Система охладител-вентилатор: принцип на работа и устройство на системата за терморегулация

Многозоновата климатична система с чилър-вентилатор е проектирана да създава комфортни условия в голяма сграда.Работи постоянно - доставя студ през лятото и топлина през зимата, затопляйки въздуха до зададената температура. Струва си да се запознаете с устройството й, не сте ли съгласни?

Статията, която предлагаме, описва подробно дизайна и компонентите на климатичната система. Методите за свързване на оборудването са дадени и разгледани подробно. Ще ви разкажем как работи и функционира тази система за терморегулация.

Компоненти на веригата чилър-вентилатор

Ролята на охлаждащото устройство е възложена на чилъра - външно устройство, което произвежда и доставя студ чрез тръбопроводи, през които циркулира вода или етиленгликол. Това я отличава от другите сплит системи, при които като охлаждаща течност се вкарва фреон.

За движението и предаването на фреон са необходими хладилен агент, скъпи медни тръби. Тук водопроводните тръби с топлоизолация се справят добре с тази задача. Работата му не се влияе от температурата на външния въздух, докато сплит системите с фреон губят своята функционалност вече при -10⁰. Вътрешният топлообменник е вентилаторен конвектор.

Той получава течност с ниска температура, след което пренася студа във въздуха на помещението и нагрятата течност се връща обратно в чилъра. Във всички стаи са монтирани вентилаторни конвектори. Всеки от тях работи по индивидуална програма.

Основните елементи на системата са помпена станция, чилър, вентилаторен конвектор. Вентилаторният конвектор може да се монтира на голямо разстояние от чилъра.Всичко зависи от мощността на помпата. Броят на вентилаторните конвектори е пропорционален на мощността на охладителя

Обикновено такива системи се използват в хипермаркети, търговски центрове, подземни конструкции и хотели. Понякога те се използват като отопление. След това нагрятата вода се подава към вентилаторните конвектори през втората верига или системата се превключва към отоплителния котел.

Системен дизайн

Според дизайна системите чилър-вентилаторни конвектори могат да бъдат 2-тръбни или 4-тръбни. В зависимост от вида на монтажа устройствата се разграничават на стенни, подови и вградени.

Системата се оценява по следните основни параметри:

• мощност на охладителя или капацитет на охлаждане;
• производителност на вентилаторната конвектора;
• ефективност на движение на въздушни маси;
• дължина на магистралите.

Последният параметър зависи от силата на помпения агрегат и качеството на изолацията на тръбата.

Свързване на чилър и вентилаторен конвектор

Безпроблемното функциониране на системата се осъществява чрез свързване охладител с един или повече вентилаторни конвектори чрез топлоизолирани тръбопроводи. При липса на последното ефективността на системата спада значително.

Всяка фина намотка има индивидуален тръбопровод, чрез който се регулира нейната производителност както при генериране на топлина, така и при генериране на студ. Потокът на хладилния агент в отделен блок се регулира с помощта на специални вентили - спирателни и контролни вентили.

За насочване на охладена вода към топлообменника, едната тръба е свързана към вентилаторния конвектор, а другата е свързана към охладителя за източване на течността. Конструкцията на системата позволява смесване на хладилен агент с охлаждаща течност

Ако смесването на охладител и хладилен агент не е разрешено. водата се загрява в отделен топлообменник и веригата се допълва с циркулационна помпа. За да се осигури плавно регулиране на потока на работната течност през топлообменника, при инсталиране на тръбопроводната верига се използва 3-пътен вентил.

Ако в сградата е монтирана двутръбна система, тогава и охлаждането, и отоплението се извършват благодарение на охладител - чилър. За да подобрите ефективността на отоплението, използвайте вентилаторни конвектори през студения период, в допълнение към чилъра, в системата е включен котел.

За разлика от двутръбната система с един топлообменник, четиритръбната система съдържа 2 от тези модули. В този случай вентилаторният конвектор може да работи както за отопление, така и за охлаждане, като в първия случай използва течността, циркулираща в отоплителната система.

Единият от топлообменниците е свързан към тръбопровод с хладилен агент, а вторият към тръба с охлаждаща течност. Всеки топлообменник има индивидуален вентил, управляван от специално дистанционно управление. Ако се използва такава схема, хладилният агент никога не се смесва с охлаждащата течност.

Тъй като температурата на охлаждащата течност в системата през отоплителния сезон варира от 70 до 95⁰ и за повечето вентилаторни конвектори надвишава допустимото ниво, първо се намалява. Ето защо топла вода‚ идващ от централната отоплителна мрежа към вентилаторните конвектори ‚ преминава през специална нагревателна точка.

Основни класове чилъри

Условното разделяне на чилърите на класове се извършва в зависимост от вида на хладилния цикъл. Въз основа на този признак всички чилъри могат условно да се класифицират в два класа - абсорбционни и парокомпресорни.

