Chiller-fankoili süsteem: tööpõhimõte ja termoregulatsioonisüsteemi ülesehitus

Mitmetsooniline kliimasüsteem chiller-fankoil on mõeldud mugavate tingimuste loomiseks suure pinnaga hoones. See töötab pidevalt – suvel varustab külmaga, talvel soojaga, soojendades õhku seatud temperatuurini. Selle seadmega tasub tutvuda, kas pole nõus?

Meie pakutud artiklis on üksikasjalikult kirjeldatud kliimasüsteemi konstruktsioon ja koostisosad. On esitatud ja põhjalikult lahti seletatud seadmete ühendamise viisid. Me räägime, kuidas see termoregulatsiooni süsteem on üles ehitatud ja toimib.

Chiller-fankoili skeemi koostisosad

Jahutusseadme roll on antud chillerile – välisseadmele, mis toodab ja edastab külma läbi torustike, milles ringleb vesi või etüleenglükool. Selle poolest erineb see teistest split-süsteemidest, kus soojuskandjana kasutatakse freooni.

Freooni, külmaaine liikumiseks ja edastamiseks on vaja kalleid vasktorusid. Siin saavad selle ülesandega suurepäraselt hakkama soojustatud veetorud. Selle tööd ei mõjuta välisõhu temperatuur, samal ajal kui freooniga split-süsteemid kaotavad töövõime juba -10⁰ juures. Sise soojusvahetusseade on fankoil.

See võtab vastu madala temperatuuriga vedeliku, edastab seejärel külma ruumi õhukeskkonda ning soojenenud vedelik naaseb tagasi chillerisse. Fankoilid paigaldatakse kõikidesse ruumidesse. Igaüks neist töötab individuaalse programmi järgi.

Süsteemi põhielemendid on pumbajaam, chiller, fankoil. Fankoil võib paigaldada chillerist suurele kaugusele. Kõik oleneb sellest, kui võimas pump on. Fankoilide arv on proportsionaalne chilleri võimsusega

Tavaliselt kasutatakse selliseid süsteeme hüpermarketites, kaubanduskeskustes, maa-alustes ehitistes, hotellides. Mõnikord kasutatakse neid kütteks. Siis juhitakse teise kontuuri kaudu fankoilidesse soojendatud vett või lülitatakse süsteem ümber küttekatlale.

Süsteemi konstruktsiooniline teostus

Konstruktsiooniliselt võivad chiller-fankoili süsteemid olla 2-torulised ja 4-torulised. Paigaldustüübi järgi eristatakse seinale, põrandale paigaldatavaid ja sisse ehitatavaid seadmeid.

Süsteemi hinnatakse järgmiste põhiparameetrite järgi:

• chilleri võimsus või jahutustootlikkus;
• fankoilide tootlikkus;
• õhumassi liikumise efektiivsus;
• magistraalide pikkus.

Viimane parameeter sõltub pumba seadme võimsusest ja torude soojustuse kvaliteedist.

Chilleri ja fankoili ühendamine

Süsteemi sujuv toimimine toimub chilleri ühendamise kaudu ühe või mitme fan-coiliga soojustatud torustike abil. Viimase puudumisel langeb süsteemi kasutegur oluliselt.

Igal fan-coilil on individuaalne sidumissõlm, mille abil reguleeritakse selle jõudlust nii soojuse kui ka külma tootmisel. Jahutusvedeliku kulu üksikus seadmes reguleeritakse spetsiaalsete sulge- ja reguleerliitmike abil.

Jahutatud vee suunamiseks soojusvahetisse ühendatakse üks toru fan-coiliga ja teine – vedeliku ärajuhtimiseks – chilleriga. Süsteemi ehitus lubab jahutusaine segunemist soojuskandjaga.

Kui soojuskandja segunemist jahutusainega ei tohi lubada, soojendatakse vett eraldi soojusvahetis ja täiendatakse skeemi tsirkulatsioonipumbaga. Sujuva reguleerimise tagamiseks töövedeliku voolu läbi soojusvaheti kasutatakse paigaldusel 3-teelist klappi.

Kui hoones on paigaldatud kahetoruline süsteem, siis toimub nii jahutus kui ka küte jahuti – jahutusseadme abil. Kütte efektiivsuse suurendamiseks ventilaatorkonvektorite abil külmal perioodil lisatakse süsteemi koos jahutusseadmega ka boiler.

