Мультизональная система кондиционирования

Системы кондиционирования воздуха Daikin

Мультизональные VRV устройства компания стала выпускать с 1982 года. Новое поколение оборудования VRVIII характеризуется особенностями:

• Инверторный компрессор, позволяющий снизить энергозатраты, продлить срок службы установки.
• Одновременное функционирование режимов охлаждения, обогрева Daikin с BS-блоком, рекуператором тепла.4
• Экологически безопасный фреон
• Большое количество подключенных блоков к одному наружному модулю (26 едениц).
• Протяженность фреоновой трассы самая максимальная среди аналогов других производителей (190 м). перепад высоты – до 90 м.
• Общая длина медного контура – до 1000 м.
• Энергоэффективность в режимах охлаждения, особенно обогрева.
• Автоматическая дозаправка оборудования фреоном. Необходимое количество вещества определяется также автоматически.
• Надежность, обусловленная работой даже при выходе из строя одного из компрессоров.

• При недостатке электроэнергии возможно сокращение потребляемой мощности.
• Сниженный уровень шума.
• Объединение с устройством вентилирования HRV.
• Сприальный компрессор Daikin G.
• Снижены вибрационные силы при работе установки.

Вертикальные фреонопроводы

Вертикальные фреонопроводы значительно усложняют конструкцию VRF-системы, поэтому следует сокращать их длину всеми доступными способами. Как правило, нужда в вертикальных фреонопроводах возникает тогда, когда наружные блоки размещаются на кровле многоэтажного здания.

Пучок фреонопроводов от наружных блоков, расположенных на кровле, входит в помещение, и через шахты в перекрытиях расходится по этажам здания, где находятся внутренние блоки. Будем считать, что на каждый этаж идет один фреонопровод, внутренние блоки которого, находящиеся на одном этаже, подключены к горизонтальной части. Он состоит из двух труб: газовой, большего диаметра и жидкостной – меньшего. В системах с рекуперацией тепла располагается 3 трубопровода – добавляется еще газовый высокого давления. Внутри помещения возле прохода через покрытие располагают неподвижные опоры в виде хомута МР.

Следует вычислить действующую нагрузку на неподвижную опору, используя данные о весе фреонопровода из табл. 2. Поскольку для вертикального фреонопровода используется консольное крепление, то речь идет о предельном крутящемся моменте (см. табл. 3), т.е. необходимо учитывать длину шпильки от траверсы до хомута. Расчетная схема – на рис. 10.

Рис. 10. Схема расчета предельной нагрузки на опору

Расстояние L (плечо) замеряется от стены (траверсы) до центра масс фреонопровода. Вес фреонопровода берется из табл.2 и умножается на длину фреонопровода от неподвижной опоры до точки перехода вертикального в горизонтальный участок. Полученное значение крутящего момента сравнивается с предельным – из табл. 3. Если действительное значение меньше предельного, то конструкция будет устойчива, если нет – то следует искать пути увеличения жесткости, например, увеличения диаметра шпильки с М8 до М10.

Через каждые 5 м (фактически через этаж) на фреонопроводе устанавливают подвижные опоры типа MIP-H или K-Flex соответствующего диаметра. После перехода вертикальной части в горизонтальную, на расстоянии от 4 до 6 м от угла устанавливают подвижную опору типа MPSG (маятниковая опора, допускающая перемещение в 2 плоскостях – две степени свободы), см. рис. 11.

Рис. 11. Маятниковая опора MPSG

На рабочем режиме при сжатии (режим «охлаждения») вертикального участка ролик опоры приподнимается, не ограничивая перемещений трубы в режиме кондиционирования.

Вылета в 4 м достаточно для обеспечения компенсаций температурных деформаций как вертикального, так и горизонтального участков. Далее по ходу фреонопровода устанавливают подвижные опоры типа MIP-H с соответствующей обвязкой.

Для компенсации деформаций вертикальногоризонтального участка фреонопровода удобно пользоваться «шаровой опорой» типа WW, рис. 12. Для создания одной подвижной опоры используют два подвеса (фактически, это аналог карданного подвеса) с шариковым шарниром.

Рис. 12. Шаровая опора типа WW

Приведенная выше логика компенсации температурных деформаций предполагает, что вертикальный и горизонтальный участок будут работать на компенсацию совместно. Однако многовариантность решений в инженерии позволяет применять и другие модели, например, с одной шариковой опорой на горизонтальной части, когда компенсации деформации будут разнесены на вертикальную и горизонтальную составляющие. Выбор метода компенсации зависит от длины вертикального и горизонтального участков.

