Согласно общепризнанной мировой классификации систем кондиционирования и вентиляции (СКВ), существуют три класса систем с непосредственным кипением хладагента во внутреннем блоке. Это бытовые СКВ (Room Air Conditioner, RAC), полупромышленные СКВ (Packages Air Conditioner, PAC) и мультизональные СКВ (Variable Refrigerant Flow, VRF).
Бытовые СКВ (RAC) предназначены для охлаждения и нагрева относительно небольших помещений — как правило, площадью до 70 м². Поэтому их производительность по холоду может быть в пределах от 1,5 до 7,1 кВт, подключаются они к обычной бытовой сети электропитания 220 В и потребляют не больше 3 кВт мощности. В свою очередь, бытовые СКВ подразделяются на оконные кондиционеры, бытовые сплит-системы и мульти-сплит-системы.
Оконные кондиционеры — самый простой класс бытовых систем, которые, как следует из названия, монтируются в окно (рис. 1). Хотя, как исключение из правил, оконный кондиционер можно установить в специальное отверстие в наружной стене.
Рис. 1. Схема оконного кондиционера
Оконный кондиционер — это моноблок, поэтому для его монтажа не требуются сложные инструменты для присоединения фреоновых трубопроводов. Это была самая распространённая конструкция бытового кондиционера 30 лет назад, но в настоящее время является «вымирающим видом». Причина в шумности компрессора, который находится практически в обслуживаемом помещении. Поэтому сегодня в мире «царствуют» сплит-системы, самые шумные части которых — компрессор и вентилятор наружного блока — вынесены в отдельный блок на улицу. Последней страной, где оконные кондиционеры «держались» дольше всего, были США. Но и там сегодня продажи оконных кондиционеров сходят на нет.
Бытовые сплит-системы — самый продаваемый в мире вид кондиционеров (рис. 2). Благодаря удачной конструкции нет обязательной привязки к наружной стене. Внутренний блок можно установить практически в любом месте: на стене, на потолке, на полу или вообще спрятать. Самый распространённый тип внутреннего блока — настенный. Наружный блок также можно устанавливать в любом удобном месте: на наружной стене, на крыше, на балконе или в специальном проветриваемом пространстве. Предельная длина трубопроводов, в зависимости от моделей, может быть от 15 до 25 м.
Рис. 2. Схема настенной сплит-системы (1 — монтажная пластина; 2 — внутренний настенный блок; 3 — жалюзи подачи воздуха; 4 — фильтр; 5 — фильтр дополнительной очистки; 6 — дренажный шланг; 7 — кабель межблочной связи; 8 — трубы хладагента; 9 — инфракрасный пульт управления с настенным держателем; 10 — автоматический выключатель; 11 — наружный блок)
Массовое производство бытовых сплит-систем сделало их максимально дешёвыми. Если 20 лет назад стоимость бытового кондиционера начиналась от $1200, то сегодня вполне современную инверторную модель на 2 кВт холода можно приобрести за $600. Учитывая, что доллар США тоже подвержен инфляции и за 20 лет подешевел примерно в два раза, можно сделать вывод, что бытовые сплит-системы подешевели за тот же период примерно в четыре раза.
Бытовые мульти-сплит-системы позволяют подключить к одному наружному блоку от двух до шести внутренних блоков. Важные особенности мульти-сплит-систем — это, во-первых, использование внутренних блоков без регулировочного клапана, а во-вторых, к каждому внутреннему блоку подходит своя пара фреоновых трубопроводов (рис. 3). По сравнению с обычными сплит-системами преимущество мульти-сплит-систем — один наружный блок на фасаде здания. Это решение выглядит гораздо более эстетично по сравнению с «гирляндами» наружных блоков, которые портят общий архитектурный облик строения. С другой стороны, один наружный блок автоматически увеличивает длину фреоновых трубопроводов, и требуется место для их размещения. Например, в пространстве подвесного потолка или во внутренних стенах здания. К тому же один мульти-сплит обходится, как правило, дороже, чем две обычные сплит-системы той же производительности. Максимальная длина трубопроводов от наружного блока до внутреннего составляет 25 м.
Рис. 3. Схема мульти-сплит-системы кондиционирования
Полупромышленные СКВ (PAC) начинаются обычно с производительности 7 кВт по холоду и до 56 кВт, как, например, канальные высоконапорные модели Electrolux EACD-192HWN1 indoor / EACD-192HN1-R outdoor (рис. 4). Для моделей от 7 до 15 кВт по холоду есть возможность как однофазного подключения, так и двухфазного. А с производительностью от 15 кВт и выше уже требуется только трёхфазное подключение. Самый распространённый тип внутреннего блока — кассетный. Полупромышленные системы используются в основном для охлаждения больших помещений — от 50 до 500 м² на одну систему.
