Система чиллер-фанкойл: принцип работы и обустройство системы терморегуляции

Из чего состоит система чиллер-фанкойл

В состав системы чиллер-фанкойл входят следующие структурные элементы:

1. Чиллер или центральная охлаждающая машина
2. Фанкойлы или локальные теплообменники
3. Охлаждающая жидкость (теплоноситель). Это может быть обычная вода или раствор этиленгликоля.
4. Насос, называемый гидромодулем. В крупных системах обычно речь идет о насосных станциях
5. Трубная разводка
6. Система автоматического регулирования

Как устроен чиллер

Чиллером называют агрегат, предназначенный для охлаждения или нагрева жидких сред, используемых далее в качестве теплоносителей. Чиллеры могут иметь широкий диапазон мощности, благодаря чему они с успехом используются в пищевой промышленности и фармацевтике, а также в климатотехнике. Их применяют для кондиционирования воздуха и отопления общественных зданий и частных домов, для заливки катков, охлаждения напитков и медикаментов.

Устройство чиллера аналогично устройству бытового холодильника. В нем есть компрессор, конденсатор и испаритель. Отличие состоит только в том, что тепловая энергия может забираться или отдаваться жидкости, циркулирующей через теплообменник, для чего используются одновременно 2 контура циркуляции воды: горячий и холодный.

В жаркое время года тепло охлаждаемой жидкости используется для нагрева воды, направляемой далее на горячее водоснабжение. В холодное время года осуществляется только нагрев воды.

Движение горячей и холодной жидкости идет по двум отдельным непересекающимся трубопроводам, по которым теплоноситель поступает к фанкойлам.

Что такое фанкойлы — принцип работы

Фанкойл это высокоэффективный теплообменник, одновременно подключаемый к холодному и горячему трубопроводу. Для усиления теплообмена используется вентилятор, монтируемый за теплообменником фанкойла. Особенностью фанкойла является создание воздушных потоков заданной температуры внутри помещения без дополнительного притока воздуха извне, что позволяет повысить эффективность использования вырабатываемой чиллером тепловой энергии.

Управление фанкойлом может идти в ручном и в автоматическом режиме.

При ручном управлении для отопления достаточно перекрыть кран подачи в устройство холодной воды, а для охлаждения, напротив, перекрыть кран подачи горячей воды, открыв движение охлаждающей жидкости.

В автоматическом режиме достаточно установить на панели требуемую температуру воздуха в помещении, поддержание которой осуществляется с помощью термостатов, регулирующих движение горячего и холодного теплоносителей.

Место установки фанкойлов может быть любым: настенным, напольным, потолочным. Если система используется предпочтительно для охлаждения, предпочтение отдается потолочному монтажу. Если, наоборот, для отопления, то фанкойлы помещают в нижней части стен.

Подведем итоги

Чиллер-фанкойл эффективная, проверенная временем, система отопления и кондиционирования воздуха, применение которой обеспечивает благоприятный климат круглый год.

Чиллер-фанкойл в равной степени эффективна для общественных зданий и частных домостроений, но в настоящее время ее широкое распространение ограничено недостаточным количеством предложений на рынке нашей страны чиллеров малой мощности, установка которых возможна в индивидуальных домах.

Еще одним недостатком чиллеров является высокая стоимость единицы тепловой энергии, вырабатываемой с их помощью. При выборе чиллеров для отопления они проигрывают газовым котлам.

В последнее время становится все более распространенным у потребителей фанкойл канальный. Это устройство представляет собой оборудование, которое имеет способность нагревать или охлаждать воздух внутри помещения по желанию потребителя. Попросту говоря, подобный агрегат можно назвать теплообменником, который можно установить в любом помещении постройки любого назначения, это позволит выбрать определенный температурный режим в любое время, который будет комфортен для людей, находящихся внутри здания.