VRF система кондиционирования

Дословный перевод  VRF (Variable Refrigerant Flow) – «переменный поток хладагента», что означает общую двух- или трехтрубную систему трубопровода.

Двухтрубная VRF система

Одновременная работа всех внутренних блоков либо на отопление, либо на охлаждение. Так же по второй трубе хладагент может подаваться из внешнего блока как в состоянии жидкости (выработка холода), так и в газообразном виде (выработка тепла).

Трехтрубная VRF система

По одной трубе — рабочее вещество поступает от внутренних блоков ко внешнему. Для возврата фреона в трёхтрубных системах к внутренним блокам отведено две трубки, по одной он поступает в виде газа, по другой – в виде жидкости. Поэтому и возможна самостоятельная работа внутренних блоков в разных режимах.Трехтрубная VRF система

Преимущества VRF систем перед обычными сплит-системами:

1. Протяженность трассы. Компрессор способен прокачать фреон на расстояние до 300 м с перепадом высоты 30-35 м.
2. Один наружный блок — на несколько внутренних. Главным преимуществом такой конструкции является возможность подключения большого количества внутренних блоков лишь к одному наружному. 
3. Варьируемое количество внутренних блоков. В случае появления новой комнаты в здании можно приобрести дополнительный внутренний блок и, путем подключения через микропроцессор, он будет в одной сети с прочими блоками.
4. Несколько типов внутренних блоков. В зависимости от специфики конкретного помещения выбирается подходящий тип внутреннего блока — кассетный,  канальный,  потолочный или настенный. Он будет поддерживать нужный микроклимат в помещении независимо от других.
5. Большая производительность. Система способна одновременно обогревать и  охлаждать воздух в больших помещениях, площадь которых 150-500 м2. 
6. Автоматическое управление. Во внутренних блоках устанавливается терморегулирующий вентиль на электронном управлении, за счет чего обеспечивается подача нужного объема хладагента. Автоматика определяет, какое количество хладагента необходимо подать на конкретный внутренний блок, работающий в индивидуальных  температурных условиях, чтобы избежать бесполезного расхода рабочего вещества.
7. Надежность.  Производитель обещает надежную работу системы на 25-30 лет по сравнению с обычными кондиционерами со сроком службы 7 лет.
8. Возможность качественной диспетчеризации. Всю систему можно запрограммировать, чтобы, например, все кондиционеры начинали свою работу за полчаса до прихода сотрудников на рабочее место или возвращения хозяев домой.
9. Разнообразие управления. Возможно индивидуальное управление с пульта непосредственно внутренним блоком в помещении или общий централизованный контроль всей  системы.
10. Работа при низкой окружающей температуре. Мультизональная техника способна функционировать в весьма жестких температурных условиях. Допустимое предельное значение температуры  —  до -50 ˚С, в зависимости от марки и модели оборудования.
11. Высокое КПД (Коэффициент полезного действия). КПД такой системы значительно выше, чем у простых инверторных  кондиционеров, т.к. в обслуживании нуждается только один наружный блок.
12.  Точность регулировки температурного режима до  ±0,5 ˚С.
13.  Аварийная безопасность. В случае отключения одного внутреннего блока вся сеть продолжает работу.
14.  Спектр использования мультизональных систем. Высокоэтажные жилые дома, офисы, автосалоны, коттеджи, отели, торговые центры…

Недостатки VRF систем

1. Высокая цена по сравнению с обычными кондиционерами.
2. Сложность расчета.  Важным фактором является грамотное построение схемы системы вентиляции и кондиционирования. Следует правильно учесть все параметры помещения и уяснения его целей. Просчеты на этих этапах могут привести к нежелательным последствиям: потери электроэнергии, снижение эффективности работы оборудования.
3. Выбор одной фирмы всех составляющих системы. При всем том, что система весьма интеллектуальная, для нормальной работы желательно, чтобы она полностью производилась одной фирмой,  т.к. все части имеют электронные составляющие детали, которые должны согласовываться друг с другом для обеспечения бесперебойной работы.
4. Опасность утечки хладагента в случае пробоя трубопроводной трассы. Система в этом случае прекратит свое функционирование из-за поломки.
5. Сложность монтажных и пуско-наладочных работ. Как и любая прочая техника, данное оборудование нуждается в периодическом ТО и плановой проверке. Любой монтаж должен проходить строго сотрудниками сервисного центра, т.к. работа с этим оборудованием является сложной и специфической. Несоблюдение рекомендаций влечет за собой поломку и сбой в целой системе.
6. Отключение. В случае отказа внешнего блока вся система будет отключена.

