Особенности мультизональных систем кондиционирования

Работа VRV и VRF комплексов в зимний период

Как известно, кондиционеры не могут работать когда температурные показатели окружающего воздуха ниже заданных производителем. И даже самые современные системы кондиционирования не стали исключением. Но, в связи с тем, что мультизональные vrf системы приобрели огромную популярность и используются в странах, где практически круглый год отметка термометра не переваливает за + 10, была сделана доработка компрессорных модулей, благодаря чему максимально уменьшено влияние низких температур на конденсатор, который является самым «нежным» местом этих климатических систем. Доработка была названа VRV-house.

Изменение коснулось работы контроллера, который теперь дополнительно оснащен температурными датчиками, и полностью исключает падение давления конденсации, которая свойственна таким климатическим комплексам при их функционировании в недопустимом температурном диапазоне.

Преимущества и недостатки этих климатических систем

  1. Одним из главных преимуществ такого климатического комплекса является простота монтажа. Благодаря небольшому весу внутренних блоков и одной общей фреоновой магистрали, устанавливать ее в здании могут всего несколько специалистов, которых по силу содержать даже небольшим сервисным компаниям.
  2. В зависимости от потребностей того или иного помещения, к мощным внешним модулям могут подключаться внутренние, различные по производительности и способу монтажа.
  3. На сегодняшний день различными компаниями выпускаются внутренние модули VRV или VRF системы. Существует огромный выбор различных внутренних блоков, которые можно подобрать исходя их архитектуры или интерьера помещений.
  4. Такие климатические комплексы считаются наиболее экономичными, благодаря возможности индивидуального управления каждым внутренним модулем. Обогрев (охлаждение) будет исключительно в тех помещениях, где это необходимо. Как утверждают производители, она рассчитана на использование более чем 30 лет.

О недостатках этой техники можно сказать единственное: она изрядно стоит. Причем при всей своей экономичности и простоте в установке, стоимость 1 к.кв этого климатического комплекса составляет порядка 250 у.е., а рассчитана она на площадь от 500 до 1500 к.кв. Именно поэтому ее так редко можно встретить даже в больших квартирах. Основными ее потребителями являются производственные помещения, крупные офисные центры, солидные торговые центры и гипермаркеты, гостиничные комплексы. Конечно же, встречаются они и в загородных домах, но это скорее исключение, чем правило.

Расчет и подбор оборудования VRF систем

В проектировании VRF системы используются:

Основные законы естественных наук – закон сохранения массы и энергии. VRF система обменивается потоками воздуха со средой помещения и наружной средой здания.

Второй закон термодинамики. Из него следует, что для повышения тепловой энергии необходимо произвести механическую работу, получаемую от сжатия компрессора.

Расчет мощности внутренних блоков

Расчет мощности можно произвести, принимая условие, что мощность внутренних блоков Qвн будет равна тому количеству холодного воздуха, который передан на теплообменник. Рассчитаем это объем воздуха:

  • k — коэффициент теплопередачи внутреннего блока, Вт/(м2˚С);
  • F – площадь поверхности теплообмена, м2;
  • tвн1 – температура воздуха помещения на входе во внутренний блок, ˚С;
  • tвн2 – температура воздуха помещения на выходе внутреннего блока, ˚С;
  • tфр – температура закипания фреона, ˚С.
  • k * F – постоянная величина, зависящая от свойств материала блока и его габаритов;
  • tфр – температура, которая постоянна и поддерживается автоматикой VRF системы.

Так же, мощность внутреннего блока равна мощности охлаждающего фреона, который поступает в блок:

  • Gфр — расход фреона во внутреннем блоке, кг/с;
  • qфр — теплота фазового перехода 1 кг фреона, Вт/кг.

Из формулы 1 можно сделать вывод, что мощность внутреннего блока зависит, в первую очередь, от температуры воздуха на входе tвн1. Из формулы 2 – что температура зависит от расхода фреона, поступающего в блок. По условию термодинамического баланса – какое количество энергии поступило к внутреннему блоку, такое же и отойдет от него. Следовательно, уравнение 1 и 2 можно приравнять:

Мощность блока можно увеличить путем повышения расхода хладагента Gфр с помощью терморегулятора. При понижении температуры воздуха в помещении мощность блока резко снизится.

