Что такое инверторный кондиционер. Система чиллер-фанкойл — что это и как работает

Это холодильный агрегат, применяемый для охлаждения и нагревания жидких теплоносителей в центральных системе кондиционирования, в качестве которых могут выступать приточные установки или фанкойлы. Широкий диапазон мощности дает возможность использовать чиллеры в помещениях различных размеров: от квартир и частных домов до офисов и гипермаркетов. Кроме того, они применяются в пищевой промышленности для охлаждения воды и напитков, в спортивно-оздоровительной сфере - для охлаждения катков и ледовых площадок, в фармацевтике - для охлаждения медикаментов.

Выбор чиллера - это серьезный вопрос, который требует грамотного решения. Безусловно, для того чтобы подобрать холодильный агрегат, вам вовсе необязательно знать все нюансы работы холодильной машины, однако знание основных принципов поможет вам быстрее определиться с нужной моделью.

Подробнее о компонентах:

Принцип работы чиллера

G ж – массовый расход охлаждаемой жидкости кг/ч

n – кратность циркуляции промежуточного хладоносителя

n =

где: C Рж – теплоёмкость охлаждаемой жидкости, кДж/(кг´ К)

C Рх – теплоёмкость промежуточного хладоносителя, кДж/(кг´ К)

∆Т х = (Т Нх – Т Кх) – температурный перепад промежуточного хладоносителя в испарителе

∆Т х = 4…5ºС при температуре хладоносителя Т Кх > 0 о С

∆Т х = 3…4ºС при температуре хладоносителя Т Кх < 0 о С

Температуре хладоносителя принимается Т Кх = Т Кж – (3…6 о С)

3. Схема охлаждения жидкости с использованием ёмкости-накопителя

Применяется в случае наличия нескольких потребителей, подключенных к одной установке.

4.Схема охлаждения жидкости с использованием промежуточного хладоносителя и открытого вторичного теплообменного аппарата.

применяется для получения «ледяной» воды (Т В = 0…1ºС) и охлаждения технических жидкостей. При получении «ледяной» воды эту схему возможно использовать в режиме аккумулятора холода. Холод аккумулируется в виде льда намороженного на теплообменной поверхности открытого теплообменного аппарата.

Принципиальные схемы чиллеров

Спецификация

1. Компрессор Danfoss
2. Реле высокого давления КР
3. Клапан запорный Rotolock
4. Клапан дифференциальный NRD
5. Регулятор давления конденсации KVR
6. Конденсатор воздушного охлаждения
7. Ресивер линейный
8. Клапан запорный Rotolock
9. Фильтр-осушитель DML
10. Стекло смотровое SG
11. Клапан соленоидный EVR
12. Катушка для клапана соленоидного Danfoss
13. Клапан терморегулирующий ТЕ
14. Испаритель пластинчатый паяный тип В (Danfoss)
15. Фильтр-осушитель DAS/DCR
16. Реле низкого давления КР
17. Клапан запорный Rotolock
18. Датчик температуры AKS
19. Реле протока жидкости FQS
20. Щит электрический

Чиллер-фанкойл это универсальная система, позволяющая поддерживать комфортную температуру в помещении независимо от времени года: летом охлаждая воздух, а зимой, нагревая его. Чиллер-фанкойл позволяет поддерживать комфортные климатические условия в зданиях любой площади и этажности.

Принцип его работы аналогичен принципу действия системы водяного отопления. Только вместо котла в ней используется универсальный агрегат (чиллер), предназначенный для охлаждения жидкости, но способный осуществлять также ее нагрев.

Для поддержания комфортной температуры в отдельных комнатах здания в системе чиллер-фанкойл используются фанкойлы-теплообменники, дополненные вентиляторами.

К одному чиллеру, устанавливаемому, как правило, в верхней части здания, можно подсоединить любое количество фанкойлов, расположенных в помещениях.

Так же, как и радиаторов отопления, фанкойлов в одной комнате может быть от одного до нескольких, в зависимости от площади и требований к температуре воздуха.

