Кондиционирование по видам достигаемых и поддерживаемых температур можно подразделить по следующим видам:

-Комфортное (+20 ºС ± 2 ºС). Жилые и офисные помещения, предприятия общественного питания, торговые залы, спортивные сооружения)

-Технологическое. Специальные температурно-влажностные характеристики производственных помещений с возможностью незначительной погрешности.

-Прецизионное. Специальные температурно-влажностные характеристики производственных помещений с возможностью незначительной погрешности по температуре ±1 ºС и влажности ± 2 %. Это серверные, АТС и др. В прецизионном кондиционировании нуждаются также и многие технологические процессы. Пример - камеры копчения и сушки сырокопчёной колбасы.

С технической точки зрения задача кондиционирования решается несколькими путями.

1. VRF и VRV системы кондиционирования

При всех своих достоинствах, традиционные сплит и мульти-сплит системы имеют ряд недостатков, заметно ограничивающих возможности их использования. В первую очередь это небольшая длина межблочных коммуникаций, обычно не превышающая 25 метров, да и то, при такой длине не избежать уменьшения мощности кондиционера процентов на 30. Другой недостаток мульти-сплит систем — ограниченное количество внутренних блоков, как правило, от двух до четырех штук. Все это приводит к тому, что для кондиционирования элитной квартиры или коттеджа приходится размещать снаружи (иногда даже на фасаде) несколько внешних блоков, которые никак не хотят "вписываться" в замысел архитектора.

Выход из этой ситуации — установить один канальный кондиционер с раздачей охлажденного воздуха по системе воздуховодов, расположенных за подвесным потолком. Помимо уменьшения полезной высоты комнат на 15 - 20 см (диаметр теплоизолированных воздуховодов), такое техническое решение имеет еще один существенный недостаток — регулировать температуру воздуха можно лишь в целом по всем помещениям, поскольку один внутренний блок не позволяет установить в каждой комнате свою температуру.

Характеристики и особенности VRV и VRF систем

Фактически, VRV система является улучшенным вариантом традиционной мульти-сплит системы:

Как и в мульти-сплит системах, к одному наружному блоку может быть подключено несколько внутренних, однако у VRV их число может достигать нескольких десятков.

Как и в некоторых мульти-сплит системах, внутренние блоки VRV могут быть разных типов (настенный, канальный, кассетный и т.п.) и иметь разную мощность, обычно от 2 до 25 кВт.

Однако VRV системы имеют ряд принципиальных отличий от всех ранее выпускавшихся кондиционеров:

В обычных мульти-сплит системах между внешним и каждым из внутренних блоков прокладывается отдельная фреоновая трасса. В системах VRV все блоки подключаются к единой системе трубопроводов, то есть к общей трассе из двух или трех медных труб подключается до 30 внутренних и 3 внешних блоков. Такое техническое решение позволяет упростить (удешевить и ускорить) монтажные работы, а так же дает возможность легко расширять систему в будущем.

Максимальное расстояние между внутренним и наружным блоком (длина трубопровода) составляет 100 метров. Перепад высот между наружным и внутренним блоком (расстояние между блоками по вертикали) — 50 метров. Таким образом, стало возможным размещать наружный блок кондиционера в любом удобном месте — на крыше, в подвале или даже в нескольких десятках метров от дома.

Управление внутренними блоками может производится как с помощью индивидуальных беспроводных пультов (как и в обычных мульти-сплит системах), так и с помощью централизованного пульта управления, контролирующего режимы работы всех внутренних блоков и состояние системы в целом. Кроме этого, VRV система может управляться с помощью персонального компьютера.

По сравнению с обычными кондиционерами, внутренние блоки VRV поддерживают заданную температуру с более высокой точностью — до ±0,5 °С.

Название VRV (Variable Refrigerant Volume) переводится как "Переменный объем хладагента" и отражает главное отличие VRV от остальных систем кондиционирования — использование общей системы трубопроводов. В системах VRV каждый внутренний блок имеет электронный терморегулирующий вентиль, регулирующий объем поступающего хладагента из общей трассы в зависимости от тепловой нагрузки на этот блок. Благодаря этому, система VRV более ровно поддерживает заданную температуру, без перепадов, свойственным обычным кондиционерам, регулирующим температуру воздуха путем периодического включения и выключения.

