Климатизация с переменным расходом хладона
Опубликовано: 17 ноября 2016 г.
409
Системы с переменным расходом фреона ( VRV или VRF) уверенно лидируют среди систем климатизации в области эффективности преобразования энергии. Еще недавно они были рассчитаны на применение лишь в относительно больших офисных и торговых помещениях, а сегодня все увереннее захватывают плацдармы и в бытовом сегменте.
История VRF-систем была бы иной, если бы в конце 1970 гг. не произошел энергетический кризис. Тогда системы кондиционирования с непосредственным испарением хладагента, несмотря на потенциально бóльшую энергоэффективность, не могли соперничать с центральными системами кондиционирования. Мультисплит-системы позволяли подключать к одному внешнему блоку максимум четыре внутренних. Да и тут не допускалось размещение наружного и внутреннего блоков на расстоянии более 25 м друг от друга.
В 1982 г. усилия инженеров компании Daikin дали результат – выпуск первой системы VRV (VRF – как назвали их другие производители) стал новым этапом в повышении эффективности климатического оборудования. Предложенная технология позволила увеличить максимальную длину трубопроводов до 100 м.
Мультисплит или VRF
В мультисплит-системе, в отличие от VRF, от внешнего блока к внутренним проходят отдельные фреоновые трубопроводы, а в последней – фреоновый контур общий. Внутренние блоки подключаются к нему и используют столько хладона, сколько им требуется для поддержания заданного температурного режима в обслуживаемом помещении.
Внешние блоки могут быть собраны в систему с единым управлением и общей фреоновой трассой, суммарная производительность которой весьма внушительна (для VRF – до 100 кВт при более чем 60-ти внутренних блоках). При этом все компоненты системы имеют адекватные габариты и могут быть доставлены к месту установки (например, на крышу) в обычном грузовом лифте. Проектируются они в расчете на максимальное упрощение и ускорение монтажа.
Все внутренние блоки почти никогда не работают с полной нагрузкой, а это означает, что производительность внешних блоков можно регулировать в широких пределах. Разумеется, при неполной нагрузке в работу включаются не все внешние блоки системы, но если такой блок один, то он тоже будет работать в экономичном режиме. Широкое применение в VRF-системах инверторных приводов компрессоров позволило сэкономить до половины энергии, которую потратил бы на выработку такого же количества холода чиллер, для него столь тонкая настройка производительности невозможна.
Многие VRF-системы могут работать в реверсивном режиме. При этом в бюджетном исполнении они обеспечивают лишь одновременную работу всех блоков на охлаждение или обогрев.
При необходимости климатизации нескольких изолированных помещений комфортные температуры в них могут поддерживать мультисплит-системы, в которых один наружный блок подключен к нескольким внутренним. В большинстве таких систем используют внутренние блоки настенного типа, но существуют и такие, в состав которых входят канальные, кассетные, потолочные и др. (рис. 1).
Рис. 1. Различные типы внутренних блоков
Среди достоинств мультисплит-систем – энергоэффективность, низкий уровень шума, адаптивность к интерьеру. Их монтаж оказывается наиболее удачным решением также при нежелательности или невозможности размещения на фасаде нескольких наружных блоков.
Среди недостатков – необходимость прокладки более длинных, чем при монтаже обычных сплит-систем, коммуникаций и соединение всех внутренних блоков с одним внешним. А его неисправность приводит к выходу из строя системы кондиционирования нескольких помещений. Поэтому два «сплита» в общем-то надежнее одного «мульти».
Комната комнату греет
Для кондиционирования целого этажа многоквартирного дома или большого коттеджа сегодня успешно применяют VRF-системы. В них к общему фреоновому контуру подключены внутренние блоки, забирающие столько хладагента, сколько требуется для поддержания заданных температурных параметров в конкретном помещении. Причем внешние блоки мощностью до 100 кВт и выше объединяются в системы с общими трубопроводами и управлением.
