Абсорбционный холодильник. Отличия и принцип работы

В настоящее время всевозможных сокращений затрат и издержек при проектировании, изготовлении, монтаже и дальнейшей эксплуатации оборудования заказчик старается выбрать как можно более эффективное решение, менее энергозатратное и с продолжительным сроком службы. При проектировании хладоцентров на сегодняшний день более чем в 85 % случаев инжиниринговые компании выбирают проверенное временем оборудование, а именно парокомпрессионный чиллер. То же самое относится и к бытовой технике. Холодильник абсорбционного типа может приобрести лишь ограниченное количество потенциальных покупателей. Они сложны в обслуживании и стоят дороже. Но с другой стороны, они бесшумны в работе, не создают паразитных вибраций и служат намного дольше, чем их парокомпрессионные собратья.

Единый процесс

Прежде чем сравнивать и оценивать абсорбционный холодильник, необходимо разобраться, в чем его отличие от общепринятой конструкции. Принцип работы любой примитивной холодильной машины одинаков. И неважно, бытового ли она назначения или промышленного. Начиная от самых маленьких, всего на пару киловатт, сплит-систем и заканчивая огромными индустриальными чиллерами, от стандартного бытового холодильника до огромного промышленного склада морозильно-холодильного хранения - процесс всегда можно свести к одному замкнутому циклу. Любая примитивная холодильная установка работает по упрощённому обратному циклу Карно.

Основы термодинамики

Теплота всегда передаётся от более нагретого тела менее нагретому. Этому будущих физиков, и не только, учит "Первое начало термодинамики" ещё в школе. И с этим фактом тяжело не согласиться. Попробуйте жарким летним днём вынести мороженое на солнце - оно начнёт у вас таять, но никак не замерзать ещё сильнее. Для того чтобы отвести теплоту от тела (или от какого-нибудь объёма жидкости/газа), необходимо выполнить определённую работу. В парокомпрессионных машинах эту работу выполняет компрессор. Повышая давление хладагента (как правило, фреона) в системе до определённого уровня, он в том числе повышает его температуру. Абсорбционный холодильник компрессора лишён - и это его одно из основных отличий.

Сброс теплоты

После компрессора газ с высоким давлением и высокой температурой поступает в конденсатор. В обоих типах холодильников он вынесен за пределы камеры охлаждения и предназначен для сброса теплоты в окружающую среду, то есть в помещение кухни, где он установлен. Температура, с которой фреон поступает в конденсатор, порядка 50-55 градусов Цельсия, то есть несколько выше, чем в помещении. За счет менее нагретого воздуха газ охлаждается и меняет свое фазовое состояние, превращаясь в жидкость, то есть конденсируясь. Если поднести руку за обычный или абсорбционный холодильник, можно почувствовать нагретый теплообменник конденсатора. Это универсальный способ проверить, работает холодильник или нет.

Что и где кипит?

Далее жидкий хладагент заходит обратно в холодильную камеру и попадает в тонкую нить капилляра, где идёт сброс давления и фреон частично вскипает. Большая холодильная установка вместо капилляра работает с терморегулирующим вентилем (ТРВ). Принцип их работы примерно одинаков. Остывший хладон с низким давлением поступает в испаритель и начинает кипеть, за счёт более низкой температуры испарения, чем температура воздуха в камере. Изменение его фазового состояния (с жидкого до газообразного) происходит с довольно приличным поглощением теплоты. Температура в холодильной камере понижается. Газ снова поступает в компрессор, и цикл повторяется.

Абсорбционный холодильник

Принцип работы бескомпрессорных аппаратов схож с парокомпрессионными по линии низкого давления. В зоне высокого давления в качестве рабочего вещества применяются абсорберы. В зависимости от типа абсорбера такие машины могут быть водно-аммиачные или бромисто-литиевые. После испарителя пары хладагента поступают в абсорбер, где они поглощаются рабочим веществом (раствором аммиака в воде или раствором бромистого лития). Выделившаяся при этом теплота сбрасывается в окружающую среду (в помещение кухни), а концентрированный раствор термонасосом закачивается в кипятильник, где происходит его нагрев. Так как температура кипения хладагента на порядок ниже, в кипятильнике выпаривается только абсорбер, хоть и частично. Оставшаяся его часть удаляется в специальном теплообменнике - дефлегматоре, а чистый хладагент поступает в конденсатор, и цикл повторяется.

Что в итоге?

Если рассматривать большие промышленные абсорбционные чиллеры, то их применяют там, где есть возможность использовать бросовые источники теплоснабжения (для работы кипятильника): дешевый газ, отработанный пар с турбин, геотермальные источники энергии и т. д. Это на несколько порядков сокращает стоимость эксплуатации. Бытовой абсорбционный холодильник запитывается от электросети, потребляя её при этом меньше, чем компрессорный. Такие холодильники бесшумные (нет шумов от работы компрессора) и надёжные (нет движущихся и трущихся друг об друга частей). Однако ремонт такого холодильника, если он всё же выйдет из строя, обойдётся в довольно приличную сумму, да и стоят они дороже. Поэтому здесь каждый потребитель решает сам, что для него важнее.