Мультизональный кондиционер предназначен для охлаждения, нагрева (Для мультизональных кондиционеров, оснащенных функцией теплового насоса), фильтрации воздуха внутри кондиционируемых помещений.
Так как мультизональный кондиционер относится к классу систем кондиционирования с разделенной структурой, он состоит из нескольких агрегатов, в том числе наружного блока, установленного снаружи здания и внутренних блоков, устанавливаемых внутри кондиционируемых помещений.
Мультизональная система VRF
Мультизональный кондиционер состоит из следующих агрегатов и компонентов:
- наружного блока, расположенного снаружи здания, внутренних блоков, расположенных внутри кондиционируемых помещений,
- медного фреонового трубопровода, соединяющего наружный и внутренние блоки,
- разветвителей или рефнетов,
- блоков электронного ТРВ.
Принцип работы мультизонального кондиционера основан на переносе тепловой энергии из охлаждаемого, кондиционируемого воздуха в воздух снаружи здания, или другими словами на переносе холода из улицы в кондиционируемое помещение.
Функцию передачи тепловой энергии выполняет термодинамический процесс, протекающий внутри холодильного контура мультизонального кондиционера.
На рисунке, воздух, находящийся снаружи здания охлаждает теплообменник конденсатора, расположенной в наружном блоке, при этом теплообменник конденсатора передает в окружающее пространство тепловую энергию (Тепло) и забирает холод. Рабочим веществом для перемещения тепловой энергии внутри холодильного контура является хладагент. Таким образом теплосодержание хладагента, внутри конденсатора снижается. В теплообменниках испарителей происходит обратный процесс: хладагент с низким теплосодержанием забирает тепло из воздуха, циркулирующего в помещении, охлаждая его. В основе работы холодильного контура мультизонального кондиционера лежит принцип переменного расхода хладагента.
Автоматика наружного блока мультизонального кондиционера регулирует производительность компрессора, а следовательно и расход хладагента в холодильном контуре в зависимости от требуемой нагрузке. Другими словами наружный блок передает во внутренние блоки ровно столько хладагента, сколько необходимо для охлаждения воздуха в кондиционируемых помещениях в определенный период времени.
Примечание: В течении годового, а также дневного цикла эксплуатации, потребность в охлаждении воздуха в различных кондиционируемых помещениях может изменяться. Таким образом, для охлаждения воздуха в кондиционируемых помещениях может требоваться различное количество хладагента.
Функциональные элементы – конструкция наружного блока мультизональной системы VRF
Конструкция и схема наружного блока мультизональной системы VRF:
- Электродвигатель вентилятора.
- Вентилятор.
- Теплообменник конденсатора.
- Компрессор.
- Порты для подключения межблочных фреоновых коммуникаций, соединяющих наружный и внутренние блоки.
- Автоматика наружного блока.
- Корпус.
- Защитная решетка вентиляторов
Функциональные элементы – конструкция внутренних блоков мультизональной системы VRF
Внутренние блоки мультизональной системы VRF включает основные функциональные элементы:
- Воздушный теплообменник. В мультизональных кондиционерах, работающих в режиме охлаждения он выполняет функцию испарителя и предназначен для охлаждения воздуха внутри кондиционируемого помещения.
- Вентилятор предназначенный для организации циркуляции кондиционируемого воздуха через воздушный теплообменник.
- Воздушный фильтр предназначенный для фильтрации кондиционируемого воздуха.
- Система воздухо-распределения включает автоматические жалюзи с изменяемым углом наклона, которые позволяют организовать распределение воздуха в помещении в соответствие с требованиями пользователя.
- Воздухозаборная решетка.
- Систему автоматизированного управления предназначенной для управления работой электрических компонентов внутреннего блока. Также автоматика внутреннего блока выполняет функцию передачи информации автоматике наружного блока о параметрах работы внутреннего блока. Получив информацию о параметрах работы всех внутренних блоков, автоматика наружного блока принимает решение о изменении производительности компрессора.
Пример, внутренний блок настенного исполнения производства компании Fujitsu включает следующие элементы:
- Корпус.
- Под наружной декоративной панелью размещена автоматика внутреннего блока.
- Вентилятор.
- Воздушный теплообменник (Испаритель).
- Воздушный фильтр.
- Воздухо-заборная решетка.
- Система воздухо-распределения включает автоматические жалюзи.
Внутренний блок кассетного исполнения с односторонней раздачей воздуха предназначен для монтажа в подвесном потолке.
Внутренний блок канального исполнения для установки за подвесным потолком.
Внутренний блок подвесного исполнения предназначены для установки под потолком.
Внутренний блок настенного исполнения предназначен для установки на стене кондиционируемого помещения.