Расчет мощности внешних блоков

При расчете мощности внешних блоков следует учитывать максимальную холодопроизводительность внутренних блоков. По формуле можем определить мощность наружного блока.

От расхода фреона Gфр и kгидр — гидравлической характеристики сети зависит потеря давления в системе:

Путем контроля над этими характеристиками автоматическая система VRF поддерживает необходимое давление на входе и выходе наружного блока.

При превышении стандартной длины трассы равной 7,5 метров происходит возрастание kгидр. Из-за этого происходит снижение расхода хладагента, а следовательно, уменьшение мощности блока.

Подбор сечения трубопроводов производится специалистами на основании таблиц, подбор диаметров сечения труб – с учетом всех мощностей внутренних блоков системы.

Подбор рефнетов (разветвитель фреоновой магистрали) и коллекторов (собирающее устройство) производится на основании производительности внутренних блоков и выбранного диаметрального сечения трубопровода.

VRF система кондиционирования

Дословный перевод  VRF (Variable Refrigerant Flow) – «переменный поток хладагента», что означает общую двух- или трехтрубную систему трубопровода.

Двухтрубная VRF система

Одновременная работа всех внутренних блоков либо на отопление, либо на охлаждение. Так же по второй трубе хладагент может подаваться из внешнего блока как в состоянии жидкости (выработка холода), так и в газообразном виде (выработка тепла).

Трехтрубная VRF система

По одной трубе – рабочее вещество поступает от внутренних блоков ко внешнему. Для возврата фреона в трёхтрубных системах к внутренним блокам отведено две трубки, по одной он поступает в виде газа, по другой – в виде жидкости. Поэтому и возможна самостоятельная работа внутренних блоков в разных режимах.Трехтрубная VRF система

Преимущества VRF систем перед обычными сплит-системами:

  1. Протяженность трассы. Компрессор способен прокачать фреон на расстояние до 300 м с перепадом высоты 30-35 м.
  2. Один наружный блок – на несколько внутренних. Главным преимуществом такой конструкции является возможность подключения большого количества внутренних блоков лишь к одному наружному. 
  3. Варьируемое количество внутренних блоков. В случае появления новой комнаты в здании можно приобрести дополнительный внутренний блок и, путем подключения через микропроцессор, он будет в одной сети с прочими блоками.
  4. Несколько типов внутренних блоков. В зависимости от специфики конкретного помещения выбирается подходящий тип внутреннего блока – кассетный,  канальный,  потолочный или настенный. Он будет поддерживать нужный микроклимат в помещении независимо от других.
  5. Большая производительность. Система способна одновременно обогревать и  охлаждать воздух в больших помещениях, площадь которых 150-500 м2. 
  6. Автоматическое управление. Во внутренних блоках устанавливается терморегулирующий вентиль на электронном управлении, за счет чего обеспечивается подача нужного объема хладагента. Автоматика определяет, какое количество хладагента необходимо подать на конкретный внутренний блок, работающий в индивидуальных  температурных условиях, чтобы избежать бесполезного расхода рабочего вещества.
  7. Надежность.  Производитель обещает надежную работу системы на 25-30 лет по сравнению с обычными кондиционерами со сроком службы 7 лет.
  8. Возможность качественной диспетчеризации. Всю систему можно запрограммировать, чтобы, например, все кондиционеры начинали свою работу за полчаса до прихода сотрудников на рабочее место или возвращения хозяев домой.
  9. Разнообразие управления. Возможно индивидуальное управление с пульта непосредственно внутренним блоком в помещении или общий централизованный контроль всей  системы.
  10. Работа при низкой окружающей температуре. Мультизональная техника способна функционировать в весьма жестких температурных условиях. Допустимое предельное значение температуры  –  до -50 ˚С, в зависимости от марки и модели оборудования.
  11. Высокое КПД (Коэффициент полезного действия). КПД такой системы значительно выше, чем у простых инверторных  кондиционеров, т.к. в обслуживании нуждается только один наружный блок.
  12.  Точность регулировки температурного режима до  ±0,5 ˚С.
  13.  Аварийная безопасность. В случае отключения одного внутреннего блока вся сеть продолжает работу.
  14.  Спектр использования мультизональных систем. Высокоэтажные жилые дома, офисы, автосалоны, коттеджи, отели, торговые центры…

