Что такое фанкойл: принцип работы, обзор устройств

Система чиллер-фанкойл предназначена для кондиционирования воздуха. Состоит из двух частей:

• Чиллер – охлаждающее или нагревающее устройство.
• Фанкойл – агрегат, который служит как для охлаждения, так и нагрева воздуха, кондиционер.

Кроме вышеуказанных приборов в состав входят:

• Гидромодуль (насос или насосная станция). Предназначен для транспортировки теплоносителя.
• Устройство автоматического регулирования и управления.
• Соединительные элементы (трубы, подключающие агрегаты друг к другу).
• Теплоноситель. Это – обычная вода или специальный раствор, например, этиленгликоль. Вода используется при установке системы в районах с жарким климатом, например, тропическим. Растворы используются в местах, где климат умеренный или холодный. К примеру, Сибирь и центральные регионы России.
• Хладагент. Чаще всего, газ.
• Накопительный бак.
• Расширительный бак.

Конструкция фанкойла

Английское название аппарата fan coil дословно означает «вентилятор змеевик» и указывает на конструктивную схожесть с давно известными калориферами АВО (агрегаты воздушного отопления). Внешним видом и устройством фанкойлы также напоминают внутренние блоки сплит-системы, только вместо фреона применяется вода либо незамерзающая жидкость – антифриз.

Справка. Рабочим телом в промышленных системах кондиционирования традиционно выступает токсичный антифриз этиленгликоль. Безопасный аналог – пропиленгликоль – дороже на 30—50%, потому используется реже.

Фанкойл состоит из следующих элементов:

• корпус, оснащенный воздушными решетками либо патрубками;
• теплообменник – змеевик из медной трубки с многочисленными пластинами;
• вентилятор, обычно центробежный;
• фильтр грубой очистки воздуха;
• электромагнитный клапан – регулятор протока жидкости через теплообменный радиатор;
• клапан ручного сброса воздуха;
• электронная плата управления.

Под теплообменником установлена емкость сбора конденсата. Последний отводится через трубку на улицу либо в канализационный приемник. Если агрегат установлен на значительном расстоянии от места сброса, конденсат перекачивается дренажным насосом.

Устройство консольного фанкойла — схема в разрезе

Сравнение

Главное отличие фанкойла от кондиционера наиболее распространенного — компрессорного — типа в том, что в первом не задействуется охлаждающий контур (однако он может присутствовать в структуре холодильного или нагревательного модуля). Соответственно, вероятность попадания фреонов в атмосферу сводится к минимуму. Но те виды хладагента, что используются в современных кондиционерах, в целом относительно безопасны для экологии, и потому попадание их в атмосферу не столь критично, как в случае с фреонами старых моделей кондиционеров.

Фанкойл и кондиционер испарительного типа, в принципе, работают по-разному. Их объединяет разве что область применения, и то частично. Фанкойлы могут использоваться и для обогрева помещений, в то время как испарительные кондиционеры задействуются только для охлаждения воздуха в комнатах.

Однако фанкойлы и кондиционеры вполне могут иметь разную область применения: первые, как мы отметили выше, чаще задействуются для кондиционирования или обогрева больших помещений, вторые — более востребованы владельцами квартир, офисов.

Определив, в чем разница между фанкойлом и кондиционером (самого популярного, компрессорного типа), зафиксируем выводы в небольшой таблице.

Чем кондиционер отличается от фанкойла

Фанкойл – это внутренний блок системы холодоснабжения. Наружным блоком в этой системе является холодильная машина (чиллер). В фанкойле, как и во внутреннем блоке кондиционера, есть и теплообменник, и вентилятор. Само устройство предназначено для охлаждения и нагрева воздуха в помещении. Опять же заметим, что система чиллер-фанкойл не обеспечивает приток свежего воздуха в помещение – для этого нужна отдельная система вентиляции.

Разница между кондиционером и фанкойлом в том, что внутренний блок кондиционера соединяется с наружным посредством медных труб, по которым циркулирует хладагент, а фанкойл соединяется с чиллером обычными водопроводными трубами, по которым подается вода или гликолевые смеси.

