Методика подбора ККБ для приточных установок

Всё более популярными при выполнении проектов систем центрального охлаждения помещений являются компрессорно-конденсаторные блоки (ККБ).

Используемые для охлаждения вентиляционных систем, они обладают рядом достоинств:

• затраты на получение 1 кВт холода меньше, чем при устройстве чиллерных систем охлаждения;
• удобное регулирование при помощи типовых модификаций контроллеров;
• простой монтаж без устройства добавочного оснащения: воздуховодов, вентиляторов и прочего оборудования.

В практической деятельности различных организаций имеется много наглядных образцов кондиционирования вентсистем, в которых ККБ или не работают, или быстро выходят из строя. Причиной этому является неправильно выполненный расчет и подбор элементов системы.

При использовании типовых методов подбора агрегатов достаточно часто наблюдаются случаи ошибок, влияющие на эксплуатацию системы.

Рассмотрим пример подбора ККБ и испарителя по наиболее часто встречающейся методике, дающей неверные и искаженные результаты. Расчет проводим с учетом условных параметров, наглядно показывающих алгоритм подбора:

1. Для расчета принимаются первоначальные данные — потребление воздуха приточной установки, принимаем 4500 м3/час.
2. Принимается приточная установка прямоточного типа, без рециркуляции, работающая на применении наружного воздуха.
3. Регион возведения строительного объекта — Москва, показатели температуры воздуха +28 °С, влажности 45%, на выходе +13 °С.
4. Используя i-d диаграмму, определяется необходимая величина расхода холода. Для данного примера она равна 33,4 кВт.
5. С учетом полученного значения расхода холода (33,4 кВт) подбирается ККБ, рассматривая ближайшую большую и меньшую модификацию.
6. Принимается марка, предполагающая запас холода 35,3 кВт (TSA120/380-3).

В процессе работы приточной установки и модели ККБ, подбор которой выполнен по описанной методике, возникают следующие проблемные вопросы:

ККБ имеет завышенную производительность

При проведении подбора кондиционера вентиляции в расчет приняты параметры +28°С и 45% влажности. Но эксплуатация кондиционера будет осуществляться и при других значениях температур.

На контроллере выполняется установка +20°С или более низкий показатель. ККБ дает производительность в размере 100% или 0%. В случае снижения параметров внешнего воздуха ККБ не снижает производительность, а может и увеличивать её, используя большее переохлаждение в конденсаторе.

При уменьшении входной температуры ККБ будет выдавать и меньшую выходную температуру воздушной массы из испарителя, которая по принятым расчетным данным на выходе равна +3°С. Такое значение не соответствует действительности, учитывая, что показатель температуры кипения фреона в испарителе составляет +5°С.

Снижение показателя на входе в испаритель до +22°С и ниже приводит к завышению производительности ККБ. В результате недокипания фреона в испарителе осуществляется возврат хладагента на компрессор, что может привести к поломке компрессора и выходу его из строя по причине механического повреждения.

Подбор заниженного испарителя

При подборе приточной установки требуется задать ряд параметров функционирования испарителя: температура на входе составляет +28°С, влажность 45%, на выходе +13°С, то есть выполняется подбор испарителя, соответствующего этим параметрам. При изменении температуры на входе в испаритель (не +28°С, а +25°С), количество тепла будет менее пропорционально соответствовать изменению температур. Но ККБ по-прежнему продолжает выдавать 100% производительности. Происходит возвращение фреона на компрессор, что и может привести к выходу со строя компрессора.

Как следует из расчетов, показатель расчетной температуры испарителя является минимальным рабочим параметром ККБ.

Подбор ККБ с «запасом»

При подборе ККБ негативным фактором является величина запаса по производительности, с учетом того, что запас представляет собой жидкий фреон на компрессоре. Это может привести к заклиниванию компрессора. Следует соблюдать такое правило: величина производительности испарителя должна превышать величину производительности компрессора.

