Systém chiller-fan coil: princip činnosti a uspořádání termoregulačního systému

Vícezónový klimatizační systém chladič-fan coil je navržen tak, aby vytvořil pohodlné podmínky uvnitř velké budovy.Pracuje neustále – v létě dodává chlad, v zimě teplo, ohřívá vzduch na nastavenou teplotu. Stojí za to poznat její zařízení, souhlasíte?

Článek, který navrhujeme, podrobně popisuje konstrukci a součásti klimatického systému. Způsoby připojení zařízení jsou uvedeny a podrobně diskutovány. Řekneme vám, jak tento termoregulační systém funguje a funguje.

Součásti okruhu chladič-fan coil

Role chladicího zařízení je přiřazena chilleru - externí jednotce, která vyrábí a dodává chlad potrubím, v němž cirkuluje voda nebo etylenglykol. To jej odlišuje od jiných dělených systémů, kde je freon čerpán jako chladicí kapalina.

Pro pohyb a přenos freonu je zapotřebí chladivo, drahé měděné trubky. Zde se s tímto úkolem dobře vypořádají vodovodní potrubí s tepelnou izolací. Jeho provoz není ovlivněn teplotou venkovního vzduchu, zatímco split systémy s freonem ztrácejí svou funkčnost již při -10⁰. Vnitřní teplosměnnou jednotkou je fancoil.

Přijímá kapalinu o nízké teplotě, poté přenáší chlad do vzduchu v místnosti a ohřátá kapalina se vrací zpět do chladiče. Ve všech místnostech jsou instalovány fancoilové jednotky. Každý z nich pracuje podle individuálního programu.

Hlavními prvky systému jsou čerpací stanice, chladič, fancoil. Fancoil může být instalován ve velké vzdálenosti od chladiče.Vše záleží na tom, jaký výkon má čerpadlo. Počet fancoilových jednotek je úměrný výkonu chladiče

Typicky se takové systémy používají v hypermarketech, nákupních centrech, podzemních stavbách a hotelech. Někdy se používají jako topení. Poté je ohřátá voda přiváděna do fancoilů přes druhý okruh nebo je systém přepnut na topný kotel.

Návrh systému

Podle konstrukce mohou být systémy chladič-fan coil 2-trubkové nebo 4-trubkové. Podle typu instalace se zařízení rozlišují na nástěnnou, podlahovou a vestavnou.

Systém je hodnocen podle následujících základních parametrů:

• výkon chladiče nebo chladicí kapacita;
• výkon fancoilu;
• účinnost pohybu vzduchové hmoty;
• délka dálnic.

Poslední parametr závisí na síle čerpací jednotky a kvalitě izolace potrubí.

Připojení chladiče a fancoilu

K hladkému fungování systému dochází připojením chladič s jednou nebo více fancoilovými jednotkami přes tepelně izolované potrubí. Při absenci posledně jmenovaného výrazně klesá účinnost systému.

Každá jemná spirála má samostatnou potrubní jednotku, pomocí které se upravuje její výkon jak v případě výroby tepla, tak i chladu. Průtok chladiva v samostatné jednotce je regulován pomocí speciálních ventilů - uzavíracích a regulačních ventilů.

Pro nasměrování chlazené vody do tepelného výměníku je jedna trubka připojena k fancoilové jednotce a druhá je připojena k chladiči pro vypouštění kapaliny. Konstrukce systému umožňuje míchání chladiva s chladivem

Pokud není povoleno mísení chladicí kapaliny a chladiva. voda je ohřívána v samostatném výměníku a okruh je doplněn oběhovým čerpadlem. Pro zajištění plynulého nastavení průtoku pracovní kapaliny výměníkem tepla je při instalaci potrubního okruhu použit 3-cestný ventil.

Pokud je v budově instalován dvoutrubkový systém, dochází k chlazení i vytápění díky chladiči - chladiči. Pro zlepšení účinnosti vytápění pomocí fancoilové jednotky v chladném období je kromě chladiče součástí systému i kotel.

Na rozdíl od dvoutrubkového systému s jedním výměníkem obsahuje čtyřtrubkový systém 2 tyto jednotky. V tomto případě může fancoil fungovat jak pro vytápění, tak pro chlazení, v prvním případě s využitím kapaliny cirkulující v topném systému.

Jeden z výměníků tepla je připojen k potrubí s chladivem a druhý k potrubí s chladivem. Každý výměník tepla má samostatný ventil ovládaný speciálním dálkovým ovladačem. Při použití takového schématu se chladivo nikdy nemíchá s chladicí kapalinou.

Protože se teplota chladicí kapaliny v systému během topné sezóny pohybuje od 70 do 95⁰ a u většiny fancoilových jednotek překračuje přípustnou úroveň, je nejprve snížena. Proto horká voda‚ ze sítě ústředního vytápění do fancoilových jednotek ‚ prochází speciálním topným bodem.

Hlavní třídy chladičů

K podmíněnému rozdělení chladičů do tříd dochází v závislosti na typu chladicího cyklu. Na základě této vlastnosti lze všechny chladiče podmíněně rozdělit do dvou tříd - absorpční a parní kompresor.