Традиционно VRF-системы, комплектуемые по модульному принципу и имеющие большую мощность, применяются для климатизации коммерческой недвижимости. Однако в настоящее время почти все ведущие производители такой техники предлагают и оборудование, разработанное для кондиционирования сравнительно небольших объектов. От более мощных его отличает меньшая максимальная длина фреоновых магистралей, а также возможность подключения к однофазной электрической сети и применения внутренних блоков, используемых в обычных сплит- и мультисплит-системах.
Как уже упомянуто, максимальная производительность VRF-систем может быть очень высокой. Такие решения часто оказываются привлекательными не только для владельцев и арендаторов коммерческой недвижимости, но и для собственников относительно небольших коттеджей.
В последнее время распространение получают трехтрубные VRF-системы, оснащенные механизмом рекуперации тепла. Они наиболее полно раскрывают свои преимущества в случаях, когда часть помещений обогревается, а другая часть – охлаждается (рис. 2). Например, такое часто происходит в гостинице или магазине.
Рис. 2. Схема климатизации группы изолированных помещений с применением VRF-систем
В межсезонье, при смешанном режиме работы, VRF-системы с рекуперацией обеспечивают преобразование энергии с COP (коэффициент преобразования энергии) до 6 и даже более. Причем в сепаратных режимах «охлаждение» или «обогрев» значение COP обычно не превышает 4.
Так, трехтрубная VRF-система Panasonic 3-WAY MF2 позволяет одним внутренним блокам работать на охлаждение, а другим – на обогрев. Система подходит и для зданий, в которых есть помещения, требующие круглогодичного охлаждения, – машинные, производственные залы или склады. В этом случае недостаток тепла с одной стороны будет компенсироваться избытком с другой.
Panasonic 3-WAY MF2 обеспечивает кондиционирование объектов площадью от 100 м2. Она создает требуемый температурный режим в помещениях, работая как на охлаждение (при наружной температуре до 46 °С ), так и на обогрев (до –20 °С).
Мощность внешнего блока в режиме охлаждения 56 кВт, причем блоки можно объединять в группы по два или три, доводя общую мощность системы из трех блоков до 168 кВт (охлаждение) и 189 кВт (обогрев).
Трехтрубные системы серии MF2 предлагают пять базовых моделей внешних блоков с инверторным компрессором постоянного тока мощностью до 12 кВт. В зависимости от потребностей пользователя можно объединить до трех блоков, получая мощность кондиционирования воздуха 36 кВт.
Система предусматривает гибкую конфигурацию трубопровода, который может адаптироваться к типу и размерам здания. Фактическая длина трубопровода (от внешнего блока до самого дальнего внутреннего) может достигать 180 м. Максимальный перепад высоты между внешним и внутренним блоками – 50 м, перепад высоты установки внутренних блоков – 15 м. В одной системе может быть до 52-х подключенных внутренних блоков. А соотношение производительности внутренних и внешних блоков достигает 150 %.
Рис. 3. Внешний блок трехтрубной системы ECOi
Трехттрубные системы ECOi MF2 (рис. 3) имеют встроенную функцию Demand Control, основанную на инверторном управлении. С ее помощью можно запрограммировать три уровня потребления энергии, например, потребление энергии может устанавливаться в три этапа, и работа с оптимальными рабочими характеристиками осуществляется в соответствии с настройками и режимом энергопотребления.
Электроника плюс
Ассортимент внутренних блоков для VRF-систем значителен. Каждый производитель старается обеспечить свою продукцию блоками различных типов, а значит, всегда можно найти кассетные, канальные, бескорпусные, настенные, напольные и другие внутренние блоки. В линейке оборудования обязательно найдется блок для интеграции VRF с системой вентиляции здания. Каждый внутренний блок обычно оснащен электронным терморегулирующим вентилем (ТРВ), позволяющим регулировать расход в зависимости от тепловой нагрузки на блок.
