Agregat wody lodowej – zasada działania, cena i zastosowanie

Systemy chłodzenia wykorzystujące wodą lodową są coraz chętniej stosowane nie tylko w procesach technologicznych, ale również w obiektach usługowych i domach prywatnych. To możliwe dzięki pojawieniu się na rynku kompaktowych, energooszczędnych i ekologicznych chillerów, czyli agregatów odpowiedzialnych za ochładzanie cieczy ziębniczej.

Agregat wody lodowej z oferty PPH Cool, źródło: PPH Cool

Lodowa woda chłodu doda

Tradycyjne i najczęściej spotykane urządzenia wykorzystują w procesie chłodzenia freon. Na rynku dostępne są jednak również technologie, w których za odbieranie ciepła odpowiedzialna jest woda lodowa. Instalacja z tego rodzaju cieczą wykorzystuje zwykłą wodę (niekiedy z dodatkiem czynnika zapobiegającego zamarzaniu - najczęściej glikolu), która została schłodzona do temperatury około 6 stopni Celsjusza. System z takim czynnikiem ziębniczym działa na odwrotnej zasadzie do instalacji centralnego ogrzewania - do chłodzonego pomieszczenia lub urządzenia doprowadzana jest zimna woda zamiast gorącej.

Zalety i wady instalacji z wodą lodową

Jaka jest przewaga cieczy ziębniczej nad tradycyjnymi systemami chłodzącymi?  Wykorzystuje ona naturalną, powszechnie występującą w przyrodzie i relatywnie tanią substancję, jaką jest woda. Jest równie wydajna, ale bardziej ekologiczna od klimatyzacji, w której za odprowadzanie ciepła odpowiedzialny jest szkodliwy dla środowiska freon. Do tego pracuje ciszej oraz cechuje się wyższą szczelnością, a przez to mniejszą podatnością na awarie. System wody lodowej jest też tańszy w eksploatacji - do działania nie potrzebuje bowiem dużych ilości energii. Budowa takiej instalacji wymaga jednak większych nakładów inwestycyjnych, jest bardziej skomplikowana i musi zostać przeprowadzona w oparciu o profesjonalny projekt wykonany na podstawie specjalistycznych pomiarów.

Układy chłodzenia wykorzystujące schłodzoną wodę wykorzystywane są z reguły w specjalistycznych procesach produkcyjnych. Sprawdzają się m.in. w przemyśle chemicznym, farmaceutycznym i spożywczym oraz podczas produkcji tworzyw sztucznych i obróbki metali. Służą do chłodzenia maszyn, stacji zasilania oraz zaawansowanej aparatury, np. laserów czy tomografów. W ostatnim czasie coraz częściej stosuje się je również w innych branżach - pojawiają się w hotelach, biurowcach oraz sklepach wielkopowierzchniowych. Możemy je również spotkać w mniejszych obiektach oraz domach - to efekt postępu technologicznego, który pozwala na konstruowanie coraz bardziej kompaktowych urządzeń.

Elementy systemów chłodzących z wodą lodową

Jak zbudowane są układy klimatyzacji wykorzystujące ciecz ziębniczą? Cały proces odbywa się w obiegu zamkniętym. Do transportowania wody lodowej służą systemy rur podłączonych do pomp dystrybucyjnych. Jej schładzanie odbywa się w specjalnych agregatach, tzw. chillerach. Następnie ciecz trafia do odbiorników (chłodnic), które są najczęściej klimakonwektorami - wentylatorowymi wymiennikami ciepła, przypominającymi tradycyjne klimatyzatory. Woda ulega w nich podgrzaniu o około 5-6 stopni. Następnie wraca do agregatu, gdzie odbywa się proces jej ponownego schładzania.

Układy wykorzystujące wodę lodową mogą być scentralizowane (jeden agregat obsługuje szereg odbiorników) lub zdecentralizowane (każda chłodnica wyposażona jest we własny chiller). Niekiedy działają też w systemie kaskadowym, w którym proces schładzania składa się z kilku faz.

