Современное кондиционирование. Оборудование. Принципиальные схемы

Центральный кондиционер обеспечивает подачу охлажденного воздуха в помещения в количестве, обеспечивающем выполнение санитарных норм.

Регулирование температуры в каждом помещении обеспечивается фанкойлами. К фанкойлам подается свежий воздух от центрального кондиционера и рециркуляционный воздух из данного помещения.

 

 

 

Наружный воздух забирается через отверстие с решеткой на фасаде здания, через клапан поступает в смесительную камеру фэнкойла. Предусмотрена специальная защита от замерзания воды в теплообменнике фэнкойла в холодный период года. В зимнее время система работает в режиме отопления, а фэнкойлы выполняют роль отопительных приборов. Источником теплоты в пиковом режиме является система централизованного теплоснабжения от ТЭЦ, в переходный период — чиллер, работающий в режиме теплового насоса. Принято зонирование: два фасада, каждый из которых имеет самостоятельный контур циркуляции тепло-холодоносителя, включающий чиллер и гидромодуль. Контур пикового источника теплоты — тепловая сеть отделен от потребителей промежуточным водо-водяным пластинчатым теплообменником. В схеме предусмотрен независимый циркуляционный контур теплоснабжения от пикового источника теплоты с самостоятельной группой насосов, фильтром, расширительным баком, что дает возможность уменьшить расход теплоносителя в системе по сравнению с расходом холодоносителя в режиме отопления и уменьшить потребление электроэнергии насосами в режиме отопления.

 На схеме цифрами обозначена запорная арматура и обратные клапаны. Предусмотрено ручное переключение режимов работы системы с помощью запорной арматуры. Возможно переключение в автоматическом режиме. Положение запорной арматуры (шаровые краны или дисковые затворы в зависимости от диаметра):

режим охлаждения и отопления в режиме теплового насоса;

«открыто»: 1,2,4,5,6,8,13,14;

«закрыто»: 3,7,15,16

режим отопления (пиковый источник теплоты): «открыто» 3,7,15,16 «закрыто» 2,4,6,8,13,14.

В схеме предусмотрено 2 циркуляционных насоса: рабочий и резервный. В режиме отопления в холодное время года наружные трубопроводы с чиллером отключаются от общей гидравлической системы (запирается запорная арматура 5 и 8). Чтобы предотвратить замерзание воды, предусмотрено опорожнение теплообменников 1 и 4 чиллеров с помощью спускных кранов 11 и 12. При включении чиллера недостаток воды компенсируется с помощью подпиточных насосов, устанавливаемых в специальном помещении в подвале.

 

5.1. Чиллеры

Чиллеры с воздушным охлаждением могут быть в моноблочном исполнении или с выносным конденсатором.

В первом случае чиллер представляет собой автономную холодильную машину, включающую все необходимые элементы холодильного цикла — компрессор, конденсатор, испаритель, запорную аппаратуру, элементы защиты и автоматику. К чиллеру подключаются только трубопроводы с теплоносителем.

Во втором случае конденсатор устанавливается на улице, а сам чиллер располагается в помещении.

В свою очередь моноблочные чиллеры с воздушным охлаждением разделяются на чиллеры с осевыми и центробежными вентиляторами.

Чиллеры с осевыми вентиляторами предназначены для установки на открытом месте, например, на открытой площадке, на крыше, наружной стене и т.д.

В этом случае необходимо обеспечить беспрепятственный вход и выход воздуха, поскольку осевые вентиляторы создают очень малый напор.

Следует также учесть, что при работе в режиме охлаждения конденсаторный блок «сбрасывает» в окружающую среду большое количество тепла.

 

Принципиальная схема чиллеров

Условные обозначения

ВС — змеевик конденсатора/теплообменника; С     - компрессор;

МС - электродвигатель компрессора;

RTV - тепловое  реле перегрузки (электродвигателя  вентилятора);

DL - распределитель жидкой фазы;

VQ - четырехходовой клапан;

VR - обратный клапан;

ТС - капиллярная трубка;

SC   - регулятор  частоты вращения вентилятора;

VA   - предохранительный  клапан максимального давления;

VL    - осевой вентилятор;

RTC — тепловое  реле перегрузки (электродвигателя  компрессора);

FE    - фильтр-осушитель;

ВТЗ - датчик температуры воздуха;

ВТ1 — датчик температуры воды на входе;

ВТ2 - датчик температуры воды на выхо-

де;

EV — пластинчатый теплообменник;

SP1 - реле высокого давления;

SP2 - реле низкого давления;

