установке, врезки трубопроводов в ресивер должны быть выполнены с соблюдением определенных требований.
1. Среди 4 вариантов выполнения таких врезок (см. рис. 88.7) какой из вариантов вы считаете наилучшим?
2. Где в этом случае должен находиться расширительный бачок и как можно контролировать давление в нем?

Решение упражнения 3
Для того, чтобы обеспечить нормальную работу смесительного ресивера, вспомним, что в любой емкости теплая вода всегда поднимается вверх, а холодная опускается вниз. Поскольку скорость вынужденного движения воды в ресивере пренебрежимо мала, мы будем иметь в нем именно этот процесс.
Насос вторичного контура должен всасывать воду с минимально возможной температурой, поэтому схемы 1, 2 и 4 на рис. 88.7 будут неприемлемыми.
Заметим, что если насосы первичного и вторичного контура расположить в точности друг против друга, как это сделано в схеме 1, то никакого смешивания между собой воды первичного и вторичного контуров не произойдет (это будет не смесительный ресивер, а промежуточная емкость).
Кроме того, насос первичного контура должен отбирать наиболее теплую воду, которая находится в верхней части ресивера, и далее направлять ее в испаритель, следовательно, только в схеме 3 он установлен правильно.
В примере на рис. 88.8 вы можете в разрезе смесительного ресивера наблюдать циркуляцию воды при нормальной работе.
Также, как и в системе с закольцовкой, расход в первичном контуре всегда должен быть больше расхода во вторичном контуре.
Если расход воды во вторичном контуре PS будет больше, чем расход воды в первичном контуре РР, то часть воды, возвращающаяся от потребителя, вновь будет уходить во вторичный контур.
В результате температура воды на входе во вторичный контур начнет расти и поддержание заданной температуры воздуха в охлаждаемых помещениях окажется невозможным. Таким образом, будьте особенно внимательны при работе с установками, которые оснащены насосами с регулируемым расходом.

Поскольку скорость воды в смесительном ресивере практически нулевая, то воздух, который может находиться в гидравлическом контуре, будет накапливаться в верхней части ресивера, откуда его можно будет удалить через дренажный клапан. То есть ресивер прекрасно выполняет функцию сброса воздуха из контура. Кроме того, если в нижней части ресивера установить сливной вентиль {поз. 2), то через него можно будет удалять всякого рода загрязнения гидравлического контура. То есть ресивер будет выполнять также и функцию очистки контура.
Давление наддува расширительного бачка. Помимо других преимуществ, смесительный ресивер представляет собой нейтральную (среднюю) точку гидравлического контура и именно к нему должен быть подсоединен расширительный бачок.
Допустим, например, что разность уровней между самой верхней точкой гидравлического контура и расширительным бачком составляет 10 м, а предохранительный клапан, установленный на расширительном бачке, настоен на срабатывание при давлении 3 бара. Поскольку геометрическая высота столба воды равна 10 м, то расширительный бачок должен быть наддут азотом до давления 1 бар + (от 0,3 до 0,5 бар гарантийный запас), то есть от 1,3 до 1,5 бар (при необходимости см. раздел 80).
Внимание! В данном случае это не отопительный контур. Температура воды в нем (минимально возможная) равна 7°С. Однако в летнее время вода может иметь гораздо более высокую температуру (от 30 до 35°С, если в разгар лета выключится компрессор). Поэтому предохранительный клапан должен быть настроен таким образом, чтобы даже при максимальной температуре воды 35°С давление в контуре оставалось бы ниже давления открытия предохранительного клапана.

Итак, при температуре 7°С, когда в бачке находится минимальный объем воды, давление наддува бачка должно составлять около 1,5 бар. Заметим, что для быстрого снижения температуры воды первичного контура достаточно остановить все насосы вторичного контура.

Рекамендции по настройке и описание работы расширительного бачка изложены в разделах 91.1 и 91.2.
На этом разделе заканчивалось 3-е издание настоящего пособия. Оно было переработано и дополнено, все схемы и рисунки были выполнены в цвете. Разделы, которые следуют дальше, появились в новом, 4-м издании. Они содержат новую, ранее не публиковавшуюся информацию и дополнительные сведения о холодильных установках и гидравлических контурах.

88.1. УПРАЖНЕНИЕ 1. Гидравлическая схема
Гидравлическая схема на рис. 88.1 неполная.
1) Агрегат по производству ледяной воды: укажите направление движения воды через насос, установите расширительный бачок и недостающую арматуру, датчик температуры воды для управления работой компрессора, датчик температуры для защиты от замерзания воды, сигнализатор расхода воды. Как все это работает?
2)  Помещения: установите датчики температуры воздуха в каждом помещении, подумайте над тем, как работают трехходовые регулирующие клапаны.
Итак, ваш ход (решение на следующей странице)...