Преимущества применения фанкойлов

Применение фанкойлов широко распространено из-за сочетания ожиданий пользователей, климата и моды - то, что когда-то было системой, связанной с коммерческими применениями, все чаще применяется в жилых районах. Давайте рассмотрим основную функцию и последние разработки фанкойлов, которые предоставляют улучшенные возможности для гибкой и эффективной работы.

Как и при выборе любой системы кондиционирования воздуха, применение системы фанкойлов последует за оценкой и сравнением относительных преимуществ других централизованных и децентрализованных (унифицированных) систем, а также гибридных систем, естественной вентиляции и пассивных систем.  Первоначально фанкойлы находили предпочтение для офисных блоков кондиционирования воздуха и, хотя первоначально предназначались для установки в качестве автономных корпусных блоков, они обычно расположены над подвесными потолками.

Сегодня фанкойлы доступны во многих конфигурациях, некоторые из них:

• Канальные фанкойлы - горизонтальные блоки для монтажа в потолке
• Напольные фанкойлы - вертикальная конфигурация для напольного монтажа на стене
• Кассетные фанкойлы - устанавливаются в подвесном потолке

Они применяются для самых разных типов зданий, включая растущее количество жилых объектов. Гибкость расположения фанкойла - является частью его привлекательности как средства комфорта, обеспечивающего кондиционирование пространства, и, поскольку устройства имеются в продаже с семью патрубками для выпуска воздуха - для подключения к гибким воздуховодам - ​​несколько диффузоров подачи могут обслуживать большие площади (которые имеют равномерный профиль нагрузки) от одного устройства. Обычно имеется единое фильтрованное впускное отверстие в блоке, которое используется для забора воздуха (часто с использованием потолочной камеры, как на рисунке 1) и потенциально создает централизованно кондиционированный свежий воздух, который направляется к этому впуску. Производители также поставляют дополнительные устройства впускной камеры, которые обеспечивают воздуховыпускное отверстие для воздуха, что также обеспечивает некоторое акустическое преимущество.

Рис. 1: Пример фанкойла, установленного в потолочном пространстве,
для подачи линейных диффузоров и воздуха из гостиной через потолочную камеру,
а также для вентиляции из централизованной системы.

Ключевым преимуществом использования унитарной системы, такой как фанкойл, является то, что энергия для удовлетворения нагрузок на отопление и охлаждение помещения передается в кондиционированное пространство по трубопроводам (обычно с подогревом или охлаждением воды), для чего требуется значительно меньше пространство и транспорт энергии, которые будут использоваться для передачи одинакового количества тепла или охлаждения с помощью воздуха. Кроме того, унифицируя подачу отопления и охлаждения, это упрощает зонирование для различного использования и применения, местного управления и последующей реорганизации планировки помещений.

Термин «фанкойл» (FCU) применяется ко многим конфигурациям приборов, но, как следует из названия, устройство всегда будет включать в себя вентилятор и, по крайней мере, одну теплообменную катушку (вместе с какой-либо формой управления), а также, как правило, фильтр. Функция фанкойла - охлаждение или обогрев, а также, возможно, вентиляция - будет контролироваться в соответствии с потребностями региона, в котором осуществляется поставка, чтобы агрегат мог подавать охлажденный (и потенциально обезвоженный) или нагретый воздух. Фанкойл обычно не может увлажнять воздух, но в других отношениях это, по сути, компактная установка очистки воздуха. Однако, в отличие от большинства агрегатов, многие фанкойлы не подают наружного воздуха, а просто рециркулируют и кондиционируют воздух в помещении. Этот тип фанкойла, вероятно, будет использоваться вместе с центральным воздушным агрегатом, который будет использоваться для подачи вентиляционного воздуха с улицы (часто называемого «свежим воздухом»). Термин «выделенная система наружного воздуха» все чаще используется для описания ассоциированного типа центральной системы.

Центральная система может быть рассчитана на подачу необходимого вентиляционного воздуха для здания (например, на основе максимальной проектной занятости) при содержании пара - как определяется температурой точки росы приточного воздуха - достаточно низкой, чтобы компенсировать скрытую нагрузку в помещении. Таким образом, контроль уровня влажности в помещении. Хотя центральная система может быть рассчитана на расчетную скрытую нагрузку, катушка фанкойла должна быть снабжена (надлежащим образом ориентированным) поддоном для конденсата и, где система фанкойла предназначена для обеспечения осушения, надлежащим отводом конденсата (возможно, включая насосы для конденсата).

Рис. 2: Общее представление фанкойла с управлением на стороне воды
с использованием четырехпортовых регулирующих клапанов

Как правило, стальной корпус фанкойла будет изолирован для предотвращения конденсации на внешней поверхности (при охлаждении блока) и передачи тепла в пустоту, в которой установлен FCU, и из нее, а также для уменьшения передачи шума от блока. Изоляция должна была быть выбрана производителем, чтобы сбалансировать потребности в хороших акустических и тепловых характеристиках. (Дополнительная акустическая облицовка может быть добавлена ​​в воздуховоды нагнетания, чтобы уменьшить передачу шума через воздуховод.)