VE — расширительный клапан;

Р - циркуляционный насос;

VE - терморегулирующий вентиль (ТРВ);

VP - расширительный бак;

PD - дифференциальное реле давления;

VH - предохранительный клапан;

GRA - клапан подпитки с манометром;

RS - дренажный клапан;

а — принципиальная схема чиллеров с воздушным охлаждением серии WRAT-71, WRAN-71;

б - схема гидравлической группы WRAT-P, WRAN-P без аккумулирующего бака;

в - схема гидравлической группы WRAT-А, WRAN-A с а ккумул ирующ им баком

При работе в режиме охлаждения газообразный хладагент из компрессора С через четырехходовой клапан VQ поступает в теплообменник ВС, выполняющий функцию конденсатора. Обдув конденсатора производится вентилятором UL, скорость которого варьируется регулятором SC в зависимости от температуры змеевика теплообменника, замеряемой датчиком температуры ВТЗ таким образом, чтобы обеспечить постоянство давления конденсации.

Из конденсатора жидкий хладагент через распределитель жидкости DL, открытый обратный клапан UR и фильтр-осушитель FE поступает к испарителю EV. Перед испарителем установлен терморегулирующий клапан UE, регулирующий температуру и давление испарения в линии всасывания перед компрессором С. Обратный клапан UR при работе в режиме охлаждения закрыт.

Датчиками температуры ВТ1 и ВТ2 замеряется температура воды соответственно на входе и выходе чиллера.

Защита обеспечивается предохранительным клапаном максимального давления UA, реле низкого давления SP2 и реле высокого давления SP1. Тепловое реле перегрузки RTC защищает компрессор.

При работе в режиме теплового насоса газообразный хладагент подается к теплообменнику EV, выполняющему роль конденсатора. Далее через обратный клапан UR и капиллярную трубку ТС жидкий хладагент поступает в теплообменник ВС, играющий роль испарителя. Обратный клапан UR в это время закрыт. Датчик температуры ВТЗ используется для регулирования скорости вентилятора и определения момента включения режима оттаивания.

В моделях без теплового насоса серии WRAT отсутствуют капиллярная трубка ТС, обратный клапан UR, 4-ходовой клапан VQ.

Здесь представлен пример типовой схемы обвязки испарителя чиллера любого типа в замкнутой гидравлической системе при самостоятельной комплектации оборудования циркуляционного холодильного контура. Циркуляционный контур - одноконтурный: циркуляция теплоносителя в системе осуществляется с помощью одной насосной группы и при номинальных параметрах системы расход через испаритель соответствует расходу через нагрузку холодильной станции. В качестве теплоносителя в примере использован стандартный теплоноситель - подготовленная вода, хотя в отдельных случаях возможно применение теплоносителей с низкими температурами замерзания (растворы этиленгликолей и пропиленгликолей различной концентрации).

 

 

Принципиальная схема системы холодоснабжения на базе чиллера с водяным конденсатором

 

 

В системе есть контур охлаждения конденсатора холодильной машины с раствором этиленгликоля в качестве теплоносителя.

 Нагреваясь  теплоноситель забирает тепло  от конденсатора. С помощью насосов  подается на "сухую градирню" (драйкулер), где охлаждается потоком воздуха, отдавая тепло.

В схеме требуется установка смесительного трехходового клапана, который отвечает за поддержание постоянной температуры на входе в конденсатор. Вызвано это тем, что температура наружного воздуха, а как следствие и производительность сухой градирни,

меняется в широких пределах.

 

 

 

 

 

5.2. Насосные станции

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

Функциональная схема насосной станции (стандартный вариант)

 

 

 

 

 

В стандартном варианте подключения теплоноситель от чиллера подается в аккумулирующий бак SA и далее через шаровой кран R к потребителям.

На обратном пути теплоноситель проходит клапан R, сетчатый фильтр F и насосом Р подается к чиллеру.

На обратной линии установлены расширительный бак VP и защитное реле давления PRS. Заправка системы производится через клапан подачи воды GRA.

В состав станции входит также предохранительный клапан VS, автоматический воз-духовыпускной вентиль VSA.

Насосная станция может работать как самостоятельный агрегат.

При совместной работе с чиллерами система управления станции стыкуется с системой управления чиллера. В этом случае включение станции производится непосредственно чиллером, а станция, в свою очередь, выдает в чиллер сигнализацию о необходимости отключения чиллера в случае нехватки воды.

 

5.3. Фанкойлы

Существует большое разнообразие фанкойлов по мощности, конструктивному исполнению, способу управления и внешнему виду.

