2. Поддержание относительной влажности внутреннего воздуха Область комфортных (оптимальных) значений параметров внутреннего воздуха ограничена линиями относительной влажности 30–60 % и температуры 20–25°С (рис. ~2~). Системы комфортного кондиционирования, к которым без сомнения принадлежат VRF-системы и системы «чиллер–фанкойлы», должны поддерживать параметры внутреннего воздуха в пределах данной области. Если значения требуемой температуры внутреннего воздуха можно задавать и поддерживать с помощью внутреннего блока местного кондиционера, то значения относительной влажности нельзя задавать и поддерживать с помощью систем данного класса, хотя в процессе охлаждения воздуха будет происходить его осушение. С другой стороны, количество поступающей влаги в помещения от людей, с приточным воздухом и т.д., постоянно изменяется. Поэтому значение относительной влажности, которое установится в помещении, зависит как от характеристик кондиционера, так и от характеристик помещения. Чтобы определить фактическое значение относительной влажности помещения с местным кондиционированием, рассмотрим процесс охлаждения воздуха. Основной характеристикой, влияющей на относительную влажность помещений при кондиционировании, является луч процесса (углового коэффициента) ассимиляции теплои влагоизбытков помещения: (2). ~13~ Для офисных помещений, как наиболее часто использующих системы кондиционирования, луч процесса принимает значения от 5000 до 15 000 кДж/кг. Процесс обработки внутреннего воздуха системами кондиционирования типа VRF и «чиллер–фанкойлы» выглядит следующим образом — см. рис. ~2~. Так как средняя температура холодоносителя в системах «чиллер–фанкойлы» больше, чем температура кипения фреона во внутренних блоках VRF-систем, линия процесса обработки воздуха фанкойлами на i-d-диаграмме сдвинута вправо, при равном угловом коэффициенте. Это приводит к повышенному значению относительной влажности помещений для водяных систем при одинаковой температуре внутреннего воздуха. Повышенная влажность внутреннего воздуха приводит к ухудшению теплообмена организма человека с окружающей средой, поэтому для обеспечения теплового комфорта необходима пониженная температура внутреннего воздуха, что в свою очередь требует больших затрат энергии. Вывод 2. При одинаковой температуре внутреннего воздуха в помещениях с системами кондиционирования типа «чиллер–фанкойлы» поддерживается повышенное значение относительной влажности. Это приводит к ухудшению теплообмена организма человека с окружающей средой и необходимости пониженной температуры внутреннего воздуха. 3. Воздушный режим кондиционируемых помещений Выбор типа и характеристик внутреннего блока производится с учетом воздушного режима помещения. Для этого необходимо учитывать максимальную скорость движения воздуха в рабочей зоне и допустимое отклонение скорости воздушной струи от расчетной скорости в рабочей зоне. Параметры внутренних блоков фреоновых и водяных систем кондиционирования (табл. ~3~, ~4~ — номинальные условия). Процесс охлаждения воздуха в местных системах с фреоновым хладоносителем протекает при большем градиенте температур, т.к. температура кипения фреона составляет около +5°С, а средняя температура воды в фанкойлах около 10°С. Поэтому для увеличения теплообмена водяные системы по сравнению с фреоновыми обладают несколько большим удельным расходом воздуха (порядка 250 м3/(кВт•ч). Для оценки величин скорости воздуха свяжем среднюю подвижность воздуха в объеме помещения с расходом подаваемого воздуха. Исходя из баланса кинетической энергии приточной струи и воздуха помещения можно написать следующее уравнение: (3) ~14~ Vср — средняя квадратичная скорость воздуха в объеме помещения, м/с. Отсюда можно определить среднюю скорость воздуха в помещении: (4) ~15~ (5) ~16~ (6) ~16~ Максимальная скорость воздуха в рабочей зоне кондиционируемых помещениях составляет 0,2 м/с при температуре 20–22°С. Поэтому VRF-системы кондиционирования удовлетворяют этому условию, а системы «чиллер–фанкойлы» создают повышенные скорости воздушных потоков. Пользуясь формулой (4), необходимо иметь в виду, что рассчитанная средняя квадратичная скорость воздуха относится ко всему объему помещения, в то время как подвижность воздуха нормируется в рабочей зоне. Поэтому формула (4) при подаче воздуха в верхнюю зону дает завышенный результат скорости воздуха в рабочей зоне, а при подаче воздуха в рабочую зону — заниженный. Вывод 3. Средняя скорость воздушных потоков в кондиционируемом помещении при использовании систем «чиллер–фанкойлы» больше, чем при использовании VRF-систем. 4. Уровень шума внутренних блоков Уровень шума в значительной степени зависит от расхода воздуха через внутренний блок (фанкойл). При одинаковой мощности охлаждения VRF-системы обладают меньшими расходами воздуха, следовательно, меньшим уровнем шума (табл. 5 ~5~ и 6 ~6~). Вывод 4. Уровень шума внутренних блоков VRF-систем меньше уровня шума фанкойлов при равной холодопроизводительности. 5. Надежность систем кондиционирования Надежность систем кондиционирования напрямую зависит от степени обеспеченности (или необеспеченности) параметров внутреннего микроклимата кондиционируемых помещений, которая нормируется и зависит от класса СКВ. Общая вероятность безотказной работы зависит от многих факторов, в т.