В регионах с умеренно холодным климатом системы кондиционирования с переменным расходом хладагента (VRF-системы) нередко используются для отопления, работая в режиме теплового насоса. Стандартная VRF-система обычно способна обеспечить относительно бесперебойное теплоснабжение при наружной температуре до —20°С. Низкие значения нижней границы рабочего диапазона температур производители преподносят как достижение, не акцентируя внимания на том, насколько эффективна работа VRF-системы на морозе и целесообразно ли вообще использовать ее для отопления при таких условиях.
Дело в том, что в режиме обогрева при низких наружных температурах стандартные VRF-системы теряют производительность при прежнем или даже большем энергопотреблении и их эффективность как источника тепла снижается. Другая проблема заключается в том, что при подборе системы для обогрева по наихудшим условиям ее производительность в режиме охлаждения будет значительно превышать необходимую. Средняя загрузка в режиме охлаждения в течение года окажется очень низкой.
Как видно на рисунке 1, для достижения номинальных показателей сезонной эффективности средняя загрузка системы VRV/VRF в течение года должна находиться в диапазоне
Тем не менее потребность в системах класса VRV/VRF, которые могут использоваться в качестве источника отопления, есть. И производители предлагают специальные версии, оптимизированные для работы при низких наружных температурах.
Есть ряд конструктивных решений, повышающих производительность и эффективность парокомпрессионных машин при понижении температуры. Одно из них — использование так называемого каскадного цикла с двумя холодильными контурами. Этот способ гарантирует необходимую производительность при низкой температуре, но из-за дополнительного контура он достаточно дорогой. Так работает система VRV для холодных регионов предыдущего поколения — VRV
Другой способ заключается в повышении температуры конденсации за счет байпасирования горячего хладагента из зоны нагнетания в промежуточную точку цикла сжатия внутри самого компрессора. И хотя падение производительности и энергоэффективности при понижении температуры в этом случае больше, чем в варианте с каскадным циклом, системы, использующие такой способ, дешевле, проще и компактнее каскадных. Поэтому в новом поколении систем VRV для холодных регионов компания Daikin применила принцип байпасирования.
Новая серия VRV
Во время работы спирального компрессора подвижная спираль прижимается к неподвижной за счет давления хладагента в полости снизу. Это давление приблизительно равно давлению нагнетания.
При падении нагрузки давление нагнетания падает и сила, прижимающая подвижную спираль к неподвижной, также уменьшается, что приводит к увеличению зазоров между спиралями и перетечкам хладагента из зоны высокого в зону низкого давления.
Для исключения перетечек в компрессоре предусмотрен порт регулировки прижимной силы, перемещающий хладагент из зоны нагнетания в специальную полость, где он действует на подвижную спираль и компенсирует недостаток прижимной силы.
Порт сконструирован так, что с увеличением скорости вращения ротора компрессора количество хладагента, попадающего в компенсаторную полость, уменьшается, и наоборот. Прижимная сила практически всегда постоянна, независимо от загрузки системы.
Уменьшение перетечек при низкой загрузке увеличивает коэффициент сезонной эффективности до 3,2 пункта APF (японский аналог SEER) по сравнению с системами, использующими компрессоры предыдущего поколения серии J. Способность эффективно работать в режиме малой загрузки важна для систем, предназначенных для отопления при низких уличных температурах.
Для повышения эффективности системы байпасирования в новой серии K компрессоров Daikin проведен ряд изменений. Во-первых, специальная форма спиралей позволила увеличить диаметр отверстия байпаса (рис. 3). Благодаря этому его производительность увеличилась до 15% номинального расхода хладагента, что значительно выше, чем у аналогов (не более 5%).
Во—вторых, система байпасирования оборудована обратным клапаном, который исключает перетечки хладагента на сторону низкого давления в режиме малой загрузки, когда байпасирование не требуется.
В результате характеристики новой системы по сравнению с предыдущей серией на базе каскадного цикла стали лучше, и она может работать при температуре наружного воздуха до —25°С. В новой системе присутствуют все базовые технологии VRV IV: переменная температура кипения и конденсации хладагента, четырехсторонний теплообменник наружного блока, возможность построения комплексного решения для отопления, вентиляции и кондиционирования и другие.
Модельный ряд наружных блоков стал шире более чем в 2 раза. Ранее были представлены четыре модели производительностью от 28 до 56 киловатт, теперь в линейку входят четыре базовых модуля производительностью от 22,4 до 40 киловатт, из которых можно составить системы производительностью до 118 киловатт. Новая система поступит в продажу в январе 2019 года.
Статья подготовлена компанией «Даичи» на основе материалов компании Daikin Europe N. V.
