Čilerio-fankoilio sistema: veikimo principas ir termoreguliacijos sistemos įrengimas

Daugiazonė klimatinė čilerio-fankoilio sistema skirta sukurti komfortiškas sąlygas didelio ploto pastate. Ji veikia nuolat – vasarą tiekia šaltį, o žiemą šilumą, šildydama orą iki nustatytos temperatūros. Su jos įrenginiu verta susipažinti, ar sutinkate?

Mūsų pasiūlytame straipsnyje išsamiai aprašyta klimato sistemos konstrukcija ir sudėtinės dalys. Pateikti ir detaliai išanalizuoti įrangos prijungimo būdai. Mes papasakosime, kaip sukonstruota ir funkcionuoja ši termoreguliacijos sistema.

Čilerio-fankoilio schemos sudėtinės dalys

Aušinimo įrenginio vaidmuo atitenka čileriui – išoriniam blokui, gaminančiam ir tiekiančiam šaltį vamzdynais su juose cirkuliuojančiu vandeniu arba etilenglikoliu. Tuo ji ir skiriasi nuo kitų split sistemų, kur kaip šilumnešis pumpuojamas freonas.

Freono, šaltnešio, judėjimui ir perdavimui reikalingi brangūs variniai vamzdžiai. Čia su šia užduotimi puikiai susidoroja vandentiekio vamzdžiai su šilumos izoliacija. Jos darbui įtakos neturi lauko oro temperatūra, tuo tarpu split sistemos su freonu praranda darbingumą jau esant -10⁰. Vidinis šilumos mainų agregatas yra fankoilas.

Jis priima žemos temperatūros skystį, tada perduoda šaltį į patalpos oro aplinką, o pašildytas skystis grįžta atgal į čilerį. Fankoilai įrengiami visuose kambariuose. Kiekvienas iš jų veikia pagal individualią programą.

Pagrindiniai sistemos elementai – siurblinė, čileris, fankoilas. Fankoilas gali būti įrengtas dideliu atstumu nuo čilerio. Viskas priklauso nuo to, kokią galią turi siurblys. Fankoilų skaičius proporcingas čilerio galiai.

Paprastai tokios sistemos taikomos prekybos centruose, prekybos kompleksuose, po žeme pastatytuose statiniuose, viešbučiuose. Kartais jos naudojamos kaip šildymas. Tada antruoju kontūru į fankoilų tiekiamas pašildytas vanduo arba sistema perjungiama prie šildymo katilo.

Konstrukcinis sistemos variantas

Pagal konstrukcinį variantą čilerio-fankoilio sistemos būna 2 vamzdžių ir 4 vamzdžių. Pagal montavimo tipą skiriami sieniniai, grindiniai, įmontuojami įrenginiai.

Sistema vertinama pagal šiuos pagrindinius parametrus:

• galia arba šaldymo galia;
• fankoilų našumas;
• oro masės judėjimo efektyvumas;
• magistralių ilgis.

Paskutinis parametras priklauso nuo siurblinės įrenginio galios ir vamzdžių šilumos izoliacijos kokybės.

Čilerio ir fankoilio prijungimas

Suderintas sistemos veikimas vyksta sujungiant čilerį su vienu ar keliais fankoiliais per šilumą izoliuotus vamzdynus. Jei pastarosios nėra, žymiai sumažėja sistemos naudingumo koeficientas.

Kiekvienas fankoilas turi individualų jungimo mazgą, per kurį užtikrinamas jo našumo reguliavimas tiek šilumos, tiek šalčio gamybos atveju. Šaltnešio srautą atskirame įrenginyje reguliuoja speciali armatūra — uždarymo ir reguliavimo.

Siekiant nukreipti atvėsintą vandenį į šilumokaitį, vienas vamzdis prijungiamas prie fankoilio, o kitas — skysčiui nuleisti — prie čilerio. Sistemos konstrukcija leidžia maišyti šaltnešį su šilumnešiu.

Jeigu negalima leisti šilumnešio maišymosi su šaldymo agentu, vanduo šildomas atskirame šilumokaityje, o schema papildoma cirkuliaciniu siurbliu. Siekiant užtikrinti sklandų darbinio skysčio srauto reguliavimą per šilumokaitį, montuojant surišimo schemą naudojamas 3-jų eigų vožtuvas.