Для правильного подбора ККБ для приточных систем необходимо учитывать следующие особенности:

Прежде всего следует понимать, что ККБ не может являться единственным источником холода в здании. Процесс кондиционирования вентсистемы позволяет уменьшить максимальную нагрузку. Для поддержания заданного температурного режима внутри помещения в любом случае требуется использование местных доводчиков (блоков VRF или фанкойлов).

Поэтому функцией ККБ является не поддерживание определенного температурного режима в случае охлаждения вентиляции (это и нельзя выполнить в связи он-офф регулированием), а снижение поступления тепла в помещения при превышении заданной наружной температуры.

Рассмотрим пример расчета системы вентиляции с кондиционированием.

Принимаем исходные параметры для проведения расчета: город Москва, температура +28°С и 45% влажность. Расходный объем приточного воздуха составляет 4500 м3/час. Избытки тепла в помещении от работы компьютерной техники и других устройств и механизмов, находящихся в помещении людей, солнечного УФ-излучения и т.д. составляют примерно 50 кВт. Уровень расчетного температурного показателя в помещениях +22°С.

Продуктивность работы системы кондиционирования необходимо подбирать таким образом, чтобы ее было достаточно при создании наихудших условий (при максимальных температурных режимах). Но, кроме этого, требуется беспроблемная работа кондиционеров вентиляции при различных промежуточных вариантах работы. При этом системы кондиционирования вентиляции преобладающий период времени эксплуатируются при величине загрузки 60-80%.

Алгоритм выполнения расчета заключается в проведении следующих операций:

• Принимаем в качестве исходных параметров расчетную температуру внешнего воздуха и расчетную температуру в помещении. Основной принципиально важной задачей ККБ является процесс охлаждения приточного воздуха до уровня температурного режима в помещении. В том случае, когда показатель температуры наружного воздуха меньше заданного температурного показателя воздуха в помещении, не требуется включение ККБ.

Для региона Москвы от +28°С до заданной температуры в помещении +22°С разность температур составляет 6°С. Разность температурных значений на испарителе не должна превышать показатель более 10°С, т.к. показатель температуры приточного воздуха не может быть меньше, чем температура кипения фреона;

• Учитывая условия выполнения охлаждения приточного воздуха, определяется требуемая продуктивность ККБ от уровня +28°С до +22°С. По диаграмме i-d находим значение, которое составляет 13,3 кВт холода;
• Исходя из необходимого уровня производительности 13,3 кВт, подбираем модель ККБ. При этом рассматриваются ближайшие позиции, представленные модификациями популярного производителя LENNOX. Подбираем наиболее близкий по величине ККБ — модель TSA036/380-3, производительность которой составляет 12,2 кВт;
• Выполняем подбор испарителя приточки, учитывая самые худшие для него параметры эксплуатации. Это равнозначная температура наружного воздуха, соответствующая температуре в помещении — в рассматриваемом примере +22°С. Величина продуктивности испарителя по холоду равна продуктивности ККБ, т.е. 12.2 кВт. Учитывая возможное загрязнение испарителя, добавляется запас в пределах 10-20%;
• Устанавливаем температуру приточного воздуха с учетом наружной температуры +22°С и получаем 15°С. Она превышает температуру кипения фреона +5°С и выше уровня точки росы +10°С, следовательно, можно не выполнять изоляцию приточных воздуховодов;
• Выполняем определение оставшихся теплоизбытков помещений. У нас имеется 50 квт внутреннего избытка тепла и небольшое по величине значение тепла от приточного воздуха 13,3-12,2=1,1 кВт. Итого 51,1 кВт — это величина расчетной производительности для вентсистем местного регулирования.

Выводы:

В основе принципа выполненного расчета, на который следует обратить внимание, предусматривается необходимость проведения расчета ККБ не на максимальный температурный режим, а на минимальный, рассматриваемый в интервале эксплуатации кондиционера вентиляции.