VRF_01

1.

Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет
кафедра теплогазоснабжения и вентиляции
VRF-системы.
Классификация
Уляшева Вера Михайловна
д. т. н., профессор, профессор

2. Уровень классификации I - по типу наружных блоков

Уровень классификации I по типу наружных блоков

3.

Первый класс - «младшая» серия VRF систем, или, как ее
еще
называют,
мини-VRF
системы.
В
таких
системах
производительности наружных блоков по холоду - от 8 до 33 кВт
- как раз хватает для кондиционирования квартиры или
небольшого коттеджа. Сравнивая их с наружными блоками более
мощных серий, можно понять, что отличия по мимо мощности
(на границах серий мощности как раз могут пересекаться), но и в
конструкции.
«Младшей»
серии
в
большинстве
случаев
достаточно 70 м и совсем не обязательно иметь большую
допустимую длину фреоновых магистралей, например, 150
«Младшая» серия VRF систем
Hi-Smart компании HISENSE
метров, поэтому конструкция наружного блока несколько
упрощена. А также все мини-VRF системы обладают наружным
блоком настенной установки, что, без сомнения, удобнее на
небольших объектах, обслуживание которых осуществляется с
помощью одного или двух наружных блоков.
3

4.

Вторая в списке по мощности и конструкции серия VRF систем
- «стандартная» серия. «Стандартная» серия еще носит название
«некомбинированная»
-
потому
что
в
настоящий
период
большинство применяемых в мире наружных блоков являются
некомбинированными блоками мощностью от 22 до 68 кВт холода.
Данная серия является самой удобной для больших объектов, так как
Наружный блок 16 HP компании
HISENSE в моноблочном
исполнении
компоновочные
мощность
характеристики
охлаждения,
позволяют
возможная
длина
набрать
любую
магистралей
также
максимальна для VRF систем. С другой стороны, мощность
наружного
блока
в
пределах
одного
фреонового
контура
относительно небольшая, что явно удобно с точки зрения, как
эксплуатации, так и надежности всех систем в целом.
4

5.

Третья серия имеет так же два названия - «комбинированная», или
«комбинаторная». Комбинированный из нескольких отдельных модулей
наружный блок может иметь различную производительность у разных
компаний от 40 до 250 кВт в пределах единого фреонового контура. В
данном случаи опять возможны пересечения по мощности на границах
серий. В качестве примера - серия КХ6 компании Mitsubishi Heavy
Industries обладает мощными наружными блоками в “стандартном”
Наружные блоки HISENSE
комбинированной установки и
фреонопроводы
(“некомбинированном”) исполнении. Подходы у разных компаний также
различны к набору мощных комбинированных блоков: компании
HISENSE и Toshiba объединяют в единый фреоновый контур обычные
блоки, а компании Fujitsu General (V серия) и Sanyo выпускали
специальные
добавочные
блоки
упрощенной
конструкции
для
расширения мощности обычных мастер-блоков.
5

6. Уровень классификации II - по режимам функционирования

По возможным режимам функционирования второй уровень классификации показывает
различные варианты VRF систем. Самые простые системы по конструкции - это системы
«только холод». Основное их назначение - охлаждение помещений в теплый период до
требуемой температуры. На мировом рынке данный класс оборудования находит применение
в регионах со стабильно жарким климатом, таких как Африка, Юго-Восточная Азия и т.д. Для
России же с прохладной зимой и продолжительным переходным периодом межсезонья очень
актуален в системах кондиционирования режим теплового насоса. Поэтому рекордные 100 %
продаж у нас приходятся на VRF системы с тепловым насосом («тепло или холод»).
6

7.

С точки зрения цены данные системы ненамного дороже систем «только холод», примерно на 5 %.
Работа на тепло увеличивает период функционирования системы кондиционирования воздуха.
Тепловой коэффициент у современных систем на хладагенте R410A достаточно высок и
составляет от 2,5 (при наружной температуре -20 ˚С) до 4 (при +7 ˚С). VRF системы «с рекуперацией
тепла» позволяют пользователю независимо от режима работы остальных внутренних блоков системы
выбирать те параметры в помещении и режим работы внутреннего блока, которые ему в данный
момент необходимы. Такие системы (с рекуперацией тепла) построены с использованием трехтрубных
наружных блоков, которые одновременно подают к внутренним блокам как жидкий хладагент - для
блоков, работающих на охлаждение, так и газообразный хладагент высокого давления - для блоков,
работающих на обогрев. В отличие от систем «тепло или холод» системы с рекуперацией содержат
специальные блоки распределения хладагента, переключающие режим работы внутреннего блока. В
результате за счет более дорогих наружных блоков, стоимости добавочных блоков переключения
хладагента, трех труб вместо двух системы с рекуперацией тепла обходятся на 30 - 35 % дороже, чем
аналогичные по мощности VRF системы «тепло или холод».
7

