TICA выпускает 4 газоприводные VRF-системы (тепловых насоса) производительностью 45—85 кВт. Они могут снабжать фреоном R410A от 2 до 48 внутренних блоков и эксплуатироваться как в режиме охлаждения, так и в режиме обогрева. В последнем случае благодаря утилизации сбросного тепла от двигателя внутреннего сгорания устройство эффективно обогревает объекты даже при температуре окружающей среды до -25 °C. Это позволяет решить проблему недостаточного теплоснабжения в северных регионах и отсутствия отопления в холодное время года в южных широтах.
Газоприводные системы с переменным расходом хладагента выпускаются по технической лицензии и в сотрудничестве с известной японской компанией Yanmar — ведущим мировым производителем дизельных и газовых двигателей и генераторов. Это единственная компания на планете использующая собственные двигатели внутреннего сгорания для газоприводных устройств.
Перед отправкой покупателю каждое изделие проходит испытания в единственной в КНР лаборатории, созданной усилиями обоих предприятий на территории научно-исследовательского центра TICA и предназначенной для тестирования мультизональных систем кондиционирования, работающих на газе. Газоприводные VRF-системы TICA имеют полностью японскую конструкцию. В качестве привода в наружных блоках применяется 4-тактный газовый двигатель с жидкостным охлаждением производства Yanmar. Данный привод является прекрасным примером образцового японского качества: все его компоненты идеально подогнаны друг к другу для достижения максимальной производительности при минимуме потерь на впуске.
Поршневой двигатель характеризуется высокой степенью сжатия. Агрегат имеет оптимальную конструкцию поршня и регулируемую систему впуска. Свеча зажигания снабжена вспомогательным электродом. Управление двигателем осуществляется в автоматическом режиме с помощью цифровой системы. Она же контролирует время разряда.
Газовый двигатель отличается довольно компактными размерами и издает меньше шума, чем дизельные аналоги. Он характеризуется превосходной надежностью, износостойкостью и долговечностью. О его высоком качестве свидетельствует тот факт, что временной интервал между сервисными обслуживаниями составляет 10000 часов, или примерно три-четыре года эксплуатации. Для проведения профилактических работ не требуются остановка и размораживание оборудования.
Передача мощности от двигателя к спиральному компрессору открытого типа осуществляется посредством прочного поликлинового ремня.
По сравнению с лопастными компрессорами, которые используются в газоприводных VRF-системах остальных производителей, сальниковые спиральные компрессоры работают стабильнее, надежнее и эффективнее. Они имеют более длительный срок службы, издают меньше шума и вибраций, а кроме того, легче и компактнее.
Для повышения энергоэффективности скорость привода плавно изменяется, что позволяет регулировать объем фреона в холодильном контуре в зависимости от тепловой нагрузки — по аналогии с инверторными компрессорами, используемыми в электроприводных VRF-системах.
Для охлаждения и смазки газового двигателя применяются оригинальные охлаждающая жидкость и смазочное масло, выпускаемые компанией Yanmar. Жидкость подводится к приводу с помощью встроенного водяного насоса. Для балансировки уровня масла в системе предназначен масляный бак.
Для очистки масла и газа от вредных примесей, которые могут оседать на внутренних поверхностях теплообменников и иных компонентов и привести к их повреждению или выходу из строя, применяются масляный и воздушный фильтры.
(мультизональные системы кондиционирования с газовым тепловым насосом и переменным расходом хладагента)
Газоприводные, или газовые VRF-системы(тепловые насосы) [Gas Heat Pump, GHP] — это мультизональные системы кондиционирования с переменным расходом хладагента, в качестве основного источника энергии использующие природный газ (в том числе сжиженный), пропан, бутан. От своих электроприводных аналогов (Electric Heat Pump, EHP) они отличаются главным образом конструкцией привода компрессора: как следует из названия, данные агрегаты оборудованы газовыми двигателями.
Устройство наружного блока газоприводной VRF-системы
Это не означает, что таким VRF-системам вовсе не требуется электроэнергия. На самом деле она необходима для работы подавляющего большинства компонентов наружного блока (например, основной и дополнительных плат управления, устройств, входящих в холодильный контур блока, электромагнитных (соленоидных) клапанов, осевых вентиляторов и др.), а также для эксплуатации подключенных к нему внутренних блоков. Как и в случае с электроприводными системами, газовым нужны защитные автоматы, обеспечивающие их надежную защиту в случае сбоев в распределительной сети, и пусковое устройство (трансформатор), однако они рассчитаны на довольно слабые токи, как правило, не превышающие 30 А, что удешевляет стоимость оборудования. Например, для пуска наиболее мощной модели наружного блока CNCP850J производительностью 85 кВт, выпускаемой компанией TICA, требуется только 27 А, а для его работы в стандартных условиях эксплуатации в режиме охлаждения — всего 10,5 А.