Разновидности чиллеров

Надо сказать, что фреон в системе все равно присутствует и находится он внутри холодильной машины. То есть, принцип работы чиллера, как и кондиционера, заключается в переносе тепла рабочим телом (фреоном) от одной среды к другой. В нашем случае тепло отбирается испарителем чиллера от нагретой в фанкойле воды и передается окружающему воздуху либо снова воде, что служит своего рода посредником – охладителем конденсационного блока.

Напомним, что фреон, — это газ, переходящий при стандартных условиях в жидкое агрегатное состояние. Это свойство использует устройство чиллера, где фреон испаряется в теплообменнике – испарителе. Происходит это за счет отбора энергии для парообразования у нагретой в фанкойлах воды. В результате последняя снова уходит в здание на охлаждение воздуха, а фреон, нагнетаемый компрессором, попадает во второй теплообменник – конденсатор, где он охлаждается и снова возвращается в жидкое состояние.

Процесс конденсации во втором теплообменнике чаще всего происходит под воздействием наружной среды, этот принцип использует чиллер с воздушным охлаждением. Для достижения высокой эффективности процесса воздух прогоняется сразу сквозь несколько радиаторов с помощью осевых вентиляторов, обеспечивающих потребный расход.

В климатических системах больших зданий часто задействованы чиллеры с водяным охлаждением, чей принцип действия мало чем отличается от воздушного агрегата. Только здесь для конденсации фреона установлен другой тип теплообменника, в котором циркулирует вода, она служит охладителем вместо воздуха.

Принцип работы установки с водяным охлаждением

В результате получается более дорогая и сложная схема с дополнительным контуром водяного охлаждения, зато холодопроизводительность такой системы выше, нежели у воздушной. Сложность и дороговизна возникают из-за того, что саму охлаждающую конденсатор воду тоже надо охлаждать, но теперь уже с помощью воздуха, а для этого требуется дополнительная установка – градирня (драйкулер). Функционирует она просто: вода проходит через несколько радиаторов, на каждом из которых установлен осевой вентилятор большой производительности, прогоняющий сквозь него мощный поток воздуха.

Роль фанкойла в системе кондиционирования

Фанкойл — важный элемент централизованной климатической установки. Второе название — вентиляторный доводчик. Если термин fan-coil перевести с английского дословно, то это звучит‚ как вентилятор-теплообменник‚ что наиболее точно передает принцип его действия.

В конструкцию фанкойла включен сетевой модуль, обеспечивающий подключение к центральному управляющему устройству. Прочный корпус скрывает конструктивные элементы и оберегает их от порчи. Снаружи устанавливается панель, равномерно распределяющая потоки воздуха в различных направлениях

Предназначение устройства заключается в приеме носителя с низкой температурой. В перечень его функций также входит как рециркуляция, так и охлаждение воздуха в помещении, где он установлен‚ без поступления воздуха снаружи. Основные элементы fan-coil расположены в его корпусе.

К ним относятся:

• центробежный или диаметральный вентилятор;
• теплообменник в виде змеевика‚ состоящего из медной трубки и алюминиевых ребер‚ насаженных на нее;
• пылевой фильтр;
• блок управления.

Кроме основных узлов и деталей в конструкцию фанкойла входит поддон для улавливания конденсата‚ насос для откачки последнего‚ электродвигатель‚ посредством которого поворачиваются воздушные заслонки.

На фото канальный фанкойл марки Trane. Производительность двухрядных теплообменников — 1.5 – 4.9 кВт. Агрегат укомплектован малошумным вентилятором и компактным корпусом. Он отлично размещается за фальшь-панелями или за подвесной потолочной конструкцией

В зависимости от способа монтажа существует фанкойлы потолочные‚ канальные‚ монтируемые в каналы‚ по которым осуществляется приток воздуха‚ бескорпусные‚ где все элементы смонтированы на раме‚ настенные или консольные.

