Продолжаем серию статей, направленных на изучение технологий получения холода и тепла, которые используются в современном классе кондиционеров — VRF-системах. Сейчас мы рассмотрим применение технологии с дополнительной подачей хладагента в компрессор (EVI).
EVI (Enhanced Vapor Injection) — это технология подачи (впрыска) дополнительного количества хладагента в компрессор для увеличения его производительности.
Идея отопления зданий с помощью воздушного теплового насоса витает в воздухе уже давно. Первые кондиционеры с тепловым насосом появились в Японии и успешно обогревали дома в условиях японского климата при температуре до −10°C. Однако даже у японцев бывают морозы до −20°C, и стандартные тепловые насосы уже не справлялись с такими температурами. Поэтому в Японии были распространены наружные блоки кондиционеров с встроенными небольшими газовыми горелками для подогрева наружного блока в период «экстремальных» холодов. В первый раз автор увидел такой «дымящийся» наружный блок в Токио в далёком 2008 году и был сильно удивлён.
В дальнейшем переход на инверторные компрессоры и фреоны высокого давления увеличили температурный диапазон работы наружного блока до −20°C. Это стало достаточно для Японии и Европы, но в России в большинстве городов морозы достигают −30°C и ниже, поэтому использовать кондиционер в качестве основной системы отопления можно только совместно с дополнительным источником тепловой энергии (камин, пеллетный котёл, электроконвекторы и т. д.). Такая схема получила название «бивалентной». Тем не менее, развитие теплонасосных технологий продолжилось, и современные VRF-системы могут эффективно работать в режиме обогрева при температуре уличного воздуха до −30°C. Это произошло за счёт применения совершенно нового типа компрессоров с дополнительным впрыском хладагента, и данная технология получила название EVI.
Многие производители систем VRF (Midea, Mitsubishi Electric, LG и т. д.) анонсировали применение в своих новых системах EVI-технологии. Что это за технология, мы разберём чуть ниже, а для начала давайте поймём, зачем она нужна и почему стандартные инверторные компрессоры не могут обеспечить требуемую производительность.
Для чего нужна система кондиционирования? Изначально система кондиционирования разрабатывалась именно как система охлаждения внутреннего воздуха для достижения комфортных или технологических параметров. Далее в процессе развития кондиционер стал нести дополнительные функции, а именно обогрев, осушение или увлажнение, вентиляцию, очистку воздуха от пыли и т. д.
Однако первоначальная и основная функция системы кондиционирования — всё-таки охлаждение. Так вот, в режиме охлаждения стандартные параметры окружающей среды, согласно японским и европейским нормам, следующие: температура внутреннего воздуха — +27°C, температура наружного воздуха — +35°C. Для компрессора кондиционера важны в первую очередь температуры кипения и конденсации фреона, поэтому рассмотрим их тоже. Стандартная температура кипения — +5°C, стандартная температура конденсации — +47°C. В процессе реальной эксплуатации эти параметры могут немного отличаться, но незначительно. Итого стандартный перепад температур кипения и конденсации фреона в режиме охлаждения для обычного компрессора составляет примерно 40–50°C.
Теперь давайте подумаем, что происходит с компрессором кондиционера, когда включается режим обогрева. С помощью четырёхходового клапана меняется направление движения хладагента в системе, но компрессор продолжает работать в том же режиме, что и ранее (рис. 1).
В режиме обогрева стандартные температуры внутреннего воздуха +20°C и наружного воздуха +7°C, температуры кипения и конденсации хладагента, соответственно, −5°C и +45°C, итого перепад составит около 50°C. Вроде бы не отличается от режима охлаждения. Но загвоздка в том, что диапазон наружных температур и температура испарения в режиме обогрева могут колебаться в гораздо бóльших пределах, чем в режиме охлаждения. Например, при наружной температуре −20°C температура кипения хладагента будет уже −35°C, соответственно, перепад между температурами кипения и конденсации будет 80°C, а это уже значительно выше, чем в режиме охлаждения. А если температура наружного воздуха будет ещё ниже, например, −30°C, то разница температур кипения и конденсации окажется минимум 90°C.
Следовательно, первый вывод, который мы должны сделать: компрессор кондиционера в режимах обогрева и охлаждения работает в разных условиях. В режиме обогрева значительно снижаются температура кипения хладагента и давление всасывания компрессора. Сниженное давление всасывания приводит к снижению производительности компрессора. Инверторный компрессор пытается поднять свою производительность путём увеличения частоты вращения, что увеличивает одновременно энергопотребление, уменьшает КПД сжатия хладагента, увеличивает перегрев компрессора. Компрессор охлаждается циркулирующим через него фреоном, поэтому при определённой температуре наружного воздуха количества хладагента на всасывании становится недостаточным для охлаждения компрессора, и он отключается по перегреву. Например, температура перегрева компрессора ...
Читать продолжение: https://www.c-o-k.ru/articles/analiz-vrfsistem-tehnologiya-dopolnitelnoy-podachi-hladagenta-v-kompressor-evi