В качестве теплоносителя в системах чиллер-фанкойл используется вода или водный раствор этиленгликоля. Расстояние между холодильным агрегатом и фанкойлами может быть любым и регламентируется только конструктивными особенностями здания.

Немного истории

Название системы чиллер-фанкойл свидетельствует об ее явно зарубежной происхождении: в переводе с английского ««сhiller» -мощный холодильный агрегат, а «fan coil unit»-теплообменник, дополненный вентилятором.

Между тем системы чиллер-фанкойл широко использовались в Советском Союзе. Именно с их помощью поддерживался комфортный микроклимат в гостиницах и общественных зданиях. Их установка предусматривалась на стадии проектирования наряду с системами отопления и вентиляции. Оборудование, используемое в чиллер-фанкойлах, и сами системы должны были соответствовать действующим ГОСТ и СНиП.

Системы чиллер-фанкойл универсальны и в равной мере эффективны как для отопления здания, так и для кондиционирования воздуха в нем. Однако зачастую возможность обогрева помещений при использовании чиллеров упускается из виду, а сами системы используются только в жаркое время года. При этом чиллер-фанкойл сравнивается со сплит-системой и с системой центрального кондиционирования.

Но даже опустив возможность обогрева здания, чиллер-фанкойл при сравнении со сплит-системой имеет ряд неоспоримых преимуществ.

Чиллер-фанкойл или сплит-система?

Обе эти системы аналогичны, но в сплит системе циркулирует газовый хладогент, что в значительной мере ограничивает расстояние между холодильной машиной и внутренними блоками системы. Именно поэтому наружные блоки сплит систем располагают в непосредственной близости к внутренним блокам, помещая их на фасадах зданий.

Благодаря использованию в качестве охлаждающей среды жидкости, чиллер-фанкойл имеет ряд преимуществ

• Возможность присоединения к одному холодильнику любого количества фанкойлов. Разумеется, их суммарная мощность должна соответствовать мощности холодильной установки.
• Компактность: для работы системы кондиционирования здания достаточно одного холодильного агрегата, установить который можно в техническом помещении, не портя при этом фасада здания. Фанкойлы могут находиться на любом расстоянии от чиллера
• Простота монтажа: система кондиционирования монтируется аналогично системе отопления с использованием водопроводных труб и запорной арматуры, что значительно проще и дешевле по сравнению с газонаполненными системами.
• Безопасность: уровень аварийной опасности системы сравним с обычным водопроводом. В случае аварии существует только угроза затопления помещений, снизить уровень которой можно с помощью качественной запорной арматуры.

Из чего состоит система чиллер-фанкойл

В состав системы чиллер-фанкойл входят следующие структурные элементы:

1. Чиллер или центральная охлаждающая машина
2. Фанкойлы или локальные теплообменники
3. Охлаждающая жидкость (теплоноситель). Это может быть обычная вода или раствор этиленгликоля.
4. Насос, называемый гидромодулем. В крупных системах обычно речь идет о насосных станциях
5. Трубная разводка
6. Система автоматического регулирования

Как устроен чиллер

Чиллером называют агрегат, предназначенный для охлаждения или нагрева жидких сред, используемых далее в качестве теплоносителей. Чиллеры могут иметь широкий диапазон мощности, благодаря чему они с успехом используются в пищевой промышленности и фармацевтике, а также в климатотехнике. Их применяют для кондиционирования воздуха и отопления общественных зданий и частных домов, для заливки катков, охлаждения напитков и медикаментов.

Устройство чиллера аналогично устройству бытового холодильника. В нем есть компрессор, конденсатор и испаритель. Отличие состоит только в том, что тепловая энергия может забираться или отдаваться жидкости, циркулирующей через теплообменник, для чего используются одновременно 2 контура циркуляции воды: горячий и холодный.

В жаркое время года тепло охлаждаемой жидкости используется для нагрева воды, направляемой далее на горячее водоснабжение. В холодное время года осуществляется только нагрев воды.

Движение горячей и холодной жидкости идет по двум отдельным непересекающимся трубопроводам, по которым теплоноситель поступает к фанкойлам.

