Логотип компании

Автор: Брух Сергей Викторович.

Группа компаний  «МЭЛ» - оптовый поставщик систем кондиционирования Mitsubishi Heavy Industries.

www.mhi-systems.ru       Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.


Проектировать VRF системы кондиционирования на первый взгляд достаточно просто: нужно соблюдать ограничения, накладываемые на конкретную систему производителем. Максимальный перепад высот, максимальная длина трубопроводов, расстояние от первого тройника до последнего внутреннего блока и т.д. Но, тем не менее, достаточно часто допускаются однотипные ошибки, которые приводят либо к недостаточной производительности систем, либо к необоснованно завышенной стоимости.

 

 

 1.  Заниженная производительность внутреннего блока.


Ошибочный подход: Тут все просто – знаем нужную холодопроизводительность, смотрим в каталог и выбираем внутренний блок с ближайшей производительностью. Это не правильно.


Дело в том, что производительность внутренних блоков VRF систем приводятся при стандартных условиях, обычных для Японии (ISO5151), но нестандартных для России (ГОСТ30494). Это в первую очередь  температура внутреннего воздуха.

Стандартные параметры испытания кондиционеров VRF.

Параметры

В Японии (ISO5151)

В России (ГОСТ30494)

1. Температура внутреннего воздуха по сухому термометру в режиме охлаждения

27 °С

20-22 °С

2. Относительная влажность воздуха

50%

30-60%

 

Как видно из таблицы, российские нормативные параметры внутреннего воздуха отличаются от номинальных параметров, установленных для испытания кондиционеров. Очевидно, что производительность мультизональных систем VRF при изменившихся расчетных параметрах также измениться.

Производительность внутренних блоков

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фактическая производительность внутренних блоков будет меньше указанной в каталоге ни 15-25%.

 

 

2.  Подбор наружного блока «с запасом».


Ошибочный подход: Суммируем производительность внутренних блоков и подбираем наружный блок по каталогу с небольшим запасом.  Это не правильно.


Дело в том, что фактическая производительность наружного блока VRF систем будет больше указанной в каталоге за счет низкой расчетной температуры наружного воздуха. Если в Японии считается расчетной +35С, то у нас это +30С и ниже для большинства городов страны. Второй фактор, позволяющий уменьшить производительность наружного блока VRF системы, это неодновременность теплоизбытков на внутренних блоках. Только за счет этого фактора производительность наружного блока снижается на величину от 10% до 30% от суммарной мощности внутренних блоков.

Таким образом, запас наружного блока по мощности никогда не будет использован при фактической эксплуатации.

 


3.  Случайный выбор типоразмера наружного блока.


Наружные блоки VRF системы бывают очень разной производительности. Мини VRF от 11 до 28 кВт. Моноблочные системы от 22 до 56 кВт. Комбинированные системы от 45 до 256 кВт. Например, нам на объекте требуется 200 кВт холода. Мы можем их «набрать» разными блоками.

 

Вариант 1: 10 наружных блоков мини серии по 20 кВт.

Вариант 2: 5 наружных блоков моноблочной серии по 40 кВт.

Вариант 3: 2 наружных блока комбинированной серии по 100 кВт.

И т.д.

Какой именно вариант правильный? Если все эти варианты возможны с технической точки зрения, то тогда мы их должны сравнить по цене. Ниже представлена таблица со стоимостью 1 кВт холода для разных наружных блоков VRF на примере систем кондиционирования зданий Mitsubishi Heavy Industries:

 

Серия Micro-VRV

 

Цена, $ 

Цена 1 кВт, $

FDC112KXE6N/S (1ф; 220 В/3ф; 380 В)

11,20kW.

7 774

694

FDC140KXE6N/S (1ф; 220 В/3ф; 380 В)

14,00kW.

8 361

597

FDC155KXE6N/S (1ф; 220 В/3ф; 380 В)

15,50kW.

8 941

577

Двухтрубная система, серия KXZP

 

 

 

FDC224KXZРE1

22,40kW.

11 689

522

FDC280KXZРE1

28,00kW.

13 023

465

Двухтрубная система, серия KXZ

 

 

 

FDC280KXZE1

28,00kW.

18 176

649

FDC335KXZE1

33,50kW.

