Systemy chłodzenia oparte o wodę lodową to instalacje, w których ciepło z procesu technologicznego odbiera woda lub mieszanina wody z glikolem o temperaturze zwykle 5 do 15 °C, krążąca w obiegu zamkniętym między chillerem a odbiornikami. Najpierw chiller wody lodowej schładza medium, potem pompy tłoczą je do wtryskarek, pras, reaktorów, laserów czy klimakonwektorów, a nagrzane wraca do agregatu. W ChillerSerwis diagnozujemy, modernizujemy i utrzymujemy takie układy od ponad dwudziestu lat, a mobilne grupy serwisowe docierają do zakładów w całej Polsce.
Dlatego ten artykuł pokazuje system wody lodowej od strony serwisanta wezwanego do problemu: co to jest woda lodowa, z czego składa się instalacja, jakie temperatury stosuje się w różnych procesach, gdzie układ zawodzi najczęściej i jak przedłużyć jego żywotność.
Spis treści:
Woda lodowa: co to jest i dlaczego nie jest lodowata
Nazwa myli, ponieważ woda lodowa to po prostu czynnik pośredni, który przenosi chłód z agregatu do procesu, a jej temperatura zależy od tego, co chłodzi. Na przykład w klimatyzacji to 6 do 12 °C, w chłodzeniu form wtryskowych 10 do 15 °C, przy laserach i serwerowniach 15 do 22 °C, a dla układów hydraulicznych nawet 25 do 30 °C. Natomiast poniżej 5 °C i na instalacjach zewnętrznych w obiegu pracuje glikol, ponieważ czysta woda by zamarzła.
| Zastosowanie | Temperatura zasilania / powrotu | Medium | Uwagi |
|---|---|---|---|
| Chłodnie, krystalizacja, przemysł spożywczy | −10 / −5 °C do 1 / 5 °C | Glikol 30 do 40 procent | Chiller o obniżonej wydajności, grubsza izolacja |
| Klimatyzacja, centrale wentylacyjne | 6 / 12 °C lub 7 / 12 °C | Woda lub glikol przy obiegu zewnętrznym | Standard katalogowy chillerów |
| Formy wtryskowe, ekstruzja | 10 / 15 °C | Woda z inhibitorem lub glikol | Free cooling przez dużą część roku |
| Lasery, spawalnictwo, serwerownie | 15 / 20 °C do 18 / 24 °C | Woda | Wysoki COP, bez kondensacji na rurach |
| Hydraulika maszyn, sprężarki, piece | 25 / 30 °C | Woda | Często wystarcza sam dry cooler |
Ponadto każdy stopień niżej na zasilaniu to około 2 do 3 procent więcej energii pobieranej przez sprężarki. Dlatego woda lodowa dobrana „na zapas” do temperatury najzimniejszego odbiornika oznacza przepłacanie przez cały okres eksploatacji.
Z czego składa się system chłodzenia oparty o wodę lodową
| Element | Zadanie | Co sprawdzamy w serwisie | Typowa żywotność |
|---|---|---|---|
| Chiller wody lodowej | Źródło chłodu: sprężarki, parownik, skraplacz, zawór rozprężny | Ciśnienia, przegrzanie, dochłodzenie, prądy, szczelność, olej | 15 do 20 lat przy przeglądach |
| Pompy obiegowe | Wymuszenie przepływu przez parownik i odbiorniki | Przepływ, ciśnienie, prąd, łożyska, uszczelnienia | 8 do 12 lat |
| Zbiornik buforowy | Stabilizacja temperatury, wydłużenie cykli sprężarek | Pojemność względem mocy, izolacja, korozja | 20 lat i więcej |
| Rurociągi i izolacja | Transport medium bez strat i kondensatu | Szczelność, stan otuliny, kompensacja, podpory | 20 do 30 lat |
| Wymienniki na odbiornikach | Oddanie chłodu do procesu | Zabrudzenie, spadek ciśnienia, różnica temperatur | 10 do 20 lat |
| Armatura i automatyka | Regulacja przepływu, zabezpieczenia, sterowanie | Zawory, filtry, czujniki, presostaty, nastawy sterownika | 5 do 10 lat dla czujników i siłowników |
| Glikol lub woda uzdatniona | Czynnik pośredni, ochrona przed zamarzaniem i korozją | Stężenie, pH, inhibitory, zanieczyszczenia | 5 do 8 lat |
Systemy chłodzenia oparte o wodę lodową zużywają się nierównomiernie, co widać z perspektywy serwisanta. Na przykład sprężarki i wymienniki to komponenty kosztowne, jednak przy regularnych przeglądach pracują kilkanaście lat. Natomiast pompy, zawory rozprężne i czujniki wymagają częstszej kontroli, a stan czynnika pośredniego oraz szczelność obiegu sprawdzamy przy każdej wizycie.