В настоящее время подобные системы, помимо Daikin, производят также Mitsubishi Heavy, Mitsubishi Electric, Sanyo, Toshiba, Fujitsu General и другие. Поскольку название VRV является зарегистрированной торговой маркой компании Daikin, то для обозначения подобных систем других производителей было выбрано название VRF (Variable Refrigerant Flow) — "Переменный поток хладагента", что по смыслу тоже самое, что и VRV (то есть VRF означает класс или тип кондиционеров). Разница между VRF системами разных производителей не очень значительна и определяется количеством подключаемых блоков, максимальной длиной трассы, удобством управления, надежностью и сроком службы.


2. Системы чиллер – фанкойл

Система чиллер - фанкойл (chiller - fancoil) отличается от всех остальных систем кондиционирования тем, что между наружным и внутренними блоками циркулирует не фреон, а вода (или незамерзающая жидкость). Охлаждает воду чиллер — холодильная машина, предназначенная для охлаждения жидкости. Чиллер представляет собой обычный фреоновый кондиционер, через испаритель которого проходит не охлаждаемый воздух, а вода. Эта вода с помощью насосной станции поступает по системе теплоизолированных трубопроводов к фанкойлам. Фанкойлы устанавливаются в кондиционируемых помещениях и выполняют ту же роль, что и внутренние блоки сплит-систем.

Система чиллер - фанкойл, по сравнению с традиционными мульт-сплит или мультизональными системами имеет ряд преимуществ:

Расстояние между чиллером и фанкойлом определяется только мощностью насосной станции и может достигать нескольких сотен метров.

Количество фанкойлов в системе не ограниченно и зависит только от мощности чиллера.

Для соединения чиллера с фанкойлами используются обычные водопроводные трубы, вместо медных фреоновых коммуникаций, которые несколько дороже.

Далее подробнее об основных составляющих системы чиллер – фанкойл

Чиллер

Современные чиллеры выпускаются в широком диапазоне мощностей — от 5 до 9000 кВт, что позволяет кондиционировать и небольшие коттеджи и многоэтажных здания. Все чиллеры можно разделить по следующим основным признакам:

По типу охлаждения конденсатора — с водяным и воздушным охлаждением. Воздушное охлаждение производится так же, как и в бытовых кондиционерах — конденсатор обдувается потоком воздуха от вентилятора. При водяном охлаждении конденсатор охлаждается проточной водой. Второй способ позволяет существенно уменьшить габариты и стоимость чиллера, но требует использования проточной воды или установки градирен (систем оборотного водоснабжения).

По наличию режима обогрева — с тепловым насосом (реверсивные) и без него. Модели с тепловым насосом могут не только охлаждать, но и нагревать теплоноситель.

По конструктивному исполнению — со встроенным или с выносным конденсатором. Чиллеры с воздушным охлаждением могут быть в моноблочном исполнении (со встроенным конденсатором) или с выносным конденсатором. В первом случае чиллер представляет собой автономную холодильную машину, к которой подключаются только трубопроводы от насосной станции. Во втором случае конденсатор выполняется в виде отдельного блока. Это позволяет устанавливать чиллер внутри помещения, а конденсатор выносить на крышу. Такое решение упрощает обслуживание чиллера и повышает его надежность благодаря стабильной температуре внутри помещения. Кроме этого, поскольку сам чиллер и все трубопроводы с теплоносителем находятся внутри здания, можно отказаться от использования незамерзающей жидкости и использовать в качестве теплоносителя воду, не сливая ее в зимний период.

