Современное кондиционирование. Оборудование. Принципиальные схемы

В больших помещениях — залах, ресторанах, холлах, особенно там, где нет подвесных потолков, часто используются кондиционеры колонного типа. Такие кондиционеры имеют большую холодопроизводительность.

 Еще один тип кондиционеров сплит-систем — кондиционеры кассетного типа, специально разработанные для больших помещений с подвесным потолком — операционных залов банков, офисов, супермаркетов. Внутренний блок монтируется в пространстве за подвесным потолком, при этом видна только декоративная решетка.

Воздух из помещения забирается через центральную решетку внутреннего блока, проходит в нем все виды обработки и далее распределяется по четырем направлениям через регулируемые жалюзи, что обеспечивает равномерный воздухообмен в помещении.

Для кондиционирования здания, имеющего большое количество помещений с разными тепловыми нагрузками, изменяющимися в течение суток, были разработаны многозональные системы с изменяемым расходом хладагента.

Рассмотрим основные элементы холодильного контура.

Компрессор — в кондиционерах до 3,5 кВт применяется компрессор типа SCROLL, обеспечивающий бесшумность работы и пониженный пусковой ток. На моделях мощностью 5 кВт применяются поршневые компрессоры с подогревом картера. Регулятор потока — представляет собой капиллярную трубку.

Теплообменники — выполняются в виде многорядной медной трубки с пластинчатым оребрением.

Вентиляторы — во внешнем блоке устанавливаются осевые вентиляторы с регулируемой скоростью вращения. Во внутреннем блоке используются вентиляторы тангенциального типа. Такие вентиляторы хорошо вписываются в конструкцию блока и позволяют получить широкую струю выходящего воздуха с малым уровнем шума. Дренажная система — при работе кондиционера может происходить конденсация влаги из воздуха, проходящего через испаритель.

Для сбора конденсата, образующегося при прохождении воздушного потока через испаритель, имеется специальный поддон, откуда влага самотеком выводится на улицу либо отводится в канализацию или дополнительную емкость. В некоторых случаях для отвода конденсата используется дренажный насос, который позволяет забрать конденсат из поддона внутреннего блока, поднять его на необходимую высоту и далее самотеком направить в канализацию.

Система управления — выполнена на базе микропроцессора, так как широкий диапазон различных режимов работы кондиционера, обилие выполняемых функций, дистан-ционное управление, самодиагностика требуют применения сложных алгоритмов управления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принципиальная cхема холодильного контура кондиционеров сплит-систем

Работа хододильного контура и назначение основных элементов были рассмотрены в разделе 2.

 

3.1. Компрессорно-конденсаторный блок (внешний блок)

Компрессорно-конденсаторный блок предназначен для подготовки жидкого хладагента, подаваемого в теплообменник внутреннего блока.

В компрессорно-конденсаторном блоке устанавливаются элементы, работающие под высоким давлением, — компрессор, теплообменник, ресивер, отделитель жидкости, а также элементы системы управления и предохранительные устройства.

Компрессорно-конденсаторные блоки могут иметь и самостоятельное применение, например, для обеспечения работы центральных кондиционеров.

Типология представлена ниже:

 

 

Блоки выполняются с воздушным или водяным охлаждением конденсатора.

В свою очередь блоки с воздушным охлаждением конденсатора могут быть с осевыми или с центробежными вентиляторами.

Блоки с осевыми вентиляторами предназначены для установки вне помещения — на открытой площадке, на крыше, на стене и т.д., поскольку осевые вентиляторы создают очень малый напор.

Применение осевых вентиляторов позволяет снизить стоимость компрессорно-конденсаторного блока, а также существенно улучшить его шумовые характеристики.

Компрессорно-конденсаторные блоки с центробежными вентиляторами имеют более сложную конструкцию по сравнению с блоками с осевыми вентиляторами и предназначены для установки внутри помещения (чердаки, подвалы, подсобные помещения и технические этажи). Воздух для охлаждения конденсатора в этом случае забирается непосредственно из помещения, в котором установлен блок, и выбрасывается на улицу по воздуховодам. Установленные в блоках центробежные вентиляторы создают довольно высокий напор до 200-250 Па.