Рис. 4. Схема канальной полупромышленной модели
Мультизональные системы кондиционирования воздуха (VRF-системы) включают следующие компоненты:
- один или несколько наружных блоков, объединённых в единый фреоновый контур;
- два или три фреоновых трубопровода;
- тройники или распределительные «гребёнки»;
- локи распределения хладагента [Refri-gerant Branch (RB) units — для систем с рекуперацией тепла], которые разделяют потоки хладагента для внутренних блоков, работающих «на тепло» и «на холод»;
- внутренние воздухообрабатывающие блоки различной конструкции;
- индивидуальные (проводные или ИК) и центральные пульты управления;
- системы управления на базе персонального компьютера (ПК) (рис. 5).
Рис. 5. Схема трёхтрубной VRF-системы кондиционирования
Принципиальное отличие класса VRF-систем от класса мульти-сплит-систем заключается в двух факторах: во-первых, наличие клапанов регулирования хладагента (электронных расширительных клапанов — Electronic Expansion Valve, EEV) перед каждым внутренним блоком; во-вторых, от наружного блока VRF-систем отходит коллекторный трубопровод, от которого, в свою очередь, идут ответвления на внутренние блоки.
Внешне VRF-системы очень похожи на сплит-системы большой мощности. Однако данные системы являются однозональными, так как не оснащены клапанами регулирования хладагента перед каждым внутренним блоком (рис. 6). Следовательно, изменение мощности всех внутренних блоков происходит одинаково и пропорционально изменению мощности наружного блока.
Рис. 6. Мульти-сплит-система большой мощности
В процессе работы наружные блоки VRF-системы вырабатывают холод или теплоту и с помощью фреона передают их по трубопроводам к внутренним блокам.
Разделение фреона на отдельные потоки происходит с помощью тройников (два потока) или коллекторов (три и более).
В системах с рекуперацией теплоты для переключения внутренних блоков с режима охлаждения на режим обогрева и наоборот необходимы блоки распределения хладагента (RB-unit). Данные блоки не отвечают за регулирование расхода хладагента через внутренний блок, а производят подачу требуемого по агрегатному состоянию хладагента к внутренним блокам — газа высокого давления и высокой температуры для блоков, работающих «на тепло» или жидкости низкого давления для блоков, работающих «на холод».
Внутренние блоки VRF-системы внешне очень похожи на внутренние блоки обычных сплит-систем, но отличаются от них конструкцией. Для регулирования производительности каждый внутренний блок содержит регулирующий клапан (как правило, встроенный, на жидкостной трубе), который и меняет расход фреона через блок. Если требуется полная производительность — клапан открывается и подаёт максимальное количество фреона к внутреннему блоку. При достижении требуемой температуры внутреннего воздуха клапан постепенно закрывается и начинает подавать уже то количество хладагента, которое достаточно для поддержания в данный период требуемой (установленной на пульте управления) температуры. Благодаря данному клапану производительность каждого внутреннего блока меняется независимо от производительности любого другого внутреннего блока в том же холодильном контуре.
Одно из преимуществ VRF-систем — многозональность — реализуется в том числе с помощью разнообразных по конструкции индивидуальных пультов управления (ПУ). Пользователь сам выбирает требуемые параметры в помещении, которые именно для него являются комфортными: данная возможность выгодно отличает VRF-системы от однозональных систем центрального кондиционирования воздуха. Проводной стандартный ПУ, упрощённый пульт гостиничного типа, инфракрасный (ИК-пульт) — все эти варианты систем индивидуального управления подробно рассмотрим ниже.
Центральные пульты управления необходимы в первую очередь для эксплуатирующей организации, так как позволяют, с одной стороны, отслеживать состояние всей системы и каждого внутреннего блока в отдельности, с другой — удобно производить управление параметрами внутренних блоков из одной точки. Например, выключить все внутренние блоки в конце рабочего дня, если кто-то из пользователей забыл это сделать.
Центральное управление VRF-системой возможно также осуществлять с помощью персонального компьютера. Подключение кондиционеров через адаптеры линии связи позволяет использовать для управления специальные системы «интеллектуального здания», построенные на базе популярных открытых протоколов BACnet или LonWorks.
Типы и конструкция внутренних блоков
Внутренний блок сплитили VRF-систем представляет собой устройство для тепловлажностной обработки внутреннего воздуха обслуживаемого помещения. Внутренний блок — наиболее «близкая» для пользователя часть кондиционеров, поэтому большое значение для его выбора имеет дизайн (тип исполнения). Наверно, именно поэтому сегодня насчитывается около 14 различных типов внутренних блоков — от классических настенных и канальных до экзотичных потолочных и однопоточных кассетных блоков. Логично начать рассмотрение внутренних блоков с наиболее часто применяемых — внутренних блоков настенного типа.
Внутренние блоки настенного типа имеют значительные преимущества, как с точки зрения дизайна, так и с точки зрения стоимости. Поэтому около 50% всех применяемых в VRF-системах и более 90% в сплит-системах — это внутренние блоки настенного типа. Дизайн внутренних блоков настенного типа можно назвать классическим (рис. 7).