Моноблочные чиллеры с воздушным охлаждением могут иметь осевой или центробежный вентилятор. Осевые вентиляторы дешевле, но создают очень малый напор воздуха, поэтому чиллер с осевым вентилятором можно размещать только на открытом месте — на крыше, на стене здания и т.п. Центробежные вентиляторы создают более сильный напор воздуха, поэтому чиллеры с такими вентиляторами можно размещать внутри помещения, обеспечив забор и выброс наружного воздуха через воздуховоды.

Помимо традиционных фреоновых чиллеров существуют так называемые абсорбционные чиллеры. В таких чиллерах вместо фреона используется вода и абсорбер (бромид лития). Цикл абсорбционного охлаждения, подобно фреоновому циклу, используется эффект поглощения тепла хладагентом при его переходе из парообразного состояния в жидкое. В процессе работы абсорбционного чиллера происходит следующее: под действием внешнего источника тепла (газовая горелка, пар или горячая вода) из разбавленного раствора бромида лития выделяются пары хладагента (воды), которые переносятся в конденсатор. Здесь они конденсируются в жидкость, которая поступает в испаритель. В испарителе вода испаряется, а ее пары поглощаются абсорбером (концентрированным раствором бромида лития). Далее разбавленный раствор абсорбера нагревается, и весь цикл повторяется снова.

Источником энергии для абсорбционных чиллеров служит горячая вода или пар, поэтому обычно они используются там, где существуют жесткие ограничения на потребляемую электроэнергию.

Абсорбционные чиллеры не получили широкого распространения в России по причине неразвитости энергосберегающих технологий. Как правило, такие чиллеры работают на отработанной технической горячей воде (так называемой, "обратке"), но в России, по технологическму циклу, обратка подается сразу в котельную для нового цикла.

Насосная станция

- Насосная станция (или гидромодуль) обеспечивает циркуляцию теплоносителя между чиллером и фанкойлами. В качестве теплоносителя используется вода или незамерзающая жидкость на основе гликоля (10% - 40% раствор этиленгликоля или пропиленгликоля). Насосная станция включает:

- Циркуляционный насос. Обеспечивает необходимое давление теплоносителя в системе трубопроводов при заданном расходе жидкости.

- Расширительный бак. Необходим для компенсации температурного расширения / сжатия теплоносителя. Расширительный бак выполняется в виде емкости, разделенной подвижной металлической мембраной на две части. В одной части находится азот, другая часть включается в гидравлическую систему с теплоносителем. При изменении температуры теплоносителя, занимаемый им объем также изменяется. Эти колебания компенсируются за счет движения мембраны в расширительном баке.

- Запорная арматура (вентили). Необходимы для сервисного обслуживания системы, слива / залива теплоносителя, выпуска воздуха и т.п.

- Аккумулирующий бак. Поскольку тепловая нагрузка изменяется в зависимости от времени суток или сезона, то возникают периоды времени, когда холодопроизводительность чиллера существенно превышает реальную потребность. В этом случае чиллер начинает работать короткими импульсами, включаясь и выключаясь. Частые пуски компрессора приводят к его быстрому износу и заметному уменьшению срока службы. Что бы этого избежать, в систему иногда устанавливают аккумулирующий бак, объем которого рассчитывается исходя из возможных тепловых нагрузок и количества теплоносителя в системе. В этом случае суммарный объем и теплоемкость теплоносителя увеличивается, благодаря чему интервалы между включением / выключением компрессора возрастают.

- Система управления и защиты. Управляет работой насосной станции, контролирует режимы ее работы, сигнализирует и отключает систему в случае возникновении опасной ситуации (повышение давления в гидравлической системе, возникновении риска замерзания теплоносителя и т.п.)

Фанкойл

Фанкойлы похожи на внутренние блоки сплит-систем и тоже бывают различных типов - настенного, напольного, подпотолочного, канального типа и т.п. Фанкойлы могут выпускаться в бескорпусном варианте. Такие фанколы заметно дешевле и предназначены для скрытой установки (за подвесным потолком, на полу в декоративном коробе и т.п.). Внутри фанкойла находятся:

Радиатор (теплообменник). В фанкойлах устанавливается один или два радиатора. В первом случае фанкойл называется двухтрубным, во втором - четырехтрубным. Четырехтрубный фанкойл подключатся одновременно к чиллеру и к системе центрального отопления и зимой работает как радиатор центрального отопления.