Что такое фанкойлы — принцип работы

Фанкойл это высокоэффективный теплообменник, одновременно подключаемый к холодному и горячему трубопроводу. Для усиления теплообмена используется вентилятор, монтируемый за теплообменником фанкойла. Особенностью фанкойла является создание воздушных потоков заданной температуры внутри помещения без дополнительного притока воздуха извне, что позволяет повысить эффективность использования вырабатываемой чиллером тепловой энергии.

Управление фанкойлом может идти в ручном и в автоматическом режиме.

При ручном управлении для отопления достаточно перекрыть кран подачи в устройство холодной воды, а для охлаждения, напротив, перекрыть кран подачи горячей воды, открыв движение охлаждающей жидкости.

В автоматическом режиме достаточно установить на панели требуемую температуру воздуха в помещении, поддержание которой осуществляется с помощью термостатов, регулирующих движение горячего и холодного теплоносителей.

Место установки фанкойлов может быть любым: настенным, напольным, потолочным. Если система используется предпочтительно для охлаждения, предпочтение отдается потолочному монтажу. Если, наоборот, для отопления, то фанкойлы помещают в нижней части стен.

Подведем итоги

Чиллер-фанкойл эффективная, проверенная временем, система отопления и кондиционирования воздуха, применение которой обеспечивает благоприятный климат круглый год.

Чиллер-фанкойл в равной степени эффективна для общественных зданий и частных домостроений, но в настоящее время ее широкое распространение ограничено недостаточным количеством предложений на рынке нашей страны чиллеров малой мощности, установка которых возможна в индивидуальных домах.

Еще одним недостатком чиллеров является высокая стоимость единицы тепловой энергии, вырабатываемой с их помощью. При выборе чиллеров для отопления они проигрывают газовым котлам.

Довольно непросто разбираться во всем, что есть на свете. А быть профессионалом во всех областях науки и техники и вовсе практически невозможно. Однако по долгу службы, в учебных целях, или просто для повышения собственной осведомленности нам необходимо быстро получить максимум информации о каком-то устройстве или процессе, в легком и доступном для непрофессионалов, виде. Для этих целей существуют так называемые "пособия для чайников", то есть для тех, кому нужно быстро понять, о чем идет речь и как это работает. Разберем подобную инструкцию и рассмотрим принцип работы чиллера (для чайников).

Что это такое

Чиллер (или по-другому) - это агрегат для создания искусственного холода и передачи его соответствующему холодоносителю. В роли такового, как правило, выступает обычная вода, реже - рассолы (растворы солей в воде). Этимология слова относит его к английскому языку, к глаголу to chill (англ.) - охлаждать, и образованному от него существительному chiller (англ.) - охладитель . Холодильная машина может быть двух разных типов. Есть парокомпрессионный и абсорбционный чиллер. Принцип работы каждого из них существенно отличается.

Охлаждать всегда

Основная задача любого холодильного агрегата - получение холода в искусственных условиях, то есть там, где это невозможно сделать за счёт природы (фрикулинга). Понятно дело, что охладить воду зимой, с глубоким минусом на улице, не составит особого труда. Но что делать летом, когда температура окружающего воздуха намного выше необходимой нам? Здесь на помощь приходит чиллер. Принцип работы его основан на использовании специальных сред, создаваемых определенными веществами (хладагентов). Они обладают способностью отбирать теплоту от другой среды (то есть охлаждать её) при кипении, переносить и выделять её в иную среду при конденсации. При работе холодильного цикла такие хладагенты изменяют своё фазовое (агрегатное) состояние с жидкого на газообразное и обратно.

Теплообменники

Любую холодильную машину можно условно разделить на две зоны: низкого и высокого давления. Независимо от типа, в любом чиллере всегда будут присутствовать два теплообменника: испаритель - в зоне низкого давления и конденсатор - в зоне высокого давления. Без этих двух компонентов системы не сможет работать чиллер. Принцип работы таких теплообменников основан на теплопроводности (кондукции), то есть передаче теплоты от одной среды в другую через разделяющую эти две среды стенку. Испаритель холодильной машины отдаёт выработанный холод в систему потребителю, а конденсатор либо сбрасывает отведённую теплоту в окружающую среду, либо отправляет её на рекуперацию (подогрев первой ступени ГВС, теплые полы и др.).

