Азиатский вариант кондиционирования

В жизни нередки ситуации, когда одно помещение дома требуется обогреть, а другое в это же время охладить. Апотом- наоборот. Вот только технических средств, способных выполнить эти противоречивые требования,- раз-два и обчелся. Мы расскажем об одном, наиболее современном из них- мультизональных сплит-системах.

Разновидности систем кондиционирования

Система кондиционирования может быть локальной, централизованной или центральной. Локальная предназначена для одного или нескольких взаимосвязанных помещений, которые будет либо охлаждать, либо обогревать. Почти в каждой такой системе шумящий компрессор, теплообменник-конденсатор и вентилятор объединены в отдельном наружном блоке, который чаще всего выставляют на улицу. Теплообменник-испаритель с другим вентилятором объединяют в корпусе внутреннего блока, который, в свою очередь, оставляют в помещении. И хотя блоки связаны трубопроводом с циркулирующим фреоном, система кондиционирования все равно получается разделенной на две части. Поэтому к названию добавляют слово "сплит", в переводе с английского означающее "разделенный". При подключении к одному наружному блоку до пяти внутренних, которые обычно располагают в разных помещениях, появляется слово "мульти", и такие системы называют мультисплит-системами. Компания DAIKIN довела количество внутренних блоков до семи и назвала свою систему супермультисплит-системой. Если же для любого из внутренних блоков, а следовательно, и для каждого отдельного помещения можно автономно выбрать либо нагрев, либо охлаждение, то добавляют еще определение «зональная». Вот и получается мультизональная сплит-система. Причем постепенное увеличение возможностей климатической системы придает ей новое качество: каждый блок может быть независимым и в любой момент переключаться с нагрева на охлаждение и наоборот, не влияя на работу всей системы.

Теперь о централизованной системе кондиционирования. Она, в отличие от локальной, призвана обслуживать несколько независимых помещений одного здания (например, несколько квартир жилого дома или номеров гостиницы) с использованием общего трубопровода для хладагента. Этот трубопровод связывает все блоки (внутренние и наружные) в общую сеть. Естественно, что в одних помещениях пользователи могут захотеть нагреть воздух, а в других- охладить, поэтому каждый внутренний блок должен быть независимым от других в выборе режима и параметров. Отакой централизованной системе с промежуточным теплоносителем- водой (системе «чиллер-фенкойлы») мы писали в статье «Когда домашним климатом управляет вода». Но более экономична система непосредственного охлаждения, в которой хладагент делает все сам, без «посредников». Именно такой централизованной системой является МЗС.

И, наконец, самая совершенная- центральная система кондиционирования. Она обеспечивает воздуху в каждом помещении не только нужные температуру, влажность и чистоту, но и свежесть за счет подмешивания атмосферного воздуха с помощью вентиляции. Схем центральной системы несколько. Например, DAIKIN называет свою модель Hi-VRV и объединяет в ней МЗС (VRV), вентиляцию с рекуперацией и влагообменом (HRV) и систему управления и диагностики (Network solution). Здесь происходит также управление объемом подмешиваемого в каждое помещение атмосферного воздуха. Пример объединения МЗС с принудительной приточной вентиляцией для 7-комнатной квартиры описан в нашем журнале №3 за 2000 г.

Далее речь пойдет о МЗС как о централизованной системе кондиционирования. При значительной производительности наружного блока к ней можно подключить 16, 32 и даже 40внутренних блоков с максимальной суммарной длиной трассы трубопровода, соединяющего наружный блок с внутренними, до150м. Но эти показатели- не предел, если использовать в системе несколько наружных блоков, объединенных в общий "пакет",- выдержали бы предохранители на вводном электрощите. Как и центральная система кондиционирования, МЗС легко подключается к общей системе управления зданием BMS (Building Management System), которая призвана контролировать режимы работы всех сетей каждой квартиры- водопроводной, электрической, канализационной, кондиционирования, вентиляции, безопасности и т.д.- сединого пульта. Напомним, что через такую систему, имеющую выход в Интернет, можно «заглянуть» в свою квартиру из любого уголка планеты.