Struktura absorpční jednotky

Absorpční chladič neboli ABCM využívá binární roztok s přítomnou vodou a bromidem lithným - absorbér. Principem činnosti je absorpce tepla chladivem ve fázi přeměny páry na kapalné skupenství.

Takové jednotky využívají teplo vznikající při provozu průmyslových zařízení.V tomto případě absorbční absorbér s bodem varu výrazně vyšším, než je odpovídající parametr chladiva, chladivo dobře rozpouští.

Provozní schéma chladiče této třídy je následující:

1. Teplo z externího zdroje je přiváděno do generátoru, kde ohřívá směs bromidu lithného a vody. Když se pracovní směs vaří, chladivo (voda) se zcela odpaří.
2. Pára se přenese do kondenzátoru a stane se kapalinou.
3. Chladivo vstupuje do škrticí klapky v kapalné formě. Zde se ochladí a tlak klesne.
4. Kapalina vstupuje do výparníku, kde se odpařuje voda a její páry jsou absorbovány roztokem bromidu lithného - absorbérem. Vzduch v místnosti se ochlazuje.
5. Zředěný absorbent se znovu ohřeje v generátoru a cyklus začíná znovu.

Taková klimatizace se zatím moc nerozšířila, ale plně odpovídá moderním trendům v oblasti úspory energie, a má tedy dobré vyhlídky.

Návrh jednotek pro kompresi par

Většina chladicích jednotek pracuje na bázi kompresního chlazení. K chlazení dochází v důsledku nepřetržité cirkulace, varu při nízkých teplotách, tlaku a kondenzace chladicí kapaliny v systému uzavřeného typu.

Konstrukce chladiče této třídy zahrnuje:

• kompresor;
• výparník;
• kondenzátor;
• potrubí;
• regulátor průtoku.

Chladivo cirkuluje v uzavřeném systému. Tento proces je řízen kompresorem, ve kterém se při zvýšení teploty na 80⁰ stlačuje plynná látka o nízké teplotě (-5⁰) a tlaku 7 atm.

Suchá sytá pára ve stlačeném stavu jde do kondenzátoru, kde je ochlazena na 45° při konstantním tlaku a přeměněna na kapalinu.

Dalším bodem na dráze pohybu je škrticí klapka (redukční ventil). V této fázi tlak klesá z hodnoty odpovídající kondenzaci na mez, při které dochází k vypařování. Současně teplota klesne na přibližně 0 °C. Kapalina se částečně odpaří a vytvoří se mokrá pára.

Diagram ukazuje uzavřený cyklus, podle kterého pracuje jednotka pro kompresi par. V kompresoru (1) je mokrá sytá pára stlačována, dokud nedosáhne tlaku p1. V kompresoru (2) pára uvolňuje teplo a přeměňuje se na kapalinu. V škrticí klapce (3) klesá tlak (p3 - p4) i teplota (T1-T2). Ve výměníku tepla (4) zůstávají tlak (p2) a teplota (T2) nezměněny

Po vstupu do výměníku tepla - výparníku, pracovní látka, směs páry a kapaliny, uvolňuje chlad do chladicí kapaliny a odebírá teplo z chladiva a současně suší. Proces probíhá při konstantním tlaku a teplotě. Čerpadla dodávají nízkoteplotní kapalinu do fancoilových jednotek. Po průchodu touto cestou se chladivo vrací do kompresoru, aby znovu opakovalo celý cyklus komprese páry.

Specifika parního kompresního chladiče

V chladném počasí může chladič pracovat v režimu přirozeného chlazení – tomu se říká volné chlazení. Chladicí kapalina zároveň ochlazuje pouliční vzduch. Teoreticky lze volné chlazení použít při vnější teplotě nižší než 7 °C. V praxi je pro to optimální teplota 0⁰.

Když je nakonfigurován v režimu „tepelného čerpadla“, chladicí jednotka pracuje pro vytápění.Cyklus prochází změnami, zejména kondenzátor a výparník si vyměňují své funkce. V tomto případě musí být chladicí kapalina spíše ohřívána než ochlazována.

Nejjednodušší jsou monoblokové chladiče. Kompaktně spojují všechny prvky do jednoho. Prodávají se 100% kompletní, až do náplně chladiva.

Tento režim se nejčastěji používá ve velkých kancelářích, veřejných budovách, skladech.Chladič je chladicí jednotka, která produkuje 3x více chladu, než spotřebuje. Jeho účinnost jako topidla je ještě vyšší – spotřebuje 4x méně elektřiny, než vyrobí teplo.

Jaký je rozdíl mezi chladivem a chladicí kapalinou?

Chladivo je pracovní látka, která může během chladicího cyklu existovat v různých stavech agregace při různých hodnotách tlaku. Chladicí kapalina nemění fázové stavy. Jeho funkcí je přenášet chlad nebo teplo na určitou vzdálenost.

Doprava chladiva je řízena kompresorem a chladivo je dopravováno čerpadlem. Teplota chladiva může klesnout pod bod varu nebo ho překročit. Chladivo na rozdíl od chladiva neustále pracuje při teplotách, které při aktuálním tlaku nestoupají nad bod varu.

