Система чиллер-фанкойл, работающая по мультизональному принципу, предназначена для обеспечения комфортного микроклимата в больших помещениях. Она работает круглогодично — предоставляет холод в летнее время и тепло зимой, поддерживая нужную температуру воздуха. Давайте подробнее ознакомимся с её конструкцией, не так ли?
В данной статье мы подробно рассмотрим устройство и основные компоненты климатической системы, а также варианты подключения оборудования. Мы объясним, как работает этот механизм терморегуляции.
Система чиллер-фанкойл состоит из двух основных компонентов: чиллера и фанкойлов. Чиллер отвечает за охлаждение или нагрев воды, которая затем circulирует по системе. Фанкойлы, размещенные в различных помещениях, используют эту воду для изменения температуры воздуха в зависимости от заданных параметров.
Основными преимуществами данной системы являются высокая эффективность, возможность зонального контроля температуры и низкие эксплуатационные расходы. Также стоит отметить, что такая система минимально воздействует на архитектурные и интерьерные решения, так как фанкойлы могут быть скрыты в потолке, стенах или установлены в виде настенных панелей.
При проектировании системы важно учитывать особенности помещения, включая его площадь, высоту потолков и количество окон. Это влияет на выбор мощности чиллера и количества фанкойлов, а также на их размещение для оптимального распределения воздуха.
Существуют различные способы подключения оборудования, включая двухтрубные и четырехтрубные системы, что позволяет обеспечивать независимый контроль температуры в разных зонах помещения. Кроме того, многие современные системы чиллер-фанкойл оборудованы интеллектуальными системами управления, позволяющими автоматизировать процессы и повысить комфорт в использовании.
Краткое содержание статьи
Составные части схемы чиллер-фанкойл
В роли устройства для охлаждения выступает чиллер — внешний блок, который производит холод и передает его по трубопроводам с циркулирующей жидкостью, такой как вода или этиленгликоль. Это отличает чиллеры от стандартных сплит-систем, где используется фреон в качестве теплоносителя.
Для транспортировки фреона требуются дорогие медные трубки, тогда как в данной системе используют стандартные водопроводные трубы с теплоизоляцией. Температура окружающей среды не влияет на ее функциональность, в отличие от систем с фреоном, которые могут выйти из строя при температуре ниже -10⁰. Внутренним теплообменником в данной системе является фанкойл.
Фанкойл принимает холодную жидкость и передает охлаждение в воздух помещения, в то время как нагретая жидкость возвращается обратно в чиллер. Обычно фанкойлы устанавливаются во всех помещениях, обеспечивая индивидуальную настройку для каждого из них.
Ключевыми элементами системы являются насосная станция, чиллер и фанкойлы. Фанкойл может находиться на значительном расстоянии от чиллера, в зависимости от мощности насоса. Количество фанкойлов прямо пропорционально мощности чиллера.
Такой тип системы часто используется в крупных гипермаркетах, торговых комплексп, подземных сооружениях и гостиницах. В некоторых случаях они могут функционировать также как отопительные системы, подавая горячую воду через вторую магистраль фанкойлов или переключаясь на котельное оборудование.
Конструкционное исполнение системы
В зависимости от конструкции, системы чиллер-фанкойл делятся на 2-трубные и 4-трубные. По типу установки их можно классифицировать как настенные, напольные и встраиваемые.
Эффективность системы оценивается по нескольким основным критериям:
- мощности чиллера или его холодопроизводительности;
- производительности фанкойлов;
- эффективности циркуляции воздуха;
- длине трубопроводов.
Последний критерий зависит от производительности насосного оборудования и качества теплоизоляции труб.
Система чиллер-фанкойл обеспечивает создание оптимального микроклимата в нескольких помещениях одновременно.
Одним из главных достоинств чиллера является возможность индивидуального выбора температуры для каждого пользователя, независимо от общих требований в помещении.