Проектирование VRV систем

Проектирование системы кондиционирования является одним из важнейших подготовительных этапов перед покупкой оборудования

При таковых мероприятиях важно правильно рассчитать, сколько понадобится трубопровода для эффективной работы устройства. Также важно при проектировании учесть:

• микроклиматические показатели;
• параметры тепловых нагрузок;
• желаемые параметры изменения температуры.

Самостоятельно выполнить таковые действия сложно, а иногда невозможно из-за необходимости применения специализированного оборудования. Так, на электронно-вычислительных устройствах и специальных программах, специалисты должны просчитать:

• оптимальность тепловых режимов;
• энергопотребление;
• необходимую мощность отдельных модулей.

Но таковые работы могут быть упрощены. Специализированные предприятия, которые занимаются установкой кондиционеров с циркулирующим хладагентом VRV, часто имеют уже рассчитанные под определенные условия проекты и имеют соответствующую заверенную необходимыми инстанциями документацию. Так, монтаж VRV систем наступает быстрее.

Вычисление эффективности системы проводится при помощи специальных программ

Как обеспечивается безопасность при использовании R32

Как уже говорилось, сложность применения хладагента R32 в системах коммерческого назначения обусловливается сложностью соблюдения требований стандарта EN378 (в России ему соответствует ГОСТ EN378), который регламентирует конструкцию систем, содержащих хладагенты (всех видов) с точки зрения безопасности. Упрощенно можно сказать, что для каждого хладагента существует предел концентрации, который возникает при смешении с воздухом в случае внезапной полной утечки, выше которого нахождение людей в помещении становится опасным для их здоровья и жизни.

Очевидно, что в случае полной утечки этот предел концентрации быстрее всего достигается в самом маленьком по площади помещении здания. Отсюда, важным с точки зрения применимости системы параметром становится минимальная обслуживаемая площадь. Чем ниже допустимая безопасная концентрация хладагента, и чем больше его в системе, тем эта площадь больше.

Здесь стоит оговориться, что требования безопасности EN378 обязательно соблюдать не для всех типов зданий, а только для тех, которые классифицируются стандартом как имеющие класс заполняемости «А», то есть те, куда люди могут попадать свободно и находиться там неограниченное количество времени.

Типичный пример такого здания – отель, где, учитывая тенденцию последних лет к уменьшению площади номеров, применение систем типа VRV/VRF иногда затруднительно независимо от типа хладагента. Еще один типичный пример – многоквартирные жилые дома, где использование систем этого класса в последние годы в России стало устойчивой тенденцией.

Стандарт EN378 и аналогичный ему ГОСТ EN378 рассматривают опасность хладагента исходя из 2 критериев:

• токсичность
• горючесть.

Упрощенно можно сказать, что предел безопасной концентрации хладагента в помещении при внезапной утечке определяют по тому, что достигается быстрее – концентрация, опасная с точки зрения горючести или токсичности.

Для негорючих хладагентов типа R410A предел безопасной концентрации однозначно определяется по токсичности и составляет 440 г/м3. Для горючих хладагентов безопасная концентрация часто (но не всегда) определяется по горючести и, например, для R32 составляет всего 61 г/м3.

Существуют разные способы соблюдения пределов безопасной концентрации. Самый очевидный – проектирования системы кондиционирования таким образом, чтобы при полной утечке в самом маленьком помещении концентрация не могла превышать допустимых пределов. Это не всегда удобно – приходится делать помещения более крупными, а системы – более мелкими, что удорожает проект. Проблему можно также решить, предусматривая в помещениях определенный объем принудительной вентиляции.

