Chiller-fläktkonvektorsystem: funktionsprincip och utformning av termoregleringssystem

Det multizonala klimatsystemet chiller-fläktkonvektor är avsett att skapa bekväma förhållanden inuti en stor byggnad. Det fungerar kontinuerligt – på sommaren förser det med kyla och på vintern med värme, och värmer luften till önskad temperatur. Det är värt att du bekantar dig med dess konstruktion, eller hur?

I den här artikeln beskrivs konstruktionen och komponenterna i klimatsystemet i detalj. Olika sätt att ansluta utrustningen presenteras och analyseras i detalj. Vi berättar hur detta termoregleringssystem är uppbyggt och fungerar.

Komponenter i chiller-fläktkonvektorsystemet

Kylaggregatets roll spelas av kylaren – en extern enhet som producerar och levererar kyla via rör med cirkulerande vatten eller etylenglykol. Det är detta som skiljer den från andra delade system där freon pumpas som värmebärare.

För att flytta och överföra freon, kylmedlet, krävs dyra kopparrör. Här klarar vattenrör med värmeisolering uppgiften utmärkt. Dess funktion påverkas inte av utomhustemperaturen, medan delade system med freon förlorar prestanda redan vid -10⁰. Den interna värmeväxlingsenheten är fläktkonvektorn.

Den tar emot vätska med låg temperatur, överför sedan kyla till rumsluften, och den uppvärmda vätskan återvänder till kylaren. Fläktkonvektorerna installeras i alla rum. Var och en av dem arbetar enligt ett individuellt program.

Systemets huvudelement är pumpstation, kylare, fläktkonvektor. Fläktkonvektorn kan installeras på stort avstånd från kylaren. Allt beror på pumpens kraft. Antalet fläktkonvektorer är proportionellt mot kylarens effekt.

Vanligtvis används sådana system i stormarknader, köpcentrum, underjordiska anläggningar, hotell. Ibland används de som värmesystem. Då tillförs uppvärmt vatten till fläktkonvektorerna via den andra kretsen, eller så kopplas systemet om till en värmepanna.

Konstruktion och utförande av systemet

Beroende på konstruktion kan chiller-fläktkonvektorsystem vara 2-rörs eller 4-rörs. Efter installationstyp skiljer man mellan väggmonterade, golvmonterade och inbyggda enheter.

Systemet bedöms enligt följande huvudparametrar:

• kylarens effekt eller kylkapacitet;
• fläktkonvektorernas prestanda;
• effektivitet i luftmassans rörelse;
• längden på ledningarna.

Den sista parametern beror på pumpenhetens styrka och rörens värmeisoleringskvalitet.

Anslutning av kylare och fläktkonvektor

Systemets välfungerande funktion uppnås genom att ansluta chillern till en eller flera fläktkonvektorer via isolerade rörledningar. Om isolering saknas minskar systemets verkningsgrad avsevärt.

Varje fläktkonvektor har en individuell anslutningsenhet som möjliggör reglering av dess prestanda både vid värmeproduktion och kyla. Kylmedelsflödet i den enskilda enheten regleras via speciella armaturer — avstängnings- och regleringsarmaturer.

För att leda det kylda vattnet till värmeväxlaren ansluts ena röret till fläktkonvektorn och det andra — för avledning av vätska — till chillern. Systemets konstruktion tillåter blandning av kylmedium och värmeöverföringsmedium.

Om blandning av värmeöverföringsmedium med kylmedel inte är tillåten, värms vattnet upp i en separat värmeväxlare och kretsen kompletteras med en cirkulationspump. För att säkerställa en mjuk reglering av flödet av arbetsvätska genom värmeväxlaren används en 3-vägsventil vid monteringen av anslutningsschemat.

Om en tvårörssystem är installerad i byggnaden, sker både kylning och uppvärmning med hjälp av en kylmaskin – en kylare. För att öka effektiviteten av uppvärmningen med hjälp av fläktkonvektorer under den kalla perioden, inkluderas en panna i systemet som komplement till kylaren.

Till skillnad från ett tvårörssystem med en värmeväxlare, har ett fyrrörssystem två sådana enheter. I detta fall kan fläktkonvektorn arbeta både för uppvärmning och kylning, genom att i det första fallet använda vätskan som cirkulerar i värmesystemet.

En av värmeväxlarna ansluts till rörledningen med köldmedium, och den andra till röret med värmebärare. Varje värmeväxlare har en individuell ventil som styrs av en speciell fjärrkontroll. Om ett sådant schema används, blandas aldrig köldmedium med värmebärare.

Eftersom temperaturen på värmebäraren i systemet under eldningssäsongen varierar mellan 70 och 95° och för de flesta fläktkonvektorer överstiger den den tillåtna, sänks den i förväg. Därför passerar varmvattnet som kommer från fjärrvärmenätet till fläktkonvektorerna en speciell värmecentral.

