Как работает система чиллер-фанкойл

Содержание:

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.

Мини-чиллер с воздушным охлаждением

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.

Потолочный фанкойл

Потолочный фанкойл

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.

Схема чиллера с насосом

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.

Чиллер с насосом

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.

Водяное охлаждение

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.

Устройство фанкойла

Фанкойл

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.