Внутренний блок напольно-потолочного исполнения для установки на стене, в непосредственной близости от пола или потолка.
Блок терморегулирующего вентиля(ТРВ) – является элементом объединенного холодильного контура мультизонального кондиционера и выполняет функцию расширительного устройства.
Разветвитель – рефнет разделяет поток хладагента в холодильном контуре для подачи его в различные внутренние блоки.
Как работает холодильный контур мультизональной системы VRF
На рисунке выше показана упрощенная схема мультизонального кондиционера. Как было сказано ранее, основной задачей холодильного контура мультизонального кондиционера является охлаждение воздуха в кондиционируемых помещениях. При этом охлаждая воздух внутри рабочих зон кондиционируемых помещений, мультизональный кондиционер переносит тепловую энергию на улицу. Рабочим веществом при переносе тепловой энергии является фреон – хладагент. Перенос тепловой энергии происходит за счет термодинамического процесса, который включает 4 главных составляющие:
- Испарение хладагента, которое происходит внутри теплообменников испарителей внутренних блоков.
- Конденсация хладагента, которая происходит внутри теплообменника конденсатора наружного блока.
- Сжатие хладагента, которое производит компрессор.
- Дросселирование, которое происходит внутри блоков терморегулирующих вентилей(ТРВ).
Как известно при испарении хладагента, то-есть при его переходе из жидкого состояния в газообразное, он поглощает тепловую энергию, или другими словами, охлаждает испаритель. При конденсации хладагента, то-есть при его переходе из газообразного состояния в жидкое, хладагент отдает тепловую энергию, или другими словами нагревает конденсатор. Процессы конденсации и испарения происходят при определенных условиях, создаваемых в теплообменниках. Одним из главных элементов холодильного контура является расширительное устройство – которым в мультизональном кондиционере является блок электронного терморегулирующего вентиля.
Терморегулирующий вентиль имеет малое пропускное сечение по сравнению с другими элементами холодильного контура, подобно горлышку от бутылки. Таким образом компрессор создает зону высокого давления до терморегулирующего вентиля – в теплообменнике конденсатора (Зона высокого давления на схеме мультизонального кондиционера выделена красным цветом), и зону низкого давления после терморегулирующего вентиля в теплообменнике испарителя. Газообразный хладагент на выходе из компрессора наружного блока имеет газообразное состояние (Зона низкого давления на схеме мультизонального кондиционера выделена синим цветом). Попадая в теплообменник конденсатора под высоким давлением хладагент начинает конденсироваться – переходить из газообразного состояния в жидкое.
Процесс конденсации происходит в следствие того, что вентиляторы, создавая циркуляцию наружного воздуха через теплообменную поверхность конденсатора охлаждают газообразный хладагент протекающий в нем. При этом конденсируясь, хладагент отдает тепловую энергию наружному воздуху. Далее жидкий хладагент по жидкостной линии межблочных фреоновых коммуникаций попадает в здание и далее в разветвители-рефнеты. В разветвителях поток хладагента разделяется на составляющие, и далее по линиям фреоновых коммуникаций попадает в блоки терморегулирующих вентилей, а затем в зону низкого давления. В зоне низкого давления, давление, а следовательно и температура жидкого хладагента падает. При низком давлении и температуре жидкий хладагент начинает испаряться, попадая в теплообменники испарителей внутренних блоков.
Вентилятор внутреннего блока, создавая циркуляцию воздуха через теплообменник испарителя, нагревает его, а следовательно и смесь жидкого и газообразного хладагента. При этом жидкий хладагент полностью испаряется. Во время испарения хладагент охлаждает теплообменную поверхность испарителя, а следовательно и кондиционируемый воздух.
Примечание: Как было сказано ранее, тепловая нагрузка в отдельном помещении в течении годового и дневного цикла эксплуатации может изменяться, следовательно количество холода необходимое для охлаждения помещения также изменяется. Автоматика внутреннего блока, воздействуя на органы управления электронного терморегулирующего вентиля, изменяет его пропускное сечение, при этом количество хладагента, подаваемое в теплообменник испарителя, изменяется. После теплообменников испарителей внутренних блоков хладагент по газовым линиям фреоновых коммуникаций через разветвители возвращается в наружный блок.
В отделителе жидкости из газообразного хладагента удаляются последние остатки жидкости, и далее он попадает обратно в компрессор. Регулирование производительности компрессора осуществляет автоматика наружного блока. Контроллер наружного блока соединен с системами автоматизированного управления внутренних блоков. Внутренние блоки передают наружному блоку информацию об их загрузке. Получив такую информацию, контроллер наружного блока анализирует другие параметры работы мультизонального кондиционера и в соответствие с этим регулирует производительность компрессор.