На российский рынок МЗС поставляют фирмы-производители только азиатского региона: японские DAIKIN, MITSUBISHI ELECTRIC, MITSUBISHI HEAVY, HITACHI, FUJITSU GENERAL, SANYO, TOSHIBA, южнокорейские LG, SAMSUNG, китайская HAIER. Их совместные усилия словно демонстрируют всему миру азиатский взгляд на систему кондиционирования воздуха, которая характеризуется четырьмя совершенно новыми качествами:

• модульностью- собирается из отдельных модулей, как из кубиков;
• адаптируемостью- допускает самую протяженную длину трубопровода;
• эффективностью- поддерживает наибольшее число внутренних блоков, приходящихся на один наружный;
• универсальностью- предоставляет автономный выбор работы в режиме нагрева или охлаждения для каждого внутреннего блока.

Именно в азиатском регионе планеты эти системы были придуманы, и в настоящее время их производство постоянно наращивается. Россия же с широким разнообразием погодных условий и, что более важно, с продолжительными периодами непостоянства этих условий в течение года является одним из главных потребителей таких систем.

В чем основное практическое преимущество МЗС? Она позволяет вместо установки двух автономных мультисплит-систем, одна из которых работала бы на нагрев, а другая на охлаждение, ограничиться одной. Такая замена, кроме сокращения количества наружных блоков на фасаде здания, еще дает экономию около 20% электроэнергии. Адополнительным преимуществом МЗС является то, что суммарная производительность внутренних блоков может быть в 1,3-1,5 раза выше производительности наружного блока. Это позволит "охватить" кондиционированием больше помещений, чем с помощью мульти- или супермультисплит-системы при такой же производительности. Ведь чаще всего либо одновременно работают не все внутренние блоки, либо они загружены не полностью. Производительность МЗС может составлять от 14 до 125кВт, но для частного жилья площадью до 300м² бывает вполне достаточно 22-30 кВт. Именно этой величиной производительности мы и ограничимся. Кразряду дешевых устройств такие МЗС не относятся. Так, система VRV от DAIKIN из наружного и шести внутренних блоков (5настенных, 1канальный) под ключ стоит $15200.

Схемы МЗС

Итак, 1-3 наружных блока и до 16внутренних в МЗС производительностью до 30кВт объединены с помощью трубопровода для циркуляции хладагента в замкнутую сеть. Трубопровод может быть выполнен по одной из двух схем- двухтрубной или трехтрубной. При любой из них одна трубка всегда предназначена для подачи хладагента из внутреннего блока в наружный. Двухтрубная схема напоминает по функциональным возможностям мультисплит-систему, то есть все блоки могут одновременно работать только в одном режиме- охлаждения или нагрева. Именно поэтому хладагент из наружного блока по второй трубке возвращается либо в жидком состоянии (при охлаждении), либо в газообразном (при нагреве), но делается это иначе, чем в мультисплитах, благодаря чему возросло количество обслуживаемых внутренних блоков. Втрехтрубной же МЗС из наружного блока в каждый внутренний по второй трубке поступает жидкий хладагент и одновременно по третьей- газообразный. Взависимости от разницы двух температур- воздуха в помещении и установленной на пульте управления- каждый внутренний блок может подключаться либо ко второй трубке, либо к третьей, а значит, или охлаждать, или нагревать воздух. Переключение с одного режима на другой происходит автоматическим выбором соединения- со второй или с третьей трубкой. При прокладке трубопровода до внутренних блоков используются в основном рефнеты (Refrigerant Net)- коллекторы и разветвители. Первые обеспечивают подвод к каждому внутреннему блоку одной из трубок, а вторые используют для объединения нескольких внутренних блоков, работающих в одинаковом режиме, в самостоятельную ветвь.

Всем сложным процессом перераспределения хладагента, работой электродвигателей (компрессоров, вентиляторов), электромагнитных клапанов, датчиков температуры и давления управляет микропроцессор- "мозги" кондиционера. Он оптимизирует работу компрессора (компрессоров), а также "рассчитывает" точное распределение хладагента по ветвям трубопровода. Ему помогает инверторная технология, создающая плавное изменение частоты вращения всех двигателей, работающих в системе. Она очень точно регулирует производительность компрессора или вентилятора, поэтому поддерживает температуру в помещении с точностью до 0,5С. Напомним, что в обычном кондиционере (без инвертора) производительность меняется простым включением и выключением компрессора (то есть управляется по времени работы компрессора).