Grundläggande klasser av kylaggregat

Den villkorliga indelningen av kylare i klasser sker beroende på typen av kylcykel. Enligt denna egenskap kan alla kylare villkorligt indelas i två klasser – absorptions- och ångkompressionskylare.

Absorptionsaggregatets uppbyggnad

En absorptionskylare eller ABHM använder en binär lösning med vatten och litiumbromid – en absorbator. Funktionsprincipen är absorption av värme av köldmediet i fasen av omvandling från ånga till flytande tillstånd.

Sådana aggregat använder värme som frigörs vid drift av industriell utrustning. Samtidigt löser absorbatorn, med en kokpunkt som avsevärt överstiger köldmediets motsvarande parameter, det senare väl.

Funktionsschemat för en kylare av denna klass är följande:

1. Värme från en extern källa tillförs generatorn, där den värmer upp blandningen av litiumbromid och vatten. Vid kokning av arbetsblandningen avdunstar köldmediet (vatten) helt.
2. Ångan förs över till kondensorn och blir vätska.
3. Köldmedium i flytande form kommer in i strypventilen. Här kyls den och trycket sjunker.
4. Vätskan kommer in i förångaren, där avdunstning av vatten och absorption av dess ångor sker med litiumbromidlösningen – absorbatorn. Luften i rummet kyls.
5. Den utspädda absorbatorn värms upp igen i generatorn, och cykeln startas på nytt.

Ett sådant luftkonditioneringssystem har ännu inte fått stor spridning, men det är helt i linje med moderna trender gällande energibesparing, och har därför goda framtidsutsikter.

Konstruktion av ångkompressionsenheter

De flesta kylanläggningar fungerar med kompressionskylning. Kylningen sker genom kontinuerlig cirkulation, kokning vid låg temperatur och tryck, och kondensation av köldbäraren i ett slutet system.

Konstruktionen av en kylare av denna klass inkluderar:

• kompressor;
• förångare;
• kondensor;
• rörledningar;
• flödesregulator.

Köldmediet cirkulerar i ett slutet system. Denna process styrs av kompressorn, där det gasformiga ämnet med låg temperatur (-5⁰) och tryck 7 atm komprimeras när temperaturen höjs till 80⁰.

Torr mättad ånga i komprimerat tillstånd går till kondensorn, där den kyls till 45⁰ vid konstant tryck och omvandlas till vätska.

Nästa punkt på vägen är strypventilen (reduceringsventil). I detta skede sjunker trycket från värdet som motsvarar kondensation till gränsen där förångning sker. Samtidigt sjunker temperaturen till cirka 0⁰. Vätskan förångas delvis och bildar fuktig ånga.

Diagrammet visar en sluten cykel som ångkompressionsaggregatet fungerar enligt. I kompressor (1) komprimeras fuktig mättad ånga tills den når trycket p1. I kompressor (2) avger ångan värme och omvandlas till vätska. I strypventilen (3) sjunker både trycket (p3 – p4) och temperaturen (T1-T2). I värmeväxlaren (4) förblir trycket (p2) och temperaturen (T2) oförändrade.

När arbetsmediet, en blandning av ånga och vätska, kommer in i värmeväxlaren – förångaren, avger det kyla till värmebäraren och tar upp värme från köldmediet, samtidigt som det torkas. Processen sker vid konstanta tryck- och temperaturvärden. Pumpar levererar lågtemperaturvätska till fläktkonvektorerna. Efter denna väg återvänder köldmediet till kompressorn för att återigen upprepa hela ångkompressionscykeln.

Särdrag hos ångkompressionskylaren

Under kall väderlek kan chiller arbeta i naturligt kylläge – detta kallas free cooling. Då kyler värmebäraren utomhusluften. Teoretiskt sett kan fri kylning användas vid utomhustemperatur under 7⁰C. I praktiken är optimal temperatur för detta 0⁰.

När den ställs in på värmepumpsläge arbetar chiller för uppvärmning. Cykeln genomgår förändringar, i synnerhet byter kondensorn och förångaren funktion med varandra. I detta fall måste värmebäraren inte kylas utan värmas.

De enklaste är monoblockchillers. I dem är alla element kompakt sammanförda till en enhet. De säljs 100% kompletta, inklusive påfyllning av köldmedium.

Detta läge används oftast i stora kontor, offentliga byggnader, lager. Chiller är ett kylaggregat som ger tre gånger mer kyla än det förbrukar. Dess effektivitet som värmare är ännu högre – den förbrukar fyra gånger mindre elektricitet än den ger värme.

Vad är skillnaden mellan kylmedium och värmebärare?

Köldmedium är ett arbetsämne som under kylcykeln kan förekomma i olika aggregationstillstånd vid olika tryckvärden. Värmebäraren ändrar inte fas. Dess funktion är att transportera kyla eller värme en viss sträcka.

Transporten av köldmediet styrs av en kompressor och transporten av värmebäraren av en pump. Temperaturen på köldmediet kan sjunka under kokpunkten såväl som stiga över den. Värmebäraren arbetar, till skillnad från köldmediet, ständigt under temperaturer som inte överstiger kokpunkten vid aktuellt tryck.