Agregat wody lodowej - co to jest

Podstawowym elementem systemu klimatyzacji wykorzystującej ciecz ziębniczą jest wspomniany już chiller wody lodowej. Zasada działania takiego agregatu nie różni się znacznie od zwykłych chłodziarek. Wytwornica chłodnej cieczy składa się z parowacza i skraplacza, sprężarki oraz zespołu filtrów i zaworów. Za odbieranie ciepła z wody odpowiedzialny jest czynnik chłodzący, krążący w urządzeniu w obiegu zamkniętym - może to być woda, glikol, powietrze lub freon. Ochładzanie odbywa się w parowaczu. Następnie czynnik chłodzący jest sprężany i skrapla się w skraplaczu, gdzie oddaje zgromadzone ciepło poza system. Po obniżeniu temperatury i ciśnienia ponownie trafia do parowacza, gdzie cały proces rozpoczyna się na nowo.

Agregat wody lodowej z oferty Systemair, źródło: Systemair

Rodzaje wytwornic wody lodowej

Na rynku dostępnych jest bardzo wiele chillerów - różną się mocą, rozmiarami i przeznaczeniem. Część z nich znajdzie zastosowanie w przemyśle, inne opracowano z myślą o usługach lub obiektach niekomercyjnych. Agregaty mogą mieć formę tzw. monobloków lub składać się z zestawu kilku połączonych urządzeń. Zasadniczo do wyboru mamy dwa typy: chłodzone powietrzem oraz wodą.

Chillery chłodzone powietrzem

Takie konstrukcje są najtańszym i najczęściej spotykanym rozwiązaniem. Mają zwykle zwartą budowę (monobloki) i są bardziej kompaktowe od chillerów chłodzonych wodą. Instaluje się je na zewnątrz budynków (np. na zapleczach lub dachach), by zapewnić stały dostęp do „świeżego” powietrza. Sprawdzą się w obiektach, w których nie ma miejsca na maszynownię chłodniczą. Ich wadą jest ograniczony zakres temperatur, do których są w stanie schłodzić ciecz ziębniczą. Nie mogą też pracować w zbyt niskich temperaturach (zwykle do -15 stopni Celsjusza).

Chillery chłodzone cieczą

Tego typu agregaty wykorzystują do odprowadzania ciepłą wodę lub wodny roztwór glikolu - czynnik ten może być następnie schładzany w wymienniku suchym (tzw. drycoolerze) lub module ze zraszaniem wodnym. Takie urządzenia można instalować w pomieszczeniach, są dostosowane do pracy w dowolnej temperaturze, a wymiennik zewnętrzny i właściwy agregat mogą znajdować się w dowolnej odległości od siebie. Niski poziom hałasu i opcja wtórnego odzyskiwania ciepła to kolejne zalety, którymi wyróżnia się chłodzony cieczą agregat wody lodowej. Schemat instalacji wykorzystującej ten typ wytwornicy chłodu bywa jednak bardziej skomplikowany od chillerów chłodzonych powietrzem. Chodzi o konieczność stosowania dodatkowych urządzeń, np. pomp dystrybucyjnych, systemów hydraulicznych i wież chłodniczych. Powoduje to, że są to rozwiązania droższe i bardziej specjalistyczne.

Warto dodać, że chillery można wyposażyć w opcję free-cooling. Ta przyjazna dla środowiska technologia sprawdzi się w zimie, pozwala bowiem wykorzystać do odprowadzania ciepła chłodne powietrze atmosferyczne bez angażowania energochłonnych sprężarek. 

Ile kosztuje agregat wody lodowej

Cena wytwornicy cieczy ziębniczej zależy przede wszystkim od technologii działania i mocy urządzenia. Najtańsze chłodzone powietrzem chillery nabędziemy już za kilka tysięcy złotych - sprawdzą się w niewielkich obiektach oraz domach prywatnych. Do utrzymywania niskich temperatur w procesach produkcyjnych niezbędny będzie zakup bardziej specjalistycznego i wydajnego sprzętu - to wydatek kilkudziesięciu tysięcy złotych.

Pamiętajmy, że koszty budowy całej instalacji będą większe - należy do nich doliczyć cenę wykonania projektu, budowę systemy hydraulicznego, zakup i instalację odbiorników, a także montaż urządzeń dodatkowych, takich jak wieże chłodnicze. Większe koszty inwestycji w porównaniu do tradycyjnych instalacji z freonem, mogą się jednak szybko zwrócić - to możliwe dzięki niskim kosztom eksploatacji systemu z wodą lodową.