Очевидно, для R32 нужно делать помещения либо существенно больше, либо подавать значительно большее количество свежего воздуха, для того, чтобы остаться в пределах допустимой концентрации при утечке. Первый случай не всегда может соответствовать специфике здания, второй – приводит к существенному усложнению и удорожанию проекта

Если остаться в пределах безопасной концентрации не получается – необходимо предусматривать дополнительные меры предосторожности – например сигнализацию, что также усложняет и удорожает проект

В случае горючести – стандарт EN378 не дает конкретных решений и разрешает пользоваться рекомендациями отраслевого стандарта IEC 60335-2-40 (в России ГОСТ IEC 60335-2-40)

Если упрощенно сформулировать рекомендации этого стандарта, пределы безопасной концентрации по горючести могут быть последовательно увеличены, если применяется одна или более мер предосторожности. Описываются и конкретные меры – например, датчики утечки хладагента с сигнализацией и/или средства блокировки оставшегося хладагента в холодильном контуре

Преимущества и недостатки R32

Хладагент R32, представленный в коммерческих образцах кондиционеров около 8 лет назад, на данный момент стал стандартом де-факто для всех крупных производителей. Он имеет хорошие физические характеристики как хладагент, значительно более низкий потенциал глобального потепления (ПГП), чем традиционный R410A (675 против 2088) и является однокомпонентным, что удобно при сервисном обслуживании. Однако у него есть недостаток, затрудняющий максимально широкое применение – горючесть.

По международному стандарту EN378-1 2016, регламентирующему конструкцию и характеристики холодильных машин с точки зрения безопасности хладагент R32 классифицируется как «слабогорючий» (класс опасности A2L). Для его возгорания должно совпасть несколько факторов, сам факт возгорания маловероятен, но все равно предел безопасной концентрации в помещении при утечке определяется по горючести. Этот предел весьма мал, поэтому на сегодняший день существуют определенные трудности с переводом на новый хладагент систем коммерческого назначения, например VRV/VRF, которые содержат в себе его большое количество.

При полной внезапной утечке хладагента из системы, безопасная концентрация может быть легко превышена, особенно в небольших помещениях. Приходится либо предусматривать существенный объем вентиляции (что не всегда технически возможно и целесообразно), либо отказываться от VRV/VRF, с их преимуществами, в пользу других типов оборудования.

Наружный блок мультизональной системы VRV5 от Daikin

Краткий обзор

Мультизональные системы предназначены для кондиционирования воздуха в нескольких зонах (помещениях или комнатах) посредством одного наружного модуля. Существуют и иные названия: VRF или VRV – значение одинаково, различие аббревиатур произошло после того, как родоначальник системы запатентовал свое изобретение (VRF). Следовательно, все три обозначения подразумевают один и тот же комплекс кондиционирования.

Конструктивно система представляет собой комплекс из одного внешнего и нескольких десятков внутренних модулей, откуда и берет начало приставка «мульти». Особенность VRV/VRF систем позволяет существенно снизить количество внешних модулей, что уменьшает расходы на установку, эксплуатацию, а также облегчает проектирование монтажа и обслуживание кондиционеров.

Мультисистемы VRV/VRF изготавливаются различными производителями — от элитных японских до бюджетных российских. Среди самых популярных торговых марок встречаются Mitsubishi, Daikin (автор системы VRF), Sanyo, Ballu и многие другие, каждая из них представляет собой одну и ту же систему с небольшими отступлениями.

Работа VRV и VRF комплексов в зимний период

Как известно, кондиционеры не могут работать когда температурные показатели окружающего воздуха ниже заданных производителем. И даже самые современные системы кондиционирования не стали исключением. Но, в связи с тем, что мультизональные vrf системы приобрели огромную популярность и используются в странах, где практически круглый год отметка термометра не переваливает за + 10, была сделана доработка компрессорных модулей, благодаря чему максимально уменьшено влияние низких температур на конденсатор, который является самым «нежным» местом этих климатических систем. Доработка была названа VRV-house.

Изменение коснулось работы контроллера, который теперь дополнительно оснащен температурными датчиками, и полностью исключает падение давления конденсации, которая свойственна таким климатическим комплексам при их функционировании в недопустимом температурном диапазоне.

Преимущества и недостатки этих климатических систем

1. Одним из главных преимуществ такого климатического комплекса является простота монтажа. Благодаря небольшому весу внутренних блоков и одной общей фреоновой магистрали, устанавливать ее в здании могут всего несколько специалистов, которых по силу содержать даже небольшим сервисным компаниям.
2. В зависимости от потребностей того или иного помещения, к мощным внешним модулям могут подключаться внутренние, различные по производительности и способу монтажа.
3. На сегодняшний день различными компаниями выпускаются внутренние модули VRV или VRF системы. Существует огромный выбор различных внутренних блоков, которые можно подобрать исходя их архитектуры или интерьера помещений.
4. Такие климатические комплексы считаются наиболее экономичными, благодаря возможности индивидуального управления каждым внутренним модулем. Обогрев (охлаждение) будет исключительно в тех помещениях, где это необходимо. Как утверждают производители, она рассчитана на использование более чем 30 лет.