Рис. 7. Внутренний блок настенного типа
Настенный тип внутреннего блока является наиболее распространённым для жилых зданий, коттеджей, небольших офисных помещений. Внутренний блок настенного типа включает: теплообменник, тангенциальный вентилятор, фильтр, ванночка для сбора конденсата, направляющие горизонтальных и вертикальных жалюзи, корпус (рис. 8).
Рис. 8. Конструкция внутреннего блока настенного типа сплит-системы кондиционирования воздуха
В процессе работы внутреннего блока воздух помещения проходит через заборные решётки спереди и сверху внутреннего блока и очищается от пыли с помощью фильтра. Фильтр обычно представляет собой полипропиленовую сетку с эффективностью очистки EU3. Для дополнительной очистки циркуляционного воздуха часто используют добавочные дезодорирующие фильтры (как опция), которые обладают увеличенной эффективностью очистки воздуха EU7-EU9.
Следует помнить, что не весь объём циркулирующего воздуха проходит через фильтр высокой эффективности — большая часть воздуха минует его. Поэтому в целом относиться к внутреннему блоку кондиционера, как к полноценному заменителю профессиональных очистителей воздуха в помещении, не следует.
После фильтра воздух попадает в трёхсекционный теплообменник λ-образного типа. Исторически первые настенные блоки выглядели как угловатые коробки из-за односекционного теплообменника. В дальнейшем одной из японских компаний был разработан новый тип теплообменника с тремя секциями, и в результате удалось поместить бóльшую площадь теплообмена в единице объёма внутреннего блока. Конструкция оказалась настолько удачной, что все производители кондиционеров с настенным внутренним блоком перешли на новый тип теплообменника, и внутренние блоки настенного типа приобрели привычный сегодня округлый дизайн.
После теплообменника тангенциальный вентилятор направляет воздух в помещение через воздухораздающие жалюзи снизу внутреннего блока. За счёт вертикальных и горизонтальных жалюзи (регулируемых вручную или автоматически) возможно изменение направления подачи воздуха (как правило, 70° по вертикали и 150° по горизонтали).
Линейка внутренних блоков настенного типа у производителей сплит-систем обычно представлена моделями небольшой и средней мощности — от 2,2 до 8 кВт по холоду. Хотя иногда встречаются более мощные модели — до 10 кВт по холоду.
Внутренние блоки кассетного типа самые оптимальные для кондиционирования больших помещений с подвесным потолком: офисов, супермаркетов, залов совещаний и т. д. Они устанавливаются в пространстве подвесного потолка и не занимают полезную площадь помещения (рис. 9). Хотя часто стали встречаться объекты, в которых основным направлением дизайна стало отсутствие подвесного потолка и, как следствие, «созерцание» всех инженерных систем: воздуховодов, трубопроводов и внутренних блоков кондиционеров, в том числе кассетного типа.
Рис. 9. Внутренний четырёхпоточный блок кассетного типа
Линейка внутренних блоков очень широкая: кассетные блоки выпускают малой, средней и большой мощности — от 2 до 16 кВт по холоду.
Внутренние четырёхпоточные блоки кассетного типа в классе VRF-систем делят по продажам второе и третье места с канальными блоками с суммарным объёмом 40–45% от всех внутренних блоков. Несмотря на высокую стоимость по сравнению с настенным или канальным внутренним блоком, кассетные кондиционеры очень востребованы благодаря следующим преимуществам:
1. Кассетный кондиционер встраивается в подвесной потолок, и визуально из помещения видна только воздушная решётка.
2. Кассетный кондиционер имеет четыре стороны подачи охлаждённого воздуха. Тем самым потоки холодного воздуха быстрее смешиваются с внутренним воздухом, и температура воздуха в помещении получается более равномерной.
3. Выпуск воздуха производится максимально близко к потолку, что также уменьшает вероятность холодных потоков и сквозняков в помещении.
4. Стандартно кассетный кондиционер содержит дренажный насос. Это даёт некоторую свободу при трассировке дренажного трубопровода, поэтому нет необходимости в установке декоративных коробов на стенах помещения. Встроенный дренажный насос позволяет поднять дренаж на высоту 40–80 см и далее самотёком вывести в дренажную систему.
При работе кассетного внутреннего блока воздух забирается через центральную решётку, проходит фильтр и теплообменник, и далее центробежный вентилятор распределяет его по четырём направлениям, что обеспечивает равномерный воздухообмен в помещении.
Кассетные четырёхпоточные внутренние блоки, в зависимости от размера декоративной решётки, бывают двух видов. Стандартный размер решётки составляет 950×950 мм. Для кассетных блоков малой мощности существует компактный вариант с так называемой «еврорешёткой» размером 650×650, которая позволяет устанавливать внутренний блок в стандартный подвесной потолок, не нарушая при этом целостность направляющих.
Рис.10. Внутренний четырёхпоточный блок кассетного типа с доп. воздуховодом
Одной из опций кассетных кондиционеров средней и большой мощности является возможность подключения воздуховода для подачи охлаждённого воздуха в соседнее помещение (рис. 10). Поддержания определенной температуры при этом добиться достаточно сложно, так как датчик температуры находится в соседнем помещении за воздухозаборной решёткой внутреннего блока.
