Способы снижения капитальных затрат на VRF-системы кондиционирования при проектировании (часть 1)

Чтобы проектировать системы кондиционирования, инженеру нужно обладать опытом, знаниями и навыками. В то же время эта задача представляет для специалиста особый интерес: микроклимат на том или ином объекте можно обеспечить тысячей разных способов, и подбирать подходящий вариант надо тщательно. Важно, чтобы спроектированная система потребляла минимум энергии, гармонировала с архитектурой объекта, не производила слишком много шума; чтобы её было удобно обслуживать и ремонтировать. С этим справится только талантливый, опытный инженер.

Ключевая характеристика системы кондиционирования — финансовая. Ведь именно из стоимости чаще всего исходит заказчик, принимая решение. И расходы на систему с переменным расходом хладагента (VRF) можно снизить, сохраняя при этом в помещении такое же качество микроклимата.

Вопрос о затратах на проектные решения следует рассматривать, не привязываясь к конкретной марке продукции. Ведь достаточно очевидно, что можно заменить дорогое оснащение из Японии на аналогичное дешёвое из Китая. А в России более 90 % техники — это товары китайских заводов, выпускаемые под оригинальными или под российскими брендами. В расчётах применяется условная розничная цена в российских рублях: её размер важен только для того, чтобы сравнивать решения между собой. На практике оборудование обычно стоит меньше, а точная цифра зависит от скидки на том или ином объекте.

1. Использование компрессорно-конденсаторных блоков

От чего зависит, во сколько обойдётся каждый киловатт холода в системе кондиционирования? На сумму влияют многие факторы, но в первую очередь — тип системы. Оборудование VRF отличается сложностью и эффективно функционирует за счёт дополнительных элементов. Так, система отделения и возврата масла нормализует смазку компрессора при большой длине трассы. Система переохлаждения хладагента повышает производительность внешних и внутренних блоков, хладагент в жидкостных трубопроводах в итоге не вскипает. Система изменения температуры кипения хладагента делает промежуточные режимы менее энергозатратными. Есть и множество других полезных функций.

Используя компрессорно-конденсаторные блоки (ККБ), можно уменьшить стоимость системы кондиционирования. Экономия для объектов разного типа может составлять от 10 до 30 %, эффективность при этом сохраняется на прежнем уровне. ККБ охлаждает приточный воздух, снижает холодильную нагрузку и, соответственно, уменьшает общую стоимость. Это решение подходит для объектов, где имеется система приточной вентиляции. Каждый киловатт холода в случае с ККБ обходится гораздо дешевле, чем в случае с внешними блоками VRF-системы. При этом сохраняются все плюсы и возможности регулирования, которые есть у системы VRF, так что с точки зрения функциональности эти варианты равнозначны (табл. 1 и 2).

Часть холодопроизводительности VRF-системы расходуется на то, чтобы компенсировать охлаждение вентилируемого воздуха. Какая именно часть — в первую очередь зависит от функциональности помещения; от того, в каком районе оно располагается, и ещё от нескольких факторов.

Назначение помещения влияет на кратность воздухообмена и величину теплопритоков с воздухом извне. Как правило, жилые помещения, квартиры в многоэтажных домах, обладают минимальной кратностью воздухообмена — от одного до полутора объёмов помещения ежечасно. Коммерческие помещения в офисных зданиях могут обладать этим показателем на уровне уже от двух до трёх.

Больше всего этот параметр — от трёх до шести — у объектов общепита, конференц-залов, кинотеатров, где на единицу площади расходуется больше всего приточного воздуха. Чем выше кратность воздухообмена, тем больше позволяет сэкономить использование ККБ для охлаждения приточного воздуха.

Величина охлаждения ККБ также зависит от того, в какой местности располагается объект, а точнее — от того, каков расчётный температурный показатель воздуха во внешней среде. На юге России погода чаще характеризуется теплом и высокой влажностью. Поэтому ККБ может расходовать холод в объёме, который составит до половины от суммарной холодильной нагрузки объекта. Показательно сравнение расчётов на i-d-диаграмме, где отображено соотношение энтальпии и влагосодержания для Сочи и Санкт-Петербурга (рис. 1, табл. 3). Для южного мегаполиса на охлаждение приточного воздуха расходуется в три с половиной раза больше холода, чем для Северной столицы.

Что ещё следует учитывать, охлаждая приточный воздух посредством ККБ? Что касается изоляции воздуховодов, то при использовании стандартных приточных систем без охлаждения изолировать воздуховоды не нужно. Используя ККБ, изолировать их тоже не нужно, но только если охлаждение выполняется до температуры воздуха внутри помещения. В рассмотренном примере приточный воздух охлаждается до +24 °C, поэтому можно не опасаться, что на поверхности выпадет конденсат, и изолировать воздуховоды нет нужды. Но если дополнительно снизить температуру приточного воздуха, например до +15 °C, то уже возникает риск, что из внутреннего воздуха выпадет конденсат. Поэтому потребуется теплоизоляция, и возникнут дополнительные расходы.

Таким образом, предварительно охлаждая приточный воздух посредством ККБ, можно уменьшить капитальные затраты на VRF-системы кондиционирования на 10–30 %. Больше всего экономия — в городах на юге России и в помещениях, где воздухообмен достигает больших значений.

2. Объединение VRF-систем с крупными сплит-системами

Ещё одна возможность для экономии — использование внутренних блоков VRF для кондиционирования небольших пространств одновременно с применением более выгодных сплит-систем для больших помещений. На примере отеля можно рассмотреть номера с теплоизбытками в два-три киловатта и ресторанные помещения с теплоизбытками от 10 киловатт. Конечно, можно попросту охватить всю гостиницу внешними блоками VRF. И это даже будет работать, но расходы окажутся выше, чем при комбинированном решении. Сплит-системы с инверторным приводом, обладающие высокой мощностью, имеют большой перепад высоты (до 30 метров) и немалую длину трубопроводов (до 75 метров). Такими системами лучше охватывать большие пространства, выводя внешние блоки на крышу. В помещениях, где теплоизбытки не превышают 10 киловатт, задействовать сплит-системы нет смысла, иначе на фасаде придётся разместить множество внешних блоков.

Два варианта расчётных расходов на оснащение показаны в табл. 4 и 5.

Данные в табл. 4 и 5 демонстрируют, что затраты на оборудование можно снизить примерно на 15 %. В первом случае на крыