Компрессорно-конденсаторные блоки on/off

Компрессорно-конденсаторные блоки on/off (старт/стоп)

Компрессорно-конденсаторные блоки on/off — это ключевые компоненты холодильного контура раздельной системы вентиляции или центрального кондиционирования. Они предназначены для подготовки хладагента R410A и снабжения им фреоновых испарителей вентиляционных установок (чаще всего) или теплообменников внутренних блоков, как правило, канального типа (высоконапорных, большой мощности, со 100-процентным подмесом свежего воздуха). Данные устройства типа «старт/стоп» имеют фиксированную скорость и включаются/выключаются по сигналу вентустановки.

Компрессорно-конденсаторный блок с фиксированной скоростью и вентиляционная установка, обрабатывающая рециркуляционный воздух

ККБ с воздушным охлаждением в сочетании с вентустановками являются одними из самых доступных и бюджетных климатических решений, позволяющих обеспечить максимально комфортные условия в помещениях. Относительная дешевизна данных устройств объясняется простотой их конструкции и невысокой сложностью монтажных и пусконаладочных работ. Прежде всего это касается блоков, укомплектованных классическими осевыми вентиляторами. Такие ККБ могут размещаться на придомовой площадке или на крыше здания, благодаря чему не занимают полезного пространства внутри кондиционируемого объекта. В отличие от аналогичных устройств с водяным охлаждением, они не нуждаются в машинном зале (ином техническом или подсобном помещении) и градирне, не требуют прокладки водопровода и подключения к системе водоснабжения.

Если подходящего места для установки оборудования на крыше здания или придомовой площадке нет, применяются с центробежными вентиляторами. Эти устройства стоят дороже, чем их аналоги с осевыми вентиляторами, и устанавливаются в машинных залах, оборудованных воздуховодами для притока необходимого для охлаждения конденсатора воздуха и его отвода наружу. Также могут использоваться ККБ с выносными конденсаторами: в этом случае корпус с компрессором, автоматикой, силовым модулем и обвязкой находятся в машинном зале, а теплообменник и вентилятор выносятся наружу, чтобы до предела уменьшить занимаемую агрегатом площадь внутри кондиционируемого объекта.

Компания TICA выпускает моноблочные компрессорно-конденсаторные блоки on/off с воздушным охлаждением, все компоненты которых находятся внутри одного корпуса.

Преимущества компрессорно-конденсаторных блоков с воздушным охлаждением:

• низкая цена;
• небольшие финансовые и временные затраты на техобслуживание и ремонт;
• очень низкая стоимость киловатта холода;
• хорошо отработанная технология и по этой причине высокая надежность ККБ (при условии правильно выполненного монтажа);
• возможность эксплуатации как в режиме только охлаждение, так и в режиме теплового насоса, предусматривающего работу и на холод, и на тепло в зависимости от нужд пользователя.

Недостатки ККБ on/off:

• относительно узкий диапазон рабочих температур;
• невозможность плавного регулирования производительности;
• более высокие требования к квалификации проектировщиков и монтажников. Основные трудности связаны с необходимостью точного расчета технических характеристик фреонового испарителя вентиляционной установки в соответствии с конкретными условиями эксплуатации.

Если, по мнению заказчика, недостатки таких компрессорно-конденсаторных блоков перевешивают их преимущества, то в таком случае оптимальным вариантом станут инверторные ККБ, представляющие собой наружные блоки VRF-систем в сочетании с электронными модулями управления вентустановками AHU KIT. Такие агрегаты стоят несколько дороже, но, с другой стороны, отличаются очень высокой энергоэффективностью (коэффициент EER превышает 4,0, COP достигает 5,0 и более), позволяют плавно регулировать свою производительность, более точно поддерживать температуру в помещениях (ее колебания не превышают плюс-минус 0,5 градуса), могут эксплуатироваться в широком диапазоне рабочих температур — от -27 до +56 °C.

