Как разобраться в зоопарке систем кондиционирования?

Современное проектирование зданий невозможно представить без интеграции систем климат-контроля. Разбираться в их типах, принципах работы и особенностях применения – это не просто полезный навык, а необходимость, позволяющая принимать взвешенные решения и находить общий язык со специалистами-инженерами.

Основой подавляющего большинства систем кондиционирования, за исключением редких экзотических вариантов, является фреон – специальный газ, обладающий уникальным свойством. Его температура кардинально меняется в зависимости от давления: при низком давлении он становится очень холодным, а при высоком – чрезвычайно горячим.

Если расположить холодную часть замкнутого фреонового контура внутри помещения, а горячую вывести на улицу и организовать обдув этих частей воздухом с помощью вентиляторов, то получится эффективно перекачивать тепло из комнаты в окружающую среду. Интересно, что сброс поглощённого тепла возможен не только в атмосферу. Существуют, хоть и реже применяются, системы, где наружный теплообменник погружают в водоём или размещают в грунте.

Ключевыми компонентами любой такой системы являются четыре устройства:

• компрессор, который выполняет роль насоса, сжимающего газ;
• конденсатор, где горячий фреон отдаёт тепло;
• терморегулирующий вентиль, резко понижающий давление и температуру фреона;
• испаритель, в котором холодный фреон охлаждает воздух помещения.

Понимание этого набора элементов помогает легко ориентироваться в устройстве самых разных систем.

Сплит-системы

Наиболее простой и распространённой системой является сплит-система. Её конструкция наглядно демонстрирует описанный принцип. В наружном блоке, размещаемом на фасаде здания или на балконе, сосредоточены компрессор, уличный теплообменник-конденсатор с вентилятором и клапан, понижающий давление. Внутренний блок, находящийся в помещении, содержит лишь теплообменник-испаритель и свой вентилятор. Компрессор сжимает фреон, нагревая его до температур свыше восьмидесяти градусов, и горячий газ отдаёт своё тепло уличному воздуху в конденсаторе. Затем, пройдя через клапан, фреон резко охлаждается и поступает во внутренний блок, где ледяной теплообменник поглощает тепло из комнатного воздуха, охлаждая его.

Главным ограничением сплит-систем являются жёсткие рамки на длину трассы между блоками. Как правило, с учётом всех подъёмов, спусков и обходов препятствий, она не превышает пятнадцати-двадцати метров. Это далеко не всегда позволяет оптимально разместить наружный блок, например, на общем техническом балконе, поэтому часто единственным верным решением остаётся монтаж специальной корзины прямо под окном.

Мульти-сплит системы

Следующей ступенью эволюции становится мульти-сплит система. Её концепция предполагает обслуживание нескольких помещений от одного внешнего блока. Внутри такого блока устанавливается один компрессор, но уже несколько клапанов снижения давления – по числу подключаемых внутренних блоков.

Это решение избавляет фасад здания от множества внешних блоков, но наследует основной недостаток своей предшественницы – ограничение по длине фреоновых трасс. Это значит, что все внутренние блоки должны находиться в относительной близости как друг к другу, так и к наружному блоку, что сужает область применения таких систем.

Системы класса VRF или VRV

Для более масштабных задач были разработаны системы класса VRF или VRV. Стоит прояснить, что это, по сути, одно и то же. Термин VRV является торговой маркой японской компании Daikin, в то время как другие производители используют аббревиатуру VRF. Оба обозначения расшифровываются как «переменный поток хладагента» и означают сложные системы с возможностью точного регулирования количества подаваемого в каждое помещение фреона. Их ключевым преимуществом является значительное увеличение допустимых длин трасс.

Усреднённо можно ориентироваться на перепад высот до семидесяти метров от наружного блока до самого нижнего внутреннего, до тридцати метров между самими внутренними блоками и максимальную длину трассы до ста шестидесяти пяти метров. Наиболее эффективно такие системы показывают себя при горизонтальной разводке, когда один наружный блок обслуживает все помещения одного этажа.