Erinevalt kahetorulisest süsteemist, millel on üks soojusvaheti, sisaldab neljatoruline süsteem 2 sellist sõlme. Sel juhul saab ventilaatorkonvektor töötada nii kütte kui ka jahutuse režiimil, kasutades esimesel juhul küttesüsteemis ringlevat vedelikku.

Üks soojusvahetitest ühendatakse külmaainet sisaldava torustikuga, teine aga soojuskandjaga toruga. Igal soojusvahetil on oma klapp, mida juhitakse spetsiaalse kaugjuhtimispuldi abil. Kui kasutatakse sellist skeemi, ei segune külmaaine kunagi soojuskandjaga.

Kuna küttesüsteemi soojuskandja temperatuur küttehooajal kõigub vahemikus 70 kuni 95⁰ ja enamiku ventilaatorkonvektorite jaoks ületab see lubatud piiri, alandatakse seda eelnevalt. Seetõttu läbib kuum vesi, mis tuleb keskküttest ventilaatorkonvektoritesse, spetsiaalse soojussõlme.

Chillerite põhiklassid

Jahutite tinglik jagamine klassidesse toimub sõltuvalt külmutustsükli tüübist. Selle tunnuse järgi võib kõik jahutid tinglikult jagada kahte klassi – absorptsioon- ja aurukompressorjahutiteks.

Absorptsiooniagregaadi ehitus

Absorptsioonjahuti ehk ABHM kasutab tööks binaarset lahust, mis sisaldab vett ja liitiumbromiidi – absorberit. Tööpõhimõte on külmaaine poolt soojuse neeldumine auru vedelasse olekusse muundamise faasis.

Sellised agregaadid kasutavad tööstusseadmete töö käigus eralduvat soojust. Samal ajal lahustab absorbeeriv neelaja, mille keemistemperatuur on oluliselt kõrgem kui vastav külmaaine parameeter, viimast hästi.

Selle klassi jahuti tööskeem on järgmine:

1. Soojus välisest allikast juhitakse generaatorisse, kus see soojendab liitiumbromiidi ja vee segu. Töösegu keemisel aurustub külmaaine (vesi) täielikult.
2. Aur kantakse üle kondensaatorisse ja muutub vedelikuks.
3. Külmaaine satub vedelal kujul drosselisse. Siin see jahtub ja rõhk langeb.
4. Vedelik siseneb aurustisse, kus toimub vee aurustumine ja selle aurude neeldumine liitiumbromiidi lahuse – absorbendi – poolt. Ruumiõhk jahtub.
5. Lahjendatud absorbent soojendatakse uuesti generaatoris ja tsükkel käivitatakse uuesti.

Selline kliimaseade pole veel laialt levinud, kuid see on täielikult kooskõlas tänapäevaste energiasäästutrendidega, seetõttu on sellel head väljavaated.

Aurukompressioonseadmete konstruktsioon

Enamik külmutusseadmeid töötab kompressioonjahutuse baasil. Jahutus toimub pideva tsirkulatsiooni, madala temperatuuri ja rõhu all keemise ning külmakandja kondenseerumise tõttu suletud tüüpi süsteemis.

Selle klassi jahuti konstruktsiooni kuuluvad:

• kompressor;
• aurusti;
• kondensaator;
• torustikud;
• vooluregulaator.

Külmaaine ringleb suletud süsteemis. Seda protsessi juhib kompressor, milles madala temperatuuriga (-5⁰) ja rõhuga 7 atm olev gaasiline aine surutakse kokku, kusjuures temperatuur tõuseb 80⁰-ni.

Kuiv küllastunud aur surutud olekus suundub kondensaatorisse, kus see jahutatakse 45⁰-ni muutumatu rõhu juures ja muutub vedelikuks.

Järgmine punkt teekonnal on drossel (reduktsiooniklapp). Selles etapis langeb rõhk kondensatsioonile vastavalt väärtuselt piirini, mille juures toimub aurustumine. Samal ajal langeb temperatuur ligikaudu 0⁰-ni. Vedelik aurustub osaliselt ja tekib niiske aur.