Jeigu pastate sumontuota dvivamzdė sistema, tiek aušinimas, tiek šildymas vyksta naudojant aušintuvą – čilerį. Siekiant padidinti šildymo efektyvumą naudojant fancoilus šaltuoju periodu, be čilerio į sistemą įtraukiamas katilas.

Skirtingai nei dvivamzdėje sistemoje su vienu šilumokaičiu, keturvamzdėje sistemoje yra 2 šie mazgai. Tokiu atveju fancoilas gali veikti ir šildymo, ir vėsinimo režimu, pirmuoju atveju naudodamas skystį, cirkuliuojantį šildymo sistemoje.

Vienas šilumokaičių prijungiamas prie vamzdyno su šaltnešiu, o antrasis prie vamzdžio su šilumnešiu. Kiekvienas šilumokaitis turi individualų vožtuvą, valdomą specialiu pultu. Jei taikoma tokia schema, šaltnešis niekada nesimaišo su šilumnešiu.

Kadangi šilumnešio temperatūra sistemoje šildymo sezono metu svyruoja nuo 70 iki 95⁰ ir daugumai fancoilų ji viršija leistiną, ji iš anksto mažinama. Todėl karštas vanduo, patenkantis iš centrinio šilumos tinklo į fancoilus, praeina specialų šiluminį mazgą.

Pagrindinės čilerių klasės

Sąlyginis čilerių skirstymas į klases vyksta pagal šaldymo ciklo tipą. Pagal šį požymį visus čilerius galima sąlygiškai priskirti dviem klasėms – absorbciniams ir garų kompresiniams.

Absorbcinio agregato struktūra

Absorbcinis čileris arba ABChM darbui naudoja dvejetainį tirpalą su jame esančiu vandeniu ir ličio bromidu – absorberį. Veikimo principas – šaltnešio šilumos sugėrimas garų pavertimo skysta faze metu.

Tokie agregatai naudoja šilumą, išsiskiriančią pramonės įrangos darbo metu. Tuo tarpu absorbuojantis absorberis, kurio virimo temperatūra gerokai viršija atitinkamą šaltnešio parametrą, gerai tirpdo pastarąjį.

Šios klasės čilerio veikimo schema yra tokia:

1. Šiluma iš išorinio šaltinio tiekiama į generatorių, kur ji įkaitina ličio bromido ir vandens mišinį. Verdant darbiniam mišiniui, šaltnešis (vanduo) visiškai išgaruoja.
2. Garai perkeliami į kondensatorių ir tampa skysčiu.
3. Šaltnešis skysto pavidalo patenka į droselį. Čia jis aušinamas, o slėgis krenta.
4. Skystis patenka į garintuvą, kur vyksta vandens garinimas ir jo garų sugėrimas ličio bromido tirpalu – absorberiu. Patalpos oras aušinamas.
5. Praskiestas absorbentas vėl kaitinamas generatoryje, ir ciklas paleidžiamas iš naujo.

Tokia kondicionavimo sistema kol kas nėra plačiai paplitusi, tačiau ji visiškai atitinka šiuolaikines energijos taupymo tendencijas, todėl turi geras perspektyvas.

Garo kompresinių įrenginių konstrukcija

Kompresinio aušinimo pagrindu veikia dauguma šaldymo įrenginių. Aušinimas vyksta dėl nuolatinės cirkuliacijos, virimo esant žemiems temperatūros ir slėgio rodikliams bei šaltnešio kondensacijos uždaro tipo sistemoje.

Į šios klasės čilerio konstrukciją įeina:

• kompresorius;
• garintuvas;
• kondensatorius;
• vamzdynai;
• srauto reguliatorius.

Šaldymo agentas cirkuliuoja uždaroje sistemoje. Šį procesą valdo kompresorius, kuriame dujinė medžiaga su žema temperatūra (-5⁰) ir 7 atm slėgiu yra suspaudžiama, temperatūrą pakeliant iki 80⁰.

Sausi sočiųjų garų suspaustoje būsenoje patenka į kondensatorių, kur jie atšaldomi iki 45⁰ esant pastoviam slėgiui ir virsta skysčiu.

Kitas kelio taškas yra droselis (redukcinis vožtuvas). Šiame etape slėgis sumažėja nuo kondensaciją atitinkančios vertės iki ribos, kurioje vyksta garavimas. Tuo pačiu metu temperatūra taip pat sumažėja iki maždaug 0⁰. Skystis iš dalies išgaruoja ir susidaro drėgni garai.