Устройство компрессорно-конденсаторного блока

Ключевыми компонентами ККБ с фиксированной скоростью являются: компрессор, конденсатор, электрошкаф и встроенная автоматика (если есть; обычно работа агрегата регулируется программируемым логическим контроллером вентиляционной установки), аккумулятор, система контроля давления конденсации, включающая датчики и реле высокого и низкого давления, 4-ходовой клапан, запорные вентили на линиях всасывания и нагнетания (по одному на каждый холодильный контур).

Схема двухконтурного компрессорно-конденсаторного блока, выпускаемого компанией TICA

Стандартная обвязка компрессорно-конденсаторного блока состоит из электронного расширительного вентиля, фильтра-осушителя, механического фильтра-сетки, соленоидного (электромагнитного) клапана, смотрового стекла.

Принцип действия ККБ on/off

При эксплуатации ККБ в режиме охлаждения на вход ротационного или спирального компрессора поступает газообразный хладагент R410A температурой 5—25 °C и давлением 2—5 атмосфер. Под действием вращающегося ротора либо подвижной спирали фреон сжимается до 15—25 атмосфер, при этом его температура возрастает до 60—90 градусов. Затем перегретый хладагент поступает в медно-алюминиевый теплообменник конденсатора, где под действием нагнетаемого осевым вентилятором воздуха рассеивает свое тепло в окружающую атмосферу.

По мере охлаждения фреон переходит из газообразного агрегатного состояния в жидкое, после чего пропускается через соленоидный клапан. Он предотвращает обратное течение хладагента в сторону компрессора или его медленное перетекание после остановки этого агрегата.

Затем хладагент пропускается через фильтр-осушитель. Данное устройство предназначено для удаления воды из хладагента и его предварительной очистки от различных примесей. Они могут появиться в ходе монтажных работ или работ, связанных с техническим обслуживанием и ремонтом оборудования, а также в результате его длительной эксплуатации.

Рядом с фильтром-осушителем устанавливается смотровое стекло, позволяющее определить состояние хладагента и степень загрязненности фильтра. Поскольку применяемое для смазки компрессора полиэфирное масло вступает в химическую реакцию с водой, в результате которой образуются спирт и кислота, это дает возможность узнать, велико ли содержание воды в хладагенте. Смотровое стекло с индикатором зеленого цвета указывает, что ее концентрация соответствует норме. Если же он приобрел желтый цвет, следует заменить фильтр и выполнить осушение холодильного контура.

После осушения и очистки имеющий высокое давление жидкий фреон пропускается через дросселирующее устройство, в роли которого выступает электронный терморегулирующий вентиль (ТРВ). Сечение данного клапана, приводимого в движение однополюсным электроприводом, сужается или расширяется в зависимости от тепловой нагрузки. Благодаря этому объем хладагента, подаваемого в испаритель вентиляционной установки, соответствующим образом уменьшается либо увеличивается. Тепловая нагрузка определяется программируемым логическим контроллером по показаниям выносных проводных датчиков температуры и влажности, установленных на входе и выходе воздушного канала приточной установки, а также в средней точке ее испарителя.

Если температура в кондиционируемом помещении (на выходе воздушного канала) не соответствует заданному пользователем значению, ТРВ открывается и пропускает хладагент в жидкостную магистраль, подсоединенную к фреоновому испарителю воздухообрабатывающей установки. При этом давление фреона снижается до 2—5 атмосфер. Он пропускается через дополнительный механический фильтр, удаляющий примеси, а затем нагнетается в теплообменник. Через поверхности медных трубок змеевика хладагент отбирает тепло у проходящего в канале вентустановки воздушного потока. При этом фреон закипает и переходит в газообразное состояние, а приточный воздух охлаждается.

Когда температура в кондиционируемом помещении (на выходе воздушного канала) доводится до заданной пользователем отметки, компрессор выключается, сечение электронного ТРВ сужается, а приточная установка либо тоже отключается, либо автоматически переводится в режим вентилирования. Благодаря этому в течение некоторого времени температура на объекте поддерживается на определенном пользователем уровне. Как только она изменяется на 2—3 градуса, программируемый логический контроллер вновь запускает компрессор, терморегулирующий вентиль открывается и пропускает хладагент к фреоновому испарителю.