Skeemil on kujutatud suletud tsükkel, mille järgi toimib aurukompressioonseade. Kompressoris (1) surutakse kokku niiske küllastunud aur kuni rõhuni p1. Kompressoris (2) annab aur soojust ja muutub vedelikuks. Drosselis (3) langevad nii rõhk (p3 – p4) kui ka temperatuur (T1-T2). Soojusvahetis (4) jäävad rõhk (p2) ja temperatuur (T2) muutumatuks.

Pärast soojusvahetisse – aurustisse sisenemist annab tööaine, auru ja vedeliku segu, külma soojuskandjale ning võtab soojust külmaagendilt, kuivades samal ajal. Protsess toimub konstantsete rõhu ja temperatuuri näitajate juures. Pumbad suunavad madala temperatuuriga vedeliku fankoilidesse. Pärast selle tee läbimist naaseb külmaagent kompressorisse, et uuesti korrata kogu aurukompressioonitsüklit.

Aurukompressioon-chilleri eripära

Külmal ajal võib jahuti töötada loodusliku jahutuse režiimis – seda nimetatakse vabajahutuseks. Sel juhul jahutab soojuskandja välisõhku. Teoreetiliselt saab vabajahutust kasutada välistemperatuuril alla 7⁰C. Praktikas on selleks optimaalne temperatuur 0⁰.

Soojuspumba režiimile seadistamisel töötab jahuti kütteks. Tsükkel muutub, eelkõige vahetavad kondensaator ja aurusti oma funktsioone. Sel juhul tuleb soojuskandjat mitte jahutada, vaid soojendada.

Kõige lihtsamad on monoblokkjahutid. Neis on kõik elemendid kompaktselt üheks tervikuks ühendatud. Neid müüakse 100% komplekteerituna kuni külmaainega täitmiseni.

Seda režiimi kasutatakse kõige sagedamini suurtes kontorites, ühiskondlikes hoonetes, ladudes. Jahuti on külmutusagregaat, mis toodab külma 3 korda rohkem, kui tarbib. Selle efektiivsus küttekehina on veelgi kõrgem – see kulutab elektrienergiat 4 korda vähem, kui annab soojust.

Mille poolest erineb külmaaine soojuskandjast?

Külmutusagens on tööaine, mis külmutustsükli jooksul võib olla erinevates agregaatolekutes erinevatel rõhuväärtustel. Soojuskandja ei muuda faasiolekuid. Selle ülesanne on külma või soojuse ülekandmine teatud kaugusele.

Külmutusagensit transpordib kompressor, soojuskandjat aga pump. Külmutusagensite temperatuur võib langeda nii keemistemperatuurist allapoole kui ka tõusta sellest üle. Erinevalt külmutusagensist töötab soojuskandja pidevalt temperatuuritingimustes, mis praegusel rõhul ei tõuse keemistemperatuurist kõrgemale.

Fankoili roll konditsioneerimissüsteemis

Fancoil on tsentraliseeritud kliimaseadme oluline element. Teine nimetus on ventilaatorkonvektor. Kui termin fan-coil inglise keelest sõna-sõnalt tõlkida, siis see kõlab nagu ventilaatorsoojusvaheti, mis annab kõige täpsemalt edasi selle tööpõhimõtet.

Fancoili konstruktsiooni kuulub võrgumoodul, mis tagab ühenduse keskse juhtseadmega. Tugev korpus peidab konstruktsioonielemente ja kaitseb neid kahjustuste eest. Väljapoole paigaldatakse paneel, mis jaotab õhuvoolusid ühtlaselt erinevates suundades.

Seadme eesmärk on madala temperatuuriga kandja vastuvõtmine. Selle funktsioonide hulka kuulub nii õhu retsirkulatsioon kui ka õhu jahutus ruumis, kuhu see on paigaldatud, ilma välisõhu juurdevooluta. Fancoili põhielemendid asuvad selle korpuses.

Nende hulka kuuluvad:

• tsentrifugaal- või diameetralventilaator;
• spiraalkujuline soojusvaheti, mis koosneb vasktorust ja sellele kinnitatud alumiiniumribidest;
• tolmufilter;
• juhtplokk;

Lisaks põhisõlmedele ja -detailidele kuulub fancoili konstruktsiooni kondensaadi kogumisalus, selle ärapumpamise pump, elektrimootor, mille abil pööratakse õhusiibrid.

