Принцип работы и преимущества использования систем «ЧИЛЛЕР-ФАНКОЙЛ»

Главная » Чиллеры » Принцип работы и преимущества использования систем «ЧИЛЛЕР-ФАНКОЙЛ»

Системы холодоснабжения с чиллерами и фанкойлами

Системы кондиционирования воздуха с чиллерами и фанкойлами это не только наиболее удачное техническое решение многозональной системы кондиционирования воздуха, но и целый ряд преимуществ перед остальными вариантами систем охлаждения воздуха.

Преимущества систем с чиллером и фанкойлами можно увидеть на примерах их использования в зданиях различного назначения.Круглогодичное автоматическое поддержание заданных параметров в каждом помещении здания при изменении нагрузки на систему кондиционирования.

Система кондиционирования «Чиллер-фанкойл»:

В режиме охлаждения заданные параметры воздуха в помещении поддерживаются автоматически системой управления фанкойлов (изменением скорости вращения вентилятора фанкойла) и расхода хладоносителя через него же.

Наличие водяного контура в системе и местных агрегатов-фанкойлов в каждом помещении дает возможность использовать систему также и для отопления помещений.

В Европе системы с вентиляторными доводчиками, работающими также и в режиме отопления, получили широкое распространение.

Есть мнение, что фанкойлы могут успешно заменить отопительные приборы только в условиях мягких зим, которые не характерны для России из-за того, что при поломке вентилятора фэнкойла или неисправности электродвигателя снижается его производительность. Однако, установка под окнами у наружних стен как минимум двух фанкойлов вместо одного той же мощности, с целью резервирования, решает эту проблему.

В межсезонье источником теплоты в такой системе может быть чиллер, работающий в режиме теплового насоса, зимой-котел или тепловая сеть.

В зависимости от спецификации помещений здания требуемые режимы охлаждения или отопления могут не совпадать во времени. Вид режима определяется сезоном года, расположением помещения в здании, особенностями технологического процесса.

В зданиях, где помещения незначительно отличаются по своему функциональному назначению, и стоит задача одновременного охлаждения или обогрева всех помещений, то используется двухтрубная система, как более дешевая и фанкойлы с одноконтурным теплообменником.

Переключение режима работы системы осуществляется вручную или автоматически с помощью клапанов на магистральных трубопроводах от источника теплоты и чиллера.

Поддержание заданной температуры в режиме обогрева осуществляется так же, как и в режиме охлаждения.

Преимущества отопления фанкойлами перед традиционной системой отопления

Быстрый прогрев помещения при работе вентилятора с максимальной скоростью вращения двигателя
Оптимальное перемешивание воздуха в комнате, что создает равномерное поле температур и способствует тепловому комфорту
В случае необходимости, быстрое охлаждение помещения при отключении системы, таким образом достигается высокая гибкость регулирования температур
Отопление в нерабочие часы может быть в режиме естественной конвекции

К недостатку использования вышеуказанной системы можно отнести шум, создаваемый вентилятором фанкойла и потребление электроэнергии. Но, при этом незначительные затраты электрической энергии окупаются за счет более гибкого регулирования тепловой мощности, отсутствии перегрева в переходный период и перерасхода тепла на отопление.

Система «Чиллер-фанкойл» принцип работы

Система с чиллером и фанкойлами в жилом, офисном или производственном здании может работать в режиме одновременного охлаждения всех помещений здания или в режиме отопления. В здании предусматривается центральная система кондиционирования воздуха, производительность которой определена из условия подачи минимального количества наружного воздуха на одного человека в зависимости от продолжительности пребывания людей в помещении.

Функциональная схема обработки воздуха в центральном кондиционере предполагает его очистку в фильтрах, нагревание и увлажнение зимой, охлаждение и осушку летом. Возможно и необходимо включение в схему теплообменника рекуператора для нагревания наружного воздуха за счет теплоты воздуха, удаляемого из помещений.

Кондиционер удобно устанавливать, а затем и обслуживать на эксплуатируемой кровле здания. Подача обработанного воздуха в помещения идет через систему воздуховодов и воздухораспределителей. Удаление воздуха происходит при помощи вытяжной вентиляции.

В помещениях устанавливаются фанкойлы.