Недостатки VRF систем

  1. Высокая цена по сравнению с обычными кондиционерами.
  2. Сложность расчета.  Важным фактором является грамотное построение схемы системы вентиляции и кондиционирования. Следует правильно учесть все параметры помещения и уяснения его целей. Просчеты на этих этапах могут привести к нежелательным последствиям: потери электроэнергии, снижение эффективности работы оборудования.
  3. Выбор одной фирмы всех составляющих системы. При всем том, что система весьма интеллектуальная, для нормальной работы желательно, чтобы она полностью производилась одной фирмой,  т.к. все части имеют электронные составляющие детали, которые должны согласовываться друг с другом для обеспечения бесперебойной работы.
  4. Опасность утечки хладагента в случае пробоя трубопроводной трассы. Система в этом случае прекратит свое функционирование из-за поломки.
  5. Сложность монтажных и пуско-наладочных работ. Как и любая прочая техника, данное оборудование нуждается в периодическом ТО и плановой проверке. Любой монтаж должен проходить строго сотрудниками сервисного центра, т.к. работа с этим оборудованием является сложной и специфической. Несоблюдение рекомендаций влечет за собой поломку и сбой в целой системе.
  6. Отключение. В случае отказа внешнего блока вся система будет отключена.

Безопасность и надежность

Если в обычных сплит-системах при поломке наружного бока парализуется вся система кондиционирования, то в VRF/VRV допустима установка нескольких внешних модулей. Когда один из них выходит из строя, нагрузка автоматически перераспределяется на другие, поддерживая работоспособность всего комплекса.

Простота конструкции выгодна лишь с одной стороны — единые магистрали трубопровода снабжают хладагентом десятки внутренних модулей. При повреждении трассы есть вероятность протечки фреона, что парализует всю систему кондиционирования. Кроме того, несмотря на заверения производителей, хладагент может быть вреден для человека.

Что такое VRF?

Это высокотехнологичная система вентиляции воздуха, имеющая в основании несколько принципов:

  • Только хладагент, Хладагент является единственным охлаждающим элементом в системе (в отличие от систем охлаждения, в которых хладагент используется для охлаждения/нагрева воды, циркулирующей по всей системе).
  • Инвертор Инверторные компрессоры, позволяющие снизить энергопотребление при нагрузке охлаждения/нагрева. Несколько кондиционеров воздуха (внутренних блоков) в одном кольцевом контуре хладагента.
  • Масштабируемость Возможность модульного расширения (особенно подходит для крупных объектов), которые могут расти постепенно.

Вертикальные фреонопроводы

Вертикальные фреонопроводы значительно усложняют конструкцию VRF-системы, поэтому следует сокращать их длину всеми доступными способами. Как правило, нужда в вертикальных фреонопроводах возникает тогда, когда наружные блоки размещаются на кровле многоэтажного здания.

Пучок фреонопроводов от наружных блоков, расположенных на кровле, входит в помещение, и через шахты в перекрытиях расходится по этажам здания, где находятся внутренние блоки. Будем считать, что на каждый этаж идет один фреонопровод, внутренние блоки которого, находящиеся на одном этаже, подключены к горизонтальной части. Он состоит из двух труб: газовой, большего диаметра и жидкостной – меньшего. В системах с рекуперацией тепла располагается 3 трубопровода – добавляется еще газовый высокого давления. Внутри помещения возле прохода через покрытие располагают неподвижные опоры в виде хомута МР.

Следует вычислить действующую нагрузку на неподвижную опору, используя данные о весе фреонопровода из табл. 2. Поскольку для вертикального фреонопровода используется консольное крепление, то речь идет о предельном крутящемся моменте (см. табл. 3), т.е. необходимо учитывать длину шпильки от траверсы до хомута. Расчетная схема – на рис. 10.

Рис. 10. Схема расчета предельной нагрузки на опору

Расстояние L (плечо) замеряется от стены (траверсы) до центра масс фреонопровода. Вес фреонопровода берется из табл.2 и умножается на длину фреонопровода от неподвижной опоры до точки перехода вертикального в горизонтальный участок. Полученное значение крутящего момента сравнивается с предельным – из табл. 3. Если действительное значение меньше предельного, то конструкция будет устойчива, если нет – то следует искать пути увеличения жесткости, например, увеличения диаметра шпильки с М8 до М10.