https://youtube.com/watch?v=hMmCSX1prRs

О недостатках этой техники можно сказать единственное: она изрядно стоит. Причем при всей своей экономичности и простоте в установке, стоимость 1 к.кв этого климатического комплекса составляет порядка 250 у.е., а рассчитана она на площадь от 500 до 1500 к.кв. Именно поэтому ее так редко можно встретить даже в больших квартирах. Основными ее потребителями являются производственные помещения, крупные офисные центры, солидные торговые центры и гипермаркеты, гостиничные комплексы. Конечно же, встречаются они и в загородных домах, но это скорее исключение, чем правило.

Характеристики и особенности VRV и VRF систем

• 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.

• 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.

Далее мы расскажем о наиболее передовых разработках компании Daikin в этой области — системах VRV Plus,
Hi-VRV и Super Multi Plus.

Технология монтажа VRV и VRF

1. Доставка оборудования на объект. При работе с климатической техникой важна бережная транспортировка без тряски, переворачиваний, ударов.
2. Установка наружных блоков. Соблюдаем требования производителя: обеспечиваем отвод воды, монтируем сетки для защиты от грызунов, птиц. При расположении блока на крыше учитываем преимущественное направление ветра.
3. Пробивка отверстий. Технология зависит от материала стен, перекрытий.
4. Установка кабельных лотков, прокладка проводов питания и управления. Кабель создает помехи, поэтому его прокладывают на расстоянии от линий связи, чувствительной техники. При необходимости используем экранированные кабели.
5. Установка креплений, сборка трубопроводов. При спаивании не используем флюс, а трубы перед соединением продуваем аргоном. При помощи обычных и коллекторных рефнетов устанавливаем отводы для последовательного, параллельного или смешанного подключения внутренних блоков.
6. Установка внутренних блоков. Оборудование подключается к трубопроводу, основному кабелю, управляющему проводу.
7. Проверка герметичности. Проводится в два этапа: на первом закачиваем в трубопровод на сутки азот под давлением до 40 бар, на втором проводим вакуумирование на два часа до давления -100,7 кПа. Если за установленное время давление изменилось, нужно найти место утечки, устранить дефект, повторно проверить герметичность.
8. Теплоизоляция трубопроводов. Защиту устанавливают после проведения проверок, когда оборудование уже готово к запуску. Теплоизоляция сокращает потери при транспортировке жидкого и газообразного хладагента, снижает вероятность получения травм при касании к элементам внутреннего трубопровода.
9. Дозаправка хладагентом. Внешние блоки заправляет завод-производитель, но при подключении труб рабочий объем меняется. После окончания сборки нужна дозаправка — для этого встраивается резервуар с хладагентом. Эта же емкость отвечает за автоматическую подпитку в случае утечки.
10. Проверка. Перед пробным запуском обязательно проверяем правильность размеров, расположения, качество теплоизоляции труб, тестируем проводку, сопротивление изоляции, осматриваем линии питания, выключатели, устройства защиты, швы, соединения. Отдельный пункт проверки — документация, в которой должны быть указаны параметры дозаправки, результаты проверки герметичности. Сведения пригодятся для дальнейшего обслуживания.
11. Пусконаладочные работы. Во время пробного запуска проверяем ошибки электроники, настраиваем параметры. При необходимости устраняем дефекты.

Результат — действующая централизованная климатическая система кондиционирования. Всегда оставляем свободу для маневра, чтобы можно было потом подключить дополнительные блоки или параллельно встроить другую технику. Оборудование установлено, проверено, настроено, готово к использованию — вам остается только выбрать рабочие режимы для помещений.

Сервисное обслуживание VRV/VRF кондиционеров

Такая картина существенно портит внешний вид фасада

Любой кондиционер – особый вид климатического оборудования и в ТО нуждается систематически. Несоблюдение этого требования может привести в лучшем случае к перебоям в работе, в худшем – к выходу из строя. Поэтому следить за эти нужно регулярно, даже если в работе никаких явных нарушений не обнаруживается. Не стоит также делать это самостоятельно, благо на сегодня дефицита мастеров и СЦ нет.

Категорически запрещается монтировать эти системы своими силами, поскольку разработка проекта и процесс установки – сложная и кропотливая работа, которую должны выполнять исключительно профессионалы, понимающие в оборудовании и установке. При должном подходе и продуманных действиях результат обязательно превзойдет ожидания.