Чиллеры могут как нагревать, так и охлаждать жидкость, различными теплоносителями — водным, антифризом или воздухом.
Из-за значительного выделения тепла во время своей работы, чиллеры чаще всего размещаются на улице. Если установка осуществляется в помещении, важно обеспечить её охлаждение и вентиляцию.
Фанкойлы используются для транспортировки обработанного воздуха от чиллера к потребителю. Они аналогичны внутренним блокам сплит-систем и могут быть как канальными, так и кассетными, размещаясь на стенах или потолке.
Ключевыми компонентами фанкойла являются теплообменник с вмонтированным вентилятором и фильтры для очистки воздуха.
Системы чиллер-фанкойл считаются наиболее гибким и модернизированным решение для климата, соответствующим требованиям пользователей. Помимо охлаждения и нагрева, они также обеспечивают вентиляцию помещений.
Подключение чиллера и фанкойла
Эффективная работа системы основана на соединении чиллера с одним или несколькими фанкойлами через теплоизолированные трубопроводы. Отсутствие теплоизоляции может значительно снизить эффективность системы.
Каждый фанкойл имеет индивидуальный узел обвязки, позволяя регулировать его производительность как на охлад, так и на подогрев. Расход хладагента в каждом устройстве контролируется с помощью специальной арматуры — запорной и регулирующей.
Для отправки охлажденной воды в теплообменник одна труба подключается к фанкойлу, а другая отводит воду обратно в чиллер. Система допускает смешивание хладагента с теплоносителем.
Если нельзя смешивать теплоноситель с хладагентом, подогрев воды производится в отдельном теплообменнике с добавлением циркуляционного насоса. Для комфортного регулирования потока жидкости через теплообменник при монтаже используется 3-ходовой клапан.
В двухтрубной системе и охлаждение, и нагрев осуществляется через чиллер. Для повышения эффективности отопления с помощью фанкойлов в холодное время года в систему добавляют котел.
В отличие от двухтрубной системы с одним теплообменником, 4-трубная система включает два этих узла, что позволяет фанкойлу работать на обогрев и охлаждение, используя теплоноситель для отопления.
Один теплообменник подсоединен к трубопроводу с хладагентом, а другой — к трубе с теплоносителем. У каждого теплообменника есть отдельный клапан, управляемый дистанционно. Таким образом, хладагент не смешивается с теплоносителем.
Температура теплоносителя в отопительный период колеблется от 70 до 95⁰, что может превышать допустимые пределы для большинства фанкойлов. Поэтому ее предварительно снижают, прежде чем она поступит к фанкойлам через специальный тепловой пункт.
Основные классы чиллеров
Чиллеры классифицируются по типу охлаждающего цикла. В зависимости от этого все чиллеры можно условно разделить на два класса — абсорбционные и парокомпрессорные.
Конструкция абсорбционного агрегата
Абсорбционный чиллер, также известный как АБХМ, функционирует на основе бинарного раствора с водой и бромидом лития — абсорбером. Его принцип работы основан на поглощении тепла хладагентом в процессе перехода пара в жидкое состояние.
Эти устройства используют тепло, выделяемое при работе промышленных машин. Абсорбирующий поток с температурой кипения, превышающей параметр хладагента, отлично растворяет его.
Схема работы этого типа чиллера выглядит следующим образом:
- Тепло подводится от внешнего источника к генератору, где разогревает смесь бромида лития и воды. При этом хладагент (вода) полностью испаряется.
- Пар перемещается в конденсатор и конденсируется в жидкость.
- Жидкость попадает в дроссель, где происходит охлаждение и уменьшение давления.
- Жидкость отправляется в испаритель, где хладагент испаряется, а его пары поглощаются раствором бромида лития — абсорбером. В результате происходит охлаждение воздуха в помещении.
- Разбавленный абсорбент снова нагревается в генераторе, что заключается в повторении цикла.
Данная система кондиционирования пока не получила широкой популярности, но полностью отвечает современным требованиям энергосбережения, что даёт ей хорошие перспективы.