Возможно применение фанкойлов в различных вариантах исполнения, например: горизонтальные без корпуса или кассетные для установки в подшивные потолки, напольные в корпусе для установки под окнами и пр.

Фанкойлы охлаждают или нагревают рециркуляционный воздух в помещениях. Одноконтурные теплообменники фэнкойлов подключаются к системе трубопроводов по двухтрубной схеме. На подводках устанавливаются трехходовые регулирующие клапаны с двухпозиционным регулированием (открыто-закрыто), которые перекрывают проход тепло-холодоносителя через теплообменник фанкойла при достижении заданной температуры в помещении и невозможности дальнейшего ее изменения регулированием скорости вращения вентилятора. В рабочем положении при необходимости нагревания или охлаждения помещения клапаны открыты.

Источник холода для воздухоохладителей центрального кондиционера и фанкойлов-чиллер, работающий только на охлаждение. Параметры воды в системе холодоснабжения 7-12 градусов по Цельсию, они определяются температурными условиями работы чиллера и диктуют определенный расход воды в гидравлической сети трубопроводов. Циркуляцию обеспечивает насосная станция (гидравлический модуль).

Если в здании есть отдельные помещения, где требуется постоянное охлаждение даже в зимнее время, например, серверные, то при двухтрубной системе их круглогодичное охлаждение экономичней всего осуществлять отдельными шкафными (напольными) кондиционерами или сплит-системами.

Источник теплоты-собственный котел. Параметры теплоносителя в режиме отопления СКВ с чиллерами и фанкойлами отличаются от параметров теплоносителя в традиционных среднетемпературных системах отопления.

Значения и перепад температур обычно ниже, они определяются гидравлическим режимом работы контура трубопроводов, общим для отопления и охлаждения, тепловой нагрузке на fancoil с площадью поверхности теплообменника, подобранной по нагрузке охлаждения, условиями надежной эксплуатации котла.

В связи со сложностью увязки теплового и гидравлического режима для отопления и охлаждения целесообразно подключать источник теплоты: котел или тепловую сеть через промежуточный теплообменник, разделяя гидравлические контуры.

В переходный период может потребоваться в одних помещениях охлаждение, в других – отопление, обычно для помещений, выходящих на разные фасады здания. Для раздельного снабжения фасадов теплой и холодной водой предусматривают пофасадное зонирование трубопроводов в зданиях с четко разграниченными фасадами, при отсутствии резких различий в тепловых нагрузках на одном фасаде. Такое зонирование дает возможность в межсезонье работать системе одновременно в двух режимах: охлаждения и отопления, обеспечивая комфортный микроклимат во всем здании.

Но, в этом случае потребуются насосы с регулируемым расходом воды в каждом контуре циркуляции, а также система автоматического пофасадного регулирования.

Двухтрубные системы холодоснабжения «Чиллер-фанкойл»

Преимуществом двухтрубной системы является снижение капитальных затрат на трубопроводы, запорно-регулирующую арматуру, затрат на монтаж системы по сравнению с четырехтрубной системой.

Применение таких систем удобно при реконструкции зданий, когда существует сложность прокладки трубопроводов, размещения арматуры в существующем здании.

К недостаткам системы можно отнести необходимость переключения режимов работы, потребность в дополнительном оборудовании (дополнительны теплообменник, насосы с регулируемым расходом и т.д.), более сложная система автоматического управления.

При технологическом кондиционировании воздуха, когда нагрузка на систему в отдельных помещениях значительно отличается по величине, и по знаку, при комфортном кондиционировании, следует применять четырехтрубную систему тепло-холодоснабжения.

Четырехтрубные системы с чиллером и фанкойлами

Наличие двух контуров отопления и охлаждения дает возможность поддерживать одновременно в каждом помещении независимо от времени года заданные параметры микроклимата.

Примером таких зданий могут быть здания многофункционального назначения телекоммуникационных служб. Когда в одном здании размещаются административные помещения, сервисные службы по работе с клиентами, а также технологические помещения: автозалы, серверные, кросс и т.д., требующие круглогодичного охлаждения помещений, производственные многозональные здания с большим количеством помещений, отличающихся по нагрузке на систему кондиционирования воздуха, например цеха готовых лекарственных средств в фармацевтическом производстве, гостиницы с очень высоким уровнем требований к комфорту.