Потолочные аппараты наиболее популярны и имеют 2 варианта исполнения: кассетные и канальные. Первые монтируют в объемных помещениях с подвесными потолками. За подвесной конструкцией располагают корпус. Видимой остается нижняя панель. Они могут рассредоточивать воздушные потоки по двум или всем четырем сторонам.

Если систему планируют использовать исключительно для охлаждения, то лучшее место для него — потолок. Если конструкция предназначается для обогрева‚ устройство размещают на стене в нижней ее части

Потребность в охлаждении существует не всегда, поэтому‚ как видно на схеме‚ передающей принцип работы системы чиллер-файнкойл‚ в гидравлический модуль встраивают емкость, выполняющую роль аккумулятора для хладагента. Тепловое расширение воды компенсирует расширительный бак, подключенный к подающему трубопроводу.

Управляют фанкойлами как в ручном, так и в автоматическом режимах. Если вентиляторный доводчик работает на отопление, то в ручном режиме отсекают подачу холодной воды. При работе его на охлаждение перекрывают горячую воду и открывают путь для поступления охлаждающей рабочей жидкости.

Пульт для управления как 2-трубным так и 4-трубным фанкойлом. Модуль подключают непосредственно к устройству и размещают вблизи него. От него подсоединяют панель управления и провода для ее питания

Для работы в автоматическом режиме на панели выставляют нужную для конкретного помещения температуру. Поддержка заданного параметра осуществляется посредством термостатов, которые корректируют циркуляцию теплоносителей — холодного и горячего.

Преимущество фанкойла выражается не только в применении безопасного и дешевого теплоносителя но и в быстром устранении неполадок в виде утечек воды. Это удешевляет их сервис. Применение этих устройств — наиболее энергоэффективный способ создания благоприятного микроклимата в здании

Так как любое большое здание имеет зоны с разными требованиями к температурному режиму, каждую из них должен обслуживать отдельный фанкойл или их группа с идентичными настройками.

Количество агрегатов определяют на стадии проектирования системы расчетным путем. Стоимость отдельных узлов системы чиллер-фанкойл довольно высокая‚ поэтому как расчет‚ так и проектирование системы нужно выполнять максимально точно.

Устройство и принцип работы системы чиллер-фанкойл

Это оборудование универсально в применении: оно позволяет во все сезоны поддерживать комфортный микроклимат в помещении, вне зависимости от этажности здания, его площади, конфигурации и типа.

Если рассматривать самую примитивную схему работы: в зависимости от заданных пользователем установок радиатор доводчика перемещает жидкость, которая наделяется именно той температурой, что соответствует конкретной поставленной цели. Вода нагревает или охлаждает воздух вокруг рабочего элемента. Вентилятор, в свою очередь, принудительно направляет этот воздух в помещение.

Принцип работы системы чиллер-фанкойл

Усовершенствованные модели также способны смешивать внутренний воздух и уличный. Доводчик пропускает носитель через радиатор, придает ему требуемую температуру в непрерывном цикле. Чтобы устройство не работало «вхолостую», в нем предусмотрены особые обходные трубопроводы, имеющие вентили и термоэлектрические приводы.

Конденсат, неизбежно возникающий на радиаторе, выводится с помощью приемного лотка. Дренажный насос, функционирующий в тандеме с поплавковым клапаном, удаляет из сборника накопленную влагу и направляет ее в приемную трубу, а оттуда – в канализационный сток.

Системы кондиционирования могут иметь воздушное либо водяное охлаждение. По критерию особенностей конденсатора можно найти модели выносного либо встроенного типа. Обогрев может осуществляться с применением теплового насоса или без такового. Далее будут рассмотрены ключевые конструктивные особенности каждого рабочего элемента, входящего в высокопродуктивную связку.