Как работает

Рассмотрим стандартный парокомпрессионный чиллер. Принцип работы такой холодильной машины теоретически основан на Компрессор повышает давление газа, одновременно с этим поднимая его температуру. Горячий газ под высоким давлением подается в конденсатор, где участвует в процессе теплообмена с другой средой более низкой температуры. Как правило, это либо вода (рассол), либо воздух. Здесь газ конденсируется в жидкость, в процессе чего выделяется избыточная теплота, отдаваемая холодоносителю и отводимая, таким образом, от потребителя. Далее жидкость поступает в дросселирующие устройство, где происходит снижение давления в системе с соответствующим падением температуры. После этого частично вскипевшая в ТРВ (терморегулирующем вентиле) жидкость поступает непосредственно в испаритель, который также является важной частью системы "чиллер-фанкойл". Принцип работы испарителя аналогичен конденсатору. Здесь происходит теплообмен между холодоносителем (который и уносит холод в фанкойл) и хладагентом, который начинает вскипать и при этом забирает теплоту от другой среды. После испарителя газ поступает в компрессор, и цикл повторяется.

Абсорбционный чиллер

Работа компрессора в парокомпрессионном цикле требует значительных затрат электроэнергии. Однако уже сейчас существует оборудование, позволяющее избежать этих трат. Рассмотрим принцип работы абсорбционного чиллера. Вместо компрессора здесь используется система повышения давления на основе абсорбирующего вещества с использованием источника теплоты, подводимого извне. Таким источником может служить горячий пар, горячая вода, либо тепловая энергия от сжигания газа или иного топлива. Эта энергия идёт на ректификацию или выпаривание абсорбента, в процессе чего повышается давление хладагента и он подается в конденсатор. Далее цикл работает аналогично парокомпрессионному, а после испарителя газообразный хладагент подается на теплообменник-абсорбер, где и происходит его смешивание с абсорбентом. В качестве абсорбента используется аммиак (в водно-аммиачных чиллерах) или бромид лития (бромистолитиевые АБХМ).

Система "чиллер-фанкойл"

Принцип работы основан на подготовке воздуха в специальных теплообменниках-доводчиках, фанкойлах (от слов fan (англ.) - вентилятор и coil - змеевик ), которые устанавливают в воздуховодах перед его непосредственной раздачей в обслуживаемое помещение. Преимущества таких систем перед центральным кондиционированием заключается в том, что в каждой комнате можно поддерживать разные параметры воздуха (температура, влажность, подвижность), в зависимости от назначения помещения и расчета теплового баланса. И хотя воздух с приточной установки иногда пропускают через доводчики для его финальной обработки, то есть так же, как и в системе "чиллер-фанкойл", принцип работы описанных систем заметно отличается.

Система чиллер-фанкойл - это централизованная, многозональная система кондиционирования воздуха, в которой теплоносителем между центральной холодильной машиной (чиллером) и локальными теплообменниками (узлами охлаждения воздуха, фанкойлами). Теплоносителем 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

В таких чиллерах вместо фреона используется вода и абсорбер (бромид лития). Цикл абсорбционного охлаждения, подобно фреоновому циклу, используется эффект поглощения тепла хладагентом при его переходе из парообразного состояния в жидкое. В процессе работы абсорбционного чиллера происходит следующее: под действием внешнего источника тепла (газовая горелка, пар или горячая вода) из разбавленного раствора бромида лития выделяются пары хладагента (воды), которые переносятся в конденсатор. Здесь они конденсируются в жидкость, которая поступает в испаритель. В испарителе вода испаряется, а ее пары поглощаются абсорбером (концентрированным раствором бромида лития). Далее разбавленный раствор абсорбера нагревается, и весь цикл повторяется снова.

