Чиллер и фанкойл: принцип работы системы, виды и обслуживание

Система чиллер-фанкойл – схема центрального кондиционирования, в которой холод по зданию переносит не фреон, а жидкость. Чиллер охлаждает хладоноситель (воду или раствор этиленгликоля) обычно до +7 °C, насос подает его по трубопроводам к фанкойлам, а фанкойлы охлаждают воздух в помещениях. Фреон остается внутри чиллера и в помещения не попадает.

Ксирон-Холод производит моноблочные чиллеры ВМТ-Ксирон для кондиционирования: воздушный конденсатор, гидромодуль с насосом и открытым буферным баком, выход хладоносителя +7 °C на растворе этиленгликоля. Режима теплового насоса у этих машин нет – чиллер работает только на охлаждение.

Что такое чиллер и фанкойл

Чиллер (chiller) – холодильная машина, которая охлаждает жидкий хладоноситель. Внутри нее работает обычный парокомпрессионный цикл: компрессор, конденсатор, терморегулирующий вентиль (ТРВ) и испаритель. В испарителе фреон забирает тепло у хладоносителя, в конденсаторе отдает его наружному воздуху.

На фото чиллер для кондиционирования

Фанкойл (fan coil unit, FCU) – доводчик: теплообменник, вентилятор, воздушный фильтр и поддон для конденсата в одном корпусе. Вентилятор прогоняет воздух помещения через теплообменник, по которому идет холодная вода (летом) или горячая вода от котла или теплового пункта (зимой).

На фото фанкойлы

Как работает система чиллер-фанкойл

Чиллер подает хладоноситель +7 °C, фанкойлы нагревают его теплом помещений примерно до +12 °C, и обратка возвращается в чиллер. Расчетный график 7/12 °C – стандартный режим, для которого в каталогах фанкойлов обычно указывают холодопроизводительность.

На фото система чиллер-фанкойл

Расход хладоносителя считают по формуле G = Q / (c · ΔT). Пример для воды: нагрузка 100 кВт, ΔT = 5 K – G = 100 / (4,19 · 5) ≈ 4,8 кг/с, то есть около 17,2 м³/ч. У раствора этиленгликоля теплоемкость ниже, а вязкость выше, поэтому при той же нагрузке нужен больший расход и насос с большим напором.

Принцип работы чиллера

Принципиальная схема чиллера с воздушным конденсатором и гидромодулем

Номера в описании соответствуют позициям на схеме.

1. Сжатие. Компрессор (1) всасывает пар хладагента низкого давления из испарителя и сжимает его – давление и температура газа растут.
2. Конденсация. Горячий газ поступает в воздушный конденсатор (2). Вентилятор продувает через него наружный воздух, хладагент отдает тепло и переходит в жидкость.
3. Подготовка жидкости. Жидкий хладагент собирается в ресивере (3), проходит фильтр-осушитель (4), который задерживает влагу и механические частицы, и соленоидный вентиль (5), перекрывающий линию при остановке компрессора.
4. Дросселирование. ТРВ (6) снижает давление жидкости, и температура кипения падает. ТРВ дозирует подачу так, чтобы из испарителя выходил только перегретый пар – это защищает компрессор от попадания жидкости.
5. Охлаждение хладоносителя. В пластинчатом испарителе (7) хладагент кипит и забирает тепло у теплой обратки, охлаждая ее до +7 °C. Пар возвращается в компрессор, цикл замыкается.
6. Подача потребителям. Охлажденный хладоноситель поступает в буферный бак (8), откуда насос (9) подает его к фанкойлам.

Автоматика защиты: реле высокого давления (12) отключает компрессор, если конденсатор не справляется (загрязнение, неисправный вентилятор, жара); реле низкого давления (11) – при нехватке хладагента или слишком низком кипении; реле протока (13) не дает компрессору работать без циркуляции, иначе хладоноситель в испарителе может замерзнуть. Байпас (10) перепускает часть потока из подачи в обратку и сохраняет расход через насос, когда потребители закрыты. Манометр (14) показывает давление в подаче, поплавковый клапан (15) доливает бак.

Бак у чиллеров ВМТ-Ксирон открытый (атмосферный). Если в сети нужен собственный насос, его ставят только рядом с баком чиллера.

Принцип работы фанкойла

1. Забор воздуха. Вентилятор фанкойла забирает воздух из помещения через фильтр.
2. Теплообмен. Воздух проходит через теплообменник, по которому циркулирует холодная или горячая вода. Если вода холоднее воздуха, воздух охлаждается, если горячее – нагревается.
3. Осушение. В режиме охлаждения влага из воздуха конденсируется на ламелях и стекает в поддон, а оттуда в дренаж. Увлажнять воздух фанкойл не умеет.
4. Подача в помещение. Обработанный воздух выходит через решетку или воздуховоды.
5. Регулирование. Температуру в помещении держат изменением скорости вентилятора и клапаном на подводке воды, который управляется от термостата.

