Многие специалисты по системам кондиционирования воздуха замечали, что габариты разных по мощности внутренних и наружных блоков VRF-систем могут быть одинаковы. Если «копать глубже», то выясняется, что и компрессоры на разных моделях наружных блоков также могут быть одинаковы. При производстве систем кондиционирования для общего удешевления применяется унификация элементов. Как можно использовать это свойство VRF-систем — рассмотрим в данной статье.

Далее я сознательно в каждом примере буду приводить данные разных производителей, чтобы показать, что выводы этой статьи универсальны для всех брендов.

Системы кондиционирования воздуха обладают определённой «линейкой» по мощности охлаждения. Эта линейка, как правило, стандартна — внутренние блоки от 2,1 до 7,1 кВт по холоду (настенные модели), от 2,1 до 5,6 кВт (компактные кассеты), от 2,1 до 25 кВт («канальники») и т.д.

Мощность охлаждения внутренних блоков зависит главным образом от площади теплообменника, да и цена блока (точнее — его себестоимость) тоже зависит от расхода материалов (меди, пластика и т.д.) на этот блок.

Мощность наружного блока — это, во-первых, компрессор, во-вторых, тоже площадь теплообменника. На примере различных производителей систем кондиционировании рассмотрим элементы внутренних и наружных блоков.

 

Внутренние блоки

В табл. 1 мы видим общую информацию, габариты и характеристики. Мы ещё не смотрим на внутреннюю начинку этих блоков, но уже сейчас можно заметить, что типоразмеров внутренних блоков шесть, а реально по габаритам отличаются только два типа блока (блоки от 2,2 до 5,6 кВт одинаковы по габаритам, а 7,1 кВт отличается). Но ведь мощности блоков на 2,2 и 5,6 кВт отличаются более чем в два раза — как они могут быть одного размера? На этот важный вопрос мы ответим чуть позже.

Анализ VRF-систем. Унификация элементов внутренних и наружных блоков . 10/2017. Фото 1

Очевидно, что для понимания отличий внешне одинаковых внутренних блоков необходимо рассмотреть, чем они отличаются внутри. Для этого мы уже откроем технический мануал, где более подробно расписаны составляющие блоков.

Мы пока не обращаем внимания на переменные величины, например расходы воздуха или уровень шума, так как максимальный расход воздуха может зависеть не от другого электродвигателя или вентилятора, а просто от разной скорости вращения одного электродвигателя. Как следует из табл. 1, блоки производительностью от 2,2 и 2,8 кВт конструктивно не отличаются, а блоки от 3,6 до 7,1 кВт различны.

Так называемая «взрыв-схема», которая показывает детальный состав внутренних блоков, также говорит о том, что все элементы блоков 2,2 и 2,8 кВт одинаковы, а вот блоки мощностью 3,6 и 4,5 кВт всё-таки отличаются моделью электродвигателя (рис. 1).

Анализ VRF-систем. Унификация элементов внутренних и наружных блоков . 10/2017. Фото 2

Сравнивая детально каждый блок, можно отметить интересные факты:
1. Часть внутренних блоков полностью идентичны друг другу, несмотря на разные индексы мощности.
2. Многое внутренние блоки частично идентичны, включая теплообменники, корпус, платы управления и двигатель вентилятора.
3. Лишь некоторые блоки в линейке внутренних блоков VRF-систем абсолютно уникальны (например, блок 7,1 кВт в табл. 1). Каким образом 22-й внутренний блок выдаёт производительность 2,2 кВт, а не 2,8 кВт — если блоки полностью идентичны?

Каким же образом наружный блок «видит» внутренний блок именно 22-м, а не 28-м? По настройкам платы управления внутренних блоков. На каждой плате практически всех VRF-систем есть DIPпереключатели (элементы управления, то есть миниатюрные коммутационные устройства, которые встраиваются в печатные платы), задающие мощность каждого блока. В случае производителя 4 это переключатель ENC1 (рис. 2).

Анализ VRF-систем. Унификация элементов внутренних и наружных блоков . 10/2017. Фото 3

Изменяя переключатели в соответствии с мощностью конкретного блока, можно настроить работу внутреннего блока для конкретных условий. Например, для производителя 4, в случае отсутствия кассетного внутреннего блока производительностью 11,2 кВт, можно применить идентичные внутренние блоки 9 кВт или 10 кВт, только изменив переключатель ENC1 в положение 8 (рис. 2).

Остаётся важный вопрос: если часть внутренних блоков полностью идентичны, и отличаются только настройками, почему же стоят они по-разному? Дело в том, что стоимость систем кондиционирования, как и любого продукта, формируется не по себестоимости продукции, а по рыночной стоимости продажи. То есть срабатывают не технические факторы, а экономические. И поэтому абсолютно идентичные внутренние блоки продаются по разной цене.

В качестве примера можно привести сравнение стоимости внутренних блоков VRF-систем и сплит-систем. Внутренний настенный VRF-блок 2,2 кВт стоит в розницу около $ 600. Внутренний блок настенного типа сплит-системы той же мощности и того же производителя — около $ 150.

Конструктивно эти два блока отличаются только клапаном регулирования производительности, стоимость которого максимум $ 100. То есть внутренний блок VRF-системы должен стоить в розницу максимум $ 150 + $ 100 = $ 250. А по факту мы видим превышение цены примерно в два раза. Объяснить это можно тоже только коммерческим путём — цена продажи формируется не себестоимостью, а рыночной ценой.

