Что такое фанкойл и как он работает в связке с чиллером

Бытовые кондиционеры охлаждают (нагревают) воздух локально в 1—2 комнатах. Системы чиллер-фанкойл призваны решать более широкий круг задач, например, одновременно поддерживать микроклимат в десятках отдельных помещений. Причем фасад офисного здания либо торгового центра не уродуется наружными блоками «сплитов». Аналогичную схему кондиционирования (СКВ) можно реализовать в частном коттедже. Предлагаем разобраться, что такое фанкойл, описать принцип действия и виды современных климатических агрегатов.

Конструкция фанкойла

Английское название аппарата fan coil дословно означает «вентилятор змеевик» и указывает на конструктивную схожесть с давно известными калориферами АВО (агрегаты воздушного отопления). Внешним видом и устройством фанкойлы также напоминают внутренние блоки сплит-системы, только вместо фреона применяется вода либо незамерзающая жидкость – антифриз.

Справка. Рабочим телом в промышленных системах кондиционирования традиционно выступает токсичный антифриз этиленгликоль. Безопасный аналог – пропиленгликоль – дороже на 30—50%, потому используется реже.

Фанкойл состоит из следующих элементов:

• корпус, оснащенный воздушными решетками либо патрубками;
• теплообменник – змеевик из медной трубки с многочисленными пластинами;
• вентилятор, обычно центробежный;
• фильтр грубой очистки воздуха;
• электромагнитный клапан – регулятор протока жидкости через теплообменный радиатор;
• клапан ручного сброса воздуха;
• электронная плата управления.

Под теплообменником установлена емкость сбора конденсата. Последний отводится через трубку на улицу либо в канализационный приемник. Если агрегат установлен на значительном расстоянии от места сброса, конденсат перекачивается дренажным насосом.

Принцип действия

Аппарат работает по принципу упомянутого выше калорифера: по трубкам змеевика течет антифриз или вода определенной температуры, вентилятор продувает сквозь ребра комнатный воздух. Происходит теплообмен, поток нагревается или охлаждается. Отсюда второе название устройства – вентиляторный доводчик.

Особенности работы фанкойла:

• агрегат способен работать в режиме нагрева либо охлаждения в зависимости от температуры приходящей воды;
• основная функция – передавать воздуху тепло или холод, произведенный другими установками;
• проток жидкости обеспечивается внешним насосом, собственного нет;
• всасываемый воздушный поток очищается фильтром от пыли;
• обычно фанкойл обрабатывает внутренний комнатный воздух (полная рециркуляция);
• некоторые модели, интегрированные в систему принудительной вентиляции, умеют греть/охлаждать приточный воздух;
• регулирование тепловой/холодильной мощности производится двумя путями – изменением производительности вентилятора и ограничением расхода воды электромагнитным двухходовым клапаном.

Примечание. Регулировкой мощности занимается электронный блок аппарата – открывает/закрывает клапан и меняет обороты крыльчатки по сигналу датчика температуры либо комнатного терморегулятора.

Итак, фанкойл — это составной элемент централизованной климатической системы, поддерживающий температуру воздуха в конкретном помещении или в определенной зоне производственного цеха. Дополнительные функции:

• осушение;
• проветривание (режим вентиляции);
• подмешивание свежего воздуха — опция;
• управление от дистанционного пульта;
• подогрев потока электрическим ТЭНом (тоже опция).

Отличие фанкойла от сплит-системы заключается в принципе работы — парокомпрессионный цикл в нем отсутствует, рабочим телом служит вода, не меняющая агрегатное состояние. Причем тепловая энергия приходит в радиатор извне вместе с жидкостью, как предусмотрено в калориферах.

Источниками холода/теплоты могут выступать:

1. Традиционные котлы, использующее различные энергоносители. Понятно, что данное оборудование обеспечивает только нагрев воды или антифриза.
2. Тепловые насосы (ТН) двух типов – геотермальные и водяные. Зимой установка подогревает теплоноситель, летом, наоборот, охлаждает.
3. Чиллеры – мощные холодильные машины с воздушным либо водяным охлаждением конденсатора.

Справка. Современные чиллеры функционируют в режиме зима-лето и оснащаются инверторами – частотными регуляторами оборотов компрессора. Благодаря этому холодильная установка может нагревать теплоноситель (как и тепловой насос) при минус 15…20 °C на улице, хотя производительность заметно снижается.