Структурата на абсорбционната единица

Абсорбционният охладител или ABCM използва бинарен разтвор с вода и литиев бромид, присъстващи в него - абсорбер. Принципът на работа е абсорбирането на топлина от хладилния агент във фазата на превръщане на парата в течно състояние.

Такива агрегати използват топлината, генерирана по време на работата на промишленото оборудване.В този случай абсорбиращ абсорбатор с точка на кипене, значително по-висока от съответния параметър на хладилния агент, разтваря последния добре.

Работната схема на охладител от този клас е както следва:

1. Топлината от външен източник се подава към генератор, където загрява смес от литиев бромид и вода. Когато работната смес заври, хладилният агент (водата) се изпарява напълно.
2. Парата се прехвърля в кондензатора и се превръща в течност.
3. Хладилният агент влиза в дросела в течна форма. Тук се охлажда и налягането пада.
4. Течността влиза в изпарителя, където водата се изпарява и нейните пари се абсорбират от разтвор на литиев бромид - абсорбер. Въздухът в стаята се охлажда.
5. Разреденият абсорбент се загрява отново в генератора и цикълът започва отново.

Подобна климатична система все още не е широко разпространена, но е напълно в унисон със съвременните тенденции за пестене на енергия и следователно има добри перспективи.

Проектиране на парокомпресионни агрегати

Повечето хладилни агрегати работят на базата на компресионно охлаждане. Охлаждането се дължи на непрекъсната циркулация, кипене при ниски температури, налягане и кондензация на охлаждащата течност в система от затворен тип.

Дизайнът на охладител от този клас включва:

• компресор;
• изпарител;
• кондензатор;
• тръбопроводи;
• регулатор на потока.

Хладилният агент циркулира в затворена система. Този процес се управлява от компресор, в който газообразно вещество с ниска температура (-5⁰) и налягане от 7 atm се компресира, когато температурата се повиши до 80⁰.

Сухата наситена пара в компресирано състояние отива в кондензатора, където се охлажда до 45⁰ при постоянно налягане и се превръща в течност.

Следващата точка от пътя на движение е дроселът (редуцир-клапан). На този етап налягането намалява от стойността, съответстваща на кондензацията, до границата, при която настъпва изпарението. В същото време температурата пада до приблизително 0⁰. Течността частично се изпарява и се образува мокра пара.

Диаграмата показва затворен цикъл, според който работи агрегат за компресиране на пара. В компресора (1) мократа наситена пара се компресира, докато достигне налягане p1. В компресора (2) парата отделя топлина и се превръща в течност. В дросела (3) налягането (p3 - p4) и температурата (T1-T2) намаляват. В топлообменника (4) налягането (p2) и температурата (T2) остават непроменени

Влизайки в топлообменника - изпарителя, работното вещество, смес от пара и течност, отдава студ към охлаждащата течност и отнема топлина от хладилния агент, като същевременно изсъхва. Процесът протича при постоянно налягане и температура. Помпите доставят течност с ниска температура към вентилаторните конвектори. След като е преминал този път, хладилният агент се връща в компресора, за да повтори отново целия цикъл на компресия на парите.

Специфични характеристики на парокомпресионен охладител

При студено време чилърът може да работи в режим на естествено охлаждане - това се нарича свободно охлаждане. В същото време охлаждащата течност охлажда въздуха на улицата. Теоретично свободното охлаждане може да се използва при външна температура под 7⁰C. На практика оптималната температура за това е 0⁰.

Когато е конфигуриран в режим „термопомпа“, чилърът работи за отопление.Цикълът претърпява промени, по-специално кондензаторът и изпарителят разменят своите функции. В този случай охлаждащата течност трябва да се нагрява, а не да се охлажда.

Най-простите са моноблоковите чилъри. Компактно съчетават всички елементи в едно. Те се продават 100% завършени, чак до зареждането с хладилен агент.

Този режим се използва най-често в големи офиси, обществени сгради, складове.Чилърът е хладилен агрегат, който произвежда 3 пъти повече студ, отколкото консумира. Ефективността му като нагревател е още по-висока - консумира 4 пъти по-малко електроенергия, отколкото произвежда топлина.

Каква е разликата между хладилен агент и охлаждаща течност?

Хладилният агент е работно вещество, което по време на цикъла на охлаждане може да съществува в различни агрегатни състояния при различни стойности на налягането. Охлаждащата течност не променя фазовите състояния. Неговата функция е да пренася студ или топлина на определено разстояние.

Транспортирането на хладилния агент се контролира от компресор, а охлаждащата течност се транспортира от помпа. Температурата на хладилния агент може да падне под точката на кипене или да се повиши над нея. Охлаждащата течност, за разлика от хладилния агент, постоянно работи при температури, които не се повишават над точката на кипене при текущото налягане.