Производительность вентилятора / двигателя в сборе будет зависеть от конфигурации вентилятора, типа рабочего колеса и двигателя. Тип вентилятора обычно представляет собой центробежный (изогнутый вперед) или тангенциальный (поперечный) вентилятор с двойным входом, эффективность которого несколько ниже, чем у более крупных, более тяжелых вентиляторов с изогнутыми назад и лопастями, которые обычно используются в питании. центрального агрегата - вентиляторы с загнутыми вперед лопатками лучше подходят для приложений с низким давлением. Однако, в отличие от центрального вентилятора агрегата, давление, требуемое от вентилятора в блоке фанкойла, относительно низкое, и система может быть спроектирована с достаточной уверенностью - поскольку Компоненты всей сборки фиксируются производителем фанкойла, так что можно выбрать вентилятор (изготовителем), который работает наиболее эффективно в нормальном рабочем диапазоне FCU. Современные конструкции FCU оптимизированы для снижения потери давления благодаря тщательному проектированию воздуховодов, соединений, фильтров и конфигурации змеевика.

Двигатели в фанкойле, как правило, меняются от традиционных бесщеточных двигателей постоянного тока с постоянным током (с постоянным током), работающих от сети переменного тока, на традиционные сети переменного тока. (Электроника переменного тока в постоянный встроена в узел двигателя, поэтому система питается только от сети переменного тока.) Такие двигатели, вероятно, будут значительно более эффективными, чем двигатели переменного тока, - примерно на 30% - и имеют достаточно плоскую характеристику эффективности во всем диапазоне скоростей двигателя. Эти двигатели просты в управлении скоростью, и поэтому скорость вентилятора может использоваться творчески - в сочетании с органами управления на стороне воды - для модуляции мощности устройства. Простым примером поддержания одинаковой схемы распределения воздуха в течение года может быть автоматическое снижение скорости вращения вентилятора при охлаждении по сравнению с нагревом, поскольку приточный воздух из охладителя не будет иметь плавучести нагревающего воздуха.

Рис. 3: Пример узла управления для фанкойла

На удельную мощность вентилятора (SFP) - сумму расчетных ватт мощности системных вентиляторов, включая потери от распределительного устройства и органов управления, разделенные на расчетную скорость воздушного потока через эту систему - FCU будут оказывать влияние как вентилятор, так и типы двигателей и потери на трение в корпусе, катушке (ах), фильтре, а также во входных и выходных соединениях.

При наличии нескольких блоков FCU средний SFP определяется взвешенным по электрической мощности, потребляемой каждым устройством.) Это значительно ниже, чем максимальный SFP, допустимый, например, для централизованной системы кондиционирования воздуха с полным воздуховодом (1,6 Вт · л). -1 · с-1 для новых установок). Однако это значение включает как приточный, так и вытяжной воздух. Установка FCU также, вероятно, будет установлена ​​вместе с DOAS, у которого будет отдельный, дополнительный, допустимый SFP.

Доступны FCU, которые могут напрямую втягивать наружный воздух (а также рециркулировать воздух в помещении). Этот тип FCU стирает границы между кондиционерами для кондиционирования воздуха и включает в себя те, которые традиционно назывались «единичными вентиляторами». Они обычно устанавливаются на стене по периметру (для обеспечения доступа к наружному воздуху) и имеют комбинацию элементов управления воздушной зоной (заслонки) - для обеспечения оптимальной подачи свежего воздуха в зону (например, с помощью «естественного охлаждения») - а также управление подачей тепла и охлаждения через управление подачей на катушку. Для блоков, использующих прямое соединение через внешние стены для подачи свежего воздуха, «опасность пыли и шумового загрязнения, не говоря уже о перегрузке блока из-за давления ветра, не может быть преувеличена».

Помимо управления скоростью вентилятора, выход фанкойла можно контролировать, изменяя подачу нагретой и охлажденной воды (как в блоке на рис. 2) или, реже, с помощью демпферов. Это изменяет поток воздуха через отдельные нагревательные и охлаждающие змеевики, расположенные в корпусе, чтобы обеспечить разные воздушные пути.

