2.14. Системы кондиционирования воздуха с чиллерами и фанкойлами

Чиллером называется холодильная машина, используемая в центральных системах кондиционирования. Она охлаждает или подогревает хладо-теплоноситель и подает его по системе трубопроводов в фанкойлы или другие теплообменники.

Фанкойлами называются теплообменники с вентиляторами. Они забирают или отдают теплоту хладотеплоносителю и нагревают или охлаждают помещение.

Система чиллеров-фанкойлов имеет значительные преимущества при кондиционировании объектов с большим количеством помещений, так как к одному чиллеру можно присоединить большое количество фанкойлов. При этом можно задать не только общий тепловой режим всей системы, но и регулировать режим работы каждого фанкойла с пульта, смонтированного на нем, поддерживая при этом в каждом помещении необходимую температуру. Расстояние между чиллером и фанкойлами не лимитируется.

В случае монтажа на одном объекте нескольких чиллеров их можно с помощью автоматизации связать в одну систему и производить управление с одного пульта.

Основные параметры чиллера:

- холодопроизводительность (от единиц кВт до тысяч кВт);

- при наличии теплового насоса – теплопроизводительность (кВт).

Основные характеристики фанкойлов:

- холодопроизводительность (от единиц до десятков кВт);

- производительность по воздуху (м³/ч).

Чиллеры можно разделить на два типа:

- с воздушным охлаждением конденсатора;

- с водяным охлаждением конденсатора.

При установке агрегатов с воздушным охлаждением необходимо соблюдать расстояние, которое гарантирует наилучшую вентиляцию теплообменника конденсатора. В случае невыполнения данного требования и несоблюдения необходимого пространства может стать причиной недостаточного расхода воздуха для охлаждения конденсатора и как следствие привести к значительному сокращению холодопроизводительности и увеличению потребляемой мощности.

Вентиляторы не должны быть соединены с воздуховодами, имеющими высокое сопротивление, поскольку не допускается рециркуляция отработанного воздуха через теплообменник вентилятора. Агрегат должен располагаться так, чтобы оставалось достаточно места между теплообменниками и любыми преградами, для того чтобы добиться наилучшего теплообмена и упростить обслуживание.

Когда два или более агрегатов расположены один за другим, то рекомендуется, чтобы теплообменники конденсаторов находились друг от друга на расстоянии не меньше 2500 мм. Сокращение данного расстояния может привести к рециркуляции теплого отработанного воздуха. В случае если агрегат расположен в помещении, окруженном стенами или преградами такой же высоты, как агрегат, то необходимо, чтобы между агрегатом и боковыми поверхностями было не меньше 2000 мм. В случае если преграды выше агрегата расстояние между поверхностью и агрегатом должно быть не меньше 2500 мм.

Фанкойлы производятся с одним или двумя теплообменниками. В соответствии с этим система может быть:

- двухтрубная – в ней используются фанкойлы с одним теплообменником, в который поступает холодный или горячий хладотеплоноситель (от чиллера с тепловым насосом или от системы центрального отопления);

- четырехтрубная – фанкойлы с двумя теплообменниками. В один при этом подается хладо-теплоноситель от чиллера, а во второй – горячая вода из системы центрального отопления. При использовании четырехтрубной системы фанкойлы зимой работают как радиаторы центрального отопления (поэтому их надо устанавливать под окнами).

При проектировании системы чиллер-фанкойл производятся следующие расчеты:

- определяются теплоизбытки по каждому помещению и подбираются в каждое помещение фанкойлы необходимой хладопроизводительности;

- по сумме теплоизбытков подбирается чиллер необходимой хладо-теплопроизводительности;

- проводится гидравлический расчет системы для определения диаметров трубопроводов каждого участка, а также выясняется, если используется чиллер со встроенной насосной станцией (гидроциркуляционным модулем), то достаточно ли его давления для нормальной работы системы;

- если используется чиллер без встроенной насосной станции (гидроциркуляционного модуля), то по данным расчета подбирается необходимая насосная станция.

Конструктивными элементами чиллеров являются компрессоры, которые могут быть спиральными или поршневыми, теплообменники.

Насосные станции, которые обеспечивают подачу необходимого количества теплоносителя к потребителям, представляют собой законченный агрегат, включающий циркуляционные насосы, расширительный бак, запорную арматуру и необходимую автоматику.

Производительность фанкойлов можно повысить, увеличивая расход воды, однако при этом необходимо ставить более мощную насосную станцию, что также увеличивает ее стоимость и эксплуатационные расходы.

Оптимальное значение температуры жидкости на выходе чиллера находится в пределах от 5 до 8 ºС, а на входе – от 10 до 12 ºС.

Максимальная температура охлаждающей воды на выходе составляет 12 ºС, а минимальная – 4 ºС. Расход жидкости в чиллере G, л/с, можно определить по формуле

, (2.26)

где Q_чил – производительность чиллера, кВт; Δt – перепад температуры, равный 5 - 6ºС.

Общий объем воды в системе должен быть не менее 3,2 л на 1 кВт производительности чиллера.

Когда необходимо повысить точность поддержания температуры воды или когда чиллер должен работать при температуре окружающей среды ниже 0 ºС, объем воды нужно увеличить до 6,0 … 10,0 л/кВт.

Расход воздуха через фанкойл составляет от 130 до 1500 м³/ч. Фанкойл может устанавливаться на полу, подвешиваться на стене или потолке, встраиваться в воздуховоды за подшивным потолком. Но в любом случае фанкойл состоит из одинаковых по назначению составных элементов, а именно: жидкостного теплообменника с оребренными трубами, вентилятора, многоскоростного электродвигателя, воздушного фильтра, двух- или трехходового клапана, системы управления, конденсатного насоса, поддона для сбора конденсата.

Регулировка производительности фанкойла производится путем изменения скорости вращения центробежного вентилятора или изменения расхода жидкости. Расход жидкости изменяется двух- или трехходовым клапаном, управляемым контроллером.