В предлагаемом материале мы попытаемся ответить на непростой вопрос — можно ли создать систему, которая будет обладать преимуществами как систем VRF (энергоэффективность, компактность, удобство эксплуатации), так и чиллерных систем (удобство монтажа, отсутствие фреона в помещениях, большие длины трубопроводов)?
Введение
Недавно на страницах журнала СОК мы закончили сравнительный анализ современных фреоновых (VRF) и водяных («чиллер — фанкойлы») систем кондиционирования воздуха [1]. С большим отрывом по множеству параметров «победили» системы VRF. Хотя существуют объекты (немногочисленные), где система «чиллер — фанкойлы» в принципе безальтернативна, например, высотные здания, где нет возможности применить поэтажную схему кондиционирования. Или здания аэропортов, где необходимо охлаждать огромные объёмы приточного воздуха. Оптимальная же область применения VRF — это кондиционирование большого количества сравнительно маленьких помещений.
Теперь давайте попробуем ответить на непростой вопрос — можно ли создать систему, которая будет обладать преимуществами как систем VRF (энергоэффективность, компактность, удобство эксплуатации), так и чиллерных систем (удобство монтажа, отсутствие фреона в помещениях, большие длины трубопроводов)?
Прежде чем ответить на этот вопрос, предлагаю обратить внимание на ещё одну проблему систем VRF — используемый хладагент. Сейчас во всём мире идёт активный переход от предыдущего двухкомпонентного хладагента R410a к более перспективному фреону R32. Фреон R32 наиболее часто используется сегодня в сплит-системах и мини VRF-системах. По сравнению с фреоном R410a фреон R32 обладает меньшим потенциалом глобального потепления GWP (675 против 2000) и большей удельной теплотой парообразования (309 кДж/кг против 223 кДж/кг). Следовательно, фреон R32 наносит меньший ущерб окружающей среде и способен нести больше энергии на килограмм энергоносителя (табл. 1). С другой стороны, он относится к трудно горючим веществам, что повышает риск пожара в зданиях. Именно поэтому сегодня фреон R32 не используют в больших VRF-системах, а только в сплит-системах и мини-VRF.
То есть можно обозначить первую проблему систем VRF — сложность использования нового хладагента R32 в системах производительностью более 12 кВт по холоду из-за его горючести.
Следующая проблема систем VRF — возможное превышение предельно допустимой концентрации (ПДК) фреона в обслуживаемых помещениях. В отличие от чиллерных систем, где во внутренних блоках находится безвредная для человека вода, во внутренних блоках VRF циркулирует фреон. При определённых условиях может произойти его утечка, поэтому при проектировании необходимо проверять ПДК фреона в помещении при возможной аварии. Проверяется обычно самое маленькое помещение на одном фреоновом контуре (рис. 1).
Решение проблемы превышения ПДК фреона в обслуживаемых помещениях при аварийном выбросе может решаться тремя способами.
Первый способ — самый простой и эффективный. Необходимо разбить систему VRF на несколько независимых контуров таким образом, чтобы количество фреона в одном контуре не могло привести к превышению аварийной концентрации даже в самом маленьком помещении. Для этого удобно пользоваться табл. 3.
Как видно из табл. 3, при всех своих плюсах фреон R32 сильно уступает фреону R410a с точки зрения применения в больших системах. Фактически из-за требований безопасности применение фреона R32 ограничено мини-VRF-системами производительностью до 12 кВт.
Второй способ. Необходимо обеспечить проёмы вверху и внизу дверей площадью не менее 0,15% от площади помещения (рис. 2), чтобы помещение, по сути, стало открытым. Если у нас площадь помещения 12 м², то нам необходимы отверстия общей площадью 12×0,0015 = 0,018 м².
И, наконец, третий способ. Необходимо во всех критичных помещениях установить датчик-газоанализатор на используемый фреон и отдельную систему аварийной вентиляции. В случае превышения ПДК фреона датчик даёт сигнал на систему оповещения людей и на включение аварийной вентиляции помещений (рис. 2). Например, компания Daikin пошла по этому пути и выпустила полноценную систему VRF на фреоне R32, оснастив её «технологией Shirudo» [2]. Технология Shirudo включает в себя меры контроля хладагента, а именно: датчики контроля концентрации фреона во внутреннем воздухе; запорные клапаны хладагента, позволяющие при аварии «собрать» весь хладагент в наружном блоке; и сигнализацию при утечке хладагента.
Итак, сегодня системы VRF, при всех своих плюсах, столкнулись с некоторыми проблемами использования новых хладагентов, в первую очередь R32. У чиллерных систем таких проблем нет, они легко перешли на новые хладагенты — от R32 до R290 (пропан).
Означает ли это, что мы увидим закат систем VRF как класса оборудования во всём мире? Я убеждён, что нет. Какие есть аргументы «за»?
1. Для мини-VRF-систем до 12 кВт по холоду никаких проблем с использованием хладагента R32 нет. А это как минимум пятая часть рынка систем VRF.
2. Фреон R410a на сегодняшний момент не является запрещённым фреоном. Он успешно применяется в полноразмерных системах VRF. Скорее всего, так и будет, пока не будет найдено устраивающее всех решение по большим системам.
3. Уже сегодня существуют решения, позволяющие обойти проблемы, связанные с аварийным выбросом фреона R32 в обслуживаемые помещения. Вот об этих решениях мы сейчас поговорим.
Существуют системы кондиционирования воздуха [3], создатели которых попытались объединить два типа систем: VRF и «чиллер — фанкойлы». Рассмотрим сначала их конструкцию ...