Система чиллер — фанкойл

Система чиллер-фанкойлСистема чиллер-фанкойл — это централизованная, многозональная система кондиционирования воздуха, в которой теплоносителем между центральной холодильной машиной (чиллером) и локальными теплообменниками (узлами охлаждения воздуха, фанкойлами) служит охлаждённая жидкость, циркулирующая под относительно низким давлением — обыкновенная вода (в тропическом климате) или водный раствор этиленгликоля (в умеренном и холодном климате). Кроме чиллера и фанкойлов, в состав системы входит трубная разводка между ними, насосная станция (гидромодуль) и подсистема автоматического регулирования.

Принцип работы такой системы следующий: чиллер соединен с внутренними блоками – фанкойлами – трубами, по которым циркулирует вода или специальный раствор. К системе трубопроводов могут подключаться фанкойлы различных типов и мощностей.

Основное преимущество центральных систем кондиционирования в том, что одна холодильная машина может генерировать огромное количество холода, создавая комфортные условия для работы и отдыха в огромном здании. Другой плюс — чиллер располагается в подвале, на техническом этаже или на крыше, что позволяет не нарушать архитектурный облик здания. Кроме того, фанкойлы, могут быть удалены от чиллера на сотни метров без ущерба для качественной работы. Дизайн и функциональность приближены к внутренним блокам сплит-систем, что также позволяет оптимально вписывать их во внутренний интерьер помещений.

Традиционные центральные системы кондиционирования незаменимы в подземных сооружениях, торговых комплексах, огромных автостоянках. При желании их можно использовать и для обогрева помещений. В зимний период фанкойлы способны полностью заменить систему отопления. Для этого в фанкойлы подается горячая вода по второму контуру или производится переключение системы с чиллера на отопительный котел.

Условно чиллеры можно разделить по типу холодильного цикла на два основных класса: абсорбционные и парокомпрессионные.

Абсорбционные чиллеры

Абсорбционные чиллерыВ качестве основного источника энергии для процесса охлаждения в абсорбционных чиллерах (холодильных машинах) используется горячая вода (при температуре до 130°C)или перегретый пар (под давлением до 1 бар). При получении охлажденной воды существенную экономию дает применение низкотемпературных или вторичных энергоресурсов (теплоэлектростанций, мусоросжигательных установок, пара низкого давления из электростанций и пр.) Хладагент как правило — дистиллированная вода, абсорбент — бромистый литий. Помимо экономии энергоресурсов, существенным преимуществом указанного типа холодильных машин является практически полное отсутствие движущихся частей, и, как следствие — высокая надежность агрегатов. Основной недостаток — худшие по сравнению с парокомпрессионными машинами массогабаритные показатели и высокая стоимость.

Одним из основных достоинств абсорбционных чиллеров является очень низкое потребление электроэнергии. Например, чиллер прямого нагрева с производительностью по холоду около 1 МВт потребляет всего 15кВт электроэнергии! К другим очевидным преимуществам абсорбционных чиллеров, по сравнению с обычными моделями, относятся их безопасность для озонового слоя Земли, возможность выбора любого источника энергии (или их комбинации) в соответствии с местными условиями, малые размеры, почти полное отсутствие движущихся частей, и, соответственно, низкий уровень шума и вибраций. Использование абсорбционного чиллера/нагревателя прямого нагрева устраняет необходимость бойлера, обязательного с обычными установками. Это уменьшает стоимость системы, делая чиллеры/нагреватели конкурентоспособными с обычными системами чиллер/бойлер.

Системы контроля включают в себя такие, как предохранение охлажденной воды от замерзания, предохранение абсорбента от кристаллизации, контроль температуры, давления и уровня в высокотемпературном генераторе и т.д. Применение новой цифровой системы PID-контроля в E-моделях позволило стабилизировать температуру охлажденной/горячей воды с большей точностью, чем в предыдущих моделях. Это устройство быстро откликается на изменение нагрузки, что позволяет применять чиллеры этих моделей в системах интеллектуального здания. Помимо этого в E-моделях применен частотный контроль насоса абсорбента, что дополнительно снижает затраты на 5%. Все перечисленное выше дает основания полагать, что к нам приходит новая энергосберегающая техника, рассчитанная на десятилетия надежной работы.