Чиллер – это кондиционер, пропускающий через испаритель антифриз или воду. Жидкость через систему трубопроводов подается к фанкойлам, установленным в отдельных помещениях. Связка работает также, как и сплит-системы. Чиллер и фанкойлы может разделять значительное расстояние – этот показатель зависит лишь от мощности внедренного с схему насосного оборудования. Чиллер работает с несколькими фанкойлами, в зависимости от его производительности устанавливается максимально допустимое число связанных сегментов системы кондиционирования.

Чиллеры бывают парокомпрессионными и абсорбционными. Последние реализуются в высоком ценовом сегменте, они крупные и могут использоваться не во всех типах зданий. Парокомпрессионные модели, в свою очередь, делятся на:

• наружные (работают на базе осевых вентиляторов, имеют воздушное охлаждение);
• внутренние (обладают водяным охлаждением, в них устанавливается центробежный вентилятор, обеспечивающий движение воздушных масс);
• реверсивные (могут работать на охлаждение и нагрев).

Пример реверсивного чиллера

Фанкойл – это оборудование, принимающее охлажденный носитель, оно отвечает за циркуляцию воздуха в обслуживаемом помещении. Встроенный вентилятор помогает смешивать уличные и внутренние потоки, отправлять в нужном направлении образовавшуюся смесь.

Выделяют несколько видов фанкойлов:

• напольные;
• настенно-потолочные;
• настенные;
• потолочные.

Пример потолочного фанкойла

Кассетные внутренние блоки способствуют охлаждению, нагреву и равномерному распределению воздушных масс в помещениях, в которых установлено подвесное потолочное оборудование. Благодаря подобному устройству маскируются рабочие элементы системы кондиционирования, сводятся к минимуму сопутствующие шумы. В этом случае воздушные потоки могут распределяться не более чем по 2-4 направлениям.

Канальные фанкойлы монтируют непосредственно в вентиляционную шахту. Для забора воздуха используются обособленные воздуховоды, для вывода отработанных масс применяются каналы, обустроенные за подвесными потолочными сегментами. Подобные модели доводчиков характеризуются высокой производительностью, их активно берут на вооружение при строительстве складов, торговых залов и прочих помещений с большой площадью.

Конструктивные особенности кассетных фанкойлов

Опционально предусмотрены варианты с патрубками для подачи охлажденного воздуха в соседнее помещение и с патрубками для нагнетания свежего воздуха непосредственно в локации монтажа прибора. Скорость монтажа кассетного фанкойла обеспечивается благодаря наличию четырех кронштейнов по углам корпуса. Сам внешний контур изготовлен из прочной нержавеющей стали. Обеспечение звукоизоляции и защиты от тепловых потерь производится при помощи специальных изоляционных материалов. Несмотря на то, что установка скрытая, как и у семейства канальных фанкойлов, тем не менее, на виду остается внешняя часть устройства, которая отделывается декоративной панелью. Обычно она белого цвета и изготовлена из пластика. Забор воздуха осуществляется через центральную решетку, которую, при надобности, можно легко демонтировать. К фильтру воздушной очистки имеется свободный доступ, что позволяет легко его мыть и удалять скопившиеся загрязнения.

Посредством системы управления можно задавать различные параметры для деятельности оборудования. В частности, предусмотрены следующие функциональные возможности:

• Таймер, координирующий запуск и выключение устройства.
• Изменение режима работы — нагрев или охлаждение воздуха, осушение, а также настройка автоматического режима.
• Собственно включение или выключение прибора.
• Переход в ночной режим.
• Выставление необходимого температурного режима.
• Направление потоков воздуха посредством изменения положения шторок-жалюзи.
• Регуляция скорости вращения центрального вентилятора.

Высокую эффективность работы обеспечивает центробежный вентилятор. Его конструктивные особенности позволяют существенно снижать уровень издаваемого шума. Этому во много способствует производимая в заводских условиях балансировка — как в статике, так и в динамике. Еще один важный момент — это управление тепловой подачей. Она выполняется при помощи специальных вентилей, которые поддерживаются электрическими приводами, и могут иметь 2 или 3 хода. Их основная задача — регулировка циркуляции охлаждающего агента — в большинстве случаев это вода.