Чем отличается фанкойл от чиллера

Чиллер и фанкойлы разных производителей можно использовать в одной системе. Важно, чтобы они были согласованы по мощности в расчетном режиме, расходу хладоносителя и гидравлическому сопротивлению сети.

Варианты исполнения чиллеров для кондиционирования

Уличный моноблок с воздушным конденсатором (air-cooled chiller). Все узлы, включая конденсатор, в одном корпусе, установка на улице или на кровле. Так выполнены чиллеры ВМТ-Ксирон для кондиционирования. Стандартное исполнение рассчитано на наружный воздух до +30 °C, с увеличенным конденсатором – до +35 °C, жаростойкое – до +50…+55 °C. Подробнее – на странице чиллер для регионов с жарким климатом.

На фото чиллер уличного моноблочного исполнения

Модульные чиллеры (modular chillers). Несколько независимых машин работают на общий контур. Мощность наращивают добавлением модулей, а при отказе одного модуля система продолжает работать на остальных.

На фото модульные чиллеры с наружной установкой

Чиллер с выносным воздушным конденсатором. Сам чиллер стоит в помещении, конденсатор – на улице, между ними фреоновые трассы. Вариант удобен, когда хладоноситель нельзя выводить на улицу или нет места для моноблока. Чиллеры ВМТ-Ксирон выпускаются и в таком исполнении. Диаметры трубопроводов можно подобрать в калькуляторе LineSize.

На фото чиллер с выносным воздушным конденсатором

Чиллер с водяным конденсатором (water-cooled chiller). Тепло конденсации уходит в водяной контур, а из него – в атмосферу через сухую градирню (драйкулер) или градирню. Машину можно ставить в небольшом помещении: основное тепло уносит вода, а не воздух.

На фото чиллер с водяным конденсатором

Чиллер внутренней установки с центробежными вентиляторами. Стоит в здании, горячий воздух от конденсатора выводится на улицу по воздуховодам. Центробежные вентиляторы, в отличие от осевых, преодолевают сопротивление воздуховодов.

На фото чиллер внутренней установки с центробежными вентиляторами

Хладоноситель: вода или этиленгликоль

Моноблок стоит на улице, и его гидравлика зимой оказывается на морозе. Если систему не сливают на зиму, вода в ней замерзнет и разорвет испаритель и трубы. Поэтому уличные чиллеры ВМТ-Ксирон для кондиционирования работают на растворе этиленгликоля. Концентрацию (в % по объему) подбирают по минимальной зимней температуре на площадке. Раствор снижает холодопроизводительность и увеличивает нагрузку на насос по сравнению с водой, это учитывают при подборе чиллера.

Виды фанкойлов по типу размещения

Кассетные. Встраиваются в подвесной потолок, видна только декоративная панель.

• Однопоточные: подают воздух в одну сторону, подходят для узких помещений и установки у стены.
• Четырехпоточные: раздают воздух на четыре стороны, равномерно охлаждают помещение при установке по центру.

На фото кассетный фанкойл

Подпотолочные. Крепятся под потолком открыто, воздух подается горизонтально вдоль потолка. Выбор для помещений без подвесного потолка.

Настенные. Монтируются на стену, воздух выходит вперед и вниз. Используются в офисах и комнатах, где нет возможности установки в потолок.

На фото настенные фанкойлы

Напольные. Ставятся у стены или под окном, воздух выходит вверх. Удобны, когда потолок низкий или его нельзя трогать.

На фото напольные фанкойлы

Канальные. Скрыты за потолком, воздух раздается по воздуховодам через решетки.

• Низконапорные: короткие воздуховоды, одно-два помещения.
• Средненапорные: разветвленная сеть воздуховодов на несколько помещений.
• Высоконапорные: длинные сети и большие объемы воздуха – торговые залы, производственные помещения.

На фото канальные фанкойлы

Двухтрубные и четырехтрубные фанкойлы

Двухтрубные фанкойлы имеют один теплообменник и две трубы: подачу и обратку. По ним идет либо холодная вода от чиллера, либо горячая от котла – систему переключают по сезону. Все фанкойлы здания работают в одном режиме. Существуют также двухтрубные фанкойлы с электронагревателем: охлаждение водой, нагрев электричеством.

Четырехтрубные фанкойлы имеют два теплообменника (или две секции) и два независимых контура: холодный от чиллера и горячий от котла или теплового пункта. Каждый фанкойл сам выбирает режим, поэтому в одном здании часть помещений может охлаждаться, а часть – обогреваться одновременно. Трубопроводов вдвое больше, монтаж дороже.

