4 Types of Refrigeration Systems: Which One Fits Your Facility

Когда большинство людей думают о холодильных системах, на ум приходят прежде всего холодильники и кондиционеры. Однако холодильные системы практически вездесущи. Холодный склад с фруктами, дата-центр с серверами, система охлаждения на химическом заводе, даже небольшой винный шкаф дома — все они используют несколько ключевых технологий.

Инженеры используют четыре основных подхода для удаления тепла из нежелательных областей: системы компрессии, абсорбционные системы, испарительное охлаждение и термоэлектрические установки.

Каждый подход применим к различным отраслям и сценариям. Если вы рассматриваете, какая система лучше для вашего нового проекта, комплексное понимание каждого из них поможет вам сделать правильный выбор.

Система компрессионного охлаждения

Компрессионное охлаждение — это наиболее распространённый метод охлаждения, широко используемый в чиллерах с прямым расширением и VFD-чиллерах. Оно использует компрессор для сжатия хладагента, циркулирующего между испарителем и конденсатором, обеспечивая охлаждение.

Основной процесс компрессионной системы охлаждения состоит из четырёх основных этапов. Компрессор засасывает низкодавление газ хладагента из испарителя, повышая его давление и температуру, чтобы подготовить к выделению тепла.

Затем газ поступает в конденсатор, отдавая тепло воздуху и воде и конденсируясь в жидкость. По мере прохождения жидкости через расширительный клапан её давление и температура продолжают падать.

После входа в испаритель она сталкивается с горячей охлаждающей жидкостью или воздухом на другой стороне теплообменника, поглощая из них тепло и снова превращаясь в газ, который затем всасывается компрессором.

Это высокоразвитая и эффективная технология охлаждения, поэтому она используется почти во всех промышленных чиллерах, системах кондиционирования и основном охлаждающем оборудовании в центрах обработки данных и приложениях полупроводниковых чиллеров. Однако существуют некоторые ограничения.

Большинство компрессионных чиллеров работают от электричества, и даже те, что используют технологию VFD, потребляют значительное количество энергии. Кроме того, компрессор шумный во время работы, что делает его более подходящим для установки вдали от жилых и рабочих зон.

<trp-post-container data-trp-post-id='15588'>4 Types of Refrigeration Systems Which One Fits Your Facility</trp-post-container> - absorption systems（images 1）

Абсорбционная холодильная система

В отличие от компрессионных холодильных систем, абсорбционные системы охлаждения не используют электричество для привода компрессора. Вместо этого они используют тепловую энергию для циркуляции абсорбента и хладагента.

В испарителе хладагент поглощает тепло из окружающей среды или процесса, испаряясь в газ, который затем поглощается абсорбентом. Распространённые абсорбенты — вода-литий бромид и аммиак-вода.

Раствор, поглотивший газ хладагента, поступает в генератор или нагреватель, где он нагревается газом, паром или горячей водой для отделения газа хладагента от абсорбента. В этот момент газ находится при высокой температуре и давлении. Затем газ хладагента поступает в конденсатор, выделяет тепло, конденсируется и циркулирует обратно в испаритель. Таким образом, цикл охлаждения завершается.

При знакомстве с газовыми чиллерами мы узнали, что абсорбционные чиллеры могут использовать тепловые отходы или газ для нагрева, а также восстанавливать отходящее тепло для нагрева технологической воды или отопления помещений. Поэтому энергосбережение и защита окружающей среды являются значительными преимуществами абсорбционных систем охлаждения.

Однако по сравнению с компрессионными системами охлаждения абсорбционные чиллеры имеют коэффициент производительности (COP) ниже и занимают больше места. Поэтому абсорбционные чиллеры обычно применяются в крупных системах охлаждения, где возможен возврат отходящего тепла, например, на электростанциях и в технологических системах охлаждения.

Испарительная холодильная система

As we all know, water absorbs heat from the surrounding environment when it evaporates. Evaporative refrigeration systems utilize this principle, lowering the temperature of air or liquid by absorbing heat during evaporation. They lack complex compressors and high-pressure circuits, relying instead on the flow and heat exchange structure between water and air to improve heat exchange efficiency.

Water can be evenly distributed on the surface of the object requiring heat exchange through spraying or cooling pads. When air flows over the moistened surface, the water molecules absorb heat from the air and the surface, evaporating. This lowers the air and object temperatures. Any remaining water can be recovered and recycled.

This method is limited by climate and water availability. However, it consumes very little energy and is environmentally friendly. Therefore, it is commonly used in industrial cooling towers, agricultural greenhouses, and data centers.

<trp-post-container data-trp-post-id='15588'>4 Types of Refrigeration Systems Which One Fits Your Facility</trp-post-container> - compression systems（images 2）

Thermoelectric Cooling System

A thermoelectric cooling system uses the thermoelectric effect to convert heat into cold. Its core component is the Peltier module.

When direct current passes through a Peltier module, electron flow transfers heat. The temperature on one side of the module drops, while the temperature on the other side rises.

At this point, a heat sink removes the heat from the hot side, keeping the cold side cool. A cooling plate then transfers the cold side’s temperature to the object to be cooled, achieving cooling.

This cooling method does not require mechanical components such as refrigerants and compressors, resulting in a smaller device size and suitable for space-constrained environments such as laboratories, automobiles, and medical offices.

However, the cooling power of a single module is typically only a few tens of watts, limiting cooling capacity and significantly lower efficiency than compression refrigeration systems. Furthermore, high-performance thermoelectric materials and modules are expensive.

<trp-post-container data-trp-post-id='15588'>4 Types of Refrigeration Systems Which One Fits Your Facility</trp-post-container> - cooling system（images 3）

Comparison Table of Four Refrigeration Systems

The following table provides a clear comparison of the four major types of refrigeration systems, highlighting their principles, costs, performance, and typical applications.

Category	Vapor Compression	Absorption	Испарительный	Thermoelectric
Принцип работы	Compressor circulates refrigerant	Heat-driven, absorbent + refrigerant cycle	Water evaporation absorbs heat	Peltier effect with DC current
Эффективность	Medium to high, less at part load	Low to medium, COP < compression	High, but drops in humid climates	Low, good for small-scale precise cooling
Energy Source	Electricity	Heat (gas/steam/waste heat)	Water + fan power	DC electricity
System Size	Medium to large	Large	Medium to large	Small
Initial Investment	Средний	Высокий	Low to medium	Medium-high
Operating Cost	High electricity cost	Low if waste heat used	High water use, low power use	High electricity cost
Техническое обслуживание	Medium, compressor upkeep	High, solution control needed	Low, water quality issues	Low, minimal electronics care
Преимущества	Mature, reliable, widely used	Energy-saving, uses waste heat	Eco-friendly, low cost	Precise, silent, no refrigerant
Disadvantages	Noisy, power dependent	Bulky, lower efficiency	Climate-dependent	Low capacity, poor efficiency
Typical Applications	Chillers, HVAC, data centers	Large buildings, trigeneration	Cooling towers, greenhouses, factories	Medical devices, labs, electronics cooling
Влияние на окружающую среду	Medium, refrigerant dependent	High, no CFCs/HFCs	High, refrigerant-free	High, refrigerant-free

Заключение

The most suitable refrigeration system is never the one with the best performance, but rather the one that matches your application. If you’re struggling to choose one of the four systems above, our refrigeration experts can help.

LNEYA offers a wide range of compression refrigeration equipment and Peltier cooling systems, from standard equipment to customized services. We can provide the most suitable solution tailored to your needs.

Сообщите нам свои требования