Такие фирмы, как MITSUBISHI HEAVY, DAIKIN, SANYO, FUJITSU GENERAL, предлагают преимущественно трехтрубные МЗС, а остальные из перечисленных выше- двухтрубные. Компания MITSUBISHI ELECTRIC в своей City Multi серии R2 реализует промежуточное решение: спомощью специального ВС-контроллера при двух трубках обеспечивается возможность одновременного охлаждения одних помещений и нагрева других. По второй трубке из МЗС подается смесь жидкой и газообразной фаз хладагента, которая затем разделяется в ВС-контроллере. Он представляет собой устройство размером с внутренний блок, снабжен дополнительным теплообменником, с помощью которого удается достичь любого соотношения между жидкой и газообразной фазами поступающего из наружного блока хладагента. Внем, по сути, осуществляется перераспределение тепла (которое фреон поглотил в охлаждаемых помещениях) по нагреваемым помещениям с помощью отдельных ветвей трубопровода. При непосредственном подключении к порту ВС-контроллера внутренний блок будет работать автономно, то есть как в трехтрубной МЗС. При подключении к одному порту сразу нескольких блоков, образующих самостоятельную ветвь, все они могут работать только в одном режиме- на нагрев или на охлаждение, то есть как при двухтрубной МЗС. Все расчеты и переключения осуществляет микропроцессор МЗС.

Во всех МЗС предусмотрена функция перераспределения масла OMS (Oil Management System), которая исключает действие подшипников компрессора «всухую». Она не только поддерживает уровень масла во всех компрессорах постоянным, но и периодически возвращает в наружный блок масло, попавшее в трубопровод вместе с фреоном. Так, OMS фирмы TOSHIBA возвращает масло ежечасно.

Особенности конструкции наружных блоков

Наружные блоки малой производительности (до14кВт) содержат один компрессор с инверторным управлением, что обеспечивает точность поддержания температуры в пределах 0,5С. Но уже у следующего в модельном ряду наружного блока (свыше22кВт) установлено два компрессора- один обычный, а другой инверторный. Первый, более дешевый, обеспечивает уровень производительности, а второй сохраняет точность поддержания температуры. При такой комбинированной технологии первым включается инверторный компрессор, и когда его производительности становится недостаточно, подключается обычный компрессор на всю свою мощность, а недостающую производительность поставляет инверторный напарник. Если есть еще и третий компрессор, при дальнейшем росте производительности аналогичным образом подключается и он, а производительность инверторного вновь снижается. Комбинированная технология, используемая большинством фирм, удешевляет стоимость оборудования по сравнению с инверторной технологией и обеспечивает точность температуры в помещении в пределах 0,5С, что в 2раза выше, чем при обычном компрессоре.

Правда, есть и иные решения. Так, фирмы SANYO и FUJITSU GENERAL не применяют инвертор, а изменяют производительность дискретно. Причем SANYO не выпускает инверторных моделей совсем, а в своей мультизональной системе Eco-Multi использует вертикальный компрессор Scroll модели SuperPC с тремя регулирующими клапанами (байпасами). Производительность одного из компрессоров меняется дискретно, например, модель SPW-CR903GVH8 снабжена 16уровнями производительности. Она на 10% дешевле инверторной модели аналогичной производительности и выполняет те же функции, только не плавно, а дискретно. Афирма FUJITSU GENERAL в своей МЗС модели AOY90TPA использует 3компрессора с байпасами. Компания MITSUBISHI ELECTRIC, наоборот, применяет только инверторные компрессоры, исключив в однокомпрессорной модели PURY-P200YMF-C повышенные пусковые токи.

Внешне корпус многокомпрессорных наружных блоков выглядит как бы состоящим из соединенных между собой секций. Почти все перечисленные фирмы используют воздушное охлаждение конденсатора наружного блока с помощью мощного осевого вентилятора, но, например, MITSUBISHI ELECTRIC в своих City Multi серии WR2 предлагает водяное охлаждение. Оно очень эффективно, только нужно установить наружный блок в помещении, исключающем замерзание воды.