Компрессорно-конденсаторные блоки с водяным охлаждением конденсатора более просты и компактны, имеют меньшую стоимость, чем блоки с воздушным охлаждением. Однако для их применения необходимо использование проточной воды, что ограничивает применение

 

 

В качестве примера рассмотрим схему и работу блока с осевым вентилятором с тепловым насосом в разных режимах

В режиме охлаждения парообразный хладагент из компрессора (С) через четырехходовой клапан (VQ) поступает в теплообменник (ВС), выполняющий функцию конденсатора. Обдув конденсатора производится вентилятором (VL), скорость которого варьируется регулятором (SC) в зависимости от температуры змеевика теплообменника, замеряемой датчиком температуры (ВТ) таким образом, чтобы обеспечить постоянство давления конденсации.

Из конденсатора жидкий хладагент через открытый обратный клапан (UR) и фильтр-осушитель поступает к испарителю внутреннего блока через капиллярную трубку.

От внутреннего блока парообразный хладагент через 4-ходовой клапан (VQ) и отделитель жидкой фазы (SL) поступает снова на компрессор. Защита компрессора по давлению осуществляется реле высокого (SP1) и низкого (SP2) давления. Защита компрессора от перегрева обеспечивается тепловым перегрузочным реле электродвигателя (RTC) и термостатом (TS) по температуре газа на выходе компрессора.

При работе в режиме теплового насоса парообразный хладагент подается к теплообменнику внутреннего блока, играющего в этом случае роль конденсатора. Далее через капилярную трубку (ТС) жидкий хладагент поступает на теплообменник (ВС), играющий роль испарителя. Обратный клапан UR в это время закрыт. Датчик температуры (ВТЗ) при этом используется для определения момента включения режима

оттаивания.

 

3.2. Испарительный блок (внутренний блок)

Внутренний блок забирает свежий воздух с улицы и рециркуляционный из помещения, очищает в воздушном фильтре, охлаждает или подогревает воздух и подает его в помещение по системе воздуховодов.

Внутренние блоки могут иметь разное конструктивное исполнение:

 

 

Настенный вариант размещения внутреннего блока сплит системы самый распространенный. В случае, когда в помещении есть навесные потолки, хорошо подходит сплит-система с внутренним блоком кассетного или канального типа. Он маскируется подвесным потолком так, что снаружи видна только декоративная решетка. Для больших помещений общественного пользования, например, конференц-залов, спортивных центров, магазинов часто используются колонные сплит системы.

Блоки состоят из теплообменника, капиллярной трубки или терморегулирующего клапана, воздушного фильтра, центробежного вентилятора и платы управления. В «тепловых» моделях дополнительно устанавливается обратный клапан, предназначенный для обвода капиллярной трубки или терморегулирующего клапана при работе в режиме обогрева, когда меняется (реверсируется) направление движение хладагента.

На входе в блок располагается легкосъемный моющийся воздушный фильтр из полиэфирного волокна.

На выходе блоков устанавливается датчик температуры, регулирующий скорость вентилятора в режиме обогрева, и специальный небольшой электронагреватель, работающий только во время оттаивания наружного блока (только для тепловых моделей). В блоке устанавливается плата управления, к которой подключается установленный в помещении термостат.С помощью платы включается наружный блок, задается режим работы наружного блока (охлаждение или обогрев), формируется сигнал плавного регулирования мощности электронагревателей или управления обводным клапаном водяного нагревателя. Кроме основного вышеперечисленного оборудования внутренние блоки могут включать и ряд дополнительного оборудования, например:

• Электронагреватель — выполняется либо отдельной секцией или встраивается в корпус блока. Электронагреватель управляется платой плавного регулирования мощности нагревателя, связанной с платой внутреннего блока.

• Водяной нагреватель — выполняется отдельной секцией или встраивается в корпус.

• Смесительная камера — служит для смешивания в необходимой пропорции наружного и рециркуляционного воздуха. Камера имеет регулируемые жалюзи с ручным приводом.

• Распределительная камера — служит для подсоединения нескольких воздуховодов к внутреннему блоку.

• Электронный термостат -служит для управления работой всей системы (включения и выбора режима работы системы, задания температуры, задания скорости вентилятора, индикации состояния и т.п.). Устанавливается в помещении, выбранном в качестве «эталонного».

 

 

 

4. Канальные кондиционеры и кондиционеры сплит-систем с приточной вентиляцией

Канальные кондиционеры предназначены, как правило, для кондиционирования нескольких помещений одновременно.

Канальный кондиционер, прежде всего, рассчитан на работу в режиме рециркуляции, и в таком качестве он более близок к кондиционерам сплит-систем.