Источником энергии для абсорбционных чиллеров служит горячая вода или пар, поэтому обычно они используются там, где существуют жесткие ограничения на потребляемую электроэнергию.

Абсорбционные чиллеры не получили широкого распространения в России по причине неразвитости энергосберегающих технологий. Как правило, такие чиллеры работают на отработанной технической горячей воде (так называемой, «обратке»), но в России, по технологическму циклу, обратка подается сразу в котельную для нового цикла.

Насосная станция (или гидромодуль) обеспечивает циркуляцию теплоносителя между чиллером и фанкойлами. В качестве теплоносителя используется вода или незамерзающая жидкость на основе гликоля (10% - 40% раствор этиленгликоля или пропиленгликоля).

ПАРОКОМПРЕССИОННЫЕ ЧИЛЛЕРЫ

Наиболее 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.

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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-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

Фанкойл - 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.

Чтобы создать у себя в доме комфортные условия летом, мы стремимся охладить воздух в жилище, устанавливая кондиционеры. Когда надо снизить температуру в 2 или 3 комнатах, мы ставим столько же охладителей или сплит-систем. А что делать, если нужно поддерживать прохладу в большом частном доме, да еще и с двумя или тремя этажами? Для таких целей вместо кондиционеров используется климатическая система чиллер-фанкойл. О том, что это такое и как это работает, пойдет речь в данном материале.

Принцип действия системы

Современная система чиллер – фанкойл призвана поддерживать температурный режим внутри всего здания круглогодично. То есть, система может обеспечивать как охлаждение, так и нагрев воздушной среды. При этом температура в комнатах может регулироваться в соответствии с пожеланиями домовладельца. В летнее время главную роль здесь играет охлаждающее устройство – чиллер. Его задача – выработать холод и подать его внутрь здания, используя трубопроводы с хладоносителем, что зимой играет роль теплоносителя.

В качестве хладоносителя выступает, как правило, обычная очищенная вода, реже – незамерзающее вещество – этиленгликоль. Последний по своей теплоемкости не уступает воде, оттого успешно применяется вместо нее как в системе хладоснабжения, так и отопления. Далее, по трубам вода с низкой температурой поступает в другой теплообменный агрегат – фанкойл, установленный в каждом помещении. В его теплообменнике вода нагревается, передавая свой холод воздуху комнаты, после чего возвращается обратно в чиллер.

По сути, основные элементы системы чиллер-фанкойл напоминают детали кондиционера, - наружный блок (чиллер), внутренний блок (фанкойл) и соединяющие их трубопроводы с хладагентом. Только вместо фреона по трубам течет вода, а внутренних блоков может быть сколько угодно, это зависит от холодопроизводительности чиллера.

Поскольку работа чиллера зависит от потребности в холоде, а она непостоянна, то в промежуточном гидравлическом модуле схемы имеется емкость – аккумулятор для хладоносителя, а для компенсации теплового расширения воды к трубопроводу подачи подключен расширительный бак. Необходимость в насосе для перекачки хладоносителя очевидна, что и показано на схеме.

Соединение чиллера и фанкойлов через гидравлический модуль

Как было сказано выше, данная климатическая система относится к воздушным и в зимнее время может работать на обогрев помещений, только хладагент, охлаждающий воздух, становится теплоносителем и нагревается котельной установкой. Благодаря этому подобные схемы задействованы для поддержания микроклимата в зданиях крупных торговых центров, кинотеатров и прочих строениях с большими габаритами.

Разновидности чиллеров

Надо сказать, что фреон в системе все равно присутствует и находится он внутри холодильной машины. То есть, принцип работы чиллера, как и кондиционера, заключается в переносе тепла рабочим телом (фреоном) от одной среды к другой. В нашем случае тепло отбирается испарителем чиллера от нагретой в фанкойле воды и передается окружающему воздуху либо снова воде, что служит своего рода посредником – охладителем конденсационного блока.

