Układy klimatyzacji z bezpośrednim odparowaniem, jako całoroczne systemy przeznaczone do schładzania oraz ogrzewania budynków

Systemy klimatyzacyjne powinny zapewniać komfort dla użytkownika, pracować w zakresie temperatur charakterystycznych dla danego regionu geograficznego; charakteryzować się wysoką niezawodnością, elastycznością podczas projektowania oraz w trakcie prac instalatorskich, a także wysokimi współczynnikami wydajności, niskim zużyciem energii elektrycznej, szerokimi możliwościami indywidualnego oraz centralnego sterowania i monitorowania pracy systemu oraz łatwością obsługi technicznej i serwisowej.

Stworzenie właściwego klimatu dla ludzi przebywających
w budynkach zaczyna odgrywać zasadniczą rolę.
W Polsce również zaczęto dostrzegać, że wydajność i
jakość naszego życia w dużej mierze zależy od naszego
samopoczucia - dotyczy to zarówno sfery prywatnej jak
i zawodowej. Bardzo dużo czasu spędzamy w pomieszczeniach
biurowych, w urzędach, w sklepach. Często nie
zdajemy sobie sprawy z tego, jak skomplikowane i zaawansowane
technologicznie urządzenia pracują dla nas,
abyśmy mogli czuć się komfortowo. W celu zapewnienia
nam odpowiednich warunków do życia, klimatyzacja
pomieszczeń w których żyjemy, pracujemy, tworzymy
czy odpoczywamy staje się elementem niezbędnym.
Zaspokojenie wyrafinowanych potrzeb człowieka w zakresie
klimatyzacji jest jednym z celów firmy Klima-Therm® Sp. z o.o., generalnego dystrybutora urządzeń
koncernu FUJITSU GENERAL LTD w Polsce. W swojej
ofercie oprócz urządzeń typu SPLIT posiadamy systemy
klimatyzacji dla małych, średnich oraz dużych budynków
nazywane Airstage ARF (Variable Refrigeration
Flow – systemy ze zmiennym przepływem czynnika
chłodniczego).
Takie systemy powinny zapewniać komfort dla użytkownika,
pracować w zakresie temperatur charakterystycznych
dla danego regionu geograficznego, muszą
one charakteryzować się wysoką niezawodnością, elastycznością
podczas projektowania oraz w trakcie prac
instalatorskich, wysokimi współczynnikami wydajności,
niskim zużyciem energii elektrycznej, szerokimi możliwościami
indywidualnego oraz centralnego sterowania i
monitorowania pracy systemu, wreszcie łatwością obsługi
technicznej oraz serwisowej. Najnowszy system Airstage
VRF seria V jest idealnym reprezentantem wszystkich
wyżej wymienionych wymagań. Zastosowanie systemu
VRF seria V pozwala na podłączenie do jednej instalacji
chłodniczej maksymalnie trzech jednostek zewnętrznych
o łącznej maksymalnej mocy chłodniczej 120 kW. W tym
samym systemie mamy możliwość podłączenia maksymalnie
48 jednostek wewnętrznych. Dodatkową zaletą
Airstage seria V jest możliwość podłączenia do 150%
mocy jednostek wewnętrznych w stosunku do mocy jednostek
zewnętrznych (ze względu na współczynnik nierównoczesności),
czyli do 180 kW!

Jednostki zewnętrzne są konfigurowane jako jednostka
nadrzędna (master) oraz maksymalnie do dwóch jednostek
podrzędnych (slave). Do wyboru mamy sześć jednostek
zewnętrznych (trzy nadrzędne i trzy podrzędne) o mocy
22,4 W, 28 kW i 40 kW. Kombinacja tych jednostek pozwala
na dobranie zestawu z dokładnością do 6 kW. W każdej
jednostce znajdują się maksymalnie trzy sprężarki typu
scroll, w przypadku jednostki nadrzędnej jedna ze sprężarek
jest sprężarką inwerterową. Takie rozwiązanie, czyli jedna
sprężarka inwerterowa i maksymalnie osiem sprężarek o
stałej wydajności, to synteza zalet zespołu sprężarkowego
oraz wysokiej wydajności technologii inwerter. Rotacyjny
sposób pracy sprężarek o stałej wydajności zapewnienia im
równe obciążenia - jako pierwsza uruchamia się sprężarka,
której łączny czas pracy jest najkrótszy.
W celu zapewnienia właściwego obiegu oleju zastosowano
wysokowydajne separatory oleju oraz kontrolę
poziomu oleju, cykl powrotu oleju z instalacji oraz funkcję
wyrównywania poziomu oleju pomiędzy jednostkami
zewnętrznymi. Takie rozwiązania techniczne skutkują wysoką
niezawodnością układu klimatyzacji. Jeśli z jakiegoś
powodu jedna ze sprężarek uległaby awaryjnemu zatrzymaniu,
to pozostałe sprężarki przejmą jej funkcję (funkcja
zastępowania sprężarki).

