Sustav chiller-fan coil: princip rada i opremanje sustava termoregulacije

Multizonalni klimatski sustav čiler-fan coil namijenjen je stvaranju ugodnih uvjeta unutar zgrade velike površine. Radi neprekidno – ljeti opskrbljuje hladnoćom, a zimi toplinom, zagrijavajući zrak na zadanu temperaturu. S njegovim uređajem vrijedi se upoznati, slažete li se?

U članku koji smo predložili detaljno je opisana konstrukcija i sastavni dijelovi klimatskog sustava. Navedeni su i detaljno analizirani načini povezivanja opreme. Reći ćemo vam kako je uređen i kako funkcionira ovaj sustav termoregulacije.

Sastavni dijelovi sheme čiler-fan coil

Uloga rashladnog uređaja dodijeljena je čileru – vanjskom bloku koji proizvodi i dovodi hladnoću kroz cjevovode s vodom ili etilen glikolom koji u njima cirkulira. Po tome se razlikuje od ostalih split-sustava, gdje se kao nositelj topline upumpava freon.

Za kretanje i prijenos freona, hladiva, potrebne su skupe bakrene cijevi. Ovdje se s tim zadatkom odlično nose vodovodne cijevi s toplinskom izolacijom. Na njezin rad ne utječe temperatura vanjskog zraka, dok split-sustavi s freonom gube radnu sposobnost već pri -10⁰. Unutarnji izmjenjivač topline je fan coil.

On prima tekućinu niske temperature, zatim prenosi hladnoću u zračni prostor prostorije, a zagrijana tekućina vraća se natrag u čiler. Fan coilovi se postavljaju u svim sobama. Svaki od njih radi prema individualnom programu.

Osnovni elementi sustava su crpna stanica, čiler, fan coil. Fan coil može biti postavljen na velikoj udaljenosti od čilera. Sve ovisi o tome kolikom snagom raspolaže crpka. Broj fan coilova proporcionalan je snazi čilera.

Obično se takvi sustavi primjenjuju u hipermarketima, trgovačkim kompleksima, građevinama izgrađenim pod zemljom, hotelima. Ponekad se koriste kao grijanje. Tada se po drugom krugu u fan coilove dovodi zagrijana voda ili se sustav prebacuje na kotao za grijanje.

Konstrukcijska izvedba sustava

Prema konstrukcijskoj izvedbi sustavi čiler-fan coil mogu biti 2-cijevni i 4-cijevni. Prema vrsti ugradnje razlikuju se uređaji: zidni, podni, ugradni.

Sustav se ocjenjuje prema sljedećim glavnim parametrima:

• snazi ili rashladnom kapacitetu čilera;
• učinkovitosti fan coilova;
• učinkovitosti premještanja zračne mase;
• duljini magistrala.

Posljednji parametar ovisi o snazi crpne jedinice i kvaliteti toplinske izolacije cijevi.

Povezivanje čilera i fan coila

Usklađeno funkcioniranje sustava ostvaruje se povezivanjem chiller-a s jednom ili više fan coil jedinica putem cjevovoda s toplinskom izolacijom. U slučaju izostanka iste, znatno pada vrijednost učinkovitosti sustava.

Svaka fan coil jedinica ima individualni priključni sklop putem kojeg se osigurava regulacija njezine izvedbe kako u slučaju proizvodnje topline, tako i hlađenja. Potrošnja rashladnog sredstva u pojedinoj jedinici regulira se pomoću posebne armature — zapornog i regulacijskog ventila.

Kako bi se usmjerila ohlađena voda u izmjenjivač topline, jedna se cijev povezuje na fan coil jedinicu, a druga – za odvod tekućine – na chiller. Uređaj sustava dopušta miješanje rashladnog sredstva s toplinskim medijem.

Ako se ne smije dopustiti miješanje toplinskog medija s rashladnim sredstvom, voda se zagrijava u zasebnom izmjenjivaču topline i shema se nadopunjuje cirkulacijskom pumpom. Kako bi se osigurala glatka regulacija protoka radne tekućine kroz izmjenjivač topline, prilikom montaže sheme priključka koristi se trosmjerni ventil.

