Мультизональная система климат-контроля, известная как чиллер-фанкойл, служит для создания комфортных условий в больших помещениях. Она функционирует круглогодично: летом обеспечивает охлаждение, а зимой обогревает воздух до установленной температуры. Давайте подробнее разберемся с ее устройством, не так ли?
В этой статье мы рассмотрим конструкцию и составные элементы климатической системы. Также будут представлены различные способы подключения оборудования. Подробно расскажем, как работает эта терморегуляционная система.
Система чиллер-фанкойл состоит из нескольких ключевых компонентов: чиллера, который отвечает за производство холодопитательной жидкости, и фанкойлов, устанавливаемых в разных зонах помещения. Чиллер охлаждает воду, которая затем циркулирует по трубопроводам, поступая в фанкойлы. Фанкойлы, в свою очередь, используют эту охлажденную воду для поддержания нужной температуры в комнате, а также могут подогревать воздух, если это необходимо.
К дополнительным элементам системы могут относиться насосы, расширительные баки и фильтры, которые обеспечивают эффективное функционирование и чистоту теплоносителя. Управление системой возможно как вручную, так и с помощью автоматизированных систем, позволяющих настроить различные сценарии работы в зависимости от времени суток и сезона.
Важно отметить, что чиллер-фанкойл предлагает высокую энергоэффективность и позволяет значительно снизить затраты на кондиционирование и отопление. Кроме того, благодаря возможности зонального кондиционирования, вы можете регулировать температуру в каждой комнате отдельно, что создает максимум комфорта для пользователей.
Краткое содержание статьи
Основные элементы схемы чиллер-фанкойл
Чиллер — это внешнее устройство, которое производит и подает охлажденную жидкость (воду или этиленгликоль) по трубопроводам, делая его основным элементом системы. Это кардинально отличает чиллеры от других сплит-систем, где в качестве теплоносителя используется фреон.
Вместо дорогих медных труб, необходимых для транспортировки фреона, здесь используются изолированные водопроводные трубы, что делает систему более доступной. Она не зависит от внешних температур, в то время как сплит-системы теряют эффективность уже при -10°C. Внутренним теплообменным элементом системы является фанкойл.
Фанкойл забирает прохладную жидкость, а затем охлаждает воздух внутри помещения, возвращая при этом нагретую жидкость обратно в чиллер. Установка фанкойлов возможна во всех комнатах, и каждый из них может работать по отдельной программе.
Ключевые компоненты системы — это насосная станция, чиллер и фанкойлы. Фанкойл может находиться на значительном расстоянии от чиллера, что зависит от мощности насоса. Количество фанкойлов определяется мощностью чиллера.
Данные системы часто используются в крупных гипермаркетах, торговых центрах, подземных сооружениях и гостиницах. В некоторых случаях их могут задействовать для обогрева, используя вторую контур, по которому в фанкойлы подается горячая вода, или переключая систему на котел отопления.
Конструктивные особенности системы
Чиллер-фанкойлы бывают двухтрубными и четырехтрубными, в зависимости от конструкции. Они также различаются по типам установки: настенные, напольные или встраиваемые.
Системы оцениваются по следующим ключевым характеристикам:
- мощность или производительность чиллера;
- производительность фанкойлов;
- эффективность перемещения воздуха;
- длина трубопроводных систем.
Последняя характеристика напрямую зависит от мощности насосной установки и качества теплоизоляции труб.
Система чиллер-фанкойл предоставляет возможность формирования необходимого микроклимата одновременно в нескольких помещениях.
Основным достоинством использования чиллера является шанс создавать условия независимо от общих предпочтений пользователей. Каждый может установить комфортную для себя температуру.
Чиллеры способны нагревать или охлаждать теплоноситель, таким как вода, антифриз или воздух.
В процессе работы чиллеры выделяют значительное количество тепловой энергии, поэтому их чаще всего устанавливают на улице. Если они все же располагаются внутри, следует обеспечить их охлаждение и обдув.
Для подачи обработанного воздуха в помещение устанавливаются фанкойлы.
По принципу подачи воздуха фанкойлы схожи с внутренними блоками сплит-систем: они бывают канальными и кассетными, устанавливаются на стены или потолки.
Ключевыми компонентами фанкойла являются теплообменник с вентилятором и система фильтров для очистки воздуха.
Системы чиллер-фанкойл считаются наиболее адаптивным и перспективным климатическим оборудованием, отвечающим запросам пользователей. Помимо нагрева и охлаждения, они также способны обеспечивать вентиляцию.
Соединение чиллера и фанкойла
Эффективная работа системы достигается благодаря соединению чиллера с одним или несколькими фанкойлами через изолированные трубопроводы. Без теплоизоляции существенно снижается эффективность всей системы.
Каждый фанкойл оборудован индивидуальным узлом обвязки, который позволяет регулировать его производительность как при обогреве, так и при охлаждении. Расход хладагента внутри агрегата контролируется при помощи запорной и регулирующей арматуры.
Для подачи охлажденной воды в теплообменник одна труба соединяется с фанкойлом, а другая, для отвода, — с чиллером. Система допускает смешение хладагента с теплоносителем.