Schemoje pavaizduotas uždaras ciklas, pagal kurį veikia garo kompresinė įranga. Kompresoriuje (1) drėgni sočiųjų garai suspaudžiami, kol pasiekiamas slėgis p1. Kompresoriuje (2) garai atiduoda šilumą ir virsta skysčiu. Droselyje (3) sumažėja ir slėgis (p3 – p4), ir temperatūra (T1-T2). Šilumokaičio (4) slėgis (p2) ir temperatūra (T2) išlieka nepakitę.

Patekęs į šilumokaitį – garintuvą, darbinė medžiaga, garų ir skysčio mišinys, atiduoda šaltį šilumnešiui ir pasiima šilumą iš šaldymo agento, tuo pačiu metu išdžiūdama. Procesas vyksta esant pastoviems slėgio ir temperatūros rodikliams. Siurbliai tiekia žemos temperatūros skystį į fancoilus. Atlikęs šį kelią, šaldymo agentas grįžta į kompresorių, kad vėl pakartotų visą garo kompresinį ciklą.

Garo kompresinio čilerio specifika

Šaltuoju metu čileris gali dirbti natūralaus aušinimo režimu – tai vadinama freecoolingu. Tuomet šilumnešis aušina lauko orą. Teoriškai laisvąjį aušinimą galima naudoti, kai išorinė temperatūra yra mažesnė nei 7⁰C. Praktiškai optimali temperatūra tam yra 0⁰.

Nustatant „šilumos siurblio“ režimą, čileris veikia šildymui. Ciklas patiria pakitimų, ypač kondensatorius ir garintuvas pasikeičia savo funkcijomis. Tokiu atveju šilumnešį reikia ne aušinti, o šildyti.

Paprasčiausi yra monoblokiniai čileriai. Juose visi elementai kompaktiškai sujungti į vieną visumą. Jie parduodami 100% sukomplektuoti, iki pat šaldymo agento užpildymo.

Šis režimas dažniausiai naudojamas dideliuose biuruose, visuomeniniuose pastatuose, sandėliuose. Čileris yra šaldymo agregatas, duodantis 3 kartus daugiau šalčio, nei sunaudoja. Jo, kaip šildytuvo, efektyvumas dar didesnis – jis sunaudoja 4 kartus mažiau elektros energijos, nei duoda šilumos.

Kuo skiriasi šaltnešis nuo šilumnešio?

Šaldymo agentas yra darbinė medžiaga, kuri šaldymo ciklo metu gali būti skirtingų agregatinių būsenų esant skirtingiems slėgio dydžiams. Šilumnešis nekeičia fazinių būsenų. Jo funkcija – pernešti šaltį ar šilumą tam tikru atstumu.

Šaldymo agento transportavimą valdo kompresorius, o šilumnešio – siurblys. Šaldymo agento temperatūra gali nukristi žemiau virimo taško, taip pat pakilti už jo ribų. Šilumnešis, skirtingai nei šaldomasis agentas, nuolat dirba esant temperatūroms, kurios neviršija virimo taško esant esamam slėgiui.

Fankoilio vaidmuo kondicionavimo sistemoje

Fancoil yra svarbus centralizuotos klimato įrangos elementas. Kitas pavadinimas – ventiliatorinis galinis įrenginys. Jei terminą fan-coil pažodžiui išversti iš anglų kalbos, tai skamba kaip ventiliatorius-šilumokaitis, kas tiksliausiai perteikia jo veikimo principą.

Į fancoilo konstrukciją įtrauktas tinklo modulis, užtikrinantis prijungimą prie centrinio valdymo įrenginio. Tvirtas korpusas slepia konstrukcinius elementus ir saugo juos nuo pažeidimų. Iš išorės įrengiama plokštė, tolygiai paskirstanti oro srautus įvairiomis kryptimis.

Įrenginio paskirtis yra priimti žemos temperatūros nešiklį. Į jo funkcijų sąrašą taip pat įeina tiek recirkuliacija, tiek oro vėsinimas patalpoje, kurioje jis sumontuotas, be oro patekimo iš išorės. Pagrindiniai fan-coil elementai yra jo korpuse.

Prie jų priskiriami:

• centrifuginis arba diametralinis ventiliatorius;
• šilumokaitis ritės pavidalu, sudarytas iš varinio vamzdelio ir ant jo užmautų aliumininių briaunų;
• dulkių filtras;
• valdymo blokas.

