Воздушные холодильные машины используют старый принцип охлаждения – воздух используется в качестве хладагента и хладоносителя одновременно. Подобные машины – это предшественники парокомпрессионного холодильного оборудования, обладают несомненным преимуществом, благодаря дешевизне используемого ресурса, а также отсутствию конденсатора и испарителя.
Если говорить о недостатках данного типа оборудования, то можно сказать о необходимости прокачки значительных объёмов воздуха для достижения требуемого эффекта, что требует установки громоздкого оборудования, и удаленность от потребителей.
Воздушные холодильные агрегаты комплектуются системами дополнительного охлаждения, теплообменниками или работают за счет процесса расширения хладагента. В состав низкотемпературной машины входит центробежный компрессор для забора воздушных масс из атмосферы и сжатия его до требуемого показателя давления, а также защитные системы.
Для предварительного охлаждения машины используются водяные системы и теплообменники. Основой воздушной холодильной системы является турбодетендер, в котором воздух расширяется, передавая энергию турбине, соединенной валом с компрессором.
Применение турбодетендера обеспечивает усиление выработки холода в машине и позволяет уменьшить затраты мощности на работу электродвигателя компрессора.
Основа процесса работы низкотемпературного воздушного холодильного агрегата – это эффект резкого падения температуры при расширении сжатого газа с выполнением работы. Этот принцип заложен в работу ведущего устройства машины – детендера. Если сжатый воздух будет давить на поршень или лопасти воздушной турбины, будет производиться перемещение рабочего органа со снижением температуры до -90°С.
Из-за низкого коэффициента теплопередачи воздуха необходимо использовать громоздкие машины, что является одним из недостатков данного типа холодильного оборудования. Значительно уменьшить размер можно установкой турбокомпрессора и турбодетендера. Использование в машине воздуха в качестве хладагента позволяет выбрасывать его непосредственно в атмосферу, исключая из рабочей схемы конденсаторы и испарители.