Кроме того, фанкойл не обладает таким же богатым набором опций по управлению воздушным потоком, как кондиционер. Стоимость, монтаж и эксплуатация системы холодоснабжения с чиллерами и фанкойлами выше и сложнее, нежели обычных кондиционеров, а потому их применяют только на крупных объектах (500кВт и выше).

Система Фанкойл

Фанкойл – это устройство, в котором происходит теплообмен между воздухом в помещении и хладоносителем, циркулирующим в теплообменнике фанкойла. Причем фанкойл может как охлаждать воздух в помещении, так и нагревать его. Это зависит от того, в каком режиме работает сам чиллер. Если чиллер работает в режиме теплового насоса, то из него хладоноситель (в таком случае он называется теплоноситель) поступает теплым в фанкойл и, соответственно, нагревает воздух. Если чиллер работает в режиме холодильной машины, то из него хладоноситель (в таком случае он называется именно хладоноситель) поступает холодным в фанкойл и, соответственно, охлаждает воздух.

Процесс теплообмена в фанкойле происходит в его теплообменнике. Внутри трубок теплообменника протекает хладоноситель. Наружная поверхность трубок имеет оребрение. Чаще всего оребрение пластинчатое с алюминиевыми ребрами. Наружное оребрение позволяет более интенсивно осуществлять теплообмен между хладоносителем и воздухом в помещении. Конструкция фанкойла делается как можно проще и с наименьшим количеством элементов, которые могут усложнить его конструкцию или привести к увеличению уровня шума при его работе. Это очень важная характеристика, так как фанкойлы устанавливаются в помещениях, где находятся люди, и повышенные шумовые характеристики не желательны. Однако для усиления циркуляции воздуха в фанкойлах устанавливаются вентиляторы (осевые или центробежные), они обеспечивают забор воздуха, обдув теплообменника фанкойла воздухом, и подачу этого воздуха назад в помещение. Поддержание нужной температуры в помещении осуществляется за счет изменения скорости вращения вентилятора или его полного отключения. Для более точного регулирования температуры воздуха в помещении бывает недостаточно отрегулировать температуру таким образом, поэтому часто фанкойл комплектуется трехходовым клапаном.

Фанкойлы делятся по типу размещения:

• кассетные однопоточные;
• кассетные четырехпоточные;
• потолочные;
• настенные;
• напольные;
• канальные низконапорные;
• канальные средненапорные;
• канальные высоконапорные.

На фото: Фанкойлы по типу размещения

По количеству теплообменников в одном фанкойле:

• двухтрубные;
• четырехтрубные;

На фото: Двухтрубный, четырехтрубный фанкойл

По расположению трубок в пучке фанкойла:

• коридорное;
• шахматное (более эффективное).

На фото: Схема шахматного и коридорного расположения труб в пучке

По числу рядов теплообменника:

• двухрядные;
• трехрядные;
• четырехрядные

На фото: Фанкойлы по числу рядов теплообменника

Чиллер McQuay со встроенным
воздушным конденсатором
и осевыми вентиляторами

Чиллер McQuay со встроенным
воздушным конденсатором
и центробежными вентиляторами

Чиллер TRANE
с выносным воздушным конденсатором

Выносной воздушный конденсатор
c осевыми вентиляторами

Помимо традиционных фреоновых чиллеров существуют так называемые абсорбционные чиллеры. В таких чиллерах вместо фреона используется вода и абсорбер (бромид лития). Цикл абсорбционного охлаждения, подобно фреоновому циклу, используется эффект поглощения тепла хладагентом при его переходе из парообразного состояния в жидкое. В процессе работы абсорбционного чиллера происходит следующее: под действием внешнего источника тепла (газовая горелка, пар или горячая вода) из разбавленного раствора бромида лития выделяются пары хладагента (воды), которые переносятся в конденсатор. Здесь они конденсируются в жидкость, которая поступает в испаритель. В испарителе вода испаряется, а ее пары поглощаются абсорбером (концентрированным раствором бромида лития). Далее разбавленный раствор абсорбера нагревается, и весь цикл повторяется снова.