Исторически сложилось, что FCU были выбраны, прежде всего, по их охлаждающему потенциалу, что приводило к нагревательным змеевикам, которые часто имеют слишком большой размер при работе при традиционном потоке / возврате 82 ° C / 71 ° C или даже при более недавнем предпочтении 80 ° C / 60 ° C. Это дало возможность отремонтированным установкам, использовать более низкие температуры теплоносителя, в то же время обеспечивая достаточную мощность нагрева. При правильном выборе новые установки FCU могут использоваться с более широким перепадом температур, что позволяет снизить требуемый объемный расход воды (и мощность насоса) или более низкие температуры потока, чтобы обеспечить эффективную подачу воды из водонагревателей с тепловым насосом. Их также можно контролировать для обеспечения соответствующих температур возврата, которые позволяют газовым котлам работать в режиме конденсации. Эти менее традиционные формы контроля становятся все более доступными, поскольку FCU становятся все более доступными с подключениями к системам управления зданиями через открытые сети управления протоколами. Охлаждение может также обеспечиваться прямыми системами охлаждения - часто называемыми «DX» (прямое расширение) - и нагревом с помощью электрического сопротивления. Затем это переключает род FCU на род кондиционера «split» и на семейство, которое включает системы с переменным потоком хладагента (VRF).

Рис. 4: Фанкойл для монтажа в потолочном пространстве, показывающий узел управления -
секции (обведены кружочками) в сборке являются пьезоэлектрическими точками измерения расхода (без движущихся частей),
для прямого подключения к системе управления

 

Общие варианты FCU включают «двухтрубные» или «четырехтрубные» системы. Двухтрубный FCU имеет одну катушку, поэтому его можно использовать для нагрева или охлаждения в любое время. Если помещение должно нуждаться в постоянном нагреве или охлаждении, то такой блок можно использовать в качестве отдельного нагревателя или кулера. В качестве альтернативы можно использовать систему «переключения», которая переключает подачу для всего здания или зоны в режим отопления или охлаждения. Переход от нагрева к охлаждению или наоборот обычно выполняется вручную (например, осенью и весной), поэтому необычные погодные условия могут затруднить определение этой точки перехода. В больших системах это может занять некоторое время, так что это не идеальное решение, когда имеется большая разница в нагрузках помещения - особенно в сочетании с капризами погоды, как это имеет место в Великобритании. Четырехтрубная система (как в блоке на рис. 2) имеет две отдельные катушки, которые обслуживаются программой CPD путем нагрева и охлаждения воды соответственно - практически, медные катушки обеих часто используют один и тот же блок алюминиевых ребер, чтобы сделать устройство более компактным. Поскольку FCU является только устройством комфортного охлаждения, одна из катушек будет активна в любое время с узкой «мертвой зоной» (где ни катушки нагрева, ни охлаждения не активны). Выход катушки обычно контролируется путем изменения расхода воды в катушке с использованием регулирующего клапана «равный процент» (для обеспечения линейной зависимости между мощностью тепла и положением штока клапана). Это были традиционно двухпортовые клапаны, у которых в идеале должно было быть 0,5 клапана (хотя практически этого было трудно достичь). В последние годы стал популярным «четырехходовой клапан» - фактически, небольшой смесительный клапан в отводном устройстве, собранный как единое целое, с байпасом, который соединял два хвоста змеевика с потоком и возвращался из нагрева или системы охлаждения воды. Этот тип управления поддерживал хороший авторитет клапана, а также постоянный расход в системах распределения воды. Однако из-за энергетических преимуществ насосных систем с переменным расходом воды и одновременного развития - и широко распространенного производства - двухпортовых независимых регулирующих давление клапанов (PICV), они теперь часто используются. Кроме того, они способны реально поддерживать хороший авторитет клапана. Скорее всего, они будут поставляться как часть пакета FCU, с установленными расчетными расходами, и как часть соединительного узла, который может включать в себя такие опции, как промывочный байпас, сливные соединения и измерительные станции - как показано на рис. 3 и рис. 4. Точки измерения на фанкойле (потенциально давление, расход и температура) могут быть легко связаны через локальные «интеллектуальные» контроллеры с системой управления зданием, которая в сочетании с регулированием скорости вращения вентилятора и на стороне воды может использоваться для управления энергопотреблением и контроль комфорта.

Самая гибкость в позиционировании, а также потенциальная множественность блоков FCU внутри и вокруг занятого пространства, требуют тщательно продуманной процедуры технического обслуживания, обеспечивающей надлежащее обслуживание фильтров, поддонов и насосов для сбора конденсата, элементов управления и других обслуживаемых элементов. Это требует надлежащего рассмотрения на этапах проектирования, закупки и монтажа, чтобы обеспечить надлежащий доступ с минимальными помехами для жителей здания. С ростом применения в жилой недвижимости были случаи, когда FCU устанавливались над оштукатуренными потолками, что препятствовало доступу без разрушения готовых поверхностей. Появление этой недорогой, надежной технологии, такой как: просто управляемый и эффективный двигатель постоянного тока, который обеспечивает хороший контроль при изменении давления подачи воды; прямые ссылки на системы управления зданием; оптимизированные воздушные каналы, позволяющие снизить рабочее давление вентиляторов, - все это способствует созданию современных блоков для фанкойлов, которые в большей степени подходят для систем с низким потреблением энергии, необходимых для все более широкого спектра применений.