20 655

617

FDC400KXZE1

40,00kW.

23 537

588

FDC450KXZE1

45,00kW.

26 896

598

FDC475KXZE1

47,50kW.

27 979

589

FDC504KXZE1

52,40kW.

29 947

572

FDC560KXZE1

56,00kW.

33 954

606

 

Итого стоимость холода по вариантам:

Вариант 1: 10*11 684=116 840 долл.
Вариант 2: 5 *23 537=117 685 долл.
Вариант 3: 2*29 947*2=119 788 долл.

Глядя на эту таблицу, становится понятно, что 200 кВт холода дешевле подобрать с помощью наружных блоков VRF Mitsubishi FDC280KXZРE1 в количестве 7 шт.
Вариант 4: 7*13 023=91 161 долл.

 


4.  Все системы кондиционирования на объекте – VRF.

 

С точки зрения режима функционирования, VRF – это мультизональная система. Т.е. она предназначена для обслуживания большого количества относительно небольших помещений. Но часто в проектах встречается использование мультизональной системы кондиционирования для больших помещений, кинотеатров, залов совещаний и т.д. Принципиально система работать будет, но функция независимого регулирования производительности каждого внутреннего блока окажется не востребованной, а значит нерационально оплаченной заказчиком. Намного эффективнее использовать комбинацию между VRF системами и большими мульти-сплит системами – V Multi. Ниже в таблице приведена стоимость оборудования для кондиционирования зала на 28 кВт холода.

Зал совещаний

VRF KXZ

V MULTI

1. Наружные блоки

FDC224KXZРE1

FDC250VS

2. Максимальная длина трубопроводов

120 метров

70 метров

3. Внутренние блоки

FDT112KXE6F - 2 шт

FDT125VF - 2 шт

4. Цена итого, долл.

11 689 + 3 179*2=18 047

8 961 + 2 033*2=13 027

Примечания: цена – розница; подкассетницы, тройники и пульты управления одинаковы.

Очевидно, что при одинаковой производительности кондиционирование больших помещений с помощью однозональных кондиционеров V-MULTI обойдется дешевле. Поэтому на практике часто встречаются проекты с комбинированным применением VRF систем и больших полупромышленных сплит систем. Экономически это оправдано.

 

5.  Вертикальная компоновка системы.

 

Так как VRF системы допускают перепад высот между внутренними блоками до 15-18 метров, возможна вертикальная компоновка систем. Это не желательно.

 

Сравнивая конфигурацию систем VRF с более простыми и понятными системами водяного отопления, нужно отметить разный подход к обвязке трубопроводами внутренних блоков.

 

Рис. Горизонтальная (рекомендуемая) обвязка внутренних блоков систем VRF.

 

Для мультизональной системы VRF характерна горизонтальная обвязка внутренних блоков, а для систем водяного отопления – преимущественно вертикальные коллекторные трубопроводы. Эта разница объясняется разным фазовым составом энергоносителя. Вода в системах отопления – это всегда жидкость с примерно одинаковой плотностью. А фреон на входе во внутренний блок – это жидкость (а на больших длинах трубопроводов – смесь жидкости и газа), на выходе из внутреннего блока – газ. Поэтому для мультизональных систем VRF критично равномерное поступление потоков во внутренние блоки.

В случае большой разницы по высоте между внутренними блоками возникает неравномерное поступление хладагента к ним, и может провоцироваться ситуация, когда нижние внутренние блоки будут работать значительно лучше на холод, чем верхние. Особенно это критично в случае недоразмеренных наружных блоков. Принципиально делать большой перепад между внутренними блоками возможно (более 15 метров), но тогда принимать производительность наружного блока VRF нужно равной производительности внутренних.

 

6.  Объединение наружных блоков в один фреоновый контур.

 

Современные VRF системы кондиционирования позволяют комбинировать наружные блоки VRF в единый фреоновый контур до суммарной мощности 200 кВт и более. И при проектировании часто возникает желание сделать одну большую систему на все здание или весь этаж. Это не правильно.