Рис.11. Внутренний блок канального типа
Канальные внутренние блоки (до 20% продаж) визуально привлекательны с точки зрения дизайна, поскольку предназначены для скрытой установки в пространстве подвесного потолка или фальшь-стен (рис. 11). Пользователь СКВ видит в помещении только распределительные решётки, все остальное находится за декоративными элементами. Ещё одно преимущество канальных внутренних блоков — возможность совмещения с системами приточной вентиляции, когда внутренний блок не только является источником теплоты или холода, но и подаёт свежий воздух в обслуживаемые помещения.
Канальные внутренние блоки подразделяют по напору вентилятора на низко-, средне- и высоконапорные модели.
Низконапорные модели обладают напором вентилятора до 50 Па и мощностью охлаждения от 2 до 5 кВт. Напор вентилятора 50 Па недостаточен для работы с какой-либо сетью воздуховодов, поэтому данные модели предназначены для установки непосредственно в обслуживаемом помещении (рис. 12).
Рис.12. Варианты установки канальных внутренних блоков низкого давления в помещениях
Средненапорные канальные кондиционеры (до 150 Па) уже позволяют использовать воздуховоды для раздачи охлаждённого воздуха по помещениям. Воздуховоды для предотвращения конденсата обязательно должны быть оборудованы теплоизоляцией. При правильном аэродинамическом расчёте напора вентилятора достаточно для преодоления до 20 м воздуховодов и сопротивления воздухораспределителей (рис. 13).
Рис.13. Неправильная подача воздуха вниз (а) и правильная подача воздуха вдоль потолка (б)
Очень важно правильно подать охлаждённый воздух в кондиционируемые помещения. Классическая ошибка — воздух от канального кондиционера подаётся сверху вниз через приточные решётки или диффузоры, расположенные в подвесном потолке. При этом в помещении создаётся большая разность температур по высоте, что крайне некомфортно для находящихся в нём людей. Правильная раздача показана на рис. 13, когда охлаждённый воздух подаётся в верхнюю зону вдоль потолка. Охлаждённый воздух опускается в нижнюю зону помещения, постепенно и равномерно перемешиваясь с внутренним воздухом.
Высоконапорные канальные модели (рис. 14) позволяют прокачать уже до 30 м воздуховодов, шумоглушитель, фильтр и воздухораспределители. Их напор достигает 300 Па, но не нужно забывать, что все характеристики приводятся при 100 Па.
Рис.14. Внутренний высоконапорный блок канального типа
При увеличении статического напора свыше 100 Па несколько снижается производительность вентилятора по воздуху, и происходит частичная потеря мощности внутреннего блока по холоду.
Сравнивая канальные внутренние блоки среднего и низкого напора, нужно отметить, что часто на одной мощности можно выбирать средненапорную или высоконапорную модель. При этом нужно точно считать потери давления в системе, так как запас по давлению не всегда полезен. Например, модели с большим развиваемым давлением, естественно, производят больше шума, чем их менее напорные аналоги.
Внутренний блок потолочного типа (рис. 15) устанавливают под потолком, и предназначен он для обслуживания больших или вытянутых помещений. Такие модели кондиционеров хорошо вписываются в интерьер, особенно при многоярусных потолках. Тонкая конструкция внутреннего блока, отсутствие необходимости подвесного потолка позволяют легко найти место для его установки в существующих зданиях. Центробежные вентиляторы внутреннего блока дают мощную широкую струю воздуха, способную дойти до самых удалённых уголков помещения (до 20 м).
Рис.15. Внутренний блок потолочного типа
С другой стороны, бόльший расход воздуха приводит к повышенному уровню шума внутреннего блока, поэтому установка потолочных моделей, как правило, производится в помещениях с низкими требованиями к шуму: торговые залы магазинов, рестораны быстрого питания, офисные помещения. Линейка внутренних блоков потолочного типа обычно состоит из моделей средней и большой мощности.
Многие потолочные модели средней мощности (12-я, 14-я, 18-я, 24-я модели) имеют возможность как потолочной, так и напольной установки (рис. 16).
Рис.16. Внутренние блоки потолочного (а) и напольного (б) типов средней мощности
Другие типы внутренних блоков очень разнообразны, но пользуются небольшим спросом. Если на кассетные, канальные, настенные и потолочные блоки VRF-систем приходится порядка 98% всех продаж, то на другие модели (напольные, напольные бескорпусные, настенно-потолочные, колонные, кассетные однои двухпоточные, потолочные четырёхпоточные и т. д.) приходится, соответственно, остальные 2%. Тем не менее, рассмотрим некоторые из них, так как существуют объекты, где оптимально применение именно этих типов внутренних блоков.