Вентилятор с электродвигателем. Изменяя скорость вращения вентилятора регулируют холодопроизводительность фанкойла. Заметим, что при достижении в помещении заданной температуры отключается только вентилятор, а поток теплоносителя через фанкойл не изменяется. Поэтому даже при выключенном фанкойле охлаждение помещения продолжается, хотя и с очень малой интенсивностью. Что бы этого избежать, перед радиатором обычно устанавливают трехходовой клапан, перепускающий поток хладагента мимо фанкойла.

Легкосъемный, моющийся воздушный фильтр. Очищает воздух, проходящий через фанкойл от пыли, пуха и т.п.

Электронагреватель. Иногда в фанкойл устанавливают ТЭНы для возможности нагрева воздуха.

Система управления. Фанкойлы снабжаются индивидуальными встроенными, проводными или инфракрасными пультами управления.


3. Центральный кондиционер

Центральный кондиционер является неавтономным, то есть для работы ему необходим внешний источник холода или тепла — холодная вода от чиллера, фреон от внешнего компресорно-конденсаторного блока, горячая вода от системы центрального отопления или бойлера. Помимо охлаждения или нагрева, центральный кондиционер может вентилировать, очищать и увлажнять воздух. Обработанный воздух по системе воздуховодов распределяется по помещениям.

Современные центральные кондиционеры выпускаются в виде набора стандартных модулей, каждый из которых выполняет определенную функцию:

Секция охлаждения. Представляет собой водяной или фреоновый теплообменник. В качестве хладагента используется вода или незамерзающая жидкость, подаваемая от чиллера, либо фреон. В этом случае необходим внешний фреоновый компрессорно-конденсаторный блок.

Секция нагрева. Выполняется в двух вариантах - с водяным или электрическим нагревателем (ТЭНом). Водяной нагреватель выполняется в виде теплообменника, к которому подводится горячая вода из системы центрального отопления или автономного отопительного котла.

Вентиляторная секция. Предназначена для забора воздуха и подачи его в кондиционируемые помещения. В центральных кондиционерах применяются радиальные (центробежные) вентиляторы, которые вращаются электродвигателем через ременную передачу. Вентиляторная секция может располагаться между другими секциями, либо на выходе из кондиционера.

Секция шумоглушения. Предназначена для снижения шума, создаваемого вентиляторной секцией. Внутри секции шумоглушения устанавливаются звукопоглощающие пластины, состоящие из нескольких слоев минеральной ваты или стекловолокна специально подобранной плотности.

Секция увлажнения. Увлажнение воздуха производится в форсуночной камере или с помощью парового увлажнителя. В форсуночной камере происходит распыление мелкодисперсной водяной взвеси, которая испаряется в проходящем воздухе. После секции увлажнения обычно устанавливают каплеуловители, предотвращающие попадание неиспарившихся капель воды в другие секции кондиционера.

Секция фильтрации. Секция фильтрации предназначена для очистки проходящего через кондиционер воздуха от пыли. При необходимости обеспечения фильтрации повышенного качества в состав кондиционера включают две секции фильтрации. Первичную секцию фильтрации выполняют на фильтрах грубой очистки класса EU1 - EU3. Такие фильтры задерживают до 60% пыли. В секции вторичной фильтрации используют фильтры тонкой очистки класса EU5 - EU9, задерживающие до 90% пыли. Все фильтры могут легко сниматься для чистки или замены. Для автоматического контроля за чистотой фильтров применяют дифманометры, измеряющие перепад давления воздуха на входе и выходе фильтра. При загрязнении фильтра перепад давления увеличивается и дифманометр сигнализирует о необходимости замены фильтра.