Основное отличие заключается в том, что внутренние блоки канальных кондиционеров устанавливаются за подшивным потолком, а воздух забирается и раздается воздуховодами по кондиционируемым помещениям.

Принцип работы: воздух забирается из помещения через заборную решетку, проходит внутренний блок и системой воздуховодов снова подается в помещения через распределительные решетки.

Блок имеет более мощный вентилятор, позволяющий преодолеть сопротивление распределительных воздуховодов и решеток.

Канальный кондиционер, также как и обычный кондиционер сплит-системы, состоит из двух блоков — компрессорно-конденсаторного (наружного блока) и испарительного (внутреннего блока).

Номенклатурный ряд таких кондиционеров по тепло-холодопроизводительности не превышает, как правило, 17 кВт.

Канальный кондиционер рассчитан в основном на работу только на рециркуляцию и не всегда может подавать в помещение свежий воздух. Это вызвано тем, что температура подаваемого в рабочую зону воздуха согласно требованиям СНиПа не должна быть ниже 14-16°С. Поэтому при меньших температурах наружного воздуха необходимо обязательно подогревать забираемый с улицы воздух, даже при работе системы в режиме охлаждения.

Для обеспечения круглогодичной подачи свежего воздуха в дополнение к канальному кондиционеру необходимо устанавливать специальные электрические или водяные нагреватели, обеспечивающие необходимый подогрев подаваемого воздуха в прохладное время года, или применять отдельные приточные вентиляционные установки со встроенными нагревателями.

Более широкими возможностями и преимуществами обладают кондиционеры «сплит-системы с приточной вентиляцией».

Кондиционеры сплит-системы с приточной вентиляцией позволяют эффективно решать одновременно задачи вентиляции и кондиционирования помещения в течение всего года.

Кондиционеры сплит-системы с приточной вентиляцией комплектуются штатными электрическими или водяными нагревателями с широким диапазоном мощности (от 4,5 до 24 кВт).

Кондиционеры также укомплектованы единой системой автоматики, управляющей работой кондиционера и обеспечивающей его контроль и плавное регулирование мощности нагревателей.

Возможности по тепло- холодопроизво-дительности этих кондиционеров также существенно выше и составляют по мощности внутреннего (испарительного) блока до 80 кВт.

Сплит-системы с приточной вентиляцией предназначены для установки в квартирах и офисных помещениях большого объема, магазинах, ресторанах и других местах, когда одновременно с кондиционированием необходима подача свежего (наружного) воздуха.

 

5. Системы с чиллерами и фанкойлами

Системы с чиллерами и фанкойлами позволяют обеспечить независимое регулирование температуры одновременно в большом количестве помещений, например в гостиницах, офисах и т.д. Потребители — кондиционеры-доводчики (фанкойлы) могут произвольно включаться и выключаться, изменять свою холодо- или теплопроизводительность.

Кроме фанкойлов, в качестве потребителей могут быть теплообменники центрального кондиционера, какое-либо технологическое оборудование.

Охлаждение производится жидкостью, циркулирующей по системе трубопроводов от источника холода к конечному потребителю.

Источником холода является охладитель жидкости — так называемый чиллер.

Чиллер представляет собой законченную холодильную машину, предназначенную для охлаждения жидкости (вода, незамерзающие жидкости). Некоторые модели чиллеров могут работать в режиме теплового насоса. В этом случае возможен подогрев помещений.

Фанкойл — это агрегат, устанавливаемый в помещении и включающий теплообменник с вентилятором, фильтр, пульт управления (встроенный или выносной).

Воздух из помещения подается вентилятором на теплообменник фанкойла, в котором он охлаждается или подогревается. В фанкойл может подаваться некоторое количество свежего воздуха от центрального кондиционера или приточной установки. В этом случае система с чиллерами и фанкойлами позволяет одновременно решать задачи вентиляции.

Циркуляция жидкости от чиллера к потребителю обеспечивается насосными станциями.

Насосные станции представляют собой законченный агрегат, включающий циркуляционные насосы, расширительный бак, аккумулирующий бак, запорную арматуру и необходимую автоматику. Насосная станция может управляться чиллером или работать самостоятельно.

Чиллер с центробежным вентилятором устанавливается на чердаке здания рядом с центральным кондиционером. От чиллера охлаждающая жидкость подается на фанкой-лы, установленные в помещениях, и на теплообменник центрального кондиционера.