Структура парокомпрессионных установок
Большинство холодильных систем функционируют на основе компрессионного процесса. Холод производится за счет непрерывной циркуляции, где происходит кипение при низких температурных и давлений, а затем конденсация хладагента в замкнутом цикле.
Элементы конструкции чиллера этого типа включают:
- компрессор;
- испаритель;
- конденсатор;
- трубопровод;
- регулятор потока.
Хладагент циркулирует в замкнутой системе, управляемой компрессором, который увеличивает давление газа с низкой температурой (-5⁰) и давлением 7 атм, нагревая его до 80⁰.
Сжатый сухой пар переходит в конденсатор, где он остывает до 45⁰, при этом оставаясь под постоянным давлением, и превращается в жидкость.
Далее он проходит через дроссель (редукционный клапан), где происходит снижение давления от конденсационного до уровня, при котором происходит испарение. Температура при этом падает примерно до 0⁰. Жидкость начинает частично испаряться, образуя влажный пар.
В представленном цикле видно, как парокомпрессионная установка функционирует замкнуто: в компрессоре (1) сжимается насыщенный пар до давления р1. В компрессоре (2) пар отдает тепло, превращаясь в жидкость. В дросселе (3) давление (р3 – р4) и температура (T1-T2) снижаются. В теплообменнике (4) давление (р2) и температура (T2) остаются без изменений.
Поступив в теплообменник-испаритель, хладагент, представляющий собой смесь пара и жидкости, отвлекает тепло у теплоносителя, охлаждая его, и одновременно охлаждается сам. Этот процесс происходит под постоянными значениями давления и температуры. Насосы подают жидкость низкой температуры к фанкойлам, после чего хладагент возвращается в компрессор для повторного прохождения всего цикла парокомпрессии.
Особенности парокомпрессионного чиллера
В зимний период работы чиллера, возможно использование режима фрикулинг, то есть природного охлаждения. В этом режиме теплоноситель отвечает за охлаждение наружного воздуха. Теоретически такой способ можно применять, когда температура на улице ниже 7°C, однако на практике наиболее эффективной считается температура около 0°C.
При активации режима «теплового насоса» чиллер выполняет функции отопления. В этом случае происходит изменение в цикле, при котором конденсатор и испаритель меняются своими ролями. Подобно этому теплоноситель не охлаждается, а, наоборот, подогревается.
Наиболее просты в использовании моноблочные чиллеры, представляющие собой целостные агрегаты, в которых все необходимые элементы собраны в одном корпусе. Они поступают в продажу полностью готовыми, включая заправку хладагентом.
Данный режим наиболее часто применяется в больших офисах, общественных учреждениях и на складах. Чиллер считается холодильным оборудованием, способным вырабатывать холод в три раза больше, чем затрачивает на это энергии. В режиме отопления его эффективность даже выше — для получения тепла им требуется вчетверо меньше электроэнергии.
Чем отличается хладагент от теплоносителя?
Холодильный агент — это рабочее вещество, которое в процессе холодильного цикла может находиться в различных состояниях при разных значениях давления. Теплоноситель же не изменяет фаз и выполняет функцию переноса холода или тепла на определенное расстояние.
Компрессор управляет транспортировкой хладагента, а насос — теплоносителя. Температура холодильного агента может как понижаться ниже точки кипения, так и превышать эту границу. В отличие от хладагента, теплоноситель постоянно функционирует в температурном диапазоне, не поднимаясь выше точки кипения при данном давлении.
Роль фанкойла в системе кондиционирования
Фанкойл является ключевым компонентом централизованной системы климат-контроля, также известен как вентиляторный доводчик. Дословный перевод термина fan-coil с английского означает вентилятор-теплообменник, что наиболее точно описывает его работу.
Конструкция фанкойла включает сетевой модуль, обеспечивающий соединение с центральной управляющей системой. Прочный корпус защищает внутренние элементы от повреждений. Специальная панель снаружи равномерно распределяет воздушные потоки в разных направлениях.