Возможно, при насыщении мирового рынка VRF-систем их стоимость будет ближе к себестоимости.

 

Наружные блоки

В сегменте мини-VRF-систем у производителя 5 габариты трёх различных наружных блоков одинаковы (табл. 2). Чтобы понять, отличаются ли чем-то эти блоки изнутри, нужен уже сервисный каталог. Из сервисного каталога мы видим, что модель компрессора в трёх различных по мощности блоков также одинакова — ATH356SDP9F.

Анализ VRF-систем. Унификация элементов внутренних и наружных блоков . 10/2017. Фото 4

Открывая «взрыв-схему» и сравнивая все элементы, можно сделать вывод, что наружные блоки VRF-системы мощностью 11,2; 14,0 и 15,5 кВт являются полностью идентичными.

Получается, что производительность наружных блоков регулируется не типоразмером компрессора, а скоростью его вращения, так как компрессора инверторные. Следующие типоразмеры наружных блоков: мощностью 22 и 28 кВт — идентичны (разница только в диаметре газового трубопровода); 33 кВт блок — уникален, хотя компрессор такой же, как на 22 и 28 кВт; блоки мощностью 40 и 45 кВт полностью идентичны.

Мощность блока устанавливается также с помощью переключателей DSW3 на плате управления.

Интересно обратить внимание на факт использования одинаковых моделей инверторных компрессоров в моделях разной производительности.

Например, при проектировании нам необходим наружный блок производительностью около 28 кВт (10 HP). У многих производителей VRF-систем эта производительность может быть «закрыта» наружным блоком компактного исполнения с горизонтальным выбросом воздуха производительностью 28 кВт. Также в линейке наружных блоков присутствуют наружные блоки стандартной серии с вертикальным выбросом на 28 кВт (табл. 3).

Анализ VRF-систем. Унификация элементов внутренних и наружных блоков . 10/2017. Фото 5

Компактные блоки, конечно, дешевле. Но обратим внимание на компрессоры: в компактной серии используется компрессор GTC5150NC40KF. Как в блоке на 22,4 кВт, так и в блоке требуемой нам производительности 28 кВт. Как мы выяснили, для требуемой производительности компрессор увеличивает частоту своего вращения примерно на 30 %. Говоря компьютерным языком, его «разгоняют» для получения требуемой производительности до частоты 120 с–1 (некоторые производители декларируют максимальную частоту своих компрессоров даже до 150 с–1!). Насколько это правильно — сделаем вывод ниже.

Теперь посмотрим на компрессор наружного блока стандартной серии рассматриваемой VRF-системы. Модель компрессора другая: GTC5150NC47LF.

Этот же компрессор установлен в следующем типоразмере наружного блока производительностью 33,5 кВт. Значит при загруке 28 кВт холода компрессор будет работать в комфортном режиме неполной нагрузки.

Следовательно, сравнивая «одинаковые» по производительности наружные блоки, даже у одного производителя желательно обращать внимание на используемые при этом компрессоры.

Вот тут будет уместным посмотреть на рис. 3 — на схему установки производительности. Дело в том, что особенностью любого инверторного компрессора является изменение его энергоэффективности при разной частоте вращения.

Анализ VRF-систем. Унификация элементов внутренних и наружных блоков . 10/2017. Фото 6

Как следует из рис. 4, максимальная энергоэффективность наблюдается у инверторных компрессоров при загрузке от 30 до 60 % (точнее, при частоте вращения от 30 до 70 с–1). При скорости вращения более 70 с–1 увеличиваются потери на необратимость процессов сжатия (фактически это потери на турбулентность). Чем больше скорость сжатия — тем больше будут и потери.

Анализ VRF-систем. Унификация элементов внутренних и наружных блоков . 10/2017. Фото 7

При частоте вращения менее 20 Гц возникают проблемы с электродвигателем компрессора.

Поэтому для обеспечения производительности компрессора в диапазоне от 0 до 20 Гц частоту вращения не уменьшают, но применяют метод частичного байпасирования газа на всасывание.

Соответственно, «переразмеренный» компрессор, работающий на пониженной частоте вращения, будет «чувствовать себя» прекрасно и работать в более энергоэффективном диапазоне (в нашем случае вариант 2).

А вот компрессор, подобранный по верхней границе своих возможностей (то есть вариант 1), однозначно будет проигрывать по многим параметрам: энергоэффективности, уровню шума, а также надёжности эксплуатации.

 

Выводы

1. Все производители систем VRF унифицируют внутренние и наружные блоки в пределах двух или даже трёх типоразмеров. Такое решение позволяет значительно снизить затраты на производство. Это не хорошо и не плохо — это просто объективная реальность.
2. С точки зрения потребителя можно увеличить производительность некоторых моделей внутренних и наружных блоков с помощью настроек на плате управления. Что будет востребовано, например, в жаркий год, когда температура наружного воздуха неожиданно высокая, стандартной мощности кондиционера не хватает. Тогда можно «безболезненно» для кондиционера повысить его производительность на 10–30 %.
3. При проектировании систем кондиционирования лучше придерживаться унифицированных наружных блоков с меньшим типоразмером, чем наружных блоков с «разогнанными» компрессорами с частотами от 110 до 150 с–1. Меньшая рабочая частота увеличит энергетическую эффективность инверторного компрессора. Общий срок службы системы также будет выше. В случае необходимости можно увеличить производительность таких блоков с помощью переключателей на платах управления.