Если смешивание невозможно, воду предварительно подогревают в отдельном теплообменнике и добавляют циркуляционный насос. Для плавной регулировки потока рабочей жидкости через теплообменник используются 3-ходовые клапаны.
В двухтрубной системе и охлаждение, и нагрев обеспечиваются посредством чиллера. Для повышения эффективности отопления в холодное время к чиллеру часто добавляется котел.
В отличие от двухтрубной, четырехтрубная система включает два теплообменника. Это позволяет фанкойлу как нагревать, так и охлаждать, используя, соответственно, жидкость из отопительной системы.
Один теплообменник соединен с трубопроводом с хладагентом, а другой — с трубой теплоносителя. Каждый теплообменник имеет индивидуальный клапан, управляемый специальным пультом, что исключает смешивание хладагента с теплоносителем.
Так как температура теплоносителя в отопительный период варьируется от 70 до 95°C и превышает допустимые значения для большинства фанкойлов, ее понижают. Поэтому горячая вода из центральной теплосети проходит специальный тепловой пункт перед поступлением к фанкойлам.
Классификация чиллеров
Чиллеры классифицируются по типу холодильного цикла на два основных класса: абсорбционные и парокомпрессорные.
Структура абсорбционного агрегата
Абсорбционный чиллер, или АБХМ, использует бинарный раствор, состоящий из воды и бромида лития (абсорбер). Его принцип действия основан на поглощении хладагентом тепла при переходе пара в жидкую фазу.
Эти агрегаты используют тепло, выделяемое в процессе работы промышленного оборудования. В то же время абсорбирующий раствор с высокими температурами кипения эффективно растворяет хладагент.
Схема работы чиллера данного класса включает следующие этапы:
- Тепло от внешнего источника подводится к генератору, где оно нагревает смесь бромида лития и воды. При кипении рабочей смеси весь хладагент (вода) испаряется.
- Пар переносится в конденсатор и превращается в жидкость.
- Жидкий хладагент поступает в дроссель, где он охлаждается, и давление падает.
- Жидкость попадает в испаритель, где происходит испарение воды и ее паров, которые поглощаются раствором бромида лития — абсорбером. Это приводит к охлаждению воздуха в помещении.
- Разбавленный абсорбент вновь нагревается в генераторе, и цикл повторяется.
Данная система кондиционирования пока не стала широко распространенной, но она органично вписывается в современные практики энергосбережения и обладает определенными перспективами.
Структура парокомпрессионных установок
Большинство холодильных установок работают на основе компрессионного охлаждения. Охлаждение осуществляется благодаря непрерывной циркуляции, кипению при низких температурах и давлениях, а также конденсации хладагента в замкнутой системе.
В конструкцию чиллера данного типа входят:
- компрессор;
- испаритель;
- конденсатор;
- трубопроводы;
- регулятор потока.
Хладагент циркулирует в замкнутом контуре, и процесс управления выполняется компрессором. В нем газ с низкой температурой (-5°C) и давлением 7 атм сжимается до достижения температуры 80°C.
Сжатый насыщенный пар затем поступает в конденсатор, где охлаждается до 45°C при неизменном давлении и преобразуется в жидкость.
Следующий этап — дроссель (редукционный клапан). Здесь давление снижается с уровня конденсации до значения, при котором начинается испарение, одновременно понижается температура до примерно 0°C. Жидкость частично испаряется, создавая влажный пар.
На схеме представлен замкнутый цикл работы парокомпрессионной установки. В компрессоре (1) происходит сжатие влажного насыщенного пара до давления р1. В компрессоре (2) пар теряет тепло и переходит в жидкое состояние. В дросселе (3) снижаются как давление (р3 – р4), так и температура (T1-T2). В теплообменнике (4) давление (р2) и температура (T2) остаются постоянными.
При поступлении в теплообменник — испаритель, рабочее вещество, представляющее собой смесь пара и жидкости, передает холод теплоносителю и одновременно становится более сухим, забирая тепло у холодильного агента. Этот процесс осуществляется при стабильных значениях температуры и давления. Насосы подают жидкость с низкой температурой к фанкойлам. После завершения этого процесса холодильный агент возвращается в компрессор для повторения рабочего цикла.
Особенности работы парокомпрессионного чиллера
В зимний период чиллер может функционировать в режиме естественного охлаждения, называемом фрикулингом. В этом режиме теплоноситель отдает холод уличному воздуху. Теоретически, свободное охлаждение возможно при температуре на улице ниже 7⁰С, а на практике оптимальная температура составляет 0⁰С.
Когда чиллер переключается на режим «теплового насоса», он начинает обогревать помещение. В этом случае циклы меняются местами: конденсатор и испаритель меняются функциями. Таким образом, теплоноситель подвергается нагреванию, а не охлаждению.
Наиболее простые по конструкции чиллеры — это моноблочные модели. Все компоненты в них компактно собраны в одном корпусе и полностью укомплектованы, включая заправку хладагентом.
