Организация микроклимата в помещениях

Система vrv или система на базе чиллера и фанкойлов

Сравнительный анализ на основе теории оптимизации

1. Введение

На сегодняшнем этапе развития систем кондиционирования воздуха определились две магистральные принципиально различные, но функционально подобные системы централизованного кондиционирования: VRV и система чиллер + фанкойлы. Их использование приводит к практически идентичному результату, поэтому только глубокое знание особенностей проектирования, монтажа и эксплуатации оборудования позволяет определить оптимальный вариант для конкретного объекта.

2. Приоритеты критериев

Любая система комфортного кондиционирования предназначена для удовлетворения индивидуальных потребностей в первую очередь ее пользователя или, говоря языком бизнеса, заказчика. Следовательно, определить приоритеты критериев сравнения может только заказчик, поэтому это первый и единственный фактор, влияющий на выбор той или иной системы кондиционирования. Отсюда главная задача этой статьи не определение «лучшей» или «худшей» системы кондиционирования, а рассмотрение всевозможных критериев, по которым потребитель сможет выбрать наиболее подходящий для него вариант.

3. Подход к сравнению

Классический подход к сравнению систем кондиционирования воздуха А.А. Рымкевичем в 80-х годах  века разработана теория выбора оптимальных систем кондиционирования воздуха. Согласно ей сравнение (оптимизация) систем кондиционирования воздуха должна проводиться несколькими этапами. Каждому этапу оптимизации соответствуют свои критерии сравнения:

4. Определения, краткие характеристики, основные особенности конструкции и принцип работы

4.1 Система на базе чиллера и фанкойлов

Система на базе чиллера и фанкойлов представляет так называемое «Западное» (в основном американское) направление технологии кондиционирования воздуха.

В системе на базе чиллера и фанкойлов охлаждение воздуха в помещении производится жидкостью (вода, гликоль, тосол и т.п.), циркулирующей по системе трубопроводов от чиллера к фанкойлам.

Чиллер – источник холода (охладитель жидкости), представляющий собой холодильную машину (далее ХМ), предназначенную для охлаждения жидкости (вода, гликоль, тосол и т.п.). Любой чиллер состоит из: компрессора(ов), конденсатора, испарителя, дросселирующего устройства, запорной арматуры, элементов автоматики и защиты и др. Некоторые модели чиллеров могут работать в режиме теплового насоса. В этом случае возможен подогрев воздуха в помещениях. Чиллеры охватывают большой диапазон мощностей от нескольких единиц до нескольких тысяч киловатт и различаются по конструктивному исполнению: со встроенным охлаждением конденсатора или выносным конденсатором, типу охлаждения конденсатора: воздушное или водяное, схемой подключения, наличием насосной станции и др.

Система на базе чиллера и фанкойлов позволяет обеспечивать независимое, гибкое регулирование температуры одновременно в большом количестве помещений.

Чиллер работает согласно как прямому, так и обратному одноступенчатому циклу парокомпрессионной холодильной машины: пары фреона из испарителя поступают в компрессор. В компрессоре пары фреона сжимаются и перемещаются в конденсатор. Давление в контуре возрастает. В конденсаторе происходит фазовое превращение фреона из газа в жидкость. Процесс конденсации фреона происходит за счет отвода тепла с помощью охлаждающей среды – воды или воздуха, при этом давление в контуре остается неизменным. Далее жидкий фреон из конденсатора по элементам трубопровода проходит через дросселирующее устройство. В результате дросселирования происходит резкое падение давления и температуры в контуре, при этом фреон начинает кипеть. Далее фреон поступает в испаритель. В испарителе фреон кипит. За счет кипения фреона в испарителе происходит поглощение тепла из охлаждаемой среды (вода, гликоль, тосол и т.п). Таким образом происходит производство охлаждаемой жидкости. В режиме теплового насоса – холодильный цикл прямой. Далее охлаждаемая среда подается по системе трубопроводов через насосный модуль к потребителям холода (фанкойлам).