В четырехтрубных системах фанкойлы могут быть с одноконтурным теплообменником или двухконтурным.

При одноконтурном теплообменнике устанавливаются два трехходовых или четырехходовых регулирующих клапана на трубопроводах холодной и горячей воды, управляемые от датчика температуры воздуха в помещении, подключаемые к соответствующим контурам циркуляции.

При двухконтурном теплообменнике один контур, обычно с большей поверхностью нагрева, подключается к двухтрубному контуру холодной воды с установкой трехходового клапана. Второй же к двухтрубному контуру горячей воды, также с установкой клапана.

При использовании четырехтрубной системы, центральный кондиционер подает в помещения обработанный наружный воздух (3ступени очистки, нагревание, увлажнение, охлаждение, осушка) в размере минимального воздухообмена.

Целесообразно не предусматривать централизованной очистки смеси рециркуляционного и обработанного наружного воздуха, а осуществлять местную очистку рециркуляционного воздуха, который затем подается в камеры перед фильтрами тонкой очистки вместе с обработанным наружным воздухом.

В периметральной зоне здания (чаще всего под окна) устанавливаются фанкойлы.

Источником холода в контуре циркуляции незамерзающего раствора (пропиленгликоль) с параметрами 7…12 градусов по Цельсию является чиллер, который очень рационально устанавливать на плоскую кровлю для экономии производственной площади.

Источником теплоты в контуре циркуляции горячей воды наиболее распространено использование собственной мини-котельной.

Необходимость в промежуточном теплообменнике контура нагревания отсутствует, так как контуры отопления и охлаждения независимы друг от друга.

Все оборудование: центральный кондиционер, котлы, насосы удобнее всего располагать в подвальном помещении.

При отсутствии в здании собственной котельной независимо от выбранной схемы трубопроводов тепло-холодоснабжения, когда источником теплоты является тепловая сеть, в переходный период может наблюдаться дефицит теплоты в помещениях и по этой же причине дискомфорт.

В этом случае, в качестве источника теплоты и холода целесообразно применить чиллер, работающий в режиме теплового насоса с реверсированием холодильного цикла.

Параметры воды в этом режиме должны быть как можно ниже (45….35С). В этом случае в контуре горячей воды необходим промежуточный теплообменник.

Экономия электроэнергии при эксплуатации систем с чиллерами и фанкойлами

Применение систем кондиционирования воздуха с чиллерами и фанкойлами дает возможность снизить общее потребление электрической энергии системой обеспечения микроклимата.

Одной из принципиальных особенностей таких систем является подача в помещение минимально необходимого расхода наружного воздуха и ассимилирование избытков теплоты местными агрегатами-фэнкойлами.

Мощность и энергопотребление вентиляторов оказывает значительное влияние на энергоэффективность системы в целом.

Потребление электроэнергии складывается из мощностей, потребляемой вентилятором центральной СКВ и вентиляторами фанкойлов.

В прямоточных системах кондиционирования воздуха расчетный расход воздуха (максимальная производительность) определяется по избыткам теплоты в помещении, что значительно превышает минимално необходимый расход наружного воздуха.

Применение централизованной рециркуляции дает возможность уменьшить расходы холода и теплоты, но не влияет на потребление электроэнергии системой. В центральных системах с переменным расходом воздуха, в двухканальных системах не удается довести расход приточного воздуха до его минимально необходимых значений.

Если рассмотреть три варианта систем кондиционирования воздуха одинаковой охладительной мощности:

Центральная система с переменным расходом, рециркуляционными вениляторами, концевыми устройствами с переменным расходом воздуха и вентиляторами (снижение энергопотребления до 57% от максимального значения при уменьшении расхода воздуха до 30% от его полной нагрузки);
Центральная система с переменным расходом меньшей потребляемой мощности за счет уменьшения напора, рециркуляционными вентиляторами, без вентиляторов в концевых устройствах (снижение энергопотребления до 22% от максимального значения при уменьшении расхода воздуха до 30% от его полной нагрузки);
Система с местными вентиляторными доводчиками без централизованного притока (расход воздуха минимально необходимый).