После того как хладагент закипает, он возвращается по газовой трубе в компрессорно-конденсаторный блок, минуя запорный вентиль. На линии всасывания фреон пропускается через фильтр (если установлен), предназначенный для удаления грязи и иных примесей, которые могли попасть в него в испарителе, а также через аккумулятор. Он обеспечивает защиту компрессора от выброса жидкого хладагента из испарителя во время его пуска, в ходе эксплуатации или после размораживания (при работе в режиме теплового насоса), а также предотвращает перетекание фреона в компрессор в период простоя. После прохождения аккумулятора газообразный хладагент всасывается компрессором, и цикл повторяется.

В режиме обогрева (теплового насоса) функции теплообменников ККБ и вентиляционной установки меняются на прямо противоположные. На этот раз первый выступает в качестве испарителя, через трубки которого фреон отбирает тепло у наружного воздуха, а второй играет роль конденсатора, где хладагент отдает перенесенное им тепло воздушному потоку в канале вентустановки. Перенаправление фреонового потока осуществляется благодаря 4-ходовому реверсивному клапану. В остальном принцип работы ККБ в режиме теплового насоса схож с описанным выше.

Управление компрессорно-конденсаторными блоками

Компрессорно-конденсаторные блоки on/off имеют собственную систему питания, находящуюся в электрошкафу. Силовой кабель малой мощности подключается к распределительной сети 220 В 50 Гц, средней и большой — к трехфазной сети 380 В 50 Гц. В целях безопасности изделия снабжаются автоматическими выключателями, своевременно отключающими оборудование в случае сбоев в цепи питания, а также защитными устройствами, предотвращающими перегрузку компрессора. Для контроля давления в холодильном контуре устанавливаются реле высокого и низкого давления, срабатывающие в случае превышения предельных значений уставки.

Как правило, работа ККБ регулируется автоматикой вентиляционной установки, однако он может иметь и собственную систему управления. Тем не менее первый вариант является предпочтительным: в таком случае все компоненты, включая проводной пульт, индикаторы, кнопку аварийного останова и др., размещаются в шкафу автоматики вентустановки. Поскольку кондиционеры отличаются по своему назначению (поддержание постоянной температуры и влажности в помещении; очистка рециркуляционного воздуха; предварительная обработка и подача свежего воздуха), они комплектуются разными системами автоматики и программируемыми логическими контроллерами или могут поставляться вообще без них. Последний случай характерен для ситуаций, когда производители ККБ и вентиляционных установок, а также их контроллеров разные.

Шкаф автоматики приточной установки, выпускаемой компанией TICA

Стандартная система управления обеспечивает работу кондиционера в трех или четырех режимах: автоматический, охлаждение, обогрев, вентиляция. Точность контроля температуры и влажности составляет плюс-минус 2 градуса и плюс-минус 10% соответственно. Воздухообрабатывающие установки компании TICA, работающие в режиме охлаждения, поддерживают температуру и влажность воздуха с точностью плюс-минус 1 °C и плюс-минус 5%. Температурный и влажностный диапазоны, поддерживаемые устройствами различных брендов, могут варьироваться, однако, как правило, находятся в пределах 20—26 °C и 40—65%.

Помимо настройки и регулирования режимов работы, система управления:

• позволяет удаленно или по сигналу таймера включать и выключать кондиционер, блокировать отдельные агрегаты (функциональные секции);
• с помощью дисплея и различных индикаторов отображает текущее состояние оборудования (например, вентилятора, компрессора, электронагревателя и увлажнителя), а также сведения, в том числе архивные, о нештатных ситуациях или неисправностях;

• посредством авторизации (введения имени и пароля пользователя) ограничивает доступ к пульту посторонних лиц.