Теплоутилизаторы. Для экономии энергии, затрачиваемой на нагрев наружного воздуха, в кондиционерах иногда устанавливают теплоутилизаторы или рекуператоры. Эти устройства позволяют экономить до 80% энергии путем нагрева входящего наружного воздуха за счет тепла воздуха, удаляемого из помещения. Теплоутилизаторы бывают трех типов — перекрестные теплообменники, вращающиеся теплообменники и системы с промежуточным теплоносителем, состоящие из двух теплообменников.


4. Крышный кондиционер (Rooftop)

Крышный кондиционер или Roof - top (Руфтоп) представляет собой моноблочную холодильную машину и предназначен для установки на крыше здания. Обычно крышные кондиционеры применяются для кондиционирования и вентиляции торговых залов, крытых стадионов, конференц-залов и т.п. Крышный кондиционер по конструкции больше всего похож на большой оконный кондиционер. Помимо стандартных узлов (компрессор, конденсатор, испаритель и вентиляторы) он может содержать смесительную камеру, в которой происходит смешение рециркуляционного (забираемого из помещения) и наружного воздуха и электрический или водяной калорифер для подогрева воздуха в зимний период.

Крышные кондиционеры имеют мощность от 8 до 140 кВт и расход воздуха от 1500 до 25000 кб.м/ч. Благодаря моноблочной конструкции эти кондиционеры отличается простотой монтажа и обслуживания.

По своим характеристикам и области применения крышные кондиционеры близки к центральным кондиционерам. Принципиальное отличие между ними в том, что крышный кондицйионер является моноблоком и устанавливается на крыше, а центральный кондиционер устанавливается в помещении, но ему необходим внешний источник холода.


5. Шкафной кондиционер

Шкафные кондиционеры, как правило, представляют собой законченный моноблок и устанавливаются в производственных помещениях, где требуется круглосуточное поддержание заданной температуры. Холодильная мощность этих кондиционеров составляет примерно от 10 до 80 кВт. Помимо моноблочных вариантов существуют шкафные кондиционеры с выносным конденсатором.

Особенности и преимущества шкафных кондиционеров:

- Простота монтажа и обслуживания, поскольку все основные элементы кондиционера находятся в легко доступном месте.

- Широкий диапазон рабочих температур. В отличие от традиционных сплит-систем, компрессор шкафных кондиционеров расположен внутри помещения и перепады температур наружного воздуха не оказывают влияния на его работу.

- Раздача охлажденного воздуха производится через верхнюю панель либо непосредственно в помещение, либо с помощью небольшой сети воздуховодов.

В шкафном кондиционере может быть установлено дополнительно оборудование - электрический или водяной нагреватель, распределительная камера (устанавливается сверху кондиционера и обеспечивает равномерное распределение охлажденного воздуха и шумоглушение).


6. Прецизионные кондиционеры (системы close control) являются разновидностью шкафных кондиционеров, но в отличие от последних способны поддерживать с высокой точностью не только температуру, но и влажность воздуха. Они устанавливаются в музеях, фармацевтических лабораториях, компьютерных залах, производственных помещениях и т.п. Возможность контроля и регулировки влажности воздуха достигается за счет добавления в состав кондиционера гигростата (измерителя влажности) и увлажнителя воздуха.

Основные характеристики прецизионных кондиционеров:

- Точность контроля и поддержания температуры ± 1°С

- Точность контроля и поддержания влажности ± 2%

- Диапазон мощностей - от 5 до 100 кВт

- Высокая надежность работы при круглосуточной эксплуатации

- Возможность работы в широком диапазоне температур наружного воздуха (до –35°С)

- Совместимость с автоматизированными системами контроля и управления микроклиматом здания

Прецизионные кондиционеры обычно выполняются в виде двух блоков. В наружном блоке расположены конденсатор с вентилятором, во внутреннем - все остальные узлы (компрессор, испаритель с вентилятором, увлажнитель, система автоматики). Особенностью прецизионных кондиционеров является возможность раздачи воздуха не только через верхнюю, но и через нижнюю панель. В этом случае в помещении устанавливается фальш-пол, через воздухораспределительное пространство которого и происходит раздача воздуха по помещению.