Ako je u zgradi instaliran dvocijevni sustav, i hlađenje i grijanje se odvijaju pomoću rashladnog uređaja — chiller-a. Za povećanje učinkovitosti grijanja pomoću fancoil jedinica u hladnom razdoblju, uz chiller se u sustav uključuje i kotao.

Za razliku od dvocijevnog sustava s jednim izmjenjivačem topline, u četverocijevni sustav ugrađena su 2 takva čvora. U ovom slučaju fancoil može raditi i za grijanje i za hlađenje, koristeći u prvom slučaju tekućinu koja cirkulira u sustavu grijanja.

Jedan od izmjenjivača topline spaja se na cjevovod s rashladnim sredstvom, a drugi na cijev s toplinskim medijem. Na svakom izmjenjivaču topline nalazi se individualni ventil kojim upravlja posebna upravljačka ploča. Ako se primjenjuje takva shema, rashladno sredstvo se nikada ne miješa s toplinskim medijem.

Budući da temperatura toplinskog medija u sustavu tijekom sezone grijanja varira od 70 do 95⁰ i za većinu fancoil jedinica premašuje dopuštenu, ona se prethodno smanjuje. Stoga vruća voda koja dolazi iz centralne toplinske mreže do fancoil jedinica prolazi kroz posebnu toplinsku stanicu.

Osnovne klase čilera

Uvjetna podjela chiller-a na razrede događa se ovisno o vrsti rashladnog ciklusa. Prema ovoj značajki svi se chiller-i mogu uvjetno svrstati u dva razreda — apsorpcijske i parokompresijske.

Uređaj apsorpcijskog agregata

Apsorpcijski chiller ili ABHM za rad koristi binarnu otopinu u kojoj su prisutni voda i litijev bromid — apsorber. Princip funkcioniranja je apsorpcija topline od strane rashladnog sredstva u fazi pretvorbe pare u tekuće stanje.

Takve jedinice koriste toplinu koja se oslobađa tijekom rada industrijske opreme. Pritom apsorbirajući apsorber s vrelištem koje znatno premašuje odgovarajući parametar rashladnog sredstva, dobro otapa rashladno sredstvo.

Shema funkcioniranja chiller-a ove klase je sljedeća:

1. Toplina iz vanjskog izvora dovodi se do generatora, gdje zagrijava smjesu litijevog bromida i vode. Prilikom vrenja radne smjese, rashladno sredstvo (voda) potpuno isparava.
2. Para se prenosi u kondenzator i postaje tekućina.
3. Rashladno sredstvo u tekućem obliku dolazi do prigušnice. Ovdje se hladi, a tlak pada.
4. Tekućina ulazi u isparivač, gdje dolazi do isparavanja vode i apsorpcije njezinih para otopinom litijevog bromida — apsorberom. Zrak u prostoriji se hladi.
5. Razblađeni apsorbent se ponovno grije u generatoru, i ciklus se ponovno pokreće.

Takav sustav klimatizacije još nije dobio široku rasprostranjenost, ali je potpuno u skladu sa suvremenim trendovima koji se tiču uštede energije, stoga ima dobre izglede.

Konstrukcija parokompresijskih postrojenja

Na osnovi kompresijskog hlađenja funkcionira većina rashladnih jedinica. Hlađenje se odvija putem neprekidne cirkulacije, vrenja pri nižim temperaturama, tlaku i kondenzacije rashladnog nosioca u sustavu zatvorenog tipa.

U konstrukciju chiller-a ove klase ulaze:

• kompresor;
• isparivač;
• kondenzator;
• cjevovodi;
• regulator protoka.

Hladno sredstvo cirkulira u zatvorenom sustavu. Tim procesom upravlja kompresor, u kojem se plinovita tvar niske temperature (-5⁰) i tlaka 7 atm podvrgava kompresiji pri čemu se temperatura podiže na 80⁰.

Suha zasićena para u komprimiranom stanju odlazi u kondenzator, gdje se hladi na 45⁰ pri nepromijenjenom tlaku i pretvara u tekućinu.