Источником энергии для абсорбционных чиллеров служит горячая вода или пар, поэтому обычно они используются там, где существуют жесткие ограничения на потребляемую электроэнергию.

Абсорбционные чиллеры не получили широкого распространения в России по причине неразвитости энергосберегающих технологий. Как правило, такие чиллеры работают на отработанной технической горячей воде (так называемой, “обратке”), но в России, по технологическму циклу, обратка подается сразу в котельную для нового цикла.

Чем отличается фанкойл от кондиционера

Главное отличие между этими двумя климатическими устройствами заключается в том, что в качестве носителя холода вместо фреона, который применяется в кондиционерах, фанкойлы используют охлажденную воду или водный раствор. Это дает определенные преимущества, но и несколько усложняет монтаж и увеличивает первоначальные расходы.

Основные отличия фанкойлов от внутренних блоков сплит систем:

1. Установка фанкойлов в связке с чиллером требует гораздо больше дополнительного оборудования, чем фреоновое кондиционирование: насосы, аккумуляторные баки, запорные и регулировочные вентили, смесительные узлы.
2. Монтажные работы по подключению фанкойлов более длительные и трудоемкие, чем простая установка кондиционера. Однако мультизональные системы VRV (VRF) по сложности подобных работ примерно идентичны комплексу «чиллер-фанкойл».
3. В мультисплит системах количество внутренних блоков и протяженность фреоновых трасс ограничены, а к одному чиллеру можно подключать неограниченное число фанкойлов, расстояния между которыми зависят только от мощности холодильной машины.
4. Охлаждение воздуха фанкойлами можно регулировать индивидуально в каждой отдельной комнате, причем, при использовании теплового насоса или подключении к котлу отопления оборудование может работать одновременно на кондиционирование и обогрев.
5. Кондиционеры эффективны в небольших помещениях и предназначаются, в основном, для кондиционирования квартир, офисов, магазинов максимальной площадью до 2000 м2.
6. Чиллеры и фанкойлы – это оборудование для зданий большой площади с большим количеством комнат, которое сохраняет их архитектурный облик и не загромождает фасады. Именно в таких строительных конструкциях они обеспечивают качественный микроклимат с минимальными эксплуатационными расходами.
7. Кондиционеры используют только внутренний воздух помещения, их работа в большинстве случаев происходит отдельно от вентиляции. Фанкойл гораздо проще подключить к приточной установке и во многих зданиях они часто устанавливаются именно в вентиляционные каналы.
8. Прокладка водопроводных труб обходится намного дешевле, чем дорогостоящих фреоновых магистралей, что в некоторой степени удешевляет стоимость оборудования. К тому же утечку воды выявить и устранить гораздо проще и дешевле, чем фреона.
9. Система «чиллер-фанкойл» проектируется и устанавливается на этапе строительства, а кондиционеры можно устанавливать в уже эксплуатируемом здании без сложных строительных работ.

Довольно часто в последнее время ответ на вопрос, что выбрать фанкойл или кондиционер, делается в пользу более экологичного и эффективного фанкойла. Учитывая все особенности конструкции и работы обоих видов оборудования, можно создать современную систему микроклимата, которая лучше всего подходит для каждого конкретного объекта. Ее надежность, экономичность и долговечность будет во многом зависеть от правильных инженерных расчетов и квалифицированной установки.

Чем отличаются канальные модели от кассетных фанкойлов?

Обе разновидности устройств пользуются спросом при обустройстве системы вентиляции, однако между ними есть определенные различия. У «кассетников» только одна точка подачи воздуха, а у устройств канального типа их может быть несколько. При установке оборудования создается сеть воздуховодов, а в разных зонах помещения устанавливают несколько решеток, через которые поступает охлажденный или нагретый воздух. Данная особенность является важным конкурентным преимуществом, позволяя обеспечить более комфортные климатические условия в помещении.

При обустройстве сети воздуховодов установка фанкойлов канального типа может использоваться для охлаждения одного или сразу нескольких помещений . Для охлаждения пространства нет необходимости занижать уровень потолка в каждой комнате. Рабочий блок достаточно установить в соседнем помещении, откуда через сеть воздуховодов кондиционированный воздух будет двигаться в сторону решеток.