Фанкойл – узкоспециализированный микроклиматический агрегат (температурный доводчик), предназначенный для охлаждения и (или) обогрева воздуха в помещении. Фанкойл – потребитель холода. Фанкойл состоит из: теплообменника, вентилятора, электродвигателя, поддона для сбора конденсата, воздушного фильтра, слоя теплозвукоизоляции, трехходового клапана, помпы (как опция) и др. По типу фанкойлы могут быть: универсальные, напольные, подпотолочные, канальные, кассетные и др. Управление фанкойлом может выполняться вручную или автоматически с помощью термостата.

Фанкойл работает следующим образом: воздух из помещения подается через фильтр вентилятором на развитую поверхность теплообменника, далее происходит процесс теплообмена между воздухом и жидкостью через пластины и трубки теплообменного аппарата, в результате воздух охлаждается (или нагревается) а жидкость, соответственно, нагревается (или охлаждается), и далее подготовленный воздух подается в помещение. В фанкойл может подаваться некоторое количество свежего воздуха от центрального кондиционера или приточной установки. В этом случае система на базе чиллера и фанкойлов позволяет одновременно решать основную задачу вентиляции – обеспечение необходимой по нормам кратности воздухообмена.

2. VRV – система компании DAIKIN

VRV – система представляет так называемое «Японское направление» (в отличие от западного) технологии кондиционирования воздуха.

В VRV – системе охлаждение воздуха в помещении производится фреоном (R-410A, R-407A и т.п.), циркулирующего по системе трубопроводов от наружного блока к внутренним.

VRV – система представляет собой улучшенный вариант мультисплит-системы. VRV – система позволяет к одному наружному блоку подсоединить до 64 внутренних блоков не только различной мощности, но и различного конструктивного исполнения. Кроме того, внутренние блоки могут включаться и работать независимо друг от друга, причем часть из них на режиме охлаждения, а часть на режиме обогрева (так называемый «режим утилизации тепла», позволяющий достигать экономии электроэнергии да 45% и значительно продлевать моторесурс компрессоров). Внутренние блоки автоматически переходят с режима охлаждения на режим обогрева и обратно независимо друг от друга. При этом происходит «перекачивание» тепла из одного помещения в другое, что позволяет разгрузить наружный блок и уменьшить затраты электроэнергии на работу системы.

VRV – система работает согласно как прямому, так и обратному одноступенчатому циклу парокомпрессионной холодильной машины. По обратному циклу происходит следующее: пары фреона из испарителя, который расположен во внутреннем блоке системы поступают по элементом трубопровода в компрессор, который в свою очередь расположен во внешнем блоке. В компрессоре пары фреона сжимаются и перемещаются в конденсатор, расположенный во внешнем блоке. Давление в контуре возрастает. В конденсаторе происходит фазовое превращение фреона из газа в жидкость. Процесс конденсации фреона происходит за счет отвода тепла с помощью охлаждающей среды – воздуха, при этом давление в контуре остается неизменным. Далее жидкий фреон из конденсатора по элементам трубопровода проходит через дросселирующее устройство. В результате дросселирования происходит резкое падение давления и температуры в контуре, при этом фреон начинает кипеть. Далее фреон поступает в испаритель. В испарителе фреон кипит. За счет кипения фреона в испарителе происходит поглощение тепла из охлаждаемой среды – воздуха в помещении. Таким образом происходит охлаждение воздуха в помещении. В режиме теплового насоса – холодильный цикл прямой.

5. Сравнение

5.1 Габаритные размеры и вес наружного блока VRV – системы и чиллера

Благодаря отсутствию промежуточного теплообменника в VRV-системах габариты и вес одного наружного блока всегда меньше габаритов чиллера при одинаковой мощности охлаждения (площадь установки и вес наружного блока VRV в среднем в 2-3 раза меньше площади установки и веса чиллера). При использовании VRVсистем для кондиционирования объектов с большой величиной теплоизбытков применяют модульный принцип набора требуемой мощности. Для систем на базе чиллера и фанкойлов практически всегда можно подобрать один чиллер с требуемой производительностью по холоду. Примечательно, что и в этом случае занимаемый оборудованием объем для VRV-систем значительно меньше.

Вывод №1

При одинаковой мощности наружных блоков VRV-систем и чиллера объем, занимаемый чиллером, больше объема наружных блоков VRV-систем. Площадь установки и вес наружного блока VRV в среднем в 2-3 раза меньше площади установки и веса чиллера.