Ролята на вентилаторния конвектор в климатичната система

Вентилаторният конвектор е важен елемент от централизирана климатична система. Второто име е вентилаторна намотка. Ако терминът fan-coil се преведе от английски буквално, той звучи като вентилатор-топлообменник, което най-точно предава принципа на неговата работа.

Дизайнът на вентилаторния конвектор включва мрежов модул, който осигурява връзка с централното устройство за управление.Устойчивият калъф скрива структурните елементи и ги предпазва от повреда. Отвън е монтиран панел, който равномерно разпределя въздушните потоци в различни посоки.

Целта на устройството е да приема нискотемпературни среди. Списъкът с неговите функции включва както рециркулация, така и охлаждане на въздуха в помещението, където е монтиран, без всмукване на въздух отвън. Основните елементи на вентилаторния конвектор са разположени в корпуса му.

Те включват:

• центробежен или диаметрален вентилатор;
• топлообменник под формата на намотка, състоящ се от медна тръба и монтирани върху нея алуминиеви ребра;
• филтър за прах;
• Контролен блок.

В допълнение към основните компоненти и части, дизайнът на вентилаторния конвектор включва тава за събиране на кондензат, помпа за изпомпване на последния, електрически мотор, чрез който се въртят въздушните клапи.

Снимката показва вентилаторен конвектор Trane. Производителността на двуредните топлообменници е 1,5 – 4,9 kW. Уредът е оборудван с тих вентилатор и компактен корпус. Пасва идеално зад фалшиви панели или зад окачен таван

В зависимост от начина на монтиране биват таванни вентилаторни конвектори, канални, монтирани в канали, през които протича въздух, безрамкови, при които всички елементи са монтирани на рамка, стенни или конзолни.

Таванните устройства са най-популярни и имат 2 версии: касета и канал. Първите се монтират в големи помещения с окачени тавани. Корпусът е разположен зад окачената конструкция. Долният панел остава видим. Те могат да разпръснат въздушния поток от двете или четирите страни.

Ако системата е планирана да се използва изключително за охлаждане, тогава най-доброто място за нея е таванът. Ако конструкцията е предназначена за отопление, устройството се поставя на стената в долната му част

Необходимостта от охлаждане не винаги съществува, следователно, както може да се види на диаграмата, изобразяваща принципа на работа на системата чилър-fincoil, в хидравличния модул е ​​вграден контейнер, който действа като акумулатор за хладилния агент. Топлинното разширение на водата се компенсира от разширителен резервоар, свързан към захранващия тръбопровод.

Те управляват вентилаторни конвектори както в ръчен, така и в автоматичен режим. Ако вентилаторният конвектор работи за отопление, тогава подаването на студена вода се прекъсва ръчно. Когато работи за охлаждане, топлата вода се спира и се отваря пътят за потока на охлаждащата работна течност.

Дистанционно управление за управление както на 2-тръбни, така и на 4-тръбни вентилаторни конвектори. Модулът се свързва директно към устройството и се поставя близо до него. От него се свързва контролния панел и кабелите за захранването му.

За да работи в автоматичен режим, панелът задава необходимата температура за конкретна стая. Зададеният параметър се поддържа с помощта на термостати, които регулират циркулацията на охлаждащата течност - студена и топла.

Предимството на вентилаторния конвектор се изразява не само в използването на безопасна и евтина охлаждаща течност, но и в бързото отстраняване на проблеми под формата на течове на вода. Това прави услугата им по-евтина. Използването на тези устройства е най-енергийно ефективният начин за създаване на благоприятен микроклимат в сградата

Тъй като всяка голяма сграда има зони с различни температурни изисквания, всяка от тях трябва да се обслужва от отделен вентилаторен конвектор или група от тях с идентични настройки.

Броят на единиците се определя на етапа на проектиране на системата чрез изчисление. Цената на отделните компоненти на системата чилър-вентилаторен конвектор е доста висока, поради което изчислението и проектирането на системата трябва да се извършват възможно най-точно.

Изводи и полезно видео по темата

Видео #1. Всичко за дизайна, работата и принципа на работа на системата за терморегулация:

Видео #2. Как да инсталирате и пуснете в експлоатация охладителя:

Инсталирането на система чилър-вентилаторен конвектор е препоръчително в средни и големи сгради с площ над 300 m². За частен дом, дори огромен, инсталирането на такава система за терморегулация е скъпо удоволствие. От друга страна, такива финансови инвестиции ще осигурят комфорт и благополучие, а това е много.

Моля, напишете коментари в блока по-долу. Задавайте въпроси за интересни места, споделяйте собствени мнения и впечатления. Може би имате опит в инсталирането на климатична система с чилър-вентилатор или снимка, свързана с темата на статията?