Разнообразие внутренних блоков

Поскольку МЗС "выросла" из сплит-системы, в ней используются те же 5типов внутренних блоков- потолочный, кассетный (одно-, двух- и четырехпоточный), напольный, настенный и канальный. Внешне они могут отличаться только дизайном, внутренне- гораздо существеннее. Поэтому хотелось бы предостеречь любителей поэкспериментировать с комбинацией блоков разных брендов. Дело в том, что микропроцессор МЗС каждого производителя состоит как бы из двух согласованных частей- одна в наружном блоке, другая во внутренних. Именно поэтому попытка скомпоновать МЗС из блоков разных производителей обречена на провал- части микропроцессора просто «не поймут» друг друга.

Для контроля температуры воздуха в помещении можно выбрать один из двух датчиков температуры (термисторов)- на впускном диффузоре внутреннего блока или на пульте управления. Впервом случае будет поддерживаться температура, усредненная по всей площади помещения, а во втором- преимущественно в месте расположения пульта управления. Соответствующие настройки делают при монтаже МЗС. Правда, в серии К компании DAIKIN используются оба вида термодатчиков, включающихся автоматически по определенному алгоритму, и настройка не нужна.

Фирма TOSHIBA использует в своих MMS активную систему EN378, контролирующую утечку хладагента. Эта система призвана обезопасить пользователя от разгерметизации системы. Вкаждом помещении с внутренним блоком устанавливается специальный датчик RDC1, а в подводящем трубопроводе- соленоидный клапан. Наиболее слабым звеном в трубопроводе является место соединения внутреннего блока развальцовкой, через которое может потихоньку "стравливаться" хладагент. Более тяжелый, чем воздух, фреон начнет скапливаться на уровне пола, где и нужно расположить датчик. Вслучае утечки последний не только издаст звуковые сигналы, но и отключит с помощью соленоидного клапана подачу хладагента к этому внутреннему блоку. После восстановления герметичности трубопровода достаточно включить соленоидный клапан, и внутренний блок вновь станет полноправной частью всей системы.

Основные сведения о хладагентах для бытовых кондиционеров

Управление системой

Три основные разновидности систем кондиционирования потребовали разработки трех видов управления МЗС, называемых аналогично- локальное, централизованное и центральное. Локальное управление одним внутренним блоком осуществляют с помощью беспроводного инфракрасного или проводного электрического пульта. Централизованное управление позволяет манипулировать одним, несколькими или всеми блоками МЗС с общего проводного пульта или от компьютера. Спомощью пульта можно задать любую температуру в любом помещении и выбрать любой режим работы любого внутреннего блока. Можно подключить к МЗС компьютер- персональный или встроенный, используя специальное программное обеспечение фирмы-производителя. Компания MITSUBISHI ELECTRIC предлагает с помощью довольно простого интерфейсного устройства осуществлять управление и удаленную диагностику климатической системы City Multi. Вэтом случае вся информация о состоянии системы и значениях рабочих параметров постоянно передается на компьютер. Диагностирование может осуществляться с помощью модема, адаптера CMS-MNF и интерфейсного устройства модели Maintenance Tool. Для кондиционеров MultiV от LG предусмотрена возможность управления по телефону через Интернет.

Классы энергоэффективности мультисплит-систем

Локальное и централизованное управление могут объединяться, при этом часть блоков будет управляться двумя пультами, один из которых должен стать основным (master), а другой- дополнительным (slave). Наконец, центральное управление осуществляется с единого пульта всего здания или коттеджа с предварительным созданием системы BMS. Общие рекомендации по выбору типа управления давать сложно, пусть каждый пользователь выбор сделает сам, на основании собственных представлений о понятии «удобство».

Хорошо известно, что комфортный микроклимат- это не только температура воздуха, но и его влажность и свежесть. Именно поэтому в МЗС предусмотрена возможность запрограммированного поддержания относительной влажности воздуха в диапазоне 35-60%. Однако если воздух пересушен, восстановить его исходную влажность МЗС не сможет. Помимо этого, при монтаже МЗС можно установить дополнительно комплект для частичного подмеса (до10%) свежего уличного воздуха и его подогрева.

В случае кратковременных перебоев в электросети, которые нет-нет да и случаются, наружный блок выключится, чтобы предохранить компрессор от возможных неполадок, но параметры последнего режима будут предварительно записаны в постоянную память микропроцессора. После стабилизации питания кондиционер включится автоматически, а микропроцессор восстановит параметры режима работы из своей памяти. Включение произведет специальная функция перезапуска («авторестарта»), которая предусмотрена в системе управления кондиционером каждой из перечисленных фирм.