W jednostkach zewnętrznych użyto dużego zbiornika
cieczy wyposażonego w czujnik poziomu oraz wymiennika
dochładzającego czynnik na rurze cieczowej.
Przynosi to korzyści w postaci redukcji hałasu przepływającego
czynnika oraz stabilną pracę całego układu freonowego. Dodatkowym zyskiem jest wzrost wydajności
całego układu. Efektywne wykorzystanie wymienników
w jednostkach zewnętrznych osiągnięto przez zwiększenie
powierzchni, specjalny sposób przepływu czynnika
przez wężownicę oraz równomierne wykorzystanie wymienników
we wszystkich współpracujących jednostkach
zewnętrznych. Dla dopełnienia całości zastosowano specjalną
technologię wykonania wymienników i pokryto
ich powierzchnię specjalną warstwą antykorozyjną w
kolorze błękitu kobaltowego. Umożliwia to instalowanie
tych urządzeń nawet w strefach nadmorskich. W instalacji
użyto ekologicznego i wysokoefektywnego czynnika
chłodniczego R 410A. W związku z jego cechami fizycznymi,
możliwe było zredukowanie średnicy przewodów
instalacji chłodniczej.

Jednostki wewnętrzne możemy wybrać z gamy 11 typów
oraz 50 modeli – od 2,15 kW do 25 kW. Do dyspozycji
mamy typy: zwarty ścienny, ścienny, ścienno-przysufitowy,
zwarty kasetonowy, kasetonowy, przysufitowo-podłogowy,
przysufitowy, a całość dopełnia szeroka gama
typów kanałowych: zwarty kanałowy, kanałowy o niskim
sprężu, kanałowy oraz kanałowy o wysokim sprężu (do
300 Pa!). Wszystkie jednostki wewnętrzne wyposażone
są w indywidualny zawór rozprężny sterowany elektrycznie.
Jego otwarcie kontrolowane jest przez sterownik
elektroniczny na podstawie pomiaru temperatur czynnika
zaraz za zaworem (na wlocie do wymiennika) oraz na
wylocie z wymiennika – kontrola przegrzania czynnika w
celu optymalnego wykorzystania jego powierzchni. Pozwala
to precyzyjne sterować temperaturą +/- 0,50C, co w
przypadku klimatyzacji komfortu jest dokładnością bardzo
dobrą.
Zagłębiając się w możliwości montażowe stworzone dla
tego systemu można stwierdzić, iż jest on przeznaczony
dla rozległych i wysokich budynków. Maksymalna
długość instalacji (bierzemy pod uwagę tylko przewód
cieczowy) od jednostek zewnętrznych do najdalszej jednostki
wewnętrznej, to 150 m. Odległość od pierwszego
rozgałęzienia do najdalszej jednostki wewnętrznej, to 60
m. Ten parametr jest decydujący, gdyż określa jak daleko
możemy „obsłużyć” pomieszczenia (np. na jednym piętrze).
Oznacza to, że od pierwszego rozgałęzienia możemy
poprowadzić instalację 60 m w jedną i 60 m w drugą
stronę. Bardzo istotnym parametrem jest różnica wysokości
pomiędzy jednostkami zewnętrznymi i wewnętrznymi
– 50 m (dla jednostek zewnętrznych umieszczonych
powyżej jednostek wewnętrznych). Różnica wysokości
pomiędzy jednostkami wewnętrznymi – 15 m.
Proces wykonywania instalacji został uproszczony dzięki
zastosowaniu gotowych elementów montażowych, takich
jak: trójniki, rozgałęźniki oraz bardzo prostej procedury
stopniowania średnicy instalacji freonowej.