Внутренний блок колонного типа (рис. 17) предназначен для больших помещений (от 40 до 160 м²) и, как правило, устанавливается в торговых залах магазинов и залах кафе и ресторанов. Преимущество колонного кондиционера — широкий диапазон направлений воздушного потока, который можно подать как в верхнюю, так и в нижнюю зону помещения и добиться оптимального распределения охлаждённого воздуха в большом помещении.
Рис.17. Сплит-система с внутренним блоком колонного типа
Внутренний блок настенно-потолочного типа является разновидностью настенного блока и особо популярен в Японии. За счёт вытянутой вперёд конструкции удалось поместить вентилятор большего диаметра и три распределительных жалюзи. Поэтому настенно-потолочные блоки обладают, с одной стороны, низким уровнем шума, с другой — оптимальным распределением воздуха в режимах теплоты и холода (рис. 18).
Рис.18. Внутренний блок настенно-потолочного типа
Напольный тип внутреннего блока оптимален, когда необходима работа СКВ как в режиме охлаждения летом, так и в режиме обогрева зимой (рис. 19). С учётом тенденции к использованию сплити VRF-систем как основной системы отопления зданий данный тип блока может ожидать резкое увеличение рыночной доли продаж.
Рис.19. Внутренний блок напольного типа
Потолочный четырёхпоточный тип внутреннего блока (рис. 20) аналогичен кассетным четырёхпоточным блокам, но не требует подвесного потолка, кроме пространства для дренажного трубопровода.
Рис. 20. Потолочный четырёхпоточный внутренний блок
Конструкция и характеристики бытовых сплит-систем (RAC)
Бытовые сплит-системы — это самый распространённый тип СКВ. К бытовым относятся сплит-системы 2–7 кВт по холоду и обычно с настенным внутренним блоком. Хотя существуют мощные настенные модели — 10 кВт холода, которые многие производители относят к бытовой линейке. Также выпускаются маломощные сплит-системы с кассетным или канальным внутренними блоками, которые входят в линейку бытовых кондиционеров.
Схема фреонового контура бытовых сплит-систем
Схема фреонового контура бытовых сплит-систем достаточно проста. В связи с тем, что предполагается располагать внутренний и наружный блоки недалеко друг от друга, нет таких дополнительных элементов, как сепаратор масла или переохладитель фреона. Фреоновый циркуляционный контур бытовых сплит-систем состоит из следующих элементов:
1. Компрессор — это «сердце» любого кондиционера, источник движения хладагента и основное энергопотребляющее устройство всей системы. Сегодня в бытовых сплит-системах применяются спиральные компрессоры и иногда роторные.
2. Четырёхходовой клапан — устройство для переключения режима работы кондиционера с охлаждения на обогрев. Меняет направление потоков хладагента на противоположное.
3. Теплообменник наружного блока предназначен для охлаждения фреона и его конденсации. Теплообменник охлаждается с помощью вентилятора наружного блока.
4. Терморегулирующий вентиль понижает давление жидкого фреона для поддержания температуры кипения во внутреннем блоке +5°C. В старых моделях для этой цели использовали капиллярную трубку.
5. Теплообменник внутреннего блока предназначен для испарения хладагента и охлаждения внутреннего воздуха помещения.
6. Шумоглушитель снижает уровень шума движущегося хладагента на выходе из компрессора.
7. Трёхходовой вентиль — запорный вентиль на газовой трубе наружного блока, с ответвлением и клапаном Шредера для вакуумирования и заправки системы фреоном.
8. Двухходовой клапан — запорный клапан на жидкостной трубе наружного блока.
9. Фильтр защищает терморегулирующий вентиль от попадания мелких частиц и последующего заклинивания.
Схема фреонового циркуляционного контура бытовых сплит-систем представлена на рис. 21.
Рис. 21. Схема фреонового контура бытовой сплит-системы
Функции, выполняемые сплит-системами
Существуют некие базовые режимы функционирования сплит-систем, о которых необходимо рассказать.
Рис. 22. Инфракрасный пульт управления бытовым кондиционером
Современная сплит-система управляется с помощью пульта управления (ПУ), поэтому удобнее объяснять режимы работы на примере пульта. Пульт может быть инфракрасный или проводной, но чаще всего используют именно ИК-пульт (рис. 22). Пульты управления бытовыми кондиционерами обычно имеют огромное количество функций. Рассмотрим основные их них, которые встречаются на ПУ сплит-систем всех производителей:
1. Кнопка Start/Stop включает и выключает кондиционер.
2. Кнопкой Mode выбирается режим работы кондиционера. Всего существует пять режимов работы: охлаждение (Cool), обогрев (Heat), осушение (Dry), вентилятор (Fan) и автоматический режим (Auto).
3. Двумя кнопками Set Temp можно выбрать требуемую температуру в помещении: обычно от +16 до +30°C в режиме обогрева или от +18 до +30°C в режиме охлаждения или осушения.
4. Кнопкой Fan выбирают скорость вентилятора внутреннего блока. Чем меньше скорость вентилятора, тем меньше кондиционер шумит. Но не нужно забывать, что производительность по холоду при этом также падает.