Через каждые 5 м (фактически через этаж) на фреонопроводе устанавливают подвижные опоры типа MIP-H или K-Flex соответствующего диаметра. После перехода вертикальной части в горизонтальную, на расстоянии от 4 до 6 м от угла устанавливают подвижную опору типа MPSG (маятниковая опора, допускающая перемещение в 2 плоскостях – две степени свободы), см. рис. 11.

Рис. 11. Маятниковая опора MPSG

На рабочем режиме при сжатии (режим «охлаждения») вертикального участка ролик опоры приподнимается, не ограничивая перемещений трубы в режиме кондиционирования.

Вылета в 4 м достаточно для обеспечения компенсаций температурных деформаций как вертикального, так и горизонтального участков. Далее по ходу фреонопровода устанавливают подвижные опоры типа MIP-H с соответствующей обвязкой.

Для компенсации деформаций вертикальногоризонтального участка фреонопровода удобно пользоваться «шаровой опорой» типа WW, рис. 12. Для создания одной подвижной опоры используют два подвеса (фактически, это аналог карданного подвеса) с шариковым шарниром.

Рис. 12. Шаровая опора типа WW

Приведенная выше логика компенсации температурных деформаций предполагает, что вертикальный и горизонтальный участок будут работать на компенсацию совместно. Однако многовариантность решений в инженерии позволяет применять и другие модели, например, с одной шариковой опорой на горизонтальной части, когда компенсации деформации будут разнесены на вертикальную и горизонтальную составляющие. Выбор метода компенсации зависит от длины вертикального и горизонтального участков.

Принцип работы

Первый шаг к зонированию кондиционирования был сделан вместе с появлением сплит-систем. До начала эры сплит-систем оконные моноблоки напоминали мужика из сказки, который искал потерянный рубль не там, где потерял, а там, где светло. Точно так же динозавры мира кондиционеров охлаждали или нагревали воздух не там, где это необходимо, а там, где удалось осуществить монтаж – то есть возле окон.

В сплит-системах отделенный от внешнего блока внутренний модуль впервые удалось расположить именно там, где он нужен. Однако, всех проблем это не решило.

Принцип работы системы

Во-первых, внутренний блок не стал совершенно независимым от внешнего: длинна коммуникаций среднего бытового мульти-сплит кондиционера для нормальной работы не должна превышать 10-15 метров. Свыше этого потери мощности становятся заметными, ну а если попытаться все же «отодвинуть» внутренний модуль от внешнего блока метров на 40-50, кондиционер просто не сможет работать. Конечно 10-15 метров – это более чем достаточно для квартиры или небольшого офиса, но в торговых либо производственных помещениях большой площади нередко возникает необходимость охлаждать либо нагревать помещения, находящиеся на расстоянии 30 и более метров от ближайшей внешней стены.

Во-вторых, площадь покрытия даже мощного бытового кондиционера редко превышает 50м2 при стандартной высоте потолка. Для промышленного кондиционера эта цифра больше в 2-3 раза. На практике же не редкость потребность в кондиционировании помещений в многие сотни, а то и тысячи квадратных метров. Да к тому же эти помещения не представляют собой один большой зал, а разделены множеством перегородок.

Установить по сплит-системе на каждое помещение – значит обвесить все здание внешними блоками. Да и цены на такой «декор фасада» будут совершенно неприличными. Выручают канальные системы, распределяющие охлажденный (или нагретый) воздух от мощного внутреннего блока в нуждающиеся в кондиционировании помещения по системе каналов-воздуховодов. Но применение канальных систем имеет ряд ограничений.

Не эстетично и экономически невыгодно

Дело в том, что воздуховоды канального кондиционера обычно скрываются за подвесными потолками и фальшстенами, «воруя» полезный объем помещения. Это не проблема для торговых и выставочных центров, залов и фойе театров и кинотеатров и т.д., где канальный кондиционер является лучшим выходом. А вот для офисного здания, где площадь отдельных помещений совсем небольшая, а высота потолков может не превышать высоты потолков в обычной квартире, растрата объема на воздуховоды канальной системы является явно избыточной, цена не оправдывает результат. Как и выделение отдельного помещения с хорошей звукоизоляцией под монтаж мощного внутреннего блока.