Проводной пульт управления с 7-дюймовым цветным сенсорным дисплеем компании TICA

Подбор ККБ

Компрессорно-конденсаторные блоки on/off подбираются исходя из производительности фреонового испарителя приточной установки или центрального кондиционера. Считается, что выходная мощность ККБ должна быть аналогичной производительности теплообменника. Она определяется при следующих условиях:

в режиме охлаждения:

• температура в помещении — 27 °C по сухому термометру, 19 °C по влажному;
• температура наружного воздуха — 35 °C по сухому термометру, 24 °C по влажному;

в режиме обогрева:

• температура в помещении — 20 °C по сухому термометру, 15 °C по влажному;
• температура наружного воздуха — 7 °C по сухому термометру, 6 °C по влажному.

При эксплуатации в режиме охлаждения основными факторами, влияющими на холодопроизводительность системы кондиционирования, являются температура воздуха на объекте по влажному термометру и температура наружного воздуха по сухому термометру. Если реальные условия не будут соответствовать вышеуказанным температурным режимам, производительность ККБ необходимо скорректировать. Все мировые бренды, включая компанию TICA, выпускающие данную климатическую технику, в своих каталогах указывают поправочные коэффициенты, исходя из которых подбирается оборудование необходимой производительности.

При расчете выходной мощности следует исходить из минимальной границы диапазона температур наружного воздуха, в котором планируется использовать систему центрального кондиционирования. Если последний показатель окажется ниже расчетного, это приведет к неполному испарению хладагента в теплообменнике вентустановки. Как следствие, жидкий фреон поступит на вход компрессора и вызовет его заклинивание и выход из строя. Для выполнения точного расчета производительности испарителя и соответствующего ему компрессорно-конденсаторного блока следует пользоваться специализированным программным обеспечением, разрабатываемым каждым производителем. ПО должно быть сертифицировано Американским институтом систем отопления, охлаждения и кондиционирования воздуха AHRI и Европейской ассоциацией производителей климатического оборудования Eurovent. В частности, компания TICA обладает сертификатами обеих организаций, а также еще нескольких мировых лидеров в области независимой экспертизы, контроля, испытаний и сертификации — SGS, TUV и др., что является подтверждением высокого качества выпускаемого ей HVAC-оборудования.

Помимо того, необходимо учитывать расход воздуха при эксплуатации вентустановки. Согласно традиционным рекомендациям, выходная мощность должна быть достаточной для охлаждения/нагрева воздушного потока, равного 70—110% от номинальной производительности воздухообрабатывающей установки или центрального кондиционера. При расходе воздуха менее 70% его температура на выходе испарителя существенно снижается, что может привести к замерзанию и повреждению теплообменника. Если расход воздуха превышает 110% от номинального, велика вероятность разбрызгивания воды.

Многое зависит и от содержания свежего воздуха, поступающего на вход вентиляционной установки. Как правило, к рециркуляционному воздуху подмешивается до 30% свежего (в установках, используемых в помещениях, где необязательно поддерживать постоянную температуру и влажность, — до 40%). Чем больше объем свежего воздуха, тем значительнее колебания его температуры на входе испарителя. В результате фреоновый охладитель становится более восприимчив к замерзанию, а нагреватель с большей вероятностью выдаст аварийный сигнал высокого давления. Это также нужно учитывать при подборе теплообменника.

При выборе ККБ следует обращать внимание и на количество холодильных контуров теплообменника вентустановки. Как правило, испарители производительностью до 50 кВт являются одноконтурными, свыше 50 кВт — двухконтурными. Такое же количество холодильных контуров должен иметь и компрессорно-конденсаторный блок старт/стоп.

Для максимального упрощения подбора конденсаторного блока и испарителя вентиляционной установки ООО «ТИКА ПРО» рекомендует руководствоваться нижеприведенной таблицей. В ней приведены технические характеристики, а также указаны модели соответствующих им секционных вентустановок серий TAC/TBC (толщина стенок корпуса — 25/50 мм) и их испарителей. В случае применения многоконтурных теплообменников совокупная выходная мощность ККБ определяется кратным количеством входящих в него модулей.