Sljedeća točka na putu kretanja je prigušnica (redukcijski ventil). U ovoj fazi tlak se smanjuje od vrijednosti koja odgovara kondenzaciji do granice pri kojoj dolazi do isparavanja. Istodobno se temperatura smanjuje približno na 0⁰. Tekućina djelomično isparava i stvara se vlažna para.

Na shemi je prikazan zatvoreni ciklus po kojem funkcionira parokompresijsko postrojenje. U kompresoru (1) vrši se kompresija vlažne zasićene pare dok ne postigne tlak p1. U kompresoru (2) para predaje toplinu i pretvara se u tekućinu. U prigušnici (3) smanjuju se i tlak (p3 – p4) i temperatura (T1-T2). U izmjenjivaču topline (4) tlak (p2) i temperatura (T2) ostaju nepromijenjeni.

Po ulasku u izmjenjivač topline – isparivač, radna tvar, mješavina pare i tekućine, predaje hladnoću nositelju topline i preuzima toplinu od rashladnog sredstva, pritom se i suši. Proces se odvija pri stalnim vrijednostima tlaka i temperature. Pumpe dovode tekućinu niske temperature do fan coil jedinica. Nakon što prođe taj put, rashladno sredstvo vraća se u kompresor kako bi ponovno započelo cijeli parokompresijski ciklus.

Specifičnost parokompresijskog čilera

U hladno vrijeme chiller može raditi u režimu prirodnog hlađenja – to se naziva free cooling. Pritom nositelj topline hladi vanjski zrak. Teoretski, slobodno hlađenje moguće je pri vanjskoj temperaturi manjoj od 7 ⁰C. U praksi je optimalna temperatura za to 0⁰.

Pri podešavanju na način rada 'toplinska pumpa', chiller radi na grijanje. Ciklus prolazi kroz promjene, posebno kondenzator i isparivač mijenjaju svoje funkcije. U tom slučaju, nositelj topline treba podvrgnuti ne hlađenju, nego zagrijavanju.

Najjednostavniji su monoblok chilleri. U njima su svi elementi kompaktno objedinjeni u jednu cjelinu. Dolaze u prodaju 100% opremljeni, uključujući i punjenje rashladnim sredstvom.

Ovaj način rada najčešće se koristi u velikim uredima, javnim zgradama, skladištima. Chiller je rashladni agregat koji daje tri puta više hladnoće nego što troši. Njegova učinkovitost kao grijača još je veća – troši četiri puta manje električne energije nego što daje topline.

Čime se razlikuje hladivo od nositelja topline?

Rashladni agens je radna tvar koja tijekom rashladnog ciklusa može biti u različitim agregatnim stanjima pri različitim vrijednostima tlaka. Nosač topline ne mijenja fazna stanja. Njegova funkcija je prijenos hladnoće ili topline na određenu udaljenost.

Transportom rashladnog sredstva upravlja kompresor, a nosača topline pumpa. Temperatura rashladnog agensa može pasti ispod točke vrelišta, kao i porasti iznad nje. Nosač topline, za razliku od rashladnog sredstva, stalno radi u uvjetima temperatura koje ne rastu iznad točke vrelišta pri trenutnom tlaku.

Uloga fan coila u sustavu klimatizacije

Fan-coil je važan element centraliziranog klimatskog uređaja. Drugi naziv je ventilatorski dovodnik. Ako se pojam fan-coil doslovno prevede s engleskog, zvuči kao ventilator-izmjenjivač topline, što najtočnije prenosi princip njegova rada.

U konstrukciju fan-coila uključen je mrežni modul koji osigurava povezivanje sa središnjim upravljačkim uređajem. Čvrsto kućište skriva konstrukcijske elemente i štiti ih od oštećenja. S vanjske strane postavlja se ploča koja ravnomjerno raspoređuje zračne struje u različitim smjerovima.

Namjena uređaja je primanje nosača niske temperature. Na popis njegovih funkcija također ulaze recirkulacija i hlađenje zraka u prostoriji u kojoj je instaliran, bez dotoka zraka izvana. Glavni elementi fan-coila smješteni su u njegovom kućištu.

One uključuju:

• centrifugalni ili dijametralni ventilator;
• izmjenjivač topline u obliku spiralnog svitka koji se sastoji od bakrene cijevi i aluminijskih rebara na njoj;
• filter za prašinu;
• upravljačka jedinica.