В этом случае широко применяют мульти-сплит-системы. Мульти-сплит-системы включают в себя несколько внутренних модулей, подключенных к одному наружному модулю повышенной мощности. Основная особо шумная механика при этом, как и у обычных сплит-систем расположена в наружном блоке, а не во внутреннем, как в канальных системах.

Особенности VRV/VRF

Главное отличие оборудования от обычных мультисплит-систем заключается в более сложной схеме и высокой производительности. Количество внутренних устройств устанавливается в зависимости от количества комнат/помещений, нуждающихся в кондиционировании. Блоки соединяются магистралью из труб, по которым циркулирует фреон. На разветвлениях трубопроводов устанавливают коллекторы.

Двухтрубная конструкция позволяет попеременно охлаждать или нагревать воздух в отдельных помещениях, а трехтрубная дает возможность кондиционировать воздух сразу во всех комнатах. Для стабильной работы может устанавливаться сразу несколько наружных модулей. Это дает возможность задействовать дополнительное устройство при поломке основного.

Также наличие нескольких модулей позволяет дополнить систему новыми компонентами. В отличие от обычного кондиционера, в ВРФ/ВРВ можно изменять комплекс, добавляя новые магистрали, менять изношенные или поврежденные участки.

Расстояние между наружными и внутренними модулями по горизонтали может составлять до 150 метров, что делает VRV оптимальным решением для больших помещений. По вертикали протяженность трасс способна доходить до 50-90 метров, что позволяет установить внешний модуль на верхнем этаже, не нарушая архитектуру фасада здания.

Мультизональные устройства этого типа управляются несколькими способами:

  • с помощью компьютерной техники и специализированного программного обеспечения;
  • посредством пультов дистанционного управления (для каждого внутреннего модуля);
  • с помощью панели централизованного пульта управления.

Мультизональные ВРФ-кондиционеры разных брендов работают по одному принципу. Но лишь оборудование надежных производителей гарантирует сохранение работоспособности в непростых условиях и возможность оперативного ремонта при поломке.

1 Характерное устройство и особенности VRV оборудования

VRV системы по заявленному принципу работы, мало чем отличается от деятельности обычных сплит-систем. В классической VRV системе кондиционирования механизм циркуляции хладагента происходит точно так же, как и в обычной климатической технике предыдущего поколения.

Фото 1.Принцип работы VRV оборудования

Главным отличием станет мощность внешнего блока, которая позволяет подключать к нему множество внутренних модулей.

Сразу стоит заметить, что обычная сплит-система небольших размеров не выделяет много шума. Особенности VRV кондиционирования заставляют систему поглощать большое количество энергии, благодаря своей мощности и работать при повешенном шумовыделении. Из-за таких качеств наружный блок данной системы можно устанавливать только в десяти метрах от всей постройки.

Само устройство базируется на нескольких модификациях. Они бывают:

  • напольного исполнения;
  • навесного варианта;
  • кассетные.

Приобретение того или иного типа кондиционера VRV будет основано на пространственных характеристиках здания, позволяющих разместить данную систему. Любой вариант внешнего блока отличается крайней аккуратностью. Но вместе с тем к нему будут протянуты магистрали для подачи нужных ингредиентов к внутренним модулям.

Самым большим плюсом можно считать возможность соединения двух-трех внешних блоков с тридцатью или более точками внутренних элементов.

Такую дорогую по стоимости технику должны устанавливать только квалифицированные мастера. У них должны быть практические навыки, основанные на теоритических знаниях. Потому что подобный монтаж очень дорого обойдется, если возникнут ошибочные действия при установке оборудования.

Самая сложная часть монтажа заключается не в установке блоков и модулей, а именно в распределении и правильном подключении всех магистралей.

Что касается внешнего блока, то при его установке, нужно учитывать звук от двигателя, который не должен мешать людям в здании. Чем мощнее модель, тем дальше от периметра она должна располагаться. Однако существует отличный вариант месторасположения таких блоков – это крыша строения. При такой форме установки, люди в здании не будут ощущать дискомфорта. Главное – суметь закрепить оборудование именно на крыше.