МЗС сложнее мультисплит-системы. Ачем сложнее автоматика, тем труднее определить причины ее возможной неисправности. Именно поэтому почти все фирмы предусматривают функцию самодиагностики, которая постоянно или с определенной периодичностью "опрашивает" систему с целью поиска отклонений параметров от допустимых норм. Вслучае обнаружения подобных отклонений сведения о них выдаются в виде комбинаций горящих светодиодов (LED- Light Emitting Diode) или высвечивающихся на жидкокристаллическом дисплее цифровых кодов (LCD- Liquid Crystal Display). Иногда могут использоваться и тот и другой способ, как, например, у DAIKIN и у SANYO. Фирмы MITSUBISHI ELECTRIC, MITSUBISHI HEAVY и TOSHIBA предусматривают вывод данных о значениях основных параметров (например, о давлении хладагента в трубопроводе, величине пускового тока, частоте инвертора) в виде цифровых кодов индикации на плате управления наружного блока.

Климатические системы рассчитаны на отрицательные температуры атмосферного воздуха (до -5С при охлаждении и до -15С при нагреве). Учитывая недостаточность этого предела для России, компания DAICHI разработала для оборудования VRV технологию "Полюс", защищенную российским патентом и позволяющую опустить допустимый нижний предел температуры работы оборудования DAIKINдо -50С.

Фирма MITSUBISHI ELECTRIC предусмотрела постоянный анализ фактического соотношения компонентов хладагента R407C. На основании этого анализа микропроцессор корректирует давление и скорость перемещения теплоносителя в трубопроводе. Это позволяет дозаправлять их МЗС этим «капризным» хладагентом.

Уровень шума

Основным источником шума при работе МЗС являются компрессор и вентилятор наружного блока. При производительности до 30кВт почти все фирмы устанавливают спиральный компрессор Scroll (вертикальный или горизонтальный), который работает тише других. На шумовые характеристики осевого вентилятора наибольшее влияние оказывают форма и количество лопастей. Трехлопастные вентиляторы с усовершенствованной формой лопастей (например, модели Air Foil Fan фирмы DAIKIN или Diameter Stealth Fan фирмы TOSHIBA) несколько снижают уровень звукового давления, но оно не опускается ниже 58дБА. На близком расстоянии этот шум сравним со звучанием электробритвы при бритье или электрофена при сушке волос. Звук работающего внутреннего блока определяется скоростью вентилятора- чем она выше, тем больше шум. Именно поэтому при многоступенчатом регулировании скорости каждая фирма указывает шум для любой скорости, начиная с минимальной, когда он составляет обычно 30-32 дБА, что соответствует тихому разговору.

Гарантийное и сервисное обслуживание

Каждая фирма дает гарантию на 3года. Втечение этого срока любая неисправность, возникшая по вине изготовителя, будет устранена бесплатно специалистами того технического центра, который монтировал климатическое оборудование. Условием гарантии производителя является выполнение всех требований эксплуатации, которые оговорены в гарантийном талоне. Сам талон обязательно должен быть правильно заполнен после монтажа оборудования.

Сервисное обслуживание связано с послегарантийным периодом работы климатической техники и поэтому, естественно, является платным. Оборудование может быть поставлено на сервисное обслуживание в одном из авторизованных центров- не обязательно том, где осуществлялся первоначальный монтаж. Такие бренды, как, например, TOSHIBA, SAMSUNG («БЕЛАЯ ГВАРДИЯ») и SANYO («ПОЛЕЛЬ»), предоставляют возможность через указанные климатические фирмы обменять кондиционер старой модели на новый того же класса.

Редакция благодарит фирмы DAICHI, «АЭРОПРОФ», «АРКТИКА», «ЕВРОКЛИМАТ», PETROSPEK, «ПОЛЕЛЬ», «ВЕРТЕКС-ИНЖИНИРИНГ», «БЕЛАЯ ГВАРДИЯ», «ВОСТОЧНЫЙ ВЕТЕР», представительства компаний MITSUBISHI ELECTRIC, SAMSUNG и LG ELECTRONICS за помощь в подготовке материала.

• Источник: Журнал «Идеи вашего дома»№64