Этот режим эксплуатации часто используется в больших офисах, общественных учреждениях и на складах. Чиллеры выделяют холод в три раза больше, чем потребляют электроэнергии. Их эффективность при обогреве еще выше — они расходуют в четыре раза меньше электроэнергии по сравнению с количеством вырабатываемого тепла.
Какова разница между хладагентом и теплоносителем?
Холодильный агент в процессе холодильного цикла способен находиться в различных агрегатных состояниях в зависимости от давления. Теплоноситель, в свою очередь, не меняет фазовые состояния и предназначен для переноса тепла или холода на определенные расстояния.
Компрессор управляет движением хладагента, тогда как насос отвечает за теплоноситель. Температура холодильного агента может как понижаться ниже точки кипения, так и превышать её. Теплоноситель же обычно работает в пределах температуры, не превышающей точки кипения для заданного давления.
Значение фанкойла в системе кондиционирования
Фанкойл — ключевой элемент централизованной климатической системы, также известный как вентиляторный доводчик. Если перевести английское «fan-coil» дословно, это будет «вентилятор-теплообменник», что точно отражает его работу.
В состав фанкойла входит сетевой модуль для соединения с центральным управляющим блоком. Надежный корпус защищает конструктивные элементы от повреждений. Снаружи устанавливается панель, распределяющая воздушные потоки в различных направлениях.
Основная функция устройства заключается в приеме теплоносителя с низкой температурой. Оно также обеспечивает как рециркуляцию, так и охлаждение воздуха в помещении без взятия наружного воздуха. Внутри корпуса находятся основные компоненты fan-coil.
К ним относятся:
- центробежный или диаметральный вентилятор;
- теплообменник в виде змеевика, состоящего из медной трубки с алюминиевыми ребрами;
- фильтр для очистки от пыли;
- блок управления.
Кроме этих основных узлов, в конструкции фанкойла предусмотрены поддон для сбора конденсата, насос для его откачки, а также электродвигатель для управления воздушными заслонками.
На изображении представлен канальный фанкойл Trane. Производительность его двухрядных теплообменников колеблется от 1.5 до 4.9 кВт. Агрегат оснащен тихим вентилятором и компактным корпусом, что позволяет устанавливать его за фальш-панелями или в подвесных потолочных конструкциях.
Различные способы монтажа фанкойлов включают потолочные, канальные, встроенные в воздуховоды, бескорпусные модели на раме, настенные и консольные устройства.
Потолочные модели являются наиболее популярными и представлены в двух вариантах: кассетные и канальные. Кассетные фанкойлы устанавливаются в помещениях с подвесными потолками, где их корпус находится за потолочной конструкцией, а видимой остается только нижняя панель, позволяющая равномерно распределять воздух по нескольким направлениям.
Если система используется только для охлаждения, оптимальное место для монтажа — потолок. В случае обогрева, устройство устанавливают на стене в нижней ее части.
Итак, система охлаждения не всегда необходима, поэтому, как видно на схеме, в гидравлическом модуле разместили емкость для накопления хладагента. Тепловое расширение воды компенсируется расширительным баком, который подключен к подающему трубопроводу.
Фанкойлами можно управлять как в ручном, так и в автоматическом режимах. Если устройство работает на обогрев, в ручном режиме отключают подачу холодной воды. В режиме охлаждения, наоборот, перекрывают горячую воду и открывают путь для поступления охлаждающей жидкости.
Пульт управления подходит как для 2-трубных, так и для 4-трубных фанкойлов. Он подключается непосредственно к устройству и устанавливается поблизости. К нему присоединяют панель управления и провода для питания.
Для автоматического режима на панели устанавливают необходимую для конкретного помещения температуру. Поддержка заданного уровня обеспечивается термостатами, которые регулируют циркуляцию теплоносителей — как холодного, так и горячего.
Преимущества фанкойлов включают не только безопасность и низкую стоимость теплоносителя, но и простоту в обслуживании при утечках воды. Это также снижает затраты на сервис. Использование таких устройств является одним из самых энергоэффективных способов создания комфортного климата в здании.
Поскольку каждое крупное здание имеет участки с различными требованиями к температурному режиму, каждому такому участку требуется отдельный фанкойл или группа с одинаковыми настройками.
Количество необходимых агрегатов определяется на этапе проектирования системы расчетным путем. Высокая стоимость отдельных узлов системы чиллер-фанкойл требует точных расчетов и тщательной проработки проекта.
Заключение и полезные видео по теме
Видео #1. Все о конструкции, работе и принципе функционирования системы терморегуляции:
Видео #2. Как установить и запустить чиллер:
Монтаж системы чиллер-фанкойл целесообразен в зданиях средней и большой площади, превышающей 300 м². Для частного дома, даже самого большого, установка такой системы терморегуляции может быть дорогим удовольствием. С другой стороны, такие инвестиции гарантируют комфорт и хорошее самочувствие, что не менее важно.
Пожалуйста, оставляйте комментарии в блоке ниже. Задавайте вопросы по интересующим аспектам, делитесь своим мнением и впечатлениями. Возможно, у вас есть опыт в области установки климатических систем чиллер-фанкойл или фотографии по теме статьи?