Газоприводные VRF-системы компании TICA
Несмотря на довольно большое количество таких компонентов, запитываемых от электросети, основным агрегатом, на который приходится свыше 90% потребляемой энергии, является газовый привод компрессора. Он обеспечивает 90-процентную экономию электроэнергии по сравнению с электрическими VRF-системами. Это особенно важно, если учесть, что для обогрева или охлаждения помещения требуется в 2—4 раза больше электроэнергии, чем газа. Причем, чем ниже температура окружающей среды, тем больше разрыв между электро- и газоприводным наружными блоками.
Согласно исследованиям, проведенным специалистами компании TICA, в производственном портфеле которой есть и газо-, и электроприводные VRF-системы, для получения количества теплоты, равного 6 ГДж (этого достаточно для нагрева 20 тонн воды до температуры 90 градусов), первые расходуют 181 куб.м газа, вторые — 428 кВт электроэнергии. Если взять за основу тарифы, например, в Московской области во второй половине 2021 года (стоимость 1 кВт электроэнергии — 5,97 руб., 1 куб.м газа для отопления — 5,92 руб.), то окажется, что пользователь газоприводной VRF-системы потратит для получения 6 ГДж теплоты 1071,52 руб., а обладатель электрической — 2555,16 руб. Таким образом, эффективность первой из них будет в 2,38 раза выше, чем второй, а экономия составит 1483,64 руб. Для расчета были специально взяты примерно одинаковые тарифы на энергоносители. В регионах с более низкими ценами на газ, нежели на электроэнергию, энергоэффективность GHP, а следовательно, и экономия будут еще выше. Такое же соотношение сохранится и при эксплуатации устройств в режиме охлаждения. Вывод: если требуется снижение эксплуатационных затрат, газоприводные VRF-системы являются первым из возможных вариантов при выборе мультизональной климатической техники с переменным расходом хладагента.
Потребление энергии различными компонентами VRF-системы
Преимущества газоприводных VRF-систем над электроприводными
Как показали результаты масштабного исследования, проведенного компанией Yanmar, среднегодовой коэффициент полезного действия (Annual Performance Factor, APF) газоприводной VRF-системы достигает 5,6 и на 16% превышает такой же показатель своего электрического аналога (4,8). Отметим, что коэффициент APF точнее оценивает эффективность различных систем кондиционирования, нежели коэффициент COP. Первый из них учитывает отношение общей холодо- и теплопроизводительности к потреблению электроэнергии и газа за год, то есть реальные условия эксплуатации, тогда как второй — отношение номинальной производительности устройства к потребляемой им мощности. Если провести параллель с движением автомашины по дороге, то коэффициент COP показывает эффективность расхода топлива при ее движении на постоянной скорости 100 км/ч, а APF — на скорости, изменяющейся в зависимости от загруженности дорог, указаний ограничительных дорожных знаков, наличия регулируемых перекрестков и т.п.
Среднегодовой КПД (APF) газоприводных VRF-систем компании TICA
Благодаря низкому потреблению электричества газоприводными VRF-системами общая потребляемая мощность офисных зданий значительно сокращается. Например, летом доля системы центрального кондиционирования в общей структуре энергопотребления бизнес-центра достигает 40%. После модернизации и оснащения системы устройствами, работающими на природном газе, этот показатель снижается до 4%.
Экономия электроэнергии после оснащения бизнес-центра газоприводными VRF-системами
Из низкого потребления электроэнергии вытекает еще одно преимущество газоприводных мультизональных VRF-систем: благодаря их использованию нагрузка на распределительную сеть в пиковые периоды потребления электроэнергии невелика. Это наиболее заметно в жаркое время года (июнь — август), когда на долю системы центрального кондиционирования приходится до 40% от общего энергопотребления того или иного объекта. Установка газовых систем позволяет сгладить пиковые и внепиковые периоды энергопотребления и тем самым избавить пользователя от переплаты за электроэнергию по повышенным тарифам, действующим в часы наивысшей нагрузки на электросеть.
Энергопотребление газо- и электроприводных VRF-систем по месяцам
Газоприводные VRF-системы (тепловые насосы) прекрасно справляются с задачей обогрева помещений. Они могут эксплуатироваться при температуре окружающей среды до -25 °C, при этом их теплопроизводительность не будет падать даже при 20 градусах мороза. Причина заключается в том, что сбросное тепло, получаемое от жидкости из системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, отводится в холодильный контур с помощью высокоэффективного пластинчатого испарителя, в котором происходит теплообмен между жидкостью и фреоном. Помимо того, наружный блок вообще не нуждается в размораживании, поскольку тепло выхлопных газов полностью предотвращает образование снеговой шапки на конденсаторе. Чтобы минимизировать влияние наружного воздуха, вентиляторы автоматически отключаются. Все это гарантирует 100-процентную заявленную производительность оборудования даже в довольно суровых климатических условиях.
