В начале 70-х годов прошлого столетия перед разработчиками систем кондиционирования остро встал вопрос о возможности использования энергоэффективного оборудования в зданиях средней и большой площади. В то время наиболее популярным и традиционным решением на объектах, где требовалась высокая холодопроизводительность, являлись холодильные воздушно-водяные системы, в которых охлажденная или нагретая вода циркулировала по трубопроводам и с помощью фэнкойлов охлаждала или нагревала воздух в помещениях. Известно, что на долю климатического оборудования приходится до половины всех энергозатрат здания, и именно высокая стоимость эксплуатации стала движущей силой, приведшей к созданию оборудования с принципиально новой логикой работы и управления. Помимо этого, разработчиками двигало стремление обойти ряд технических ограничений, затруднявших использование бытовых сплит- и мульти-сплит-систем. Это и лимит длины трассы — не более 25 метров, и малое число внутренних блоков, подключаемых к одному наружному.
Результатом работы над решением перечисленных проблем стало появление в 1982 году первой в мире системы VRV (от variable refrigerant volume — переменный объем хладагента). Принципиальным отличием новинки от традиционных кондиционеров стало подключение внутренних блоков к единой сети фреонопроводов вместо индивидуального соединения каждого внутреннего блока с наружным. Отличий от холодильных машин, разумеется, намного больше, но главным можно назвать отсутствие промежуточного теплоносителя, что позволило в значительной степени превзойти чиллеры по показателям энергоэффективности. Несмотря на увеличенные длины трасс и более высокую технологичность, по своим характеристикам первые модели мультизональных кондиционеров были близки к современным мульти-сплит-системам и могли обслуживать не более 16 внутренних блоков одновременно.
В России системы VRV или VRF (variable refrigerant flow — переменный поток хладагента) долго не могли найти себе места. С точки зрения как капитальных затрат, так и эксплуатационных расходов потребителю было выгоднее приобрести и установить несколько десятков сплит-систем, а если требовалась высокая холодопроизводительность, выбор делался в пользу холодильных машин — опять же по экономическим соображениям. Монтаж и обслуживание чиллеров обходились дешевле по сравнению с мультизональными кондиционерами. Однако проблема заключалась не только в стоимости и монтаже. Предыдущие поколения VRF-систем, во-первых, имели существенные ограничения по длине трасс и количеству подключаемых внутренних блоков, во-вторых, имели весьма примитивную автоматику, в-третьих, специалистов должного уровня, которые могли бы качественно обслуживать такое оборудование, в России практически не было.
За более чем 30 лет совершенствования мультизональных систем кондиционирования воздуха неизменным в них остался только принцип работы — общая сеть фреонопроводов, к которой подключаются внутренние блоки. Цены значительно снизились, а само оборудование стало гораздо технологичнее и совершеннее, на проектирование систем уходит всего несколько часов, а монтаж и обслуживание выполняются более качественно и надежно.
Для примера рассмотрим VRF-систему четвертого поколения от компании LG Electronics, которая носит коммерческое название Multi V IV.
Один наружный блок может обслуживать до 64 внутренних одновременно, работая в режиме охлаждения или нагрева. Суммарная производительность модуля — до 224 кВт.
Максимальная (эквивалентная) длина трассы — 225 м, перепад высот между внутренними блоками — до 40 м, а между наружным и внутренним — до 110 м, при этом не имеет значения, как установлены блоки: наружный над внутренним или внутренний над наружным. Общая длина трубопроводов может достигать 1000 м. Этого достаточно, чтобы эффективно обслуживать 25-этажное здание. Такие показатели были достигнуты благодаря оптимизации процесса возврата масла в компрессор и отказа от использования главного ЭРВ в качестве дросселирующего устройства для сведения к минимуму потери давления на выходе. В Multi V IV используется технология HiPOR (high pressure oil return — возврат масла под высоким давлением), повышающая надежность и эффективность работы компрессора. Возврат масла происходит непосредственно в полость нагнетания с использованием масляного насоса, установленного внутри компрессора.