Парокомпрессионные чиллеры

Парокомпрессионные чиллерыНаиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются: компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (капиллярная трубка, терморегулирующий вентиль), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор. Охлаждение в холодильной машине обеспечивается непрерывной циркуляцией, кипением и конденсацией хладагента в замкнутой системе. Кипение хладагента происходит при низком давлении и низкой температуре.

Парообразный хладагент всасывается компрессором, который повышает его давление. Далее в конденсаторе горячий парообразный хладагент охлаждается и конденсируется, т.е. переходит в жидкую фазу. Конденсатор может быть либо воздушным, либо водяным, в зависимости от конструктивного исполнения холодильной системы.

На выходе из конденсатора хладагент находится в жидком состоянии при высоком давлении. Размеры конденсатора выбираются таким образом, чтобы газ полностью сконденсировался внутри конденсатора. Поэтому температура жидкости на выходе из конденсатора оказывается несколько ниже температуры конденсации.

Затем хладагент в жидкой фазе при высокой температуре и давлении поступает в регулятор потока (терморегулирующий вентиль), где давление смеси резко уменьшается, часть жидкости при этом может испариться, переходя в парообразную фазу. Таким образом, в испаритель попадает смесь пара и жидкости. Жидкость кипит в испарителе, отбирая тепло от охлаждаемой среды, и вновь переходит в парообразное состояние. Размеры испарителя выбираются таким образом, чтобы жидкость полностью испарилась внутри испарителя. Поэтому температура пара на выходе из испарителя оказывается выше температуры кипения, происходит так называемый перегрев хладагента в испарителе. В этом случае даже самые маленькие капельки хладагента испаряются и в компрессор не попадает жидкость. Перегретый пар выходит из испарителя и цикл возобновляется.

Таким образом, хладагент постоянно циркулирует по замкнутому контуру, меняя свое агрегатное состояние с жидкого на парообразное и наоборот.

Все компрессионные циклы холодильных машин включают два определенных уровня давления. Граница между ними проходит через нагнетательный клапан на выходе компрессора с одной стороны и выход регулятора потока (терморегулирующего вентиля) с другой стороны.

Нагнетательный клапан компрессора и выходное отверстие регулятора потока являются разделительными точками между сторонами высокого и низкого давлений в холодильной машине. На стороне высокого давления находятся все элементы, работающие при давлении конденсации. На стороне низкого давления находятся все элементы, работающие при давлении испарения.

Несмотря на то, что существует много вариантов исполнения парокомпрессионных чиллеров, принципиальная схема цикла в них практически одинакова. Выбор варианта исполнения обусловлен конкретными условиями применения.

Компрессорно-конденсаторный блок

Компрессорно-конденсаторный блокКомпрессорно-конденсаторные блоки (ККБ) представляет собой систему, предназначенную для подготовки рабочей жидкости, выступающей в роли хладагента, и подачи ее в теплообменник внутреннего блока климатического оборудования или в секцию охлаждения приточной установки. Компрессорно-конденсаторный блок состоит из функционирующих под высоким давлением нескольких составных частей, среди которых теплообменник и компрессор, ресивер и отделитель жидкости, контролирующие и управляющие элементы, а также предохранительные клапаны аварийного отключения устройства. В качестве самостоятельного применения компрессорно-конденсаторный блок используют в системах центрального кондиционирования.

Компрессорно-конденсаторные блоки подразделяются на несколько видов по типу охлаждения конденсатора. Охлаждение конденсатора может быть воздушным либо водяным. Также эти агрегаты подразделяются по типу установки на компрессорно-конденсаторные блоки для внутренней установки, почти незаметные с улицы, но требующие отдельного помещения внутри, и компрессорно-конденсаторные блоки для наружной установки.