Chiller wody lodowej jako serce systemu
Przede wszystkim chiller wody lodowej decyduje o efektywności całej instalacji. Diagnozujemy chillery wody lodowej wielu producentów, w tym Carrier, Trane, ClimaVeneta, MTA, EuroChiller, Friulair, Riedel, STULZ, Hyfra, Clivet i Berling. Ponadto chillery wody lodowej chłodzone powietrzem oddają ciepło przez skraplacz na zewnątrz, a chłodzone wodą przez wieżę lub dry cooler. Każda marka ma własne schematy sterowania oraz typowe punkty awaryjne, dlatego doświadczenie serwisanta przekłada się bezpośrednio na czas reakcji i trafność rozpoznania. Z kolei jak dobrać agregat do procesu, opisaliśmy na stronie chiller, a dobór całej instalacji we wpisie o projektowaniu instalacji chłodniczych.
Hydraulika, pompy i armatura
W instalacji wody lodowej hydraulika ma znaczenie nie mniejsze niż samo źródło chłodu. Na przykład niewłaściwie zwymiarowana pompa albo źle rozprowadzony przepływ skutkują podgrzaną cieczą wracającą do agregatu, wydłużonym czasem pracy sprężarki oraz lawinowym wzrostem kosztów energii. Z tego powodu podczas przeglądu kontrolujemy parametry pomp, drożność filtrów oraz pracę zaworów regulacyjnych. Dla porównania przy różnicy temperatur 5 K na każdy 1 kW mocy chłodniczej przypada około 0,17 m³/h przepływu, więc chiller 100 kW potrzebuje pompy na około 17 m³/h.
Glikol w obiegu, czyli klucz do długiej eksploatacji
Glikol etylenowy lub propylenowy odpowiada za to, że układ wody lodowej nie zamarza zimą i utrzymuje stałe parametry przepływu. Dlatego stężenie dobiera się do najniższej spodziewanej temperatury pracy oraz minimalnej temperatury otoczenia w lokalizacji urządzenia.
| Stężenie glikolu etylenowego | Temperatura zamarzania (ok.) | Spadek wydajności chłodniczej (ok.) |
|---|---|---|
| 10 procent | −3 °C | 1 do 2 procent |
| 20 procent | −8 °C | 3 do 5 procent |
| 30 procent | −16 °C | 5 do 8 procent |
| 40 procent | −25 °C | 9 do 12 procent |
| 50 procent | −37 °C | 13 do 16 procent |
Wartości są oczywiście orientacyjne i zależą od producenta płynu, dlatego stężenie dobieramy z tabeli rozcieńczania glikolu i sprawdzamy refraktometrem. Co więcej, w trakcie eksploatacji glikol traci właściwości: inhibitory korozji zużywają się, pH dryfuje poza zakres roboczy, pojawiają się produkty rozkładu cieplnego. Dlatego podczas przeglądu mierzymy parametry glikolu i decydujemy, czy wystarczy dolewka, czy potrzebna jest wymiana całego medium. Jeżeli pominie się tę czynność przez kilka sezonów, korozja może doprowadzić do rozszczelnienia wymiennika oraz kosztownej naprawy.
Najczęstsze awarie w systemach chłodzenia opartych o wodę lodową
Z perspektywy mobilnej grupy serwisowej awarie, które zgłaszają chillery wody lodowej i ich instalacje, powtarzają się w dość stałym zestawie. Zwykle problem zaczyna się od objawu, czyli wzrostu temperatury procesu, alarmu sterownika lub spadku wydajności, a dopiero diagnostyka pokazuje przyczynę źródłową.