Существуют также системы, в которых ТРВ не встроен непосредственно во внутренний блок, а монтируется отдельно. С одной стороны, это удорожает и усложняет систему, с другой – позволяет использовать стандартные внутренние блоки от сплит-систем. Кроме того, уровень шума блока без ТРВ в общем случае ниже, что особенно актуально для «коттеджных» кондиционеров.
Надежность работы VRF-кондиционера во многом зависит от производителя, проектировщика и монтажника оборудования. Однако в самой VRF-системе, как правило, уже заложены некоторые функции, обеспечивающие ее работу в нештатных ситуациях. К примеру, при поломке одного внешнего блока другие смогут подменить его на период ремонта, а в ряде случаев хладагент будет автоматически откачан из поврежденного агрегата. Таким образом, даже при полной поломке одного блока работоспособность всей системы нарушается некритично, в отличие от функционирования центрального кондиционера. Эксплуатационные расходы VRF-систем обычно ниже аналогичных расходов при использовании систем «чиллер-фэнкойл».
Производители VRF-систем обычно предусматривают возможность управления как с помощью индивидуальных пультов, так и за счет центральной диспетчеризации. Используя последнюю, можно отключить индивидуальный пульт, или заблокировать определенные режимы работы (это необходимо, например, в системах без рекуперации тепла для того, чтобы летом случайно не включился обогрев), или скорректировать работу любого внутреннего блока. Диспетчер может также отслеживать параметры работы каждого блока. Для управления VRF-системами применяются как протоколы автоматизации LonWorks, BacNet и др., так и оригинальные разработки производителей.
Для них или для нас
Сейчас почти все производители предлагают системы, разработанные в расчете на климатизацию небольших помещений. Как правило, их отличает меньшая максимальная длина фреоновых трасс, однофазное питание и описанная выше возможность использования обычных внутренних блоков.
Однако во главу угла при проектировании климатической системы часто ставится не только энергоэффективность, но и комфорт и безопасность конечного потребителя. И в этой области VRF-системы уверенно занимают лидирующие позиции. Во-первых, VRF-кондиционер безопаснее с учетом «простудного» фактора, очень существенного для потребителей: температура выходящего из внутреннего блока воздуха находится в зависимости от температуры в помещении, и чем ближе ее значение к заданному, тем выше будет температура кондиционированного воздуха. Влажность в помещении также поддерживается на заданном уровне.
Все вышеописанные достоинства часто перечеркиваются более высокой стоимостью оборудования. И относительно низкая цена энергоресурсов в РФ часто становится причиной игнорирования одного из самых основных преимуществ VRF-систем – высокой энергетической эффективности. Также и достигнутое максимальное расстояние (до 100 м и даже больше) между наружным и внутренним блоками в ряде случаев оказывается недостаточным, и это заставляет проектировщиков искать другие решения для ряда масштабных объектов.
Однако, несмотря на эти недостатки, VRF-системы становятся все популярнее, особенно в последнее десятилетие, когда удорожание энергоресурсов стало устойчивым восходящим трендом. Растет доля таких систем и в России, здесь на первом плане соображения престижности и комфортности для потребителя. Сегодня большинство ведущих производителей климатической техники имеют в ассортименте продукции VRF-системы. Помимо компании Daikin, это японские индустриальные гиганты – Mitsubishi Electric, Mistubishi Heavy, Toshiba (рис. 4), их бренды и дочерние компании, Hitachi, Fujitsu, корейские компании – LG, Samsung, китайские производители климатической техники – Gree, Haier, Midea, отечественные OEM-бренды – Dantex, General Climate.
Рис. 4. Внешний блок Toshiba
Но если сплит-системы китайских марок уже прочно заняли свою нишу, то в VRF-сегменте ситуация пока неоднозначна: профессиональный рынок еще не вполне доверяет VRF-системам, выпущенным новичками. Но, например, китайские производители демонстрируют устойчивую положительную динамику, и у них можно найти привлекательные предложения, подкупающие как ценой, так и заявленными характеристиками оборудования.
Статья из журнала "Аква-Терм", № 5/2016.