Дело в том, что в случае аварийной разгерметизации фреонового контура может произойти попадание хладагента в зону дыхания людей обслуживаемых помещений. Фреон R410A тяжелее воздуха, не является токсичным веществом и в небольших концентрациях безвреден для человеческого организма. Однако R410A не поддерживает дыхание, в случае попадания человека в зону заполнения фреоном происходит удушье и потеря сознания. Если в течение 15 минут человека не эвакуировать из данного помещения, помочь ему будет уже невозможно.

 

Если для некомбинированных фреоновых систем кондиционирования количество хладагента в пределах одного контура не превышало 20 кг, то для комбинированных VRF систем эта цифра уже значительно больше и доходит до 80 кг. Обязательным условием проектирования VRF системы должна быть проверка на аварийную концентрацию хладагента в обслуживаемых помещениях.

 

Аварийные концентрации хладагента в помещениях

R22

R134A

R407C

R410A

300 гр./м3

250 гр./м3

310 гр./м3

420 гр./м3

 

Какие существуют варианты выхода из сложившейся ситуации?
Необходимо разбить комбинированную систему на несколько независимых таким образом, чтобы количество фреона в одной системе не могло привести к превышению аварийной концентрации даже в самом маленьком помещении. Для этого удобно пользоваться следующей таблицей.

Площадь самого маленького помещения, м2

15

20

25

30

50

Максимальная мощность системы VRF, кВт

37

49

61

74

121

 

 

7.  Не учитывается тип внутренних блоков.

 

Практическое рассмотрение данного вопроса было получено на конкретном примере: в 2000-м году я работал в службе эксплуатации большого административного здания. Здание состояло из двух одинаковых корпусов, в которых были смонтированы системы кондиционирования VRF. И при их эксплуатации из первого корпуса поступали каждый день звонки с жалобами: «из кондиционера дует», «сквозняк», «поверните жалюзи в другую сторону» и т.д. Попытки повернуть жалюзи и отрегулировать направление воздушного потока по сути ни к чему не приводили – в новом направлении также сидели люди и жалобы уже стали поступать от них. Парадокс ситуации был в том, что во втором корпусе, где также были установлены VRF системы, жалоб на «сквозняк» не было! Почему это происходило? – потому что в первом корпусе были установлены настенные внутренние блоки, а во втором – четырех-поточные кассеты.

Настенный тип местного кондиционера. Режим охлаждения.

 

Кассетный тип местного кондиционера. Режим охлаждения.

 

 

В отличие от настенных кондиционеров, классические кассетные блоки распределяют воздух в четырех направлениях, а не в одном. При одинаковой высоте помещения уровень раздачи кондиционированного воздуха в кассетных моделях максимально приближен к плоскости потолка и значительно выше, чем, например, у настенных кондиционеров.  Благодаря этому при одинаковой мощности внутренних блоков кассетные блоки обеспечивают более равномерную обработку внутреннего воздуха и меньшие градиенты температур в помещении.

 

 

8.  Не учитывается уровень шума внутренних блоков.

 

Внутренние блоки подбираются, как правило, только по требуемой мощности. Уровень шума при этом, почему то не учитывается.

Системы кондиционирования воздуха максимально приближены к человеку, находятся рядом с ним во время его работы и отдыха. Поэтому такой немаловажный фактор, как шум от них оказывает колоссальное воздействие на состояние эмоционального и физического комфорта человека. Неудивительно, что шумовые характеристики окружающей человека среды – в том числе шум от систем кондиционирования воздуха – нормируются (табл).

 

Назначение помещений или территорий

Уровень звукового давления (эквивалентный уровень звукового давления) Lр, дБ

Lp, дБА

63

125

250

500

1000

2000

4000

8000

Номера гостиниц категории А с 7.00 до 23.00

59

48

40

34

30

27

25

23

35

Номера гостиниц категории А с 23.00 до 7.00

51

39

31

24

20

17

14

13

25

Жилые комнаты квартир, с 7.00 до 23.00

63

52

45

39

35

32

30

28

40

Жилые комнаты квартир, с 23.00 до 7.00

55

44

35

29

25

22

20

18

30

Залы совещаний

63

52

45

39

35

32

30

28

40

Офисные помещения

71

61

54

49

45

42

40

38

50

Залы кафе, ресторанов

75

66

59

54

50

47

45

43

55

Торговые залы магазинов, вокзалов, спортзалы

79

70

63

58

55

52

50

49

60

Территории жилых зданий с 7.00 до 23.00

75

66

59

54

50

47

45

44

55

Территории жилых зданий с 23.00 до 7.00

67

57

49

44

40

37

35

33

45

 

Как видно из таблицы, значения максимального уровня шума значительно отличаются по времени (день и ночь). В дневное время использования систем кондиционирования воздуха наблюдаются максимальные теплоизбытки в большинстве помещений. Поэтому расчетная (максимальная) мощность кондиционера подбирается исходя из дневных теплоизбытков.