5. Кнопка Swing для включения постоянного движения жалюзи вверх и вниз, что будет создавать переменные по направлению потоки воздуха в помещении.
6. Кнопки Timer предназначены для настройки времени включения и выключения кондиционера.
Кроме стандартных режимов работы, современные сплит-системы могут предложить потребителю множество других интересных и необычных функций.
«Умный глаз» (Smart Eye)
Какая цель работы любого кондиционера? Поддержка комфортных параметров воздуха для пользователя, то есть для человека. Не секрет, что температура воздуха в кондиционируемом помещении неравномерна.
Во-первых, тёплый воздух естественным образом поднимается в верхнюю часть помещения под потолок. А холодный накапливается в нижней. Внутренний блок обычного кондиционера измеряет температуру воздуха с помощью датчика на всасывании кондиционера, то есть под потолком помещения. И поддерживает, соответственно, температуру не там, где находится человек, а под потолком помещения. Это не совсем правильно с точки зрения комфорта.
Во-вторых, кондиционер направляет поток охлаждённого воздуха с помощью вертикальных и горизонтальных жалюзи. Поэтому в помещении могут находиться отдельные зоны с большими перепадами температур.
Ещё одна проблема использования кондиционеров — простуда. В жару пользователи кондиционера при нахождении в прямом потоке холодного воздуха очень быстро переохлаждаются, и у них появляется кашель.
Технология «умный глаз» позволяет с помощью датчика инфракрасного излучения (подобно тепловизору) определять дистанционно радиационную температуру в различных точках помещения. Датчик имеет ось вращения и сканирует объём помещения на предмет радиационной температуры поверхностей и нахождения в помещении людей. На основании этих данных вычисляются требуемая температура подачи воздуха и направление вертикальных и горизонтальных жалюзи. Если же датчик фиксирует отсутствие людей в помещении, то сначала повышает поддерживаемую температуру, экономя при этом энергию. Если же люди в помещении не появились, датчик подаёт сигнал на полное отключение кондиционера.
Full DC-inverter
Технология плавного регулирования производительности позволяет, с одной стороны, создавать более комфортные параметры в помещениях за счёт отсутствия колебаний температуры при включении или выключении компрессора. С другой стороны, инверторные компрессоры обладают минимальным энергопотреблением. При загрузке инверторного компрессора на 50% его энергопотребление уменьшается в четыре раза. DC-inverter — самый современный на сегодняшний день инверторный бесщёточный электродвигатель постоянного тока, потери на преобразование тока в котором минимальны. Термин «Full DC-inverter» обозначает модели сплит-систем, в которых инверторным является не только электродвигатель компрессора, но и двигатель вентилятора наружного блока. Энергопотребление таких кондиционеров минимально.
Wi-Fi-модуль
Встроенный Wi-Fi-модуль или возможность его подключения предусмотрена практически во всех современных моделях кондиционеров.
Из истории: первые настенные сплит-системы уважаемого японского бренда управлялись проводным ПУ на гибком кабеле с джойстиками установки температуры и переключения режима. С тех пор прошло много времени, и системы управления шагнули далеко вперёд.
Кондиционер сегодня — это не только компрессор, вентиляторы и медные трубы.
Это — «умное» устройство, которое подстраивается под пользователя и даёт максимальные возможности управления и контроля. Сегодня управлять кондиционером можно не только с помощью стандартного беспроводного инфракрасного пульта, но и с помощью систем «умного дома». Например, вы возвращаетесь домой в разное время, поэтому настроить таймер на стандартном ПУ невозможно. Но современная система с Wi-Fi-модулем позволяет с обычного смартфона включить кондиционер из любой точки мира, а также выключить его или провести полную диагностику устройства.
Можно сделать следующий прогноз: скоро такой инструмент, как пульт кондиционера, уйдёт в прошлое, так как управление кондиционером будет происходить только с помощью смартфона или даже голосом.
Система самоочистки фильтра
Не секрет, что фильтр в кондиционере является постоянным сборщиком и накопителем пыли. Эта пыль, во-первых, ухудшает качество самого воздуха, так как происходит постоянный процесс замещения более мелких частиц захваченной пыли более крупными. В результате воздух, проходящий через пыльный фильтр, загрязняется более летучей и вредной для человека мелкой пылью. Во-вторых, пыль увеличивает сопротивление фильтра и уменьшает расход циркулирующего через него воздуха.
На первом этапе это приводит к большим затратам энергии на циркуляцию. При сильном загрязнении могут произойти снижение производительности теплообменника по холоду, уменьшение давления кипения хладагента и обмерзание теплообменника. Внутренние блоки с функцией самоочистки фильтра сметают пыль в специальный контейнер и поддерживают фильтр в постоянной частоте. Хотя не нужно забывать, что контейнер для пыли тоже необходимо чистить, но реже, чем стандартный сетчатый фильтр.