Напомним, что фреон, - это газ, переходящий при стандартных условиях в жидкое агрегатное состояние. Это свойство использует устройство чиллера, где фреон испаряется в теплообменнике – испарителе. Происходит это за счет отбора энергии для парообразования у нагретой в фанкойлах воды. В результате последняя снова уходит в здание на охлаждение воздуха, а фреон, нагнетаемый компрессором, попадает во второй теплообменник – конденсатор, где он охлаждается и снова возвращается в жидкое состояние.

Процесс конденсации во втором теплообменнике чаще всего происходит под воздействием наружной среды, этот принцип использует чиллер с воздушным охлаждением. Для достижения высокой эффективности процесса воздух прогоняется сразу сквозь несколько радиаторов с помощью осевых вентиляторов, обеспечивающих потребный расход.

В климатических системах больших зданий часто задействованы чиллеры с водяным охлаждением, чей принцип действия мало чем отличается от воздушного агрегата. Только здесь для конденсации фреона установлен другой тип теплообменника, в котором циркулирует вода, она служит охладителем вместо воздуха.

Принцип работы установки с водяным охлаждением

В результате получается более дорогая и сложная схема с дополнительным контуром водяного охлаждения, зато холодопроизводительность такой системы выше, нежели у воздушной. Сложность и дороговизна возникают из-за того, что саму охлаждающую конденсатор воду тоже надо охлаждать, но теперь уже с помощью воздуха, а для этого требуется дополнительная установка – градирня (драйкулер). Функционирует она просто: вода проходит через несколько радиаторов, на каждом из которых установлен осевой вентилятор большой производительности, прогоняющий сквозь него мощный поток воздуха.

Принцип работы фанкойла

Разобравшись в работе чиллера, перейдем к рассмотрению, что такое фанкойл. Это устройство, обеспечивающее процесс теплообмена внутри каждого помещения. Его задача – поддержание температуры воздушной среды на заданном уровне, для этой цели агрегат снабжен необходимыми приборами и средствами автоматизации.

Действует он по той же схеме, что и драйкулер: через алюминиевый радиатор, внутри которого циркулирует вода, осевым вентилятором прогоняется воздушный поток. Пройдя через ребра теплообменника, он отдает тепловую энергию воде, а сам охлаждается и возвращается в комнату. Рабочая схема фанкойла показана ниже на рисунке.

1 – панель для подключения электрического оборудования; 2 – корпус агрегата в потолочном исполнении; 3 – вентилятор; 4 – теплообменник из алюминия или меди; 5 – ванночка для конденсата; 6 – клапан воздушный с фильтром; подключение трубки и конденсатного насоса.

Поскольку работа фанкойлов в летнее время связана с большим расходом охлаждаемых воздушных масс, в конструкции агрегата предусмотрена специальная емкость для накопления конденсата и небольшой насос, откачивающий его в канализацию. Помимо потолочного исполнения фанкойла, изображенного на схеме, существуют канальные и настенные модели устройств.

В отличие от системы отопления, соединение чиллера с фанкойлами осуществляется трубопроводами, покрытыми теплоизоляцией, в противном случае КПД всей системы ощутимо снизится.

Площадь любого жилища или общественного здания поделена на климатические зоны с разным температурным режимом. По этой причине каждую зону должен обслуживать один или группа фанкойлов, имеющих одинаковые настройки автоматики. Общее же количество фанкойлов определяется расчетом еще на стадии разработки схемы.

Следует отметить, что без корректного расчета и проектирования системы здесь не обойтись, так как все перечисленное оборудование имеет весьма приличную стоимость. Цена ошибки слишком высока, поскольку неверно подобранный чиллер для охлаждения воды или фанкойл в ту или иную комнату не смогут обеспечить требуемый микроклимат, а переделывать все по новой будет очень дорого.

Заключение

Системы чиллер – фанкойл отличаются эффективной работой и экономией энергоресурсов, для производства 3 кВт холода нужно ориентировочно 1 кВт электроэнергии. Но проектирование, приобретение оборудования, а также монтаж и обслуживание фанкойлов и чиллера требуют немалых вложений.