Osim osnovnih sklopova i dijelova, u konstrukciju fan-coila ulaze: posuda za hvatanje kondenzata, pumpa za ispumpavanje istog, elektromotor pomoću kojeg se okreću zračne zaklopke.

Na fotografiji je kanalni fan-coil marke Trane. Učinak dvoRedičnih izmjenjivača topline je 1,5 – 4,9 kW. Agregat je opremljen tihim ventilatorom i kompaktnim kućištem. Odlično se smješta iza lažnih panela ili iza spuštene stropne konstrukcije.

Ovisno o načinu ugradnje, postoje stropni fan-coilovi, kanalni, koji se ugrađuju u kanale kroz koje se dovodi zrak, bez kućišta, gdje su svi elementi montirani na okvir, zidni ili konzolni.

Stropni uređaji su najpopularniji i imaju dvije izvedbe: kasetne i kanalne. Prvi se ugrađuju u velike prostorije sa spuštenim stropovima. Iza spuštene konstrukcije smješta se kućište. Vidljiva ostaje donja ploča. Mogu raspoređivati zračne struje na dvije ili sve četiri strane.

Ako se sustav planira koristiti isključivo za hlađenje, najbolje mjesto za njega je strop. Ako je konstrukcija namijenjena grijanju, uređaj se postavlja na zid u donjem dijelu.

Potreba za hlađenjem ne postoji uvijek, stoga se, kao što se vidi na shemi koja prikazuje princip rada sustava chiller-fan coil, u hidralički modul ugrađuje spremnik koji sluzi kao akumulator za rashladno sredstvo. Toplinsko sirenje vode kompenzira ekspanzijska posuda spojena na dovodni cjevovod.

Upravljanje fan coil uredajima vri s e rucno ili automatski. Ako ventilatorski konvektor radi na grijanje, u rucnom nacinu rada prekida se dovod hladne vode. Kada radi na hlađenje, zatvara se dovod tople vode i otvara put za dotok rashladne radne tekucine.

Upravljacka ploca za upravljanje i 2-cijevnim i 4-cijevim fan coil uredajem. Modul se izravno spaja na uredaj i postavlja u njegovoj blizini. Na njega se spajaju upravljacka ploca i kabeli za njezino napajanje.

Za rad u automatskom nacinu rada na ploci se postavlja potrebna temperatura za odredenu prostoriju. Podrka zadane vrijednosti ostvaruje se pomoco termostata koji korigiraju cirkulaciju medija za prijenos topline – hladnog i toplog.

Prednost fan coil uredaja nije samo u koristenju jeftinog medija za prijenos topline, vec i u brzom otklanjanju kvarova poput curenja vode. Time se smanjuje troak njihovog servisa. Primjena ovih uredaja najenergetski je ucinkovitiji nacin stvaranja povoljne mikroklime u zgradi.

Buduci da svaka velika zgrada ima zone s razlicitim zahtjevima za temperaturni režim, svaku od nijh treba opsluzivati zaseban fan coil ili nijhova grupa s identicnim postavkama.

Broj agergata odreduje se u fazi projekirranja sustava proracunom. Ciena pojedinih komponenti sustava chiller-fan coil prilicno je visoka, stoga i proracun i projekirranje sustava treba provesti sto precije.

Zaključci i koristan video na temu

Video #1. Sve o uredaju, radu i principu djelovanja sustava termo regulacije:

Video #2. O tome kako instalirati i pustiti u rad chiller:

Instalacija sustava chiller-fan coil prepručuje se u srednjim i velikim zgradama povrsine veće od 300 m². Za privatnu kucu, cak i ogromnu, montaza takvog sustava termoregulacije je skupo zadovoĺjstvo. S druge strane, takva financijska ulaganja osiguravaju udobnost i dobro osjećanje, a to nije malo.

Pisite, molim Vas, komentare u bloku koji se nalazi ispod. Postavlajte pitanja o zanimljivim tockama, podielite svoje misljenje i dojmove. Mozda imate iskustva u podrucju uredaja klimatskog sustava chiller-fan coil ili fotografije na temu clanka?