Наиболее распространенная связка — система чиллер-фанкойл. Это оптимальный вариант по цене оборудования, купить и установить ТН аналогичной производительности выйдет дороже. Как взаимодействуют агрегаты схемы, читаем ниже.

Типы вентиляторных доводчиков

Все существующие фанкойлы делятся на типы по способу монтажа:

1. Настенные (иначе – консольные) модули. Подобно внутреннему блоку сплита, крепятся к стене в верхней зоне помещения или же ставятся над полами.
2. Канальные аппараты зачастую выпускаются без декоративной пластиковой облицовки, все детали закреплены на металлической раме. Бескорпусные модели встраиваются внутрь воздуховода приточной вентиляции либо рециркуляции.
3. Кассетные потолочные фанкойлы внешне похожи на аналогичные блоки сплит-систем – раздают обработанный воздух в 2—4 направлениях и оснащаются поворотными жалюзи на сервоприводах. Эти модули рассчитаны на монтаж в подвесных потолках, декоративная панель предусмотрена только снизу.
4. Напольные колонные агрегаты, соответственно, ставятся на пол. Ради экономии полезной площади блок сделан в виде прямоугольной колонны, то есть, вытянут по высоте.

Примечание. Кроме перечисленных вариантов, существуют универсальные доводчики, например, напольно-потолочные. Модуль допускается монтировать в 2 положениях – горизонтальном (крепление к потолку) и вертикальном (над полом). Соответственно, для сбора конденсата предусмотрены 2 ванночки.

В стандартном исполнении фанкойлы оборудованы 1 теплообменником, он присоединяется к магистралям по двухтрубной схеме. Кассетные, напольные и канальные версии могут оснащаться двумя отдельными радиаторами, подключение – четырехтрубное.

Задействованные в единой сети двухтрубные агрегаты получают теплоноситель из одного источника – водогрейной установки или чиллера. Значит, все помещения здания будут только отапливаться либо охлаждаться, пользователи лишь настраивают комфортную температуру.

Доводчики с 2 теплообменниками предназначены для многозональных СКВ. Один радиатор получает горячую воду от котла или другого нагревателя, второй – холодную от чиллера. Находящиеся в соседних помещениях пользователи могут одновременно включать свои фанкойлы в различных режимах – подогрева либо охлаждения.

Работа схемы чиллер-фанкойл

Первым делом рассмотрим, как работает однозональная СКВ на 3 блока + инверторный чиллер, изображенная ниже на схеме. Система поддерживает комфортную температуру летом и в течение переходного периода осень — весна. Зимний обогрев эффективно функционирует при —5…—10 градусов мороза.

Уточнение. Чиллер – это установка, использующая для охлаждения/подогрева теплоносителя парокомпрессионный цикл Карно. Агрегат ставится на улице, рабочим телом выступает фреон R410a либо R407a. Теплообменник-конденсор обдувается воздухом или охлаждается жидкостью.

Рабочий алгоритм выглядит так:

1. Летом чиллер типа «воздух-вода» охлаждает теплоноситель до стандартной температуры +7 °C (если на дворе +35 градусов и менее).
2. Гидромодуль направляет холодную воду к сети фанкойлов, подключенных по двухтрубной схеме (как радиаторы в системе отопления).
3. С помощью пульта ДУ пользователь настраивает желаемую температуру воздуха отдельно в каждой комнате.
4. Поначалу доводчики нагоняют заданную температуру, работая на максимальной мощности. Потом контроллер по сигналу датчика снижает интенсивность охлаждения – ступенчато уменьшает обороты вентилятора (всего бывает от 3 до 8 ступеней в зависимости от модели).
5. Когда воздушная среда достигает установленных параметров, двухходовой электроклапан перекрывает подачу теплоносителя по команде электроники. Дальше фанкойл поддерживает температуру.
6. Нагретая до 12 °C (в среднем) вода возвращается в теплообменник-испаритель чиллера, цикл повторяется.
7. Осенью уличная температура снижается, чиллер получает от фанкойлов запрос на горячий теплоноситель и переходит в режим нагрева. Переключение производится вручную либо автоматически — по команде дополнительного контроллера.

