Как работают мультизональные системы

Энергоэффективность – один из основных параметров современных зданий. При этом важно не только снижать потребление ресурсов, но и получать максимальную отдачу от каждого использованного киловатта электроэнергии. Чтобы решить эти задачи при кондиционировании зданий, нужно установить мультизональную систему.

Что такое мультизональные системы кондиционирования

Мультизональные системы кондиционирования, которые выпускают Mitsubishi Electric и Electrolux, обозначаются аббревиатурой VRF (Variable Refrigerant Flow).

Мультизональные системы строят по блочному принципу: к одному внешнему блоку через единую систему трубопроводов подключают несколько внутренних. Количество внешних модулей для повышения производительности и надежности системы увеличивают до 3, а внутренних – до 30.

Наружные блоки можно устанавливать на крыше, в подвале или на техническом этаже. Внутренние модули могут быть любыми: настенными, подвесными, потолочными, канальными или кассетными. При этом их мощность подбирается индивидуально для каждого помещения.

Все блоки мультизональных систем соединены между собой фреоновой магистралью –двух- или трехтрубной. В двухтрубной все внутренние модули могут работать одновременно только на охлаждение (хладагент поступает в них в жидком состоянии) или на отопление (фреон поступает в газообразном состоянии).

Трехтрубные системы устроены сложнее. К внутренним блокам подводят две трубы: по одной поступает жидкий хладагент, по второй – газообразный. Благодаря такой особенности внутренние модули одной системы независимо друг от друга одновременно работают на охлаждение и нагрев.

VRF-системы от Mitsubishi Electric являются исключением: это единственные Мультизональные кондиционеры, которые работают на охлаждение и на обогрев по двухтрубному принципу.

Особенности мультизональных систем

Можно определить три основные особенности мультизональных систем кондиционирования:

1. Использование разветвителей, чтобы разделить потоки жидкого хладагента при его подаче во внутренние блоки или объединить потоки газообразного фреона при его отводе от внутренних модулей (в этом случае предполагается, что мультизональная система работает на охлаждение). Если трубопровод разветвлен на две магистрали, используют Y-образный или Т-образный разветвитель, который по-другому называется «рефнет». При разделении трубопровода на три или четыре магистрали применяют коллектор.

Разветвители для жидкого и газообразного хладагента отличаются по размеру.

1. Использование электронных расширительных вентилей (ЭРВ) в качестве дросселирующего устройства. Другое известное их название – электронные терморегулирующие вентили (ТРВ). Задача ЭРВ – понизить давление фреона, чтобы создать оптимальные условия для его перехода в газообразное состояние. Электронными расширительными вентилями комплектуются все внутренние блоки системы. В редких исключениях они устанавливаются отдельно перед внутренними блоками. По сути, электронные вентили регулируют объем поступающего из общей сети фреона в зависимости от тепловой нагрузки на модуль.
2. Использование микропроцессорной автоматики для управления работой системы в целом. Именно микропроцессор рассчитывает нужное количество хладагента для каждого внутреннего блока и поддерживает требуемую температуру в помещениях.

Принцип работы мультизональных систем

Охлаждение или нагревание воздуха кондиционерами происходит благодаря фазовым переходам хладагента. Когда фреон переходит из жидкого состояния в газообразное (испаряется), он поглощает тепловую энергию и охлаждает помещение. При переходе хладагента из газообразного в жидкое состояние он выделяет тепловую энергию и нагревает помещение.

Упрощенно мультизональная система работает таким образом.

Газообразный хладагент, поступивший от внутренних блоков, всасывает один или несколько компрессоров наружного блока (его устройство представлено на рисунке ниже).

Они сжимают фреон до 15–25 атмосфер, и из-за этого его температура повышается до +70 ÷ 100 °С. Далее хладагент попадает в теплообменник конденсатора наружного блока. Здесь он с помощью мощного осевого вентилятора охлаждается воздухом (у некоторых моделей внешних модулей встречается водяное охлаждение) до показателей на 10 ÷ 20 °С выше температуры атмосферного воздуха, конденсируется и превращается в жидкость.

Затем фреон двигается по магистрали и через разветвители попадает в электронные расширительные вентили внутренних блоков, которые по действию напоминают горлышко бутылки. В ЭРВ из-за резкого увеличения сечения падают давление и температура хладагента. После этого он попадает в испаритель внутреннего блока, нагревается, закипает, опять переходит в газообразное состояние и возвращается в наружный блок. Далее процесс повторяется.

Таким образом, в мультизональной системе можно четко выделить две области: высокого давления (до электронных расширительных вентилей внутренних блоков) и низкого давления (после ЭРВ).

Тепловая нагрузка в помещениях может меняться в течение дня, а значит, и количество холода, которое им необходимо, тоже меняется. Для регулировки количества хладагента, попадающего в испаритель, внутренние блоки комплектуются автоматикой, которая при необходимости уменьшает или увеличивает пропускное сечение терморегулирующего вентиля.

Наружный блок тоже оснащается автоматикой. Его контроллер получает информацию о загрузке от систем автоматизированного управления всех внутренних блоков, анализирует параметры работы системы и регулирует производительность компрессора.