Производительность газо- и электроприводных VRF-систем при различных температурах окружающей среды
По сравнению с электроприводными газоприводные VRF-системы быстрее запускаются и выходят на заявленную производителем мощность. Более того, используя тепло двигателя внутреннего сгорания, они гораздо быстрее доводят температуру в кондиционируемых помещениях до заданной пользователем отметки и впоследствии поддерживают ее благодаря линейному контролю скорости привода, при необходимости плавно повышая или понижая ее.
Скорость обогрева помещения газо- и электроприводной VRF-системами
Газоприводные VRF-системы отличаются от своих электрических аналогов и существенно более низкими выбросами углекислого газа в атмосферу. Согласно результатам исследований, проведенных специалистами компании Yanmar, при эксплуатации 16 наружных блоков производительностью 71 кВт каждый объем выбросов CO2 в окружающую среду уменьшился на 35% по сравнению с электроприводными системами аналогичной мощности. Работающие на природном газе, в том числе сжиженном, VRF-системы компании TICA полностью отвечают сертификационным требованиям Бюро по охране окружающей среды Столичного правительства Токио (Bureau of Environment, Tokyo Metropolitan Government), считающимся одними из самых строгих в мире. Данные агрегаты соответствуют критериям «высокая энергоэффективность оборудования» и «низкий уровень выбросов» как углекислого газа, так и оксидов азота (NOX).
Частота вращения вала газового двигателя во время работы наружного блока довольно мала. Как следствие, устройство издает низкочастотный шум, который в меньшей степени, нежели при эксплуатации электроприводной VRF-системы, раздражает слух находящихся рядом или проходящих мимо людей. Уровень звукового давления самого мощного наружного блока CNCP850J (85 кВт при работе на холод и 95 кВт — на тепло) в линейке компании TICA не превышает 62 децибел, а в тихом режиме — 59. Для сравнения: максимальный уровень шума во время работы наружного блока TIMS300ASA аналогичной производительности, оснащенного двумя инверторными спиральными компрессорами с электроприводами, составляет 65 децибел.
Снижению шума и вибраций способствуют и виброопоры, на которых установлен двигатель внутреннего сгорания. Ступенчатое размещение нескольких вентиляторов позволяет снизить скорость их вращения и предотвратить возникновение резонанса, что также положительно сказывается на уровне звукового давления.
Уровень шума при эксплуатации наружного блока CNCP850J
Области применения газоприводных VRF-систем
Мультизональные системы кондиционирования с газовым тепловым насосом и переменным расходом хладагента могут обеспечивать максимально комфортные условия в объектах любого типа и назначения: административных зданиях, бизнес-центрах, многофункциональных комплексах, больницах и поликлиниках, гостиницах, учреждениях культуры и спорта, объектах общественного питания, магазинах шаговой доступности и др.
Газоприводные VRF-системы прекрасно справляются с задачей кондиционирования высотных зданий и сооружений. Так, выпускаемые компанией TICA наружные блоки GHP способны снабжать озонобезопасным хладагентом R410A до 48 внутренних блоков. Причем они могут быть размещены как выше, так и ниже наружного блока: и в том и в другом случае максимальный перепад высот составляет 50 метров, что является лучшим показателем в отрасли. Смежные внутренние блоки могут располагаться на высоте до 15 м друг от друга. Общая длина трубопровода с учетом всех ответвлений может достигать 640 м, максимальная эквивалентная длина фреоновой магистрали — 200 м.
Данные устройства являются идеальным климатическим решением в условиях ограниченного электроснабжения и непомерно высоких или нецелесообразных затрат на модернизацию объектов инфраструктуры. Несмотря на то что инвестиции, связанные с приобретением и монтажом газоприводных VRF-систем, выше, чем затраты на покупку и установку их электроприводных аналогов, более низкие эксплуатационные затраты, минимальные выбросы вредных веществ (отсутствие штрафов за превышение экологических норм) и длительный интервал между работами по техническому обслуживанию (проводятся через 10000 часов, или примерно после 3—4 лет эксплуатации) обеспечивают самую низкую стоимость жизненного цикла газоприводных систем по сравнению со всеми остальными типами кондиционеров производительностью до 100 кВт.
Сравнительные характеристики газоприводных VRF-систем