Fotol on Trane'i marki kanalfancoil. Kaherealiste soojusvahetite võimsus on 1,5–4,9 kW. Seade on varustatud vaikse ventilaatori ja kompaktse korpusega. See sobib suurepäraselt paigaldamiseks valepaneelide taha või ripplae konstruktsiooni taha.

Olenevalt paigaldusviisist on olemas laefancoilid, kanalfancoilid (mis paigaldatakse kanalitesse, mille kaudu toimub õhu sissevool), korpuseta fancoilid, kus kõik elemendid on monteeritud raamile, seinafancoilid või konsolfancoilid.

Laefancoilid on kõige populaarsemad ja neid on kahte tüüpi: kassett- ja kanali-tüüpi. Esimesed paigaldatakse suurtesse ruumidesse ripplagendega. Rippkonstruktsiooni taha paigutatakse korpus. Nähtavale jääb alumine paneel. Nad võivad õhuvoolusid jaotada kahes või kõigis neljas suunas.

Kui süsteemi plaanitakse kasutada üksnes jahutamiseks, on parim koht sellele lagi. Kui konstruktsioon on ette nähtud kütmiseks, paigutatakse seade seina alumisse ossa.

Jahutuse vajadus ei ole alati olemas, seetõttu, nagu joonisel näha, mis kirjeldab chiller-fancoil süsteemi tööpõhimõtet, paigaldatakse hüdraulikamoodulisse mahuti, mis toimib külmaagendi akumulaatorina. Vee soojuspaisumist kompenseerib paisupaak, mis on ühendatud toitetorustikuga.

Fancoile juhitakse nii käsitsi kui ka automaatrežiimil. Kui ventilaatoriga järelsoojendi töötab kütmiseks, siis käsitsi režiimis lõigatakse ära külma vee andmine. Kui see töötab jahutamiseks, suletakse kuum vesi ja avatakse tee jahutusvedeliku sissevooluks.

Pult mõlema, nii 2-torulise kui ka 4-torulise fancoili juhtimiseks. Moodul ühendatakse otse seadmega ja paigutatakse selle lähedusse. Sellega ühendatakse juhtpaneel ja selle toitejuhtmed.

Automaatrežiimil töötamiseks seatakse paneelil konkreetse ruumi vajalik temperatuur. Etteantud parameetri toimumine toimub termostaatide abil, mis korrigeerivad jahutus- ja küttevedelike ringlust.

Fancoili eelis seisneb mitte ainult ohutu ja odava soojuskandja kasutamises, vaid ka veelekkest tingitud rikete kiires kõrvaldamises. See muudab nende hoolduse odavamaks. Nende seadmete kasutamine on kõige energiatõhusam viis soodsa mikrokliima loomiseks hoones.

Kuna igal suurel hoonel on erinevate temperatuurinõuetega tsoonid, peaks igaüht neist teenindama eraldi fancoil või nende rühm identsete seadistustega.

Seadmete arv määratakse süsteemi projekteerimisetapis arvutuslikult. Chiller-fancoil süsteemi üksikute sõlmede maksumus on üsna kõrge, seetõttu tuleb nii arvutus kui ka süsteemi projekteerimine teha võimalikult täpselt.

Järeldused ja kasulik video teemal

Video #1. Kõik termoregulatsioonisüsteemi seadmest, tööst ja tööpõhimõttest:

Video #2. Kuidas chillerit paigaldada ja kasutusele võtta:

Chiller-fancoil süsteemi paigaldamine on otstarbekas keskmistes ja suurtes hoonetes, mille pindala ületab 300 m². Eramaja, isegi tohutu, puhul on sellise termoregulatsioonisüsteemi paigaldamine kallis lõbu. Teisalt tagavad sellised rahalised investeeringud mugavuse ja hea enesetunde, mis on palju väärt.

Palun kirjutage kommentaare allpool asuvasse lahtrisse. Esitage küsimusi huvipakkuvate punktide kohta, jagage oma arvamust ja muljeid. Võib-olla on teil kogemusi kliimasüsteemi chiller-fancoil seadme valdkonnas või fotosid artikli teemal?