Role fancoilu v klimatizačním systému

Fan coil je důležitým prvkem centralizovaného klimatizačního systému. Druhý název je fan coil. Pokud je výraz fan-coil přeložen z angličtiny doslovně, zní to jako ventilátor-výměník tepla, což nejpřesněji vyjadřuje princip jeho fungování.

Konstrukce fancoilové jednotky obsahuje síťový modul, který zajišťuje připojení k centrálnímu ovládacímu zařízení.Odolné pouzdro skrývá konstrukční prvky a chrání je před poškozením. Venku je instalován panel, který rovnoměrně rozděluje proudění vzduchu v různých směrech.

Účelem zařízení je přijímat média při nízkých teplotách. Ve výčtu jeho funkcí nechybí ani recirkulace a chlazení vzduchu v místnosti, kde je instalován, bez nasávání vzduchu zvenčí. Hlavní prvky fan-coilu jsou umístěny v jeho těle.

Tyto zahrnují:

• odstředivý nebo diametrální ventilátor;
• výměník tepla ve formě spirály, sestávající z měděné trubky a na ní namontovaných hliníkových žeber;
• prachový filtr;
• Ovládací blok.

Konstrukce fancoilové jednotky kromě hlavních komponent a dílů obsahuje vanu pro sběr kondenzátu, čerpadlo pro odčerpávání kondenzátu, elektromotor, přes který se otáčejí vzduchové klapky.

Na obrázku je fancoil potrubí Trane. Výkon dvouřadých výměníků je 1,5 – 4,9 kW. Jednotka je vybavena nízkohlučným ventilátorem a kompaktním krytem. Perfektně se hodí za falešné panely nebo za zavěšenou stropní konstrukci

V závislosti na způsobu instalace existují stropní fancoily, potrubní jednotky, namontované do potrubí, kterými proudí vzduch, jednotky bez rámu, kde jsou všechny prvky namontovány na rámu, nástěnné nebo konzolové jednotky.

Stropní zařízení jsou nejoblíbenější a mají 2 verze: kazetová a potrubní. První z nich jsou instalovány ve velkých místnostech se sníženými stropy. Pouzdro je umístěno za zavěšenou konstrukcí. Spodní panel zůstává viditelný. Mohou rozptýlit proud vzduchu na dvě nebo všechny čtyři strany.

Pokud je plánováno použití systému výhradně pro chlazení, pak je pro něj nejlepším místem strop. Pokud je konstrukce určena k vytápění, umístí se zařízení na stěnu v její spodní části

Potřeba chlazení neexistuje vždy, proto, jak je vidět na schématu znázorňujícím princip fungování systému chladič-fincoil, je v hydraulickém modulu zabudována nádoba, která funguje jako akumulátor pro chladivo. Tepelná roztažnost vody je kompenzována expanzní nádobou připojenou k přívodnímu potrubí.

Řídí fancoily v manuálním i automatickém režimu. Pokud fancoil pracuje pro vytápění, pak se přívod studené vody ručně přeruší. Když pracuje pro chlazení, teplá voda je uzavřena a je otevřena cesta pro průtok chladicí pracovní kapaliny.

Dálkové ovládání pro ovládání 2trubkových a 4trubkových fancoilových jednotek. Modul je připojen přímo k zařízení a umístěn v jeho blízkosti. Z ní se připojuje ústředna a vodiče pro její napájení.

Pro provoz v automatickém režimu panel nastavuje teplotu požadovanou pro konkrétní místnost. Nastavený parametr je udržován pomocí termostatů, které upravují cirkulaci chladicí kapaliny - studené a horké.

Výhoda fancoilové jednotky se projevuje nejen v použití bezpečné a levné chladicí kapaliny, ale také v rychlém odstranění problémů v podobě úniků vody. Díky tomu jsou jejich služby levnější. Použití těchto zařízení je energeticky nejúčinnějším způsobem, jak vytvořit příznivé mikroklima v budově

Vzhledem k tomu, že každá velká budova má zóny s různými požadavky na teplotu, každá z nich musí být obsluhována samostatnou fancoilovou jednotkou nebo jejich skupinou se stejným nastavením.

Počet jednotek je určen ve fázi návrhu systému výpočtem. Náklady na jednotlivé komponenty systému chiller-fan coil jsou poměrně vysoké, proto musí být jak výpočet, tak návrh systému provedeny co nejpřesněji.

Závěry a užitečné video k tématu

Video #1. Vše o konstrukci, provozu a principu činnosti termoregulačního systému:

Video #2. Jak nainstalovat a uvést chladič do provozu:

Instalace chladicího-fancoilového systému se doporučuje ve středních a velkých budovách s plochou větší než 300 m². Pro soukromý dům, dokonce i obrovský, je instalace takového termoregulačního systému drahým potěšením. Na druhou stranu takové finanční investice zajistí pohodlí a pohodu, a to je hodně.

Komentáře pište do bloku níže. Ptejte se na zajímavá místa, sdílejte své vlastní názory a dojmy. Možná máte zkušenosti s instalací klimatizačního systému chiller-fan coil nebo fotografie související s tématem článku?