8. Уровень классификации III - по максимальной длине главной магистрали

Закономерно, чем больше объект кондиционирования, тем больше мощность охлаждения. Так же, как
правило, больше расстояние между наружным блоком и самым удаленным внутренним. Поэтому именно
предельная длина магистрали, зачастую, является основным критерием при выборе того или иного типа
VRF системы. Если характеристики конкретного объекта позволяют установить наружные блоки до 100
метров от внутренних блоков, то лучше применить VRF систему младшей серии. Длина жидкостного
трубопровода от наружного блока до самого удаленного внутреннего должна быть менее 100 м. В случаях
превышения данного расстояния необходимо искать новое место для установки наружных блоков, ближе
к внутренним блокам. Полноразмерные VRF системы нового поколения позволяют увеличить длину
главного жидкостного трубопровода до 150 - 220 метров, в чем видно явное преимущество.
8

9. Уровень классификации IV - по типу охлаждения конденсатора

Классическим типом охлаждения конденсатора VRF систем является, конечно, воздушное охлаждение. Надо
отметить, что более 98 % реализованных наружных блоков в мире приходится на блоки с воздушным
охлаждением конденсатора.
1. Это наиболее эффективный способ охлаждения, при котором достигается максимально быстрая, прямая
передача тепла от фреона к наружному воздуху. В случае водяного конденсатора появляется дополнительная
ступень между фреоном и наружным воздухом, так называемый водяной теплообменник, сбрасывающий тепло на
сухой охладитель или градирню. Поэтому требуются дополнительные затраты энергии на циркуляционные
насосы для водяного контура. А также снижается температурный потенциал между окружающим воздухом и
источником тепла, что явно ухудшает энергетическую эффективность VRF систем с водяным конденсатором.
9

10.

2. Надежность работы VRF системы с водяным охлаждением конденсатора начинает зависеть от ряда
дополнительных факторов: эффективности работы выносных охладителей, водяного контура в целом и
надежности циркуляционных насосов. Все это НЕ увеличивает надежность работы VRF системы.
3. Цена систем с водяным охлаждением конденсатора на данный момент времени получается
значительно больше цены систем с классическим воздушным конденсатором. Что также не располагает
заказчиков к выбору более сложного варианта.
Область эффективного применения VRF систем с водяным конденсатором – это, как правило, высотные
современные здания, где требуется большой перепад или большая длина трубопроводов между
наружным и внутренними блоками. Если перепад больше 100 метров или расстояние превышает 220
метров - альтернативы VRF системам с водяным конденсатором не существует на данный момент, за
исключением систем с чиллерами. Существует множество объектов типа отели, аквапарки, SPA-центры,
где в летний период постоянно требуется тепловая энергия для подогрева горячей санитарной воды
(ГВС - горячее водоснабжение). Возможно значительное сокращение эксплуатационных затрат в летний
период в случае использования «бесплатной» теплоты от водяного конденсатора VRF систем.
10

11. Уровень классификации V - по типу привода компрессора

Самый энергопотребляющий элемент VRF системы - это компрессор. Так как до 95 % всей
электроэнергии необходимо именно для привода компрессора, поэтому на объектах с дефицитом
электричества возможен вариант кондиционирования VRF системами с газовым двигателем для
компрессора. Например, компания Mitsubishi Heavy Industries и Panasonic выпускает газопроводные VRF
системы серии GHP. В такой системе источником энергии является природный или сжиженный газ.
Электричество требуется только для работы вентиляторов внутренних и наружных блоков, а также для
системы автоматизации. Необходимость в данном типе систем возникает крайне редко. Основным
вариантом привода компрессора все-таки остается обычный электрический двигатель.
11

12. Уровень классификации VI - по возможности подачи свежего воздуха

Существует два принципиально разных подхода с точки зрения вентиляции
обслуживаемых VRF системой помещений. Первый принцип - VRF система регулирует
только тепловлажностный режим помещений, а чистота воздуха поддерживается за счет
систем вентиляции отдельно. Второй подход - помимо охлаждения, обогрева, осушения
внутреннего воздуха, VRF система подает требуемое количество свежего приточного
воздуха. Возможность полноценной подачи приточного воздуха, как правило,
существует только у канальных моделей внутренних блоков среднего или высокого
напора вентиляторов, в некоторых случаях кассетных внутренних блоков.
12

13.

