Мой чиллер. Часть3.

Часть3. Работа над ошибками.

В этой части я хочу рассмотреть ошибки, допущенные мной при изготовлении чиллера. Я как всегда сначала сделал, а потом стал думать. И еще есть неплохое правило – если что-то плохо знаешь, посоветуйся с людьми владеющими информацией по теме. Эти две ошибки я и исправил, проконсультировавшись с экспертом. Он то и указал мне на ошибки.

При постройке чиллера очень важен выбор элементов чиллера. И очень важен расчет этих элементов. Начнем с хладагента(фреона).

Фреон. Я выбрал 22-ой. Выбор этого фреона был продиктован тем, что он у меня был в наличии и было несколько компрессоров рассчитанных на работу с этим фреоном. Но этот газ для чиллера мягко говоря не оптимален. Вот почему. Основная сложность работы компрессора - работа по сжатию газа и температура этого газа на выходе. Для 22-го эти показатели выше, чем для 134 или 404, но ниже чем для 410. Поэтому компрессоры на 22-ом греются сильнее, чем компрессоры на 404-ом. К тому же у компрессоров на 404-ом перегрев газа на входе в компрессор не так критичен. Вывод. Если делать чиллер, то лучше его делать на 404-ом.

Теплообменник. При изготовлении теплообменника(ТО) я руководствовался принципом – «чем больше – тем лучше». А это не всегда справедливо. У меня получилась большая площадь теплообмена, при очень большой длине трубки, по которой течет кипящий фреон. А это то же не очень правильно. Почему?
Из-за этого я мог бы получить большие сложности при пуске системы. Проблемы эти в моем случае проявились, но мне повезло, они оказались в пределах допустимого и чиллер оказался работоспособным. Но сказать об этом надо.

Первая проблема в том, что при пуске чиллера теплоноситель(тосол) теплый. Комнатной температуры. А из-за большой площади ТО теплообмен интенсивный. Поэтому на выходе из ТО получаю сильно перегретый хладагент(ХА). Он возвращается в компрессор и при сжатии опять сильно разогревается. С каждым разом все больше и больше. Процесс идет по нарастающей. Этот эффект можно снизить применив конденсатор большой мощности. В моем случае LU-VE 800Вт недостаточен. По расчетам Boud при выходе чиллера «на режим» можно ожидать теплоотвода близкого к 1,5 кВт!

Мне повезло, так как объем теплоносителя в моем случае невелик, компрессор не успевает перегреться. Его температура остается в пределах нормы. При комнатной 30 градусов нагнетающий патрубок компрессора не нагревался выше 65-ти. Выручает еще циклическая работа. Компрессор успевает остыть в перерывах между включениями.

Что бы снизить перегрев компрессора при пуске, нужно запускать чиллер в несколько приемов при выключенной помпе. Но мне этот вариант не пригодился.

Компрессор. Нагрев компрессора. Компрессор греется из-за большого перегрева газа на всасывании, либо из-за высокого давления всасывания.

Еще одна сложность работы для компрессора масса газа в системе, которая прямо зависит от давления. Сжать газ при 10 атм. в 10 раз сложнее, чем при 1атм. Чем ниже стояночное давление, тем легче компрессору начать работу. Я же, в начале, пытался заправить в систему побольше газа в надежде получить промерзание трубки выходящей из ТО, для улучшения охлаждения компрессора. А у меня в ТО почти 15 метров трубки.

Естественно я добился обратного. Компрессор сильно грелся. Снизив стояночное давление я облегчил работу компрессора, и система получилась работоспособной.

А теперь самое главное. Если рассчитываешь чиллер для средних температур, то в нем нельзя использовать низкотемпературный компрессор. Первое, что надо сделать при постройке чиллера, это выбрать рабочую температуру тосола в системе. А на ее основе и выбирать компрессор. Низкотемпературный, среднетемпературный…

Для компрессора, который использовал я, температура кипения фреона указанная в инструкции: «до -10 градусов». Значит выше -10 работа компрессора невозможна из-за ограничений по электродвигателю. Поэтому, что бы компрессор не вышел из строя, температура испарения не должна превышать -10°С.

А теперь несколько слов о цикличной работе чиллера. Мне хотелось сделать такой чиллер, что бы при плюсовых температурах(или небольшом минусе) он работал циклично. С отдыхом. И чтобы он мог отводить 600Вт тепла. Что бы автоматика в чиллере была выставлена на рабочую точку 10 градусов. При нагреве теплоносителя до 13-ти(дельта 3 градуса) компрессор включался, быстро охлаждал тосол опять до 10-ти. Потом отдых. Объем тосола большой, пока нагревается до 13-ти, компрессор остынет.

Boud сделал расчет такой системы. Вышло, что 5 литров тосола при 600 Ваттах нагрузки нагреются на 3 градуса за 1,5 минуты!!! Поэтому компрессор будет включаться каждые 1,5 минуты, а это его верная смерть. В нормальных условиях компрессор должен включаться не чаще 5-6-ти раз в час. А для этого нужно или повышать дифференциал(дельту), но тогда будет выше средняя температура тосола, или увеличивать объем того же тосола раза в 2-4 раза. 20 литров тосола в системе! Не многовато?

В моем теперешнем варианте спасает то, что величина нагрузки существенно меньше 600 Вт. Поэтому система и работает. А если я после апгрейда надумаю поставить две GeForce 8800? Существует большая вероятность выхода компрессора из строя.

Вывод. Получившийся чиллер работоспособен, но на небольшую нагрузку. Он будет лучше работать, если с помощью имеющихся регулировок выставить температуру тосола равную или ниже -10-ти градусов Цельсия.

Наверно самые внимательные читатели моей персоналки заметили, что эта, третья часть статьи о чиллере вышла с перерывом в четыре с лишнем месяца. Все это время я раздумывал. Что дальше? Эксплуатировать чиллер как есть, или модернизировать систему. Для решения этого вопроса подведу итог вышеизложенного.

Для чиллера возможно два варианта. Первый. Компрессор работает циклически. Охлаждается большое количество теплоносителя. Пока он нагревается, компрессор «отдыхает». Потом включается и цикл повторяется. Но как мы выяснили объем теплоносителя должен быть не менее 20-ти литров. Недостатки – большое время выхода чиллера в режим. Большие габариты системы. В моем случае объем теплоносителя явно недостаточен для охлаждения процессора и двух видеокарт. Но хватает для одного процессора. А мне этого мало.

Второй вариант. Чиллер с минимальным объемом теплоносителя. Это суммарный объем теплообменника, помпы, трубопроводов и небольшой расширительной емкости. Компрессор в этом случае будет работать постоянно. Для такого чиллера оптимальный ТО – пластинчатый.

Мой теплообменник для такого чиллера непригоден. Так же конденсатор моей системы откровенно слаб. Да и компрессор надо бы поставить помощнее. Вывод напрашивается сам собой чиллер надо делать новый. А вот какого типа, первого или второго я и решал все эти месяцы. Но так и не решил.

Чиллер я все-таки сделаю. И скорее всего второго типа. Учту все вышеизложенное. Кроме наверно одного. Типа фреона. У меня осталось еще довольно много 22-го. Да и компрессор на 22-ом подходящий имеется – Aspera T2168E. Есть и конденсатор, почти двухкиловаттный. Теплообменник или пластинчатый, или трубка в трубке. Надо только над конструкцией еще поработать.