Виды фанкойлов

Основная классификация фанкойлов осуществляется по способу монтажа. Различают устройства:

• настенные (консольные), простейший вариант, по внешнему виду практически идентичны внутренним блокам настенных сплит-систем и устанавливаются аналогичным образом;
• канальные, обычно не имеют корпуса, пластиковой обшивки, только металлическую раму, к которой крепятся все детали агрегата. Это аналог канального кондиционера, устройство, к которому подведены водяные трубки и целая система воздуховодов для снабжения помещений прохладным воздухом, забора теплого воздуха;
• кассетные, встраиваются в подвесной потолок, из элементов корпуса у них присутствует только лицевая панель;
• напольные (колонные), есть модели в декоративном корпусе, предназначенные для открытой напольной установки, и без пластиковой обшивки, для скрытого монтажа за съемными стеновыми панелями, в коробах;
• универсальные, напольно-потолочные, с фронтальным забором воздуха, двумя решетками. Могут монтироваться вертикально на полу и горизонтально под потолком.

Также фанкойлы подразделяются на корпусные и бескорпусные (скрытого монтажа), различаются количеством теплообменников. В настенных моделях файнколов только один теплообменник, подключение двухтрубное. Все остальные типы могут иметь 1 теплообменник и 2-трубное подключение либо 2 теплообменника и 4-трубное подключение.

Конструктивные различия фанкойлов/сплит-систем

Основное и самое значимое отличие этих приборов – это характер хладагента. В кондиционерах практически всегда используется только фреон. В фанкойлах в качестве хладагента используется вода. В принципе, использование воды как охлаждающей жидкости дает фанкойлу определенные преимущества, но в тоже время усложняет монтаж и подключение.

Существуют и другие принципиальные конструктивные различия данных приборов. Фанкойл и чиллер обычно устанавливаются одновременно и составляют единую систему кондиционирования, соответственно, возрастает стоимость монтажа и в целом системы.

Протяженность фреоновых трасс и количество блоков в кондиционере всегда ограничена. К чиллеру же можно подключить сколько угодно фанкойлов. Если холодильная машина обладает большой мощностью, то фанкойлы могут быть расположены на значительном расстоянии друг от друга.

С помощью фанкойла можно создать индивидуальный микроклимат (температуру) в каждом помещении дома или квартиры. Также, задействовав дополнительное оборудование, можно в одно и то же время одни помещения охлаждать, а другие прогревать. Кондиционеру такие возможности не доступны.

Вот почему фанкойлы устанавливают в промышленных зданиях различной специализации – в производственных цехах, лабораториях, демонстрационных залах и других специализированных помещениях нужно поддерживать различную температуру. Кондиционирующая установка работает автономно от вентиляционной системы здания и использует только внутренний воздух помещения, в то время как фанкойл и чиллер подключены к приточным установкам вентиляции.

Система «фанкойл – чиллер» обычно проектируется и монтируется одновременно с проектированием и строительством всего здания. Обычное кондиционирующее устройство можно установить на готовый объект.

Правила установки и использования фанкойлов

Монтаж температурных доводчиков дело не для дилетантов, его должны производить опытные специалисты. Монтажные работы выполняются в следующей последовательности:

• Устанавливается сам фанкойл. Его монтаж заключается в установке блока и подключении трубопроводов с охлажденной и подогретой водой. Место установки (стена, пол или потолок) зависит от типа устройства и должно обеспечивать равномерное распределение воздушных масс по помещению;
• Собираются смесительные узлы для фанкойлов, монтируются трубы, монтируется дренажный трубопровод, трассы кабелей питания и системы управления;
• Собирается узел обвязки, укладываются слои утеплителя;
• Согласно проекту, врезается запорная арматура, балансировочные клапана и КИП (датчики, манометры, тепловые реле и пр.);
• Происходит сборка каналов воздуховодов, выполняется их шумоизоляция;
• Производится пусконаладка системы чиллер-фанкойл.