Как выбрать кассетный фанкойл?

При подборе этого оборудования для нужд своего объекта, необходимо концентрировать внимание на нескольких ключевых аспектах. В первую очередь, это финансовые возможности. Во-вторых, необходимая производительность

В-третьих, наличие дополнительных опций. При проектировании и осуществлении монтажа могут помочь наши специалисты, которые профессионально занимаются оказанием таких услуги и могут проконсультировать заказчика по любым техническим моментам

Во-вторых, необходимая производительность. В-третьих, наличие дополнительных опций. При проектировании и осуществлении монтажа могут помочь наши специалисты, которые профессионально занимаются оказанием таких услуги и могут проконсультировать заказчика по любым техническим моментам.

Какими бывают фанкойлы

Тип фанкойла зависит от задач, которые необходимо решить с его помощью. Различают двухтрубные и четырехтрубные устройства. Первые могут работать только на нагрев или охлаждение, вторые способны решать оба задания. К четырехтрубным фанкойлам параллельно подключают и нагреватель, и чиллер. Режим работы системы выбирают в зависимости от времени года и потребностей.

Проще всего установить напольный вариант фанкойла. Нагретый воздух будет поступать через аккуратную решетку, встроенную в напольное покрытие

Впрочем, существует вариант, когда двухтрубную систему используют для кондиционирования воздуха летом, а затем для обогрева — зимой. При этом систему переключают то на чиллер, то на котел с помощью специального клапана, смена режима работы системы выполняется вручную. Это довольно популярная версия, поскольку монтаж только двух труб выполнить значительно проще, чем вести четыре конструкции.

Переключение же режимов работы при использовании четырехтрубной системы может выполняться с пульта управления в автоматическом режиме. В зависимости от места установки различают фанкойлы:

• напольные;
• настенные;
• напольно-потолочные;
• потолочные.

Назначение каждого вида устройств понятно из названия. Настенные фанкойлы чаще всего служат альтернативой обычным радиаторам водяной системы отопления. Их точно также устанавливают вдоль стен под окнами или в других подобных местах. Напольно-потолочные модели можно устанавливать и вверху, и внизу.

Кассетные фанкойлы удобны в монтаже, хорошо смотрятся в интерьере, их можно без проблем интегрировать в систему подвесного потолка

Кроме того, существуют кассетные и канальные конструкции фанкойлов. Устройства также могут быть корпусными или бескорпусными, предназначенными для скрытого монтажа. Это еще одно преимущество фанкойлов: они позволяют сделать систему отопления/кондиционирования практически незаметной.

Некоторые модели снабжены дополнительными функциями, например, системой забора свежего воздуха снаружи, возможностью электрического обогрева воздушных масс с помощью встроенных нагревательных элементов. Варианты организации системы управления также могут быть разными.

Настенные фанкойлы выглядят очень стильно, такое устройство можно повесить вместо кондиционера и управлять им с помощью дистанционного пульта

Что касается конкретных брендов, то самыми лучшими считаются фанкойлы производства Carrier и York. Отличные качества демонстрируют модели фирмы Trane, а также McQuay, это надежные устройства европейского производства. General climate представляет широкий модельный ряд фанкойлов в различной комплектации. А модели фирмы Daikin по отзывам владельцев, выглядят очень стильно. Среди недорогих изделий выделяются фанкойлы Aerotek — популярный китайский бренд.

Как это работает

Название прибора происходит от двух английских слов: “fan” — вентилятор и “coil” — змеевик. Эти основные элементы и обеспечивают работу устройства. Система с использованием таких устройств обычно применяется для организации мультизонального кондиционирования воздуха в больших помещениях.