Чиллеры и фанкойлы

Когда речь заходит об объектах с очень большой площадью или сложной архитектурой, на сцену выходят системы на основе чиллеров и фанкойлов. Принцип их работы отличается от предыдущих. Если в сплит- или VRF-системе фреон напрямую охлаждает воздух в помещении, то здесь он сначала охлаждает воду.

Чиллер по своей сути – это большая холодильная машина, в которой фреоновый контур охлаждает не воздух, а воду в специальном трубчатом теплообменнике. Ледяная вода затем по системе трубопроводов подаётся с помощью насосных станций в фанкойлы – внутренние блоки, установленные в помещениях, которые и охлаждают воздух. Это разделение даёт огромную гибкость, так как длина водяных трасс может быть очень велика, а сами фанкойлы легко интегрируются в систему вентиляции здания.

Чиллеры также могут иметь разную конструкцию. Наиболее простым вариантом является чиллер-моноблок, где все компоненты – компрессор, конденсатор с вентилятором и теплообменник «фреон-вода» – собраны в одном корпусе, который обычно размещается на улице. Однако такие моноблоки могут быть довольно шумными и габаритными. Для более требовательных объектов применяется схема с раздельным чиллером и драйкулером.

В этом случае шумный компрессорный агрегат вместе с теплообменниками переносится в техническое помещение внутри здания, а на улице устанавливается драйкулер – сухой охладитель, который с помощью вентиляторов отводит тепло от антифриза, циркулирующего между ним и чиллером. Это более дорогое, но и более гибкое решение, позволяющее соблюсти строгие требования по шуму и архитектурной интеграции.

Водяная VRF-система с драйкулером

Продолжая тему усложнения, нельзя обойти вниманием водяную VRF-систему с драйкулером. Это продвинутая гибридная система, которая сочетает в себе преимущества VRF-технологии и чиллерных систем. Её наружный блок разделён на две части: в техническом помещении находится блок с компрессором и теплообменником «фреон-антифриз», а на улице – драйкулер, охлаждающий этот антифриз.

При этом разводка к внутренним блокам, как и в традиционной VRF-системе, остаётся фреоновой. Такая конструкция решает главную проблему обычной VRF – ограничения по длине фреоновых трасс от наружного до внутренних блоков. Теперь наружный блок можно разместить в техническом помещении вблизи от потребителей, а драйкулер, имеющий простую конструкцию, вынести на крышу, даже если она находится на огромной высоте.

В контексте охлаждения жидкостей часто возникает вопрос о различии между драйкулером и градирней. Оба устройства служат для отвода тепла от антифриза, но делают это по-разному. Драйкулер, или сухой охладитель, работает исключительно за счёт обдува теплообменника с жидкостью уличным воздухом. Его эффективность напрямую зависит от температуры этого воздуха.

Градирня же является «мокрым» охладителем, где процесс усиливается за счёт разбрызгивания воды непосредственно на теплообменник, что значительно ускоряет теплообмен за счёт испарения. Градирня эффективнее драйкулера, однако имеет существенные недостатки: большие габариты, особенно по высоте, повышенный уровень шума и значительный расход воды. Поэтому её применение оправдано в основном для очень мощных систем, где эти минусы нивелируются высокой производительностью.

Подведём итоги

Таким образом, универсальной системы кондиционирования, которая идеально подходила бы для всех без исключения объектов, не существует. Каждый проект уникален и накладывает свои ограничения: где-то критически важен низкий уровень шума, где-то недостаточно электрической мощности, а в иных случаях нет возможности для размещения крупного оборудования на кровле или выделения отдельного технического этажа.

Искусство проектировщика заключается именно в том, чтобы, зная сильные и слабые стороны каждого типа систем, найти тот самый баланс, который позволит создать комфортный микроклимат, отвечающий всем техническим, архитектурным и экономическим требованиям конкретного здания.

ВИДЕО:

При полном и/или частичном копировании данного материала, для последующего размещения его на стороннем ресурсе, обратная, индексируемая ссылка на источник обязательна!