Analizując rozwiązania techniczne na szczególną uwagę
zasługuje sposób sterowania. Wszystkie jednostki wewnętrzne
i zewnętrzne są połączone jednym przewodem
sterującym – maksymalnie 2000 m. Znacznie upraszcza
to proces projektowania i montażu. Do wyboru mamy sterowniki
indywidualne, grupowe lub centralne oraz możliwość
podłączenia do konsoli BMS w standardzie Lon-Works® oraz BACnet®. Sterowniki indywidualne - pilot
bezprzewodowy umożliwia pełne sterowanie funkcjami
klimatyzatora: temperaturą, siłą nawiewu, trybem pracy,
kierunkiem nawiewu, a także posiada możliwość wyboru
czterech programów dziennych. Pilot przewodowy
pozwala na pełną kontrolę klimatyzatora, posiada wbudowany
programator tygodniowy z możliwością wyboru
preferowanej temperatury w ciągu dnia lub nocy oraz jest
wyposażony w pomieszczeniowy czujnik temperatury; na
uwagę zasługuje prosty pilot przewodowy, w których do
minimum ograniczono ilość przycisków sterujących – dedykowany
do biurowców i hoteli, gdzie funkcję nadrzędną
pełni centralny system sterownia. Sterownik grupowy
umożliwia sterowanie do ośmiu jednostek wewnętrznych.
Łączy on w sobie funkcje pilota przewodowego z możliwością
sterowania kilkoma jednostkami jednocześnie.
Sterownik centralny, to rozbudowana jednostka. Do dyspozycji
mamy możliwość obsługi i monitorowania maksymalnie
400 jednostek wewnętrznych z jednego miejsca.
Kontrolowanie jednostek może odbywać się dla pojedynczej
jednostki, grupy lub wszystkich jednostek równocześnie.
Jednostki wewnętrzne możemy łączyć w grupy
np. każde piętro, blokować wybrane funkcje w pilotach
indywidualnych np. możliwość włączenia lub wyłączenia klimatyzatora, a także odczytać bieżące nastawy lub ewentualne kody usterek. Sterownik ten posiada wbudowany
programator tygodniowy i tak jak w przypadku sterowania
pracą możemy obsługiwać pojedyncze jednostki,
grupy lub wszystkie klimatyzatory podłączone do systemu.
Najbardziej rozbudowanym sterownikiem centralnym
jest oprogramowanie pracujące na komputerze klasy PC.
Oprogramowanie to pozwala na wizualizację budynku i
umieszczenie rysunków klimatyzatorów w odpowiednich
pomieszczeniach. Poprzez intuicyjny interfejs graficzny,
obsługa rozbudowanego systemu klimatyzacji staje się
dziecinnie łatwa. Podobnie, jak w sterowniku centralnym
mamy wpływ na pracę pojedynczych jednostek, grup lub
wszystkich klimatyzatorów. Oprogramowanie umożliwia
stworzenie rocznego harmonogramu pracy oraz zapamiętanie
historii błędów. Szczególnie ciekawą funkcją jest
kalkulacja zużycia energii dla uprzednio zdefiniowanych
grup użytkowników – najemców. Na podstawie odczytów
liczników energii, stopnia otwarcia zaworów rozprężnych,
czasu pracy i ilości włączonych sprężarek, oprogramowanie
generuje rozliczenie dla poszczególnych najemców za
określony okres czasu. Jest to bardzo przydatna funkcja,
szczególnie w dużych biurowcach.

Możliwość obsługi i monitorowania z poziomu rozległych
systemów BMS jest niejako standardem w nowoczesnych
układach klimatyzacji. System Airstage VRF
seria V oczywiście umożliwia integrację do takich konsoli.
Pełna kontrola stanu systemu połączona została z
możliwościami blokowania wybranych funkcji klimatyzatorów.
System BMS umożliwia kontrolowanie do
1600 urządzeń.
Aby zapewnić kompleksową obsługę swoich układów
klimatyzacji, koncern FUJITSU GENERAL udostępnia
jeszcze dwa istotne narzędzia. Pierwsze z nich,
to oprogramowanie do monitorowania stanu systemu z
możliwością automatycznego przekazania informacji o
błędzie do kilku lokalizacji używając internetu. Autoryzowany
serwis może przez internet lub linię telefoniczną
oraz komputer wyposażony w przeglądarkę internetową
wstępnie ustalić jaki jest zakres awarii układu klimatyzacji.
Drugie narzędzie, to oprogramowanie serwisowe.
Podłączając komputer z zainstalowanym oprogramowaniem
w dowolnym miejscu przewodu sterującego mamy
wgląd w cały system klimatyzacji. Informacje o pracy
możemy zapisać na twardym dysku i analizować w trybie
offline lub przesłać do biura.
Wszystkie zastosowane przez inżynierów koncernu FUJITSU
GENERAL rozwiązania technologiczne stawiają
system klimatyzacji Airstage® VRF serii V na najwyższym
światowym poziomie. Bardzo znaczące jest rozszerzenie
obszaru geograficznego, w którym możemy stosować te
układy. Osiągnięto to przez rozszerzenie dopuszczalnych
temperatur pracy. W trybie chłodzenia –150C do +430C,
w trybie grzania -200C do +210C. Kombinacja sprężarek
o stałej wydajności ze sprężarką w technologii inwerter
zapewnia komfort i oszczędność energii elektrycznej.
Wynikiem tego jest uzyskanie współczynników EER=3.2
oraz COP=3.7 kW/kW(*). Opisywany tu system z całą
pewnością może być alternatywą dla innych układów
przeznaczonych do pracy całorocznej. Wykorzystanie powietrza,
jako źródła dolnego (zastosowanie jako pompa
ciepła) stawia go jako system bezpieczny i ekologiczny
nie wymagający skomplikowanych i kosztownych operacji
geologicznych. Moim zdaniem, pomimo swojej koherentności,
jest dobrym źródłem ciepła. Dalszy postęp
technologiczny w dziedzinie pomp ciepła: nowe czynniki
chłodnicze, sprężarki, precyzyjna elektronika-automatyka,
pozwoli na jeszcze lepsze wykorzystanie drzemiących
w nim możliwości.

Autor: Rafał CZYŻ, KLIMA-THERM Sp. z o.o. - Generalny Przedstawiciel Fujitsu General w Polsce
Źródło: Technika Chłodnicza i Klimatyzacyjna nr 2/2007

*dane dla jednostki 10 HP, obliczenia bazują na wewnętrznej
metodzie pomiarowej