VRF с приточной вентиляцией
Канальные внутренние блоки могут быть
вытяжной вентиляцией и утилизацией.
Проблема
–
отсутствие
информации
присоединительных размерах
с
о
Канальный внутренний блок
VRF-системы Gree GMV5 с
притоком свежего воздуха
GMV-NX140P/ A(X1,2)-K
Расход воздуха: 1 200–6 000м3/ч
Сфера применения: жилые
дома, офисные здания,
гостиницы, квартиры и т. д.
Одна система — две функции
Многозональная DCинверторная система с подачей
приточного воздуха выполняет
как функцию
кондиционирования воздуха,
так и функцию подачи в
13
помещение свежего воздуха.

14. Укрупненная методика расчета VRF систем

Для начала определяем конфигурацию системы, то есть расположение относительно друг друга
внутренних блоков, трубопроводов, тройников и наружных блоков. Ограничения в прошлой лекции.
Мультизональные системы исторически всегда работали на фреоне R22, однако на сегодняшний день
произошел практически полный переход на озонобезопасный фреон R410A. Так как максимальное
(расчетное) давление в трубопроводах на R22 составляет 2,8 МПа, а для фреона R410A уже в полтора
раза больше - 4,2 МПа, таким образом нагрузка на фреонопроводы в новых VRF системах стала
значительно выше. Соответственно, отсюда и высокие требования к качеству медной трубы: чем больше
диаметр медного трубопровода, тем больше возникает усилие на разрыв при одинаковом давлении,
соответственно тем больше должна быть толщина стенки. Принято считать, что до диаметра 15,88 мм
(5/8) медные трубопроводы для фреонов R22 и R410A одинаковы, а вот уже большие диаметры должны
всегда иметь большую толщину стенок.
14

15.

Пример
Примем систему для лечебно-диагностического центра с установленным низкотемпературным
комплектом, позволяющим работать на охлаждение до температуры наружного воздуха минус 30 °С.
Резервирование
холодильного
оборудования
выполнено
100%.
В
качестве
оборудования
запроектированы наружные и внутренние блоки фирмы «Daikin».
Конденсаторные блоки размещаются на кровле. Установка блоков осуществляется на сварные
опорные рамы, которые крепятся к кровле. Высота сварной рамы принята выше величины снегового
покрова.
Внутренние и наружные блоки системы соединяются между собой трубками из отожженной
холодильной меди, покрытыми теплоизоляцией из вспененного каучука марки типа «K-Flex»
толщиной 6 мм для трубок 1/4'' и толщиной 9 мм для трубок большего размера.
Системы работают на фреоне R410a, с параметрами хладагента 7/12°С.
15

16.

Для гидравлической увязки систем у внутренних блоков этих систем есть встроенный электронный
расширительный клапан (EEV-клапан) регулирования расхода хладагента.
Дренаж от испарителей внутренних блоков кондиционеров осуществляется в систему бытовой
канализации с разрывом струи через гидрозатворы компании типа «H». Данные гидрозатворы имеют
механическое запахозапирающее устройство, не пропускающее запах из канализации при высыхании
водяного столба в устройстве.
Проектирование систем состоит из следующих этапов:
расчет теплопоступлений в помещения;
трассировка трубопроводов;
подбор внутренних и наружных блоков;
определение диаметров трубопроводов
16

17.

Сначала производится выбор типоразмеров внутренних блоков.
На основании суммарных теплоизбытков в обслуживаемых помещениях, температуры внутреннего
воздуха и температуры наружного воздуха выбираются по каталогу, например, Daikin внутренние
блоки с ближайшей большей холодопроизводительностью. Рекомендуется использовать одинаковые
блоки.
Далее производится выбор типоразмера наружного блока.
Суммируются номинальные холодопроизводительности внутренних блоков (или их индексы). По
данной
сумме
выбирается
наружный
блок
системы
таким
образом,
чтобы
номинальная
холодопроизводительность всех внутренних блоков составляла меньше, чем 130 % от номинальной
холодопроизводительности наружного блока (для некоторых производителей VRF систем на 150-200
%), кВт:
σ