Управление Multi V IV максимально просто и удобно как для пользователя, так и для диспетчера. Инженерами LG Electronics разработан целый комплекс решений по управлению зданием или группой зданий. Например, если застройщик монтирует оборудование на нескольких объектах, то у него появляется возможность управления до 8192 внутренними блоками из одной диспетчерской. При этом неважно, как далеко здания расположены друг от друга, — они могут быть возведены в разных городах! Функции самодиагностики и мониторинга позволяют отслеживать работу техники без участия человека. В случае выхода из строя сервисный инженер получит сообщение по электронной почте или с помощью SMS. Другими словами, современная VRF-система — это не только высокотехнологичное оборудование с широкими возможностями управления, но и экономически выгодное решением для многих реконструируемых и вновь возводимых зданий и сооружений.
Можно сделать и другой вывод: современная VRF-система в определенном смысле достигла своего технологического максимума, и появление новых поколений кондиционеров лишь в малой степени изменяет ее эффективность. Если раньше борьба производителей шла за 32 внутренних блока против 64 или за 500 м общей длины трубопроводов против 1000 м, то сейчас рост показателей заметно снизился. Однако производителям есть к чему стремиться и в ближайшем будущем. Ниже мы рассмотрим основные направления дальнейшего развития VRF-систем.
Расширение температурного диапазона
Работа климатического оборудования в условиях экстремальных температур актуальна для многих стран как с жарким, так и с холодным климатом. Система Multi V IV, представленная на территории России в октябре 2013 года, сможет работать без существенных потерь производительности уже при –25 оС в режиме нагрева и –10 оС в режиме охлаждения. Эти показатели достигнуты благодаря применению технологии Vapor Injection, предназначенной для того, чтобы подавать газ низкого давления в полость сжатия компрессора. Такое решение позволило увеличить расход хладагента через компрессор и, соответственно, внутренние блоки в режиме нагрева, что позволило повысить производительность системы и расширить температурный диапазон. Следствием расширения температурного диапазона можно назвать энергоэффективное строительство. В странах Европы энергопотребление зданий регламентируется уже достаточно давно. В России Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» вступил в силу лишь 23 ноября 2009 года и до сих пор не является обязательным к исполнению, но в любом случае вопрос энергоэффективных решений стоит достаточно остро, ведь электроэнергия точно дешевле не станет. Также стоит отметить, что снижение внешних теплопоступлений в здание за счет применения современных строительных материалов компенсируется ростом внутренних тепловыделений. Следовательно, потребность здания в охлаждении не будет существенно снижаться, а энергоэффективность оборудования, наоборот, будет расти.
Совершенство систем управления и диагностики
Системы управления должны быть максимально просты в использовании, предоставлять максимальное количество информации для обслуживающего персонала и конечного потребителя, а также иметь возможность предупреждения пользователя о возникшей неисправности — это может быть и сообщение на мобильный телефон или на электронную почту. Что касается развития систем диагностики, то, например, в системе Multi V IV появляется возможность использования технологии SCT (smartphone control technology), позволяющей использовать смартфон в качестве диагностического модуля и подключаться к системе через Bluetooth или Wi-Fi.
Комплексный подход к инженерным системам здания
Комплексные решения одного производителя помогают заказчикам и проектировщикам значительно упростить процесс выбора и проектирования оборудования. Под словами «комплексный подход» можно понимать обеспечение здания всеми видами инженерных систем, представленных одним производителем, начиная с систем освещения и заканчивая системами отопления. Преимуществами такого подхода являются, во-первых, снижение эксплуатационных затрат, во-вторых, максимальное упрощение управления зданием, в-третьих, повышение надежности работы инженерных систем здания в целом, в-четвертых, упрощение работы обслуживающего персонала с компанией-производителем. Принцип комплексного оснащения здания компания LG Electronics успешно реализует в Южной Корее и США. Там уже сегодня ряд объектов оснащен произведенными компанией системами видеонаблюдения, внутреннего и наружного светодиодного освещения, кондиционирования и вентиляции воздуха, горячего водоснабжения и отопления, которые управляются из одного диспетчерского пункта посредством единого программного обеспечения.
В России заказчики пока не так часто задумываются о преимуществах использования высокотехнологичного оборудования, выбирая более дешевые и простые аналоги OEM-производства. Но все приходит со временем, и сейчас все больше и больше россиян начинают понимать, что радость от низкой цены очень быстро сменяется разочарованием от низкого качества безымянной продукции.
Статья подготовлена техническим отделом компании LG Electronics