Принцип работы компрессорно-конденсаторного блока во многом схож с внешним блоком обычной сплит-системы, только применительно к более мощному и производительному технологическому оборудованию. К недостаткам компрессорно-конденсаторного блока можно отнести большое количество необходимого для работы хладагента и сравнительно небольшую протяженность трубопроводов, особенно это касается компрессорно-конденсаторных блоков воздушного охлаждения с центробежными вентиляторами внутреннего расположения, а также их аналогов с осевыми вентиляторами уличного расположения.

Также компрессорно-конденсаторный блок воздушного охлаждения отдает большое количество тепла в окружающую среду, этот факт необходимо обязательно учитывать, выбирая место для установки этого типа оборудования. Что касается компрессорно-конденсаторного блока, функционирующего на водяном охлаждении, то большим преимуществом этого типа климатического оборудования является более простая конструкция, а следовательно и более низкая стоимость, особенно это касается компрессорно-конденсаторных блоков, использующих в качестве хладагента проточную воду, однако область применения таких станций холодоснабжения весьма ограничена. А вот если в роли хладагента выступает антифриз, то стоимость агрегата наоборот возрастает. Большими плюсами компрессорно конденсаторного блока водяного охлаждения являются очень высокая производительность и мощность, а также практически неограниченная протяженность трубопровода на любое расстояние между внутренним и наружным блоками, что однако требует более грамотного и точного монтажа.

Компрессорно-конденсаторный блок является основной рабочей частью любой сплит-системы или центрального кондиционера. Именно благодаря нему обеспечивается конденсация, то есть охлаждение до требуемой температуры парообразного хладагента, который затем поступает в теплообменник. В качестве основного рабочего ресурса конденсатора, который будучи главным узлом компрессорно-конденсаторного блока собственно и осуществляет функцию охлаждения, чаще всего выступает холодная проточная вода – морская, речная либо артезианская, а также в качестве альтернативы нередко используется незамерзающая жидкость в закрытом контуре.

Конденсатор компрессорно-конденсаторного блока также прекрасно функционирует на воздушном охлаждении. Для этих целей применяются или осевые, или центробежные вентиляторы различной мощности, выбор типа которых в основном обусловлен расположением центрального блока кондиционера, а также схемой монтажа сплит-системы.

Компрессорно-конденсаторный блок с водным охлаждением лучше и быстрее других справляется с задачей охлаждения помещения большой площади, имея повышенную мощность, а следовательно и производительность. Однако среди немногочисленных недостатков это системы можно отметь ее относительно высокую стоимость и сложность в расчетах и монтаже. Более доступный по цене компрессорно-конденсаторный блок с воздушным охлаждением имеет меньшую производительность, а также большую зависимость эффективности работы системы охлаждения от расстояния до центрального блока.

Фанкойлы

ФанкойлФанкойл (Fancoil) — это агрегат, монтируемый в помещении и содержащий теплообменник с вентилятором. Воздух из помещения подается вентилятором на теплообменник фанкойла, в котором он охлаждается или подогревается, в зависимости от режима работы и температуры теплоносителя. Наиболее часто фанкойлы применяются в системах кондиционирования для удаления теплоизбытков в помещениях различного назначения, реже — в комбинированных системах, где выполняют роль как воздухоохладителя в теплый период года, так и воздухонагревателя в холодный.

По типу подключения к гидравлической системе тепло/холодоснабжения фанкойлы делятся на двухтрубные и четырехтрубные. Фанкойлы в двухтрубном исполнении применяются в системах кондиционирования работающих только на охлаждение или, в случае использования реверсивных чиллеров — для охлаждения воздуха в летний и подогрева в переходный (осень/весна) периоды. Четырехтрубное исполнение фанкойла означает наличие двух независимых теплообменников в корпусе агрегата. При этом один теплообменник подключается к чиллеру и используется в качестве воздухоохладителя, второй подключается к системе теплоснабжения здания и может применяться для подогрева воздуха в холодный период года.