Прецизионные кондиционеры выполняются как с воздушным, так и с водяным охлаждением конденсатора. Кондиционеры с водяным охлаждением конденсатора не имеют теплового насоса, но режим обогрева в этих моделях может обеспечиваться при использовании встроенных электронагревателей. Они проще по конструкции, более мобильны по своей установке, так как могут устанавливаться практически в любой точке помещения, куда можно подвести охлаждающую воду. Кроме того, кондиционеры с водяным охлаждением конденсатора имеют меньшую стоимость по сравнению со прецизионными кондиционерами с воздушным охлаждением. Основная проблема в случае применения прецизионных кондиционеров с водяным охлаждением — необходимость использования системы оборотного водоснабжения (системы охлаждения воды, циркулирующей через горячий конденсатор). Моноблочные кондиционеры включают все необходимые элементы и представляют собой компрессорно-конденсаторную испарительную секции, объединенные в едином корпусе (моноблоке).

Кондиционеры могут выпускаться в варианте с разделенной конденсаторной и испарительной секциями (в двухолочном исполнении) — соответственно кондиционеры серии CSA (без теплового насоса) и кондиционеры серии CSN (с тепловым насосом).

В конденсаторной секции располагаются компрессор и конденсатор, а в испарительной естественно испаритель, термо-регулнрующий клапан, встроенный пульт управления и автоматика.


7. Сравнение систем промышленного кондиционирования

В этом разделе сравниваются промышленные системы кондиционирования, используемые для обслуживания жилых и общественных зданий, а именно: мультизональные системы, системы чиллер-фанкойл, центральные и крышные кондиционеры. Шкафные и прецизионные кондиционеры здесь не рассматриваются, так как они используются для обслуживания производственных и технологических помещений, то есть имеют другую область применения. Результаты сравнения сведены в таблицу:

Тип системы	Центральные и крышные кондиционеры	Системы чиллер – фанкойл	Мультизональные VRV и VRF системы
Области применения	Торговые и спортивные комплексы, театры, киноконцертные залы, рестораны и кафе.	Административные и офисные здания, гостиницы, торговые комплексы.	Многофункциональные здания с повышенными требованиями по комфортности помещений (офисы класса А, элитные коттеджи, гостиницы и т.п.)
Возможность вентиляции	Есть. Соотношение наружного и внутреннего воздуха регулируется в смесительной камере.	Отсутствует. Для вентиляции обычно используют дополнительный центральный кондиционер, охлаждаемый от чиллера.	Отсутствует. Необходимо использование отдельной системы вентиляции либо внутренних блоков с возможность вентиляции, например, канального типа.
Стоимость	Низкая	Средняя	Высокая
Энерго-потребление	Высокое – около 80 Вт/кв.м	Среднее – около 60 Вт/кв.м	Низкое – около 35 Вт/кв.м (без компенсации теплопритоков от системы вентиляции)
Особенности реализации	Все оборудование поставляется одним производителем. Проектирование производится специалистами высокой квалификации. Монтажные работы характеризуются высокой трудоемкостью и требуют больших затрат времени. Необходимо место для установки наружного блока (чиллера, компрессорно-конденсаторного блока или крышного кондиционера), центрального кондиционера, а также для прокладки магистральных воздуховодов большого сечения.	Оборудование поставляется разными производителями, большое количество дополнительного оборудования - насосы, теплообменники, аккумуляторные баки, запорные и регулирующие вентили. Проектирование производится специалистами высокой квалификации. Монтажные работы характеризуются высокой трудоемкостью и требуют больших затрат времени. Необходимо место для установки чиллера, конденсатора, гидромодуля.	Все оборудование поставляется одним производителем. Проектирование производится специалистами с минимальной подготовкой. Монтажные работы упрощены и выполняются быстро. Необходимо место для установки наружных блоков.
Особенности эксплуатации	Необходим обслуживающий персонал. Режим работы системы определяется централизованно без учета индивидуальных требований	Необходим обслуживающий персонал. Режим работы определяется как централизованно, так и индивидуально.	Не требует обслуживающего персонала. Режим работы определяется индивидуально.