Be pagrindinių mazgų ir detalių, į fancoilo konstrukciją įeina kondensato surinkimo padėklas, jo išsiurbimo siurblys, elektros variklis, kuriuo pasukamos oro sklendės.

Nuotraukoje – kanalinis fancoilas markės Trane. Dviejų eilių šilumokaičių našumas – 1,5–4,9 kW. Agregatas komplektuojamas su mažatriukšmiu ventiliatoriumi ir kompaktišku korpusu. Jis puikiai talpinamas už netikrųjų plokščių arba už pakabinamų lubų konstrukcijos.

Pagal montavimo būdą yra fancoilai: lubiniai, kanaliniai, montuojami į kanalus, kuriais vykdomas oro įtekėjimas, bekorpusiai, kai visi elementai sumontuoti ant rėmo, sieniniai arba konsoliniai.

Lubiniai aparatai yra populiariausi ir turi 2 variantus: kasetiniai ir kanaliniai. Pirmieji montuojami erdviose patalpose su pakabinamomis lubomis. Už pakabinamos konstrukcijos išdėstomas korpusas. Matoma lieka apatinė plokštė. Jie gali paskirstyti oro srautus į dvi arba visas keturias puses.

Jei sistemą planuojama naudoti tik vėsinimui, geriausia vieta jai – lubos. Jei konstrukcija skirta šildymui, įrenginys montuojamas ant sienos jos apatinėje dalyje.

Vėsinimo poreikis ne visada egzistuoja, todėl, kaip matyti diagramoje, kuri perteikia čilerio-fankoil sistemos veikimo principą, į hidraulinį modulį įmontuojama talpa, atliekanti šaltnešio akumuliatoriaus vaidmenį. Vandens šiluminį išsiplėtimą kompensuoja išsiplėtimo bakas, prijungtas prie tiekimo vamzdyno.

Fankoilais valdoma tiek rankiniu, tiek automatiniu režimais. Jei ventiliatorinis konvektorius veikia šildymui, rankiniu režimu nutraukiamas šalto vandens tiekimas. Kai jis veikia vėsinimui, uždaromas karštas vanduo ir atidaromas kelias aušinimo darbiniam skysčiui patekti.

Pultas, skirtas valdyti tiek 2-vamzdžiu, tiek 4-vamzdžiu fankoilu. Modulis prijungiamas tiesiai prie įrenginio ir pastatomas šalia jo. Nuo jo prijungiamas valdymo skydelis ir jo maitinimo laidai.

Norint veikti automatiniu režimu, skydelyje nustatoma reikiama konkrečios patalpos temperatūra. Nustatyto parametro palaikymas vykdomas termostatais, kurie koreguoja šilumnešių – šalto ir karšto – cirkuliaciją.

Fankoilio pranašumas išreiškiamas ne tik naudojant saugų ir pigų šilumnešį, bet ir greitai šalinant gedimus, tokius kaip vandens nuotėkiai. Tai pigina jų techninę priežiūrą. Šių įrenginių naudojimas yra energiją efektyviausias būdas sukurti palankų mikroklimatą pastate.

Kadangi bet koks didelis pastatas turi zonų su skirtingais temperatūros režimo reikalavimais, kiekvieną iš jų turi aptarnauti atskiras fankoilas ar jų grupė su vienodais nustatymais.

Agregatų kiekis nustatomas sistemos projektavimo etape skaičiavimo būdu. Atskirų čilerio-fankoil sistemos mazgų kaina yra gana aukšta, todėl tiek skaičiavimą, tiek sistemos projektavimą reikia atlikti kuo tiksliau.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įrašas #1. Viskas apie termoreguliacijos sistemos įrenginį, veikimą ir veikimo principą:

Vaizdo įrašas #2. Apie tai, kaip sumontuoti ir pradėti eksploatuoti čilerį:

Čilerio-fankoil sistemos įrengimas yra tikslingas vidutiniuose ir dideliuose pastatuose, kurių plotas viršija 300 m². Privačiam namui, net ir didžiuliam, tokios termoreguliacinės sistemos montavimas yra brangus malonumas. Kita vertus, tokios finansinės investicijos užtikrins komfortą ir gerą savijautą, o tai nemažai.

Rašykite, prašome, komentarus žemiau esančiame bloke. Užduokite klausimus dominančiais momentais, dalinkitės savo nuomone ir įspūdžiais. Galbūt turite patirties čilerio-fankoil klimatinės sistemos įrengimo srityje ar nuotraukų straipsnio tema?