| Awaria | Objaw | Przyczyna | Naprawa |
|---|---|---|---|
| Zabrudzony skraplacz | Alarm wysokiego ciśnienia, chiller wyłącza się w upał | Pył, puch, liście na lamelach | Mycie skraplacza, kontrola wentylatorów |
| Niedrożny filtr na obiegu | Spadek przepływu, alarm przeciwzamrożeniowy | Osady, produkty korozji, zanieczyszczenia po montażu | Czyszczenie filtra, płukanie obiegu |
| Zużyty zawór rozprężny | Niestabilne ciśnienie ssania, złe przegrzanie | Zużycie mechaniczne, zabrudzenie, wilgoć w układzie | Wymiana zaworu i filtra odwadniacza |
| Złe stężenie glikolu | Zamarzanie parownika, pęknięty wymiennik | Dolewanie czystej wody, brak pomiarów | Korekta stężenia, wymiana wymiennika |
| Wyciek czynnika | Spadek wydajności o kilkadziesiąt procent, oszronienie | Mikronieszczelności, drgania, korozja rurek | Lokalizacja, lutowanie, próba azotem, napełnienie |
| Awaria pompy | Brak przepływu, alarm przepływu | Łożyska, uszczelnienie, falownik | Regeneracja lub wymiana pompy |
| Korozja wymiennika płytowego | Mieszanie się obiegów, spadek wydajności | Zaniedbany glikol, złe pH wody uzupełniającej | Wymiana wymiennika, uzdatnianie wody |
| Błędne nastawy sterownika | Chiller taktuje, nie trzyma temperatury | Nastawy po poprzednim wykonawcy, brak dokumentacji | Parametryzacja, kopia nastaw, szkolenie obsługi |
Pełny opis zakresu przeglądów i napraw znajdziesz we wpisie o przeglądach i naprawach agregatów.
Jak podchodzimy do problemu: diagnostyka krok po kroku
Systemy chłodzenia oparte o wodę lodową diagnozujemy zawsze w tej samej kolejności. Każde zgłoszenie awarii zaczyna się od krótkiego wywiadu telefonicznego z osobą po stronie zakładu. Następnie mobilna grupa serwisowa jedzie na miejsce z zestawem narzędzi pomiarowych oraz typowymi częściami eksploatacyjnymi. Potem na obiekcie odczytujemy historię alarmów ze sterownika, sprawdzamy parametry pracy, mierzymy ciśnienia robocze i temperaturę w charakterystycznych punktach układu.
W dalszej kolejności wykonujemy szczegółowe badanie podzespołu wskazanego przez pomiary. Jeżeli problem leży po stronie hydrauliki, wtedy kontrolujemy pracę pomp, drożność rurociągów oraz stan czujników. Z kolei usterka w obwodzie freonowym wymaga sprawdzenia szczelności zgodnie z wymogami regulacji F-gazowej, pomiaru przegrzania, dochłodzenia oraz oceny stanu sprężarki. W rezultacie klient otrzymuje raport zawierający diagnozę, propozycję naprawy z kosztorysem oraz rekomendacje na przyszłość.
Modernizacja systemu chłodzenia opartego o wodę lodową
Wiele zakładów eksploatuje systemy chłodzenia oparte o wodę lodową zbudowane piętnaście lub dwadzieścia lat temu. Tymczasem z biegiem czasu zmieniają się wymagania procesowe, rosną koszty energii, a producenci wycofują niektóre czynniki chłodnicze z obrotu. Z tego powodu modernizacja często okazuje się tańsza i szybsza niż wymiana całego źródła chłodu.
- Retrofit czynnika: chillery wody lodowej na R22 lub R404A dostają nowszy czynnik zgodny z aktualnymi regulacjami F-gazowymi.
- Wymiana sterownika i zaworu rozprężnego na elektroniczny, co realnie obniża zużycie energii.
- Free cooling: dołożenie dry coolera lub wymiennika, który zimą przejmuje chłodzenie, opis we wpisie o systemie chłodzenia z free coolingiem.
- Zbiornik buforowy, który stabilizuje proces i wydłuża żywotność sprężarki.
- Pompy na falownikach sterowane różnicą ciśnień zamiast pomp o stałych obrotach.
Dlatego każdą modernizację poprzedzamy audytem. Sprawdzamy, w jakim stanie jest istniejące orurowanie i armatura, czy hydraulika wytrzyma podniesione parametry oraz czy zasilanie elektryczne ma odpowiedni zapas mocy. W rezultacie dopiero po audycie powstaje wycena i harmonogram prac.
Konserwacja i przegląd techniczny
Przede wszystkim częstotliwość przeglądów zależy od krytyczności procesu oraz warunków pracy. Systemy chłodzenia oparte o wodę lodową w typowym zakładzie produkcyjnym przeglądamy raz lub dwa razy w roku. Natomiast tam, gdzie układ chłodzi linię ciągłą bez możliwości postoju, sensowna jest umowa przeglądowa z wizytami kwartalnymi. Podczas przeglądu standardowo wykonujemy:
- Pomiar ciśnień, temperatur i prądów wszystkich obwodów chłodniczych.