Часто конструкция кровли не дает такой возможности. В принципе, можно произвести монтаж и на стену в специальном каркасе.

Для того чтобы выбрать подходящее место для монтажа нужно придерживаться нескольких критериев.

  1. 1. Особенности архитектурной конструкции строения.
  2. 2. Возможность установить блок возле здания, не захватывая чужую территорию.
  3. 3. Расстояние до жилых помещений с расчетом дальности воздействия шума.

Принцип установки

В зависимости от размера здания и возложенных на климатическую установку задач, допускается установка от одного до трех наружных устройств. Максимальный разнос между производительной частью и внутренними устройствами составляет 50 метров по вертикали и до 150 метров по горизонтали, что позволяет поместить уличную часть на крышу или в подвал здания.

Это решение особенно актуально в историческом центре городов, т.к. оно не портит вид строения. Управление полностью автоматизировано, осуществляется при помощи компьютерной программы. Команды от центрального пульта управления поступают на электронные терморегуляторы. Разветвленная сеть трубопроводов обеспечивает доставку фреона к выбранному потребителю. Выбор модификации блока зависит от требований к кондиционируемому помещению, от его площади и назначения. Допустимо устанавливать внутренние модули следующих конфигураций:

  • кассетный;
  • настенный;
  • канальный.

Климатическая установка может быть смонтирована в общественных или частных жилых зданиях. Единственный ее недостаток – значительные стартовые вложения. Для крупных производственных, спортивных или финансовых учреждений первоначальные затраты окупятся в ходе эксплуатации благодаря энергоэффективности и простоте обслуживания.


Краткий обзор

Мультизональные системы предназначены для кондиционирования воздуха в нескольких зонах (помещениях или комнатах) посредством одного наружного модуля. Существуют и иные названия: VRF или VRV – значение одинаково, различие аббревиатур произошло после того, как родоначальник системы запатентовал свое изобретение (VRF). Следовательно, все три обозначения подразумевают один и тот же комплекс кондиционирования.

Конструктивно система представляет собой комплекс из одного внешнего и нескольких десятков внутренних модулей, откуда и берет начало приставка «мульти». Особенность VRV/VRF систем позволяет существенно снизить количество внешних модулей, что уменьшает расходы на установку, эксплуатацию, а также облегчает проектирование монтажа и обслуживание кондиционеров.

Мультисистемы VRV/VRF изготавливаются различными производителями — от элитных японских до бюджетных российских. Среди самых популярных торговых марок встречаются Mitsubishi, Daikin (автор системы VRF), Sanyo, Ballu и многие другие, каждая из них представляет собой одну и ту же систему с небольшими отступлениями.

Кондиционеры Daikin VRV IV-S RXYSCQ-TV Compact

Особенности монтажа VRF систем

Отличительной особенностью монтажа фреоновой трассы VRF систем является процесс пайки медных труб. Пайка производится с применением азота. То есть в процессе пайки во внутрь трубы под давлением запускают азот, таким образом получается избежать нагара и окалины на внутренней поверхности трубы, которые в свою очередь во-первых разрушают трубу, а во-вторых являются крайне опасными для компрессора.

Соединение внутренних и внешнего блока осуществляется коллекторным способом. Разветвление трубы для распределения фреона осуществляется либо с применение одного или несколько коллекторов с одним входом и несколькими выходами, либо с применением рифнетов – своего рода тройников-разветвителей для медной трубы. Важным моментом является то, что они должны монтироваться строго горизонтально.

После пайки рефнетов необходима проверка на герметичность фреонового контура. Сделать это можно с помощью закольцевания системы и закачки азота под большим давлением. В этом состоянии система находится две недели. Пробой можно обнаружить при наличии свистов в системе и при падении давления азота.

Для отвода конденсата из внутренних блоков необходим монтаж дренажной системы. Для этого нужен подвод дренажных трубопроводов. Отвод дренажа возможен в имеющуюся канализационную систему либо в ливневую систему канализации.

Расположение наружного блока допустимо как на крыше здания, так и на уровне земли. Для монтажа внешнего блока необходимо подготовить площадку из фундамента с виброгасящими характеристиками.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookXВКонтакте
Напишите комментарий