Fläktkonvektorns roll i luftkonditioneringssystemet

Fläktkonvektorn är en viktig komponent i en centraliserad klimatanläggning. Ett annat namn är fläktkonvektor. Om termen fan-coil översätts ordagrant från engelska låter det som fläkt-värmeväxlare, vilket mest exakt beskriver dess funktionsprincip.

Fläktkonvektorns konstruktion inkluderar en nätverksmodul som möjliggör anslutning till den centrala styrenheten. Ett robust hölje döljer de konstruktiva elementen och skyddar dem från skador. Utanpå monteras en panel som jämnt fördelar luftströmmarna i olika riktningar.

Enhetens syfte är att ta emot en bärare med låg temperatur. Dess funktioner inkluderar både recirkulation och kylning av luften i rummet där den är installerad, utan tillförsel av utomhusluft. Fläktkonvektorns huvudelement är placerade i dess hölje.

Till dessa hör:

• centrifugal- eller diametralfläkt;
• värmeväxlare i form av en spole bestående av ett kopparrör och aluminiumfenor monterade på det;
• dammfilter;
• styrenhet.

Förutom huvudkomponenterna och detaljerna ingår i fläktkonvektorns konstruktion en kondensvattentråg, en pump för att avlägsna kondensatet, och en elektrisk motor som används för att vrida luftspjällen.

På bilden en kanalfläktkonvektor av märket Trane. Prestanda för tvåradiga värmeväxlare är 1,5–4,9 kW. Aggregatet är utrustat med en lågbrusig fläkt och ett kompakt hölje. Den passar utmärkt bakom skenpaneler eller undertakskonstruktioner.

Beroende på installationsmetod finns det takmonterade fläktkonvektorer, kanalmonterade (monteras i kanaler för lufttillförsel), höljeslösa (där alla element är monterade på en ram), väggmonterade eller konsolmonterade.

Takmonterade enheter är mest populära och finns i två utföranden: kassett- och kanaltyp. De förstnämnda monteras i rymliga rum med undertak. Höljet placeras bakom undertakskonstruktionen. Den nedre panelen förblir synlig. De kan fördela luftströmmarna åt två eller alla fyra sidor.

Om systemet planeras att endast användas för kylning, är den bästa platsen för det i taket. Om konstruktionen är avsedd för uppvärmning, placeras enheten på väggen i dess nedre del.

Behovet av kylning finns inte alltid, därför, som framgår av schemat som visar funktionsprincipen för ett chiller-fancoil-system, monteras en behållare in i den hydrauliska modulen som fungerar som en ackumulator för kylmediet. Vattnets termiska expansion kompenseras av en expansionskärl ansluten till tillförselröret.

Man styr fläktkonvektorerna både manuellt och automatiskt. Om fläktkonvektorn arbetar för uppvärmning, stängs tillförseln av kallt vatten av i manuellt läge. När den arbetar för kylning stängs varmvattnet av och vägen öppnas för att den kylande arbetsvätskan ska komma in.

Fjärrkontroll för styrning av både 2-rörs och 4-rörs fläktkonvektor. Modulen ansluts direkt till enheten och placeras i närheten av den. Från den ansluts en kontrollpanel och ledningar för dess strömförsörjning.

För automatisk drift ställer man in önskad temperatur för det specifika rummet på panelen. Det inställda parametern upprätthålls av termostater som justerar cirkulationen av värmeöverföringsmedium — kallt och varmt.

Fördelen med fläktkonvektorn ligger inte bara i användningen av ett säkert och billigt värmeöverföringsmedium utan också i snabb avhjälpning av problem som vattenläckage. Detta gör servicen billigare. Användningen av dessa enheter är det mest energieffektiva sättet att skapa ett gynnsamt inomhusklimat i en byggnad.

Eftersom varje stor byggnad har zoner med olika temperaturkrav, måste varje zon betjänas av en separat fläktkonvektor eller en grupp av dem med identiska inställningar.

Antalet aggregat bestäms genom beräkning under systemdesignfasen. Kostnaden för enskilda komponenter i ett chiller-fancoil-system är ganska hög, så både beräkning och design av systemet måste utföras så noggrant som möjligt.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Video #1. Allt om konstruktion, funktion och funktionsprincip för temperaturregleringssystemet:

Video #2. Om hur man installerar och tar i drift en chiller:

Installation av ett chiller-fancoil-system är lämpligt i medelstora och stora byggnader med en yta som överstiger 300 m². För ett privat hus, även ett enormt, är installation av ett sådant temperaturregleringssystem en dyr affär. Å andra sidan kommer sådana finansiella investeringar att ge komfort och välbefinnande, och det är inte obetydligt.

Skriv gärna kommentarer i blocket nedan. Ställ frågor om intressanta punkter, dela din egen åsikt och intryck. Kanske har du erfarenhet av att installera ett chiller-fancoil klimatsystem eller foton relaterade till artikelns ämne?