Примечание. Известные производители климатического оборудования Gree и Carrier указывают максимальную рабочую температуру окружающей среды плюс 46 °C. В подобных условиях воду удается охладить до +18 градусов.

Гидромодуль, обеспечивающий подачу теплоносителя, состоит из насоса, расширительного бака и блока исполнительной автоматики. Элементы входят в конструкцию чиллера либо устанавливаются отдельно. Агрегаты повышенной мощности снабжаются гидромодулями на 2—3 насоса.

В недорогих моделях фанкойлов электромагнитный клапан может отсутствовать. Тогда выполняется наружная обвязка доводчика – ставится исполнительный трехходовой вентиль, сервопривод и запорная арматура. Как это работает, расскажет мастер на видео:

Чтобы однозональная система полноценно работала зимой, к сети фанкойлов присоединяется котел. При морозе ниже минус 10…15 градусов чиллер останавливается. Исполнительная арматура переключает теплоноситель на линию водонагревателя с отдельным насосом.

Как функционирует многозональная система:

1. К чиллеру и котлу одновременно подключается нужное количество доводчиков. Применяется четырехтрубная схема, точнее, 2 двухтрубных тупиковых ветви. Мощность теплосилового оборудования определяется расчетом.
2. Когда первый пользователь настраивает обогрев, автоматика фанкойла открывает проток через «горячий» теплообменник, второй радиатор бездействует. На выходе получаем теплый воздух.
3. Если второй пользователь включает охлаждение, то доводчик в соседней комнате запускает только «холодный» теплообменник, а «горячий» перекрывает.
4. Фанкойлы одной сети работают независимо друг от друга.

Если по каким-то причинам клапаны всех доводчиков закроются, чиллер по температуре обратной воды «поймет», что нужно прекращать холодоснабжение и остановится. Аналогичным образом сработает автоматика котла.

Плюсы и минусы СКВ с доводчиками

Очевидное преимущество кондиционирования фанкойлами — точное поддержание желаемой температуры в разных помещениях. Многозональные системы позволяют очень широко регулировать параметры микроклимата в пределах одного здания. Остальные плюсы сравнительно с обычными кондиционерами:

• стоимость оборудования на 2—3 комнаты выйдет явно меньше, нежели цена мульти-сплит-системы идентичной мощности;
• источники тепла и холода располагаются в техническом помещении либо на улице, наружные блоки не загромождают фасад;
• фанкойлы можно ставить за 50…200 метров от чиллера;
• коммуникации между агрегатами делаются из недорогих пластиковых труб – полиэтилена низкого давления либо полипропилена (последний нужно паять);
• в случае аварии и протечки легче произвести ремонт, пополнить систему очищенной водой.

Замечание. Расстояние от чиллера до фанкойла ограничено лишь соображениями целесообразности, поскольку на слишком длинных магистралях возникают высокие потери тепла (холода) плюс возрастает потребление энергии мощным насосом.

Не стоит думать, что СКВ типа чиллер-фанкойл применима лишь в производственных зданиях. Бренды Daikin, Carrier и Gree выпускают небольшие двухвентиляторные чиллеры производительностью 3…10 кВт, вполне подходящие для частных домов.

Недостатки фанкойлов:

• СКВ на 2 комнаты по-прежнему дороже двух отдельных сплит-систем;
• приличные размеры и вес чиллерного блока;
• необходим квалифицированный монтаж и запуск оборудования;
• технику придется обслуживать, ежегодно вызывать мастеров.

В промышленных масштабах основными конкурентами водяных СКВ остаются фреоновые VRF системы, действующие по принципу «сплитов». Только к внешнему парокомпрессионному модулю подключается до 50 внутренних блоков. Стоимость оборудования примерно одинаковая, но фанкойлы выигрывают за счет простоты прокладки магистралей и меньшей цены пластиковых труб сравнительно с медными. Отдельная история – утечка фреона из громадной системы, которую нелегко отыскать и устранить.

Заключение

Возникает вопрос: фанкойл – это кондиционер или нет? Ответ – однозначно да. Вспомним определение кондиционирования – доведение воздушной среды помещения до необходимой кондиции. С помощью чиллеров, котлов и тепловых насосов наши агрегаты как раз обеспечивают требуемую температуру воздуха. Поэтому их можно смело назвать кондиционерами-доводчиками.