Вентилятор прогоняет воздушные потоки через теплообменник. В змеевик теплообменника в зависимости от поставленной задачи поступает горячая или холодная вода. Воздух нагревается и распространяется по помещению. Одно из преимуществ использования вентиляторных доводчиков — это возможность не только обогревать и охлаждать воздух внутри помещения, но и разбавлять его свежими воздушными массами с улицы.

Этот вариант не сложно реализовать, если планируется использовать принудительную приточную вентиляцию.

Фанкойл представляет собой систему, которая состоит из вентилятора и теплообменника. Первый прогоняет воздух через второй, придавая потоку необходимую температуру

Фанкойл состоит из таких элементов, как:

• змеевик-теплообменник;
• вентилятор;
• фильтрационный блок.

В систему может быть включен только один теплообменник или сразу два, чтобы обеспечить легкий переход на другой режим работы. В последнем случае один контур подключают к чиллеру — холодильной машине, генерирующей поток холодной воды, а второй — к котлу отопления или другому аналогичному нагревательному прибору. Очень популярно сочетание фанкойлов с тепловым насосом.

Стоит отметить, что если принято решение использовать систему чиллер-фанкойл, то можно установить несколько фанкойлов в разных помещениях, а работать для них будет только один чиллер. Решение выглядит очень удобным для зданий, в которых требуется обслуживать большую площадь. Но при этом следует правильно рассчитать производительность чиллера в зависимости от количества и характеристик фанкойлов.

Системы типа «чиллер-фанкойл» используют для кондиционирования воздуха в больших зданиях, но они находят применение в частных домах, коттеджах и даже просторных квартирах

Для работы вентилятора следует обеспечить каждое устройство электропитанием. Блок фильтров необходим для очистки воздушных масс и оздоровления микроклимата внутри помещения. Каждый фанкойл снабжен системой управления, которая в зависимости от типа устройства может быть встроенной, удаленной или дистанционной.

Кроме того, для монтажа вентиляторных доводчиков понадобится набор соединительных муфт, изоляционные материалы и т.п. В обязательном порядке для системы этого типа устанавливается дренаж, чтобы обеспечить отведение сконденсировавшейся влаги.

Использование фанкойлов дает значительную свободу при проектировании системы. Всегда можно подобрать чиллер и/или котел с подходящей мощностью и установить нужное количество фанкойлов. Монтаж относительно недорог, поскольку для теплоносителя используются обычные водопроводные трубы.

Фанкойлы могут быть незаметными, они не портят интерьер. Потолочные модели скрывают за подвесными конструкциями, а настенные можно закрыть декоративной решеткой

Система занимает относительно немного места, при желании фанкойлы и ведущие к ним коммуникации можно полностью скрыть за подвесным потолком. Если рассматривать фанкойлы как альтернативу для сплит-системы, то они обладают важным преимуществом — позволяют сохранить внешний вид фасада неизменным.

Прибор для охлаждения и/или нагрева воды можно поставить на значительном расстоянии от фанкойлов. Если монтаж выполнен правильно и магистраль снабжена надежной теплоизоляцией, система будет работать эффективно. Это может оказаться удобным, особенно если здание имеет сложную планировку.

Настенные фанкойлы используют в качестве заменителя радиаторов. Их тоже устанавливают под окнами, чтобы компенсировать потери тепла в этих зонах

Насколько можно удалить фанкойл от источника тепла или холода? Это расстояние определяется мощностью насоса, который перемещает жидкий теплоноситель по трубам системы. Чем выше мощность насоса, тем больше может быть расстояние. Это существенно расширяет количество вариантов для установки как самих фанкойлов, так и котла и/или чиллера. Предельной цифрой считается 600 метров, а это более чем солидный показатель.

Систему фанкойлов можно использовать также в сочетании с таким экономичным и экологичным способом получения энергии как тепловой насос. При этом можно организовать не только одноконтурную, но и двухконтурную систему отопления, т.е. обеспечить дом горячей водой. Если система продумана и реализована правильно, то комфортная температура установится в помещении уже через пять минут после запуска.