Датчик температуры в пульте управления
Функция включается при нажатии кнопки I-Feel на пульте дистанционного управления. При включении этой функции температура в помещении измеряется не по датчику, расположенному во внутреннем блоке, а по температурному датчику, встроенному в пульт дистанционного управления. Это позволяет определять и регулировать температуру в той зоне, где находится ПУ.
Инверторный привод компрессора
Обязательно нужно отметить такую технологию, как инверторный привод компрессора (с переменной скоростью вращения). Это разработка, которая сделала революцию в использовании компрессоров. Хотя впервые инверторные кондиционеры были выпущены достаточно давно (компанией Toshiba в 1980 году), максимальное замещение on/off-компрессоров произошло совсем недавно. Если в таких развитых странах, как Япония и Южная Корея, доля инверторных кондиционеров равна практически 100%, а в Китае продажи инверторов составляют около 90%, то в остальных странах доля кондиционеров с инверторным компрессором не доходит, к сожалению, до половины.
Между тем, с точки зрения потребителя, инверторный компрессор кондиционера даёт очень много преимуществ:
1. Точное регулирование температуры в помещении. On/off-компрессор не может выдать именно то количество холода, которое необходимо в данный момент. Он всегда выдаёт либо больше, чем нужно, либо останавливается. Поэтому в помещении неизбежны колебания температуры внутреннего воздуха, которые могут доходить до 3°C. Инверторный кондиционер сначала подаёт максимум хладагента, затем при достижении требуемой температуры снижает частоту вращения и уменьшает расход фреона. В результате компрессор работает непрерывно, подстраиваясь под потребности помещения в холоде (рис. 23).
Рис. 23. Особенности работы кондиционеров с on/off‑ и инверторным компрессорами
2. Более быстрый прогрев или охлаждение помещений. Если посмотреть на данные по производительности любого инверторного кондиционера, можно увидеть несколько цифр. Например, инверторная настенная сплит-система Electrolux EACS/I-09HF2/N82,65 кВт (0,53–3,45). Первая цифра — 2,65 кВт — это стандартная или номинальная производительность системы по холоду; далее в скобках указан диапазон изменения производительности — от 0,53 до 3,45 кВт. Следовательно, если перевести в проценты, то получается от 20 до 130%. Обычно стандартную производительность инверторного компрессора указывают при частоте от 70 до 90 Гц, а максимальная частота вращения может достигать 120 Гц. Поэтому инверторный кондиционер может работать при бόльшей частоте вращения и быстрее обогревать или охлаждать помещение.
3. Отсутствие пусковых токов. Электродвигатель обычного on/off-компрессора обладает крайне низким сопротивлением при включении. Это приводит к резкому скачку тока через устройство и нагрузке на сеть электроснабжения. Инверторный кондиционер плавно повышает напряжение на компрессор и не создаёт скачков тока в электросети. Поэтому инверторный компрессор не даёт дополнительной нагрузки на сеть энергоснабжения здания.
4. Надёжность. Считается, что на надёжность работы компрессора влияет не время его работы, а количество пусков и остановок. Пусковые токи при включении, повышенная вибрация приводят к преждевременному выходу из строя кондиционера. В течение дня on/off-компрессор включается и отключается около 30–60 раз, в то время как инверторный компрессор — всего два раза. Поэтому инверторный компрессор однозначно надёжнее. По опыту эксплуатации — инверторный компрессор работает в два-три раза дольше.
5. Энергоэффективность. Если обратить внимание на величину и периодичность нагрузки на кондиционер, то можно увидеть, что максимальное количество времени кондиционер работает с нагрузкой от 50 до 70%. Особенность работы инверторного компрессора — резкое увеличение КПД при снижении частоты вращения. При уменьшении нагрузки на инверторный кондиционер в два раза его потребляемая мощность снижается в четыре раза. Таким образом, за весь сезон эксплуатации инверторный кондиционер потребляет примерно в два раза меньше электроэнергии, чем on/off-кондиционер.
Конструкция и характеристики мульти-сплит-систем
Мульти-сплит-системы относятся к бытовым СКВ с производительностью внутренних блоков от 2 до 7 кВт по холоду и производительностью наружного блока от 4 до 12 кВт. С точки зрения количества подсоединяемых внутренних блоков наружные блоки позволяют подключать от двух до шести внутренних блоков. Конструкция внутренних блоков мульти-сплит-систем ничем не отличается от внутренних блоков обычных бытовых сплит-систем. Зачастую у многих производителей внутренние блоки систем одинаковые и позволяют подключать их как к наружным блокам мультисистем, так и обычным наружным блокам. А вот наружные блоки конструктивно сложнее, чем наружные блоки обычных сплит-систем. Поэтому две отдельные сплит-системы обходятся дешевле, чем одна мультисистема на два внутренних блока.
Схема фреонового контура бытовых мульти-сплит-систем
Принципиально схема фреонового контура бытовых мульти-сплит-систем отличается от сплит-систем только наличием нескольких пар соединительных вентилей для присоединения трубопроводов на наружном блоке (рис. 24).