- Kontrolę szczelności obiegu freonowego z protokołem zgodnym z wymogami F-gazowymi.
- Czyszczenie skraplacza powietrznego oraz sprawdzenie pracy wentylatorów.
- Pomiar stężenia oraz parametrów chemicznych glikolu, w tym pH i poziomu inhibitorów.
- Test funkcji bezpieczeństwa, presostatów oraz termostatów zabezpieczających.
- Aktualizację oprogramowania sterownika, jeśli producent udostępnia nowszą wersję.
- Raport serwisowy z rekomendacjami i prognozą stanu technicznego.
Dla orientacji przegląd zerowy chillera z pomiarami i protokołem kosztuje 1 800 do 2 500 zł netto, dojazd 3,20 zł netto za kilometr w obie strony, a roboczogodzina przy naprawie 500 zł netto dla jednego serwisanta i 750 zł netto dla zespołu. Natomiast przy umowie przeglądowej na cały system wody lodowej ustalamy stałą stawkę roczną.
Najczęstsze pytania o systemy chłodzenia oparte o wodę lodową
Co to jest woda lodowa?
Woda lodowa to woda lub mieszanina wody z glikolem schłodzona w chillerze, zwykle do 5 do 15 °C, która w obiegu zamkniętym odbiera ciepło od maszyn, procesów lub central wentylacyjnych i wraca do agregatu. Innymi słowy nazwa nie oznacza temperatury bliskiej zeru.
Jak długo działa prawidłowo zaprojektowany układ?
Dobrze zaprojektowany i regularnie serwisowany system chłodzenia oparty o wodę lodową pracuje od piętnastu do dwudziestu kilku lat. Najdłużej eksploatowane bywają natomiast wymienniki płytowe oraz rurociągi, najszybciej natomiast zużywają się sprężarki, pompy i czujniki. Z kolei brak konserwacji potrafi skrócić okres bezawaryjnej pracy o połowę.
Czy modernizacja starego chillera ma sens?
W większości przypadków tak. Modernizacja sprawnej jednostki kosztuje zwykle od trzydziestu do sześćdziesięciu procent ceny nowego agregatu o porównywalnej wydajności, a dodatkowo pozwala dopasować urządzenie do aktualnych przepisów F-gazowych. Ostatecznie decyzja zależy od stanu sprężarki, wymienników oraz wieku układu sterowania.
Kiedy należy wymienić glikol w instalacji?
Glikol wymienia się, gdy traci właściwości użytkowe, czyli spada inhibicja korozji, pH wychodzi poza zakres roboczy lub pojawiają się produkty rozkładu cieplnego. Najczęściej dzieje się to po pięciu do ośmiu latach eksploatacji, jednak źle dobrany glikol lub kontakt z tlenem znacznie skracają ten okres.
Co robić, gdy sterownik zgłasza alarm?
Najpierw spisać kod alarmu oraz parametry pracy widoczne na sterowniku. Następnie nie kasować alarmów wielokrotnie bez ustalenia przyczyny, ponieważ powtórny błąd zwykle oznacza problem narastający. Na koniec ograniczyć obciążenie procesu, jeśli to możliwe, i zadzwonić do działu diagnostycznego, podając model agregatu i odczyt sterownika.
Zgłoś instalację do diagnostyki
Systemy chłodzenia oparte o wodę lodową stanowią kręgosłup wielu procesów przemysłowych, od formowania tworzyw po klimatyzację serwerowni. Jednak ich niezawodność wynika nie tyle z samego doboru urządzenia, co z regularnej diagnostyki, sensownie zaplanowanej modernizacji i serwisu, który mierzy, zanim wymieni. Aby zgłosić awarię lub poprosić o wycenę umowy przeglądowej, zadzwoń do Działu Diagnostycznego pod numer +48 536 577 385 od poniedziałku do soboty w godzinach 8:00 do 16:00 lub napisz na info@chillerserwis.com.
Zobacz też: chłodzenie wtryskarek Engel, chłodzenie zgrzewarek oraz chłodzenie materiałów termoplastycznych.
Potrzebujesz przeglądu, diagnostyki albo naprawy?
Serwisujemy agregaty wody lodowej, chillery i urządzenia chłodnicze wszystkich marek w całej Polsce. Podaj markę i model urządzenia oraz opisz problem, a zaproponujemy termin i wycenę.
Poniedziałek do soboty, 8:00 do 16:00. Pracujemy w całej Polsce.