 

С точки зрения теплотехнических характеристик кондиционера максимальная мощность охлаждения наблюдается при максимальных скоростях вращения вентилятора внутреннего блока. Следовательно, расчетным режимом в дневное время является режим максимальной скорости вращения вентилятора внутреннего блока. Чем больше скорость вентилятора, тем больше уровень шума от кондиционера, но тем больше его производительность по холоду.

 

С другой стороны в ночное время в спальнях гостиниц и квартир теплоизбытки значительно меньше, чем в дневное время, за счет отсутствия главным образом солнечной радиации. Поэтому для поддержания требуемой температуры достаточно минимальной производительности кондиционера на низкой скорости вентилятора внутреннего блока.

 

К примеру, для гостиниц категории А оптимальными являются только внутренние блоки канального типа низконапорные FDUT.

 

 

 

 

9.  Проектирование систем с частичной нагрузкой.

 

Часто требуется этапный ввод в эксплуатацию систем. Например, наружный блок обеспечивает холодом одну часть помещений, которые уже введены в эксплуатацию и к нему планируется также подключить другую часть внутренних блоков, которые будут смонтированы позже. Чтобы меньше переделывать системы, проектировщик заранее закладывает все трубопроводы под 100% блоков, но на первом этапе будут смонтированы 60%. На первый взгляд все правильно, т.к. большинство систем позволяют проектировать загрузку наружного блока от 50 до 130%. Неиспользуемые трубопроводы предварительно запаиваются.

На первый взгляд все нормально. Коэффициент загрузки смонтированной системы выше минимально возможной - 50%. Система может работать при такой загрузке. Нарушений документации нет. Но по факту так делать нельзя.


Что происходит при запуске системы: наружный блок нормально запускается, работает одну – две недели, а затем выходит из строя компрессор. Причина этого как раз в частичной загрузке наружного блока, а точнее в неиспользуемых трубопроводах. Дело в том, что с фреоном циркулирует также масло. Система периодически (раз в 12 часов) включает режим сбора масла, при котором все внутренние блоки открывают максимально регулирующие клапана, наружный блок включает максимальную производительность и жидкий фреон смывает масло с трубопроводов и внутренних  блоков, возвращая масло в наружный блок. Неиспользуемые  трубопроводы заглушены, движения фреона там нет, поэтому они срабатывают как своеобразные аккумуляторы масла. И фреоновое масло постепенно уходит из компрессоров и накапливается в трубопроводах. Финал печален – от недостатка масла компрессоры заклинивает.


Как решить эту проблему? Очень просто. Нужно заранее заложить запорные клапана на жидкостных и газовых трубопроводах сразу после тройников. Неиспользуемые трубопроводы отсечь клапанами от остальной системы. Для удобства запуска желательно также заложить клапана Шредера, чтобы можно было вакуумировать и заправлять фреоном ответвления не останавливая всю систему.

 

10.  Охлаждение только с помощью VRF.

 

Тепловой баланс помещения складывается из внутренних теплоизбытков (от людей, компьютеров, бытовой техники и т.д.) и внешних источников тепла (солнечной радиации, вентиляционного воздуха). VRF системы в принципе могут снять тепловую нагрузку от всех источников, но мы опять же должны посмотреть на стоимость холода. Стоимость 1 кВт холода от систем VRF составляет около 700-900 долл. А для компрессорно-конденсаторных блоков значительно ниже – от 150 до 300 долл за 1 кВт.

 

ККБ снимают теплопоступления от приточного воздуха, что составляют до 30 до 50% от всего потребления холода объекта. Т.е. в случае комплексного решения систем вентиляции и кондиционирования на объекте значительно дешевле использовать комбинацию VRF + ККБ, чем снимать теплоизбытки только с помощью VRF систем.