Рис. 24. Схема фреонового контура бытовой мульти-сплит-системы на двух внутренних блоках
Наружные блоки свыше 10 кВт оснащены дополнительными элементами. Например, ресивер служит для сглаживания неравномерности расхода при циркуляции хладагента. В случае включения только одного внутреннего блока образуются излишки хладагента, которые необходимо где-то сохранять. Поэтому в схеме появилась специальная ёмкость, называемая ресивером.
Каждый внутренний блок может функционировать независимо от других внутренних блоков за счёт отдельного вентиля, регулирующего поток хладагента.
Особенности функционирования мульти-сплит-систем
При подборе мульти-сплит-систем есть одна особенность, которую необходимо учитывать, — это загрузка наружного блока. В связи с тем, что наружный блок оснащён инверторным компрессором, который может подстраиваться под конкретную нагрузку внутренних блоков, проектировщики мульти-сплит-систем обладают некой свободой выбора величины загрузки наружного блока. Как правило, величина загрузки наружного блока мульти-сплит-системы может изменяться от 50 до 150%.
Сначала рассмотрим верхний предел — 150%. Когда можно использовать наружный блок мультисистемы с перегрузкой наружного блока 150%? Такую перегрузку можно использовать, например, когда объект кондиционирования — это коттедж, в котором установлена одна мультисистема на пять внутренних блоков и один наружный: первый этаж — гостиная и кухня; второй этаж — три спальни. С точки зрения использования помещений кондиционеры включаются в разное время: в гостиной и кухне — днём, в спальных комнатах — ночью. Поэтому нет одновременной потребности в работающих внутренних блоках.
Или второй пример: шесть офисных помещений, три из которых ориентированы на восток, а другие три — на запад. Пик поступлений теплоты от солнца с утра будет в «восточных» помещениях, а на «западных» будет присутствовать только рассеянная солнечная радиация и теплопоступления от офисной техники. Во второй половине дня, наоборот, солнце светит в «западные» помещения, но уходит из «восточных». В сумме нагрузка на наружный блок получается меньше, чем сумма максимальных мощностей внутренних блоков.
Нижний предел загрузки наружного блока 50% может быть интересен при поэтапном запуске объекта кондиционирования. Например, когда наружный блок установлен с учётом функционирования всего объекта, а в данный момент смонтирована только часть внутренних блоков, которые можно включить и пользоваться системой кондиционирования и вентиляции воздуха.
Конструкция и характеристики полупромышленных сплит-систем
Полупромышленные сплит-системы (PAC) отличаются от бытовых сплит-систем, во-первых, производительностью, во-вторых, схемой холодильного контура. Чётких границ производительности полупромышленных сплит-систем не существует, но, как правило, это от 7 до 60 кВт по холоду. Причём у некоторых производителей бытовые системы имеют мощность до 10 кВт, а полупромышленные модели начинаются с 5 кВт по холоду.
Схема фреонового контура полупромышленных сплит-систем
Схема фреонового контура полупромышленных сплит-систем отличается от бытовых сплит-систем более сложной конструкцией. Полупромышленные модели должны работать с более длинными трассами, поэтому для возврата масла обратно в компрессор применяются сепараторы масла (рис. 25). Вместе с хладагентом по всей системе циркулирует масло. Но масло необходимо только в одном устройстве — в компрессоре. Зачем гонять масло во внутренние блоки, если можно сразу возвращать его на всасывание компрессора? Для возврата масла применяют сепаратор, который находится на газовой трубе сразу после компрессора и отделяет масло от фреона.
Рис. 25. Схема фреонового контура полупромышленной сплит-системы
Кроме этого, появляется ресивер, который служит для сглаживания неравномерности при циркуляции хладагента.
Реле высокого давления выполняет защитную функцию. При перегреве наружного блока и повышении давления на выходе компрессора реле сработает и отключит компрессор.
Датчик низкого давления, который не нужно путать с реле. Если у реле два положения — «включено» и «выключено», то датчик служит для регулировки и поддержания определённого давления на всасывании компрессора. Это значительно продлевает срок службы компрессора.
Полупромышленные мульти-сплит-системы
Кроме бытовых мульти-сплит-систем, которые мы уже рассмотрели, существуют полупромышленные мульти-сплит-системы. Их назначение и конструкция отличаются. В чём разница между бытовой мульти-сплит-системой и полупромышленной мульти-сплит-системой?
Рис. 26. Схема фреонового контура полупромышленной сплит-системы
Самое важное отличие — отсутствие клапанов регулирования на каждом внутреннем блоке полупромышленной мульти-сплит-системы (рис. 26). Это означает, что все внутренние блоки этой серии могут включаться и выключаться только одновременно. Далее режим регулирования производительности внутренних блоков также одинаков. То есть они все работают, например, на 100%, 80% или 30% производительности.
Следовательно, данную серию можно устанавливать только в помещениях с подобным тепловым режимом либо вообще в одном большом помещении, которое сложно охватить с помощью одного мощного внутреннего блока.