Задача устройства заключается в принятии носителя с низкой температурой. Оно также осуществляет рециркуляцию и охлаждение воздуха в помещении без поступления свежего воздуха извне. Внутри корпуса расположены основные компоненты fan-coil:
- центробежный или диаметральный вентилятор;
- теплообменник в форме змеевика, состоящий из медной трубки и алюминиевых ребер;
- пылевой фильтр;
- блок управления.
Кроме этих основных элементов, в конструкцию фанкойла входит поддон для сбора конденсата, насос для его удаления, а также электродвигатель, управляющий поворотом воздушных заслонок.
На изображении представлен канальный фанкойл марки Trane. Производительность двухрядных теплообменников варьируется в пределах 1.5 – 4.9 кВт. Устройство оснащено малошумным вентилятором и компактным корпусом, что позволяет ему удобно размещаться за фальш-панелями или подвесными потолками.
В зависимости от способа установки различают потолочные, канальные, монтируемые в воздуховоды, а также бескорпусные фанкойлы, где все элементы собраны на раме, настенные и консольные.
Потолочные устройства пользуются наибольшей популярностью и бывают двух типов: кассетные и канальные. Первые устанавливаются в помещениях с подвесными потолками, корпус размещается за конструкцией, а видимой остается только нижняя панель. Они способны равномерно распределять воздушные потоки в нескольких направлениях.
Если устройством планируется воспользоваться только для охлаждения, то лучше всего размещать его на потолке. В случаях, когда оно предназначено для обогрева, рекомендуется установить его на нижней части стены.
Потребность в охлаждении не возникает постоянно, поэтому, как показано на схеме, в гидравлический модуль встраивается емкость для хранения хладагента. Расширение воды компенсируется за счет расширительного бака, подключенного к подающему трубопроводу.
Управлять фанкойлами можно как вручную, так и автоматически. В режиме отопления необходимо отключить подачу холодной воды, а для охлаждения, напротив, перекрыть горячую воду и открыть путь для поступления охлаждающей жидкости.
Пульт управления подходит как для 2-трубного, так и для 4-трубного фанкойла. Модуль подключается прямо к устройству и располагается неподалеку от него. К нему присоединяются панели управления и провода питания.
Для автоматической работы на панели задается необходимая температура для конкретного помещения. Поддержка требуемого уровня осуществляется с помощью термостатов, которые регулируют циркуляцию теплоносителей — как холодного, так и горячего.
Преимущества фанкойлов заключаются не только в использовании безопасного и недорогого теплоносителя, но и в быстром устранении мелких неисправностей, таких как утечки воды. Это делает их обслуживание более экономичным. Использование подобных устройств является одним из самых эффективных способов создания комфортного микроклимата в здании.
Поскольку в большом здании могут быть зоны с различными температурными требованиями, за каждой из них должен следить отдельный фанкойл или группа с одинаковыми настройками.
Количество агрегатов определяется на стадии проектирования системы по расчетам. Из-за высокой стоимости отдельных компонентов в системе чиллер-фанкойл, расчет и проектирование должны выполняться с высокой точностью.
Выводы и полезное видео по теме
Видео #1. Полная информация о устройстве, работе и принципе действия системы терморегуляции:
Видео #2. Как установить и запустить чиллер:
Установка чиллер-фанкойл системы оправдана в средних и крупных зданиях с площадью более 300 м². Для частного дома, даже если он очень большой, такая система терморегуляции является довольно дорогим удовольствием. Однако подобные финансовые вложения обеспечивают комфорт и хорошее самочувствие, что немаловажно.
Просим вас оставлять комментарии в окне ниже. Задавайте вопросы по интересующим темам, делитесь опытом и впечатлениями. Может быть, у вас есть собственный опыт работы с климатическими системами чиллер-фанкойл или фотографии на данную тему?