ч. и от надежности конструкции систем кондиционирования. Кроме того, каждый фактор снижает общую вероятность безотказной работы системы кондиционирования. Единицы измерения надежности систем кондиционирования — часы в год — показывают необходимость учета не только количества выходов из строя оборудования (поломок), но и время для их устранения. Основное отличие VRF от систем «чиллер–фанкойлы» с точки зрения надежности заключается в модульности конструкции. Благодаря этому выход из строя одного элемента не приводит к остановке всей системы кондиционирования. С другой стороны, большее количество элементов в системе кондиционирования VRF приводит к большей вероятности отказа одного из них. Чтобы оценить эти два фактора, рассмотрим надежность системы кондиционирования относительно любого контрольного помещения объекта кондиционирования. На обеспеченность параметров внутреннего воздуха влияют два фактора надежности. Первый фактор надежности — вероятность отказа — в данном случае будет зависеть от числа элементов системы кондиционирования и надежности каждого элемента: (7) ~17~ Для систем VRF и «чиллер–фанкойлы» надежности каждого элемента подобны, но количество элементов систем различны. Использование промежуточного холодоносителя у водяных систем приводит к появлению в конструкции дополнительных элементов: циркуляционных насосов, теплообменников фреон — вода и т.д. Поэтому надежность системы кондиционирования «чиллер– фанкойлы» для контрольного помещения с точки зрения количества отказов будет меньше. Второй фактор надежности — время ремонта — зависит в первую очередь от наличия вышедшего из строя элемента, времени его поставки и ремонта. Модульность конструкции VRF-систем в данном случае значительно упрощает процесс ремонта и длительность поставки необходимого оборудования. Например, срок поставки вышедшего из строя компрессора на систему «чиллер–фанкойлы» может занимать до двух месяцев. А капитальный ремонт VRF-системы не требует больше двух-трех дней, т.к. однотипное оборудование всегда присутствует на складе. Вывод 5. Благодаря модульности конструкции и отсутствию промежуточного контура холодоносителя надежность VRF-систем для контрольного помещения выше. 6. Габаритные размеры внутренних блоков (фанкойлов) Интенсивность теплообмена между холодоносителем и воздухом помещения зависит от градиента температур теплообменивающихся сред (формула 1). Благодаря использованию прямого испарения при средней температуре воздуха во внутреннем блоке 20°С, температура теплообменника для VRF-систем постоянна и равна температуре кипения фреона +5°С (разность температур 15°С). Для водяных систем эта температура равна средней температуре охлажденной воды +10°С (разность температур 10°С). Поэтому температурный потенциал процесса теплообмена у VRF-систем в 1,5 раза больше, чем у систем «чиллер–фанкойлы». Следовательно, при одинаковой мощности внутреннего блока площадь теплообменной поверхности фанкойла в 1,5 раза больше, чем площадь теплообменной поверхности внутренних блоков VRF-систем (табл. 8 ~8~ и 9 ~9~). Вывод 6. При одинаковой мощности внутреннего блока и фанкойла объем фанкойла больше объема внутреннего блока VRF-систем. 7. Габаритные размеры наружных блоков (чиллеров) Благодаря отсутствию промежуточного теплообменника в VRF-системах габариты одного наружного блока всегда меньше габаритов чиллера при одинаковой мощности охлаждения (табл. 10 ~10~ и 11 ~11~). При использовании VRFсистем для кондиционирования объектов с большой величиной теплоизбытков применяют модульный принцип набора требуемой мощности. Для систем «чиллер– фанкойлы» практически всегда можно подобрать один чиллер с требуемой производительностью по холоду. Примечательно, что и в этом случае занимаемый оборудованием объем для VRF-систем значительно меньше. Вывод 7. При одинаковой мощности наружных блоков VRF-систем и чиллера объем, занимаемый чиллером, больше объема наружных блоков VRF-систем. 8. Габаритные размеры соединительных трубопроводов Принципиальным отличием в функционировании VRF-систем и систем «чиллер–фанкойлы» является использование различных типов энергоносителей для транспортировки холода от его источника к потребителям. Водяные системы используют воду или незамерзающие жидкости, поэтому основным параметром, влияющим на расход энергоносителя, является его теплоемкость: (11) ~18~ (12) ~18~ где qфр — теплота фазового перехода 1 кг фреона, Дж/кг. Сравнительные характеристики различных энергоносителей представлены в табл. ~12~. Вывод 8. Объемная энергоемкость фреона в 14 раз больше объемной энергоемкости воды. Благодаря использованию в VRF-системах фреона как энергоносителя размеры соединительных фреонопроводов в несколько раз меньше, чем размеры трубопроводов систем «чиллер–фанкойлы». 9. Ограничения на длину магистралей и перепад высот между элементами оборудования Энергетические характеристики фреона в значительной степени зависят от его фазового состояния. Фазовое состояние в свою очередь зависит от давления в рассматриваемой точке фреонопровода. Движение жидкого хладагента в трубопроводе приводит к появлению потерь давления по длине и на местных сопротивлениях, что является причиной вскипания хладагента и потери холодильной мощности. Поэтому для VRFсистем в отличие от систем «чиллер– фанкойлы» характерны ограничения по максимальной длине трубопроводов и перепаду высоты между наружным и внутренними блоками. Вывод 9. Для VRF-систем характерны ограничения на длину трубопроводов и перепады высот между оборудованием. Для систем «чиллер–фанкойлы» таких ограничений нет. Таблицы: 2~2~; 3~3~; 4~4~; 5~5~; 6~6~; 7~7~;8 ~8~; 9~9~; 10~10~; 11~11~; 12~12~. Рисунки: 3~1~;