На фото четырехтрубные фанкойлы

Чиллеры ВМТ-Ксирон работают только на охлаждение, поэтому для отопления через фанкойлы нужен отдельный источник тепла: котел или тепловой пункт.

Теплообменник фанкойла: число рядов и расположение трубок

Число рядов – сколько рядов трубок стоит по ходу воздуха. Больше рядов – больше теплопроизводительность и сильнее осушение, но выше аэродинамическое сопротивление, и вентилятору нужна большая мощность. В серийных фанкойлах обычно 2–4 ряда.

Коридорное и шахматное расположение описывают, как трубки стоят в пучке. При коридорном трубки следующего ряда стоят точно за трубками предыдущего, при шахматном – смещены на полшага и перекрывают промежутки. Шахматный пучок лучше перемешивает воздух и дает больший теплосъем с той же площади, но сопротивление у него выше. К расположению патрубков подачи и обратки эти термины отношения не имеют.

Как чистить фанкойлы

1. Отключите электропитание фанкойла на щите.
2. Снимите декоративную панель или сервисную крышку.
3. Очистите фильтр: пропылесосьте или промойте и просушите. Изношенный фильтр замените.
4. Очистите теплообменник от пыли мягкой щеткой или пылесосом по направлению ламелей, чтобы не замять их.
5. Промойте поддон для конденсата.
6. Проверьте дренаж: залейте воду в поддон и убедитесь, что она уходит. Засор дренажа – частая причина протечек с потолка.
7. Обработайте поддон и теплообменник антибактериальным средством для систем кондиционирования, чтобы не развивались плесень и бактерии.
8. Соберите фанкойл, включите питание и проверьте работу на всех скоростях.

Периодичность чистки указывает производитель фанкойлов, фильтры обычно требуют внимания чаще остального.

Обслуживание чиллера

• Конденсатор: держите теплообменник чистым от пыли, пуха и листвы. Грязный конденсатор снижает холодопроизводительность и приводит к срабатыванию реле высокого давления в жару.
• Хладоноситель: перед зимой проверяйте концентрацию гликоля и уровень в баке.
• Автоматика: проверяйте срабатывание реле протока и реле давления.
• Холодильный контур: контроль давлений и герметичности выполняет сервисная организация.

Замену вентиляторов конденсатора на чиллерах ВМТ-Ксирон выполняем сами.

Преимущества системы чиллер-фанкойл

• Фреона нет в помещениях: он заправлен в замкнутый контур чиллера, по зданию идет вода или гликоль.
• Длинные трассы: расстояние от чиллера до фанкойлов ограничено напором насоса и теплопритоками, а не требованиями к фреоновым трассам.
• Недорогой монтаж трубопроводов: стальные или полимерные трубы вместо меди, без пайки и вакуумирования.
• Один источник холода на здание: один или несколько чиллеров вместо множества наружных блоков на фасаде.
• Индивидуальная регулировка: в каждом помещении свой термостат.
• Масштабирование: фанкойлы можно добавлять в пределах мощности чиллера и пропускной способности сети.
• Отопление через те же фанкойлы: зимой в систему подают горячую воду от котла или теплового пункта.

Ограничения: промежуточный хладоноситель требует более низкой температуры кипения фреона, а насосы потребляют дополнительную энергию. Уличному чиллеру нужен гликоль или слив системы на зиму. Сеть нужно гидравлически балансировать, иначе дальние фанкойлы недополучат расход.

VRF или чиллер-фанкойл: в чем разница

VRF (Variable Refrigerant Flow) – мультизональная система, в которой фреон от наружного блока идет по медным трассам напрямую во внутренние блоки. В системе чиллер-фанкойл фреон остается в чиллере, а по зданию циркулирует вода или гликоль.

Реальную энергоэффективность сравнивают по сезонным показателям конкретного оборудования в конкретном проекте, а не по усредненным цифрам. VRF часто выбирают для небольших и средних зданий с простым зонированием. Чиллер-фанкойл – для крупных объектов, длинных трасс, помещений со строгими требованиями к безопасности и случаев, когда от того же источника холода нужно охлаждать технологическое оборудование.

Что влияет на стоимость системы

• Оборудование: в обеих системах внутренний блок ставится в каждое помещение, разница в источнике холода и трассах.
• Трубопроводы: медь и фреон для VRF против стальных или полимерных труб, насосов и арматуры для чиллер-фанкойла.
• Монтаж и пусконаладка: VRF требует работ с холодильным контуром на объекте, чиллер-фанкойл – гидравлической балансировки сети.
• Эксплуатация: расход электроэнергии на компрессоры, вентиляторы и насосы, обслуживание, замена гликоля.

Вопросы и ответы