Фанкойлы могут устанавливаться на полу, подвешиваться на стене или потолке, встраиваться в воздуховоды за подшивным потолком.

Но в любом случае фанкойл состоит из одинаковых по назначению основных элементов:

1. теплообменник - с алюминиевыми ребрами, прикрепленными к змеевикам из медных трубок, по которым подается холодная или горячая вода. Фанкойл с одним теплообменником называется двухтрубным.

2. электронагревател - может устанавливаться на выходе фанкойла для повышения эффективности работы фанкойла в режиме обогрева.

3. вентилятор - «тангенциального» типа для фанкойлов малой мощности или центробежного типа для фанкойлов средней и большой мощности. Равномерно распределяет поток по всей длине фанкойла и работает с малым уровнем шума

4. теплозвукоизоляция;

5. выходная  решетка;

6. встроенная  панель управления;

7. электродвигатель - роторного типа, самоохлаждаемый. Как правило, электродвигатель может иметь несколько фиксированных скоростей вращения или иметь плавное регулирование скорости.

8. соединительная  муфта;

9. воздушный фильтр;

10. входная  решетка;

11.поддон  для дренажа - обеспечивает сбор и слив конденсата с теплообменника при вертикальной или горизонтальной установке фанкойла

 

 

 

6. Крышные кондиционеры

 Крышные  кондиционеры представляют собой  холодильную машину, конструктивно  выполненную в виде моноблока, предназначенного для установки  на кровлях зданий. Они позволяют  одновременно осуществлять вентиляцию и регулировать температуру воздуха в помещении.

Обычно крышные кондиционеры применяются для кондиционирования и вентиляции больших супермаркетов, спортивных сооружений, конференц-залов, т.е. больших открытых залов с общей крышей.

Свежий воздух забирается с улицы через заборную решетку кондиционера. Рециркуляционный воздух забирается из помещения по системе воздуховодов и подается в смесительную камеру, где смешивается со свежим воздухом. Необходимое соотношение свежего и рециркуляционного воздуха обеспечивается изменением положения заслонок.

Из смесительной камеры воздух проходит через фильтр и подается к теплообменнику (испарителю или конденсатору) холодильной машины, где он охлаждается или нагревается (в кондиционерах с тепловым насосом).

Для подогрева воздуха в кондиционер может встраиваться дополнительный электрический или водяной нагреватель (возможен и газовый нагреватель, но он используется довольно редко).

После теплообменников воздух с требуемой температурой подается центробежным вентилятором в систему распределительных воздуховодов.

Воздух для охлаждения конденсатора холодильного цикла забирается из атмосферы специальным вентилятором, также входящим в конструкцию кондиционера, и затем выбрасывается на улицу.

 

 

 

 

 

 

 

Принципиальная схема холодильного контура крышных кондиционеров.

При работе в режиме охлаждения газообразный хладагент из компрессора С через четырехходовой клапан UQ поступает в наружный теплообменник, выполняющий функцию конденсатора. Обдув конденсатора производится вентилятором UL. Электродвигатель вентилятора имеет реле тепловой защиты RTU.

После конденсатора жидкий хладагент проходит открытый обратный клапан UR, смотровое стекло US, запорный жидкостной клапан RLL и поступает в жидкостной ресивер LR. Ресивер служит емкостью для лишнего хладагента и позволяет компенсировать изменение внешних условий и режимов ра-

 

боты кондиционера. На ресивере установлен предохранительный клапан высокого давления UA, обеспечивающий защиту кондиционера при нерасчетном повышении давления в экстремальных ситуациях.

Из ресивера жидкий хладагент через фильтр-осушитель FE и терморегулирующий клапан UE, поддерживающий постоянное давление испарения, поступает в испаритель.

Через испаритель пропускается подаваемый в помещение воздух с помощью центробежного вентилятора UC. От испарителя газообразный хладагент через 4-ходовой клапан VQ и отделитель жидкой фазы SL снова поступает в компрессор. Защита компрессора осуществляется реле высокого SP1 и низкого SP2 давления.

При работе в режиме теплового насоса газообразный хладагент сначала подается к теплообменнику внутреннего (кондиционируемого) воздуха, выполняющему роль конденсатора. Далее через обратный клапан UR, ресивер LR и запорный клапан RLL жидкий хладагент поступает на теплообменник, выполняющий роль испарителя. Обратный клапан UR в это время закрыт, а хладагент проходит через фильтр-осушитель FE и терморегулирующий клапан VE.