Сравнение показало, что первая система потребляет наибольшее количество энергии, повышение эффективности системы возможно путем уменьшения мощности вентилятора центральной системы и отказа от вентиляторов концевых устройств (вторая система).

Наилучшие показатели энергопотребления у третьей системы. Это достигается благодаря отсутствию энергопотребления центральной системой, рециркуляционными вентиляторами, несмотря на низкий КПД небольших вентиляторов фанкойлов.

В системе кондиционирования воздуха с эжекционными доводчиками, производительность которой обычно близка к минимально необходимому расходу наружного воздуха, необходимо создать повышенное давление воздуха перед соплами, вентилятор имеет больший напор, и энергопотребление системой больше, чем в системе с вентиляторными доводчиками.

В реконструируемых зданиях, когда нет возможности устроить центральную систему кондиционирования воздуха (ограниченная высота помещений, невозможность прокладки воздуховодов, отсутствие помещений для центрального кондиционера) и имеется существующая система водяного отопления, могут применяться поэтажные приточно-вытяжные установки в комбинации с фанкойлами горизонтального исполнения для охлаждения помещений в теплое время года.

В тех зданиях, когда нецелесообразен централизованный приток наружного воздуха, например в гостиницах, для которых характерна неравномерность заполнения гостиничных номеров, жилых зданиях, реконструируемых зданиях при дефиците строительных площадей возможно применение фанкойлов со смешиванием наружного и рециркуляционного воздуха.

Фэнкойлы устанавливаются у наружной стены, где устраивается отверстие с защитной решеткой для забора наружного воздуха. В этом случае следует применить фанкойлы со смесительной камерой и клапанами на наружном и рециркуляционном воздухе, с автоматикой защиты теплообменника фанкойла от замерзания.

Экономия электрической энергии в системах кондиционирования воздуха с чиллерами и фанкойлами достигается также за счет гибкого индивидуального регулирования тепловой и холодилной мощности фанкойлов в каждом помещении и мощности чиллера при уменьшении нагрузки на систему кондиционирования.

Регулирование холодильной мощности чиллера осуществляется ступенчато при установке чиллера с несколькимим герметичными поршневыми или спиральными компрессорами, пропорционально изменению нагрузки в чиллерах с винтовыми и полугерметичными компрессорами.

Чтобы сгладить неравномерность холоснабжения системы при ступенчатом регулировании мощности и неравномерность потребления холода, в системе устанавливается бак-аккумулятор.

Затраты на электроэнергию, потребляемую чиллерами, можно значительно снизить при работе в ночное время с пониженными тарифами при наличии аккумулирующей емкости.

Экономия тепловой энергии и топлива при комбинированной выработке теплоты и холода системами чиллер-фанкойлы

Для многих зданий в теплое время года одновременно необходимо охлажение воздуха с использованием искусственного холода и подогрев воды на нужды горячего водоснабжения, особенно актуално это в тот период, когда основной источник теплоты на нужы горячего водоснабжения отключается на профилактику и ремонт.

Соотношение количества теплоты, отбираемой от конденсатора чиллера, которое зависит от его холодильной мощности, и расхода теплоты на нужды горячего водоснабжения зависит от назначения здания.

Самые большие нагрузки на нужды горячего водоснабжения в жилых зданиях, гостиницах, санаториях, базах отдыха, спортивно-оздоровительных комплексах, бассейнах, ресторанах.

Обычно в этих зданиях для создания и поддержания требуемого микроклимата используют системы кондиционирования воздуха.

В этом случае преимущества системы «чиллер-фанкойл» неоспоримы по сравнению с другими системами.

С энергоэкономичной точки зрения совместное использование теплоты и холода, вырабатываемое чиллером, повышает эффективность инженерных систем здания, уменьшает срок окупаемости капитальных вложений.

Многолетний практический опыт работы в сфере обслуживания и ремонта чиллеров всевозможных брендов, дает возможность Специализированному Бюро Наладки выполнять подбор чиллеров и проектировать системы «ЧИЛЛЕР-ФАНКОЙЛ» в максимально эффективном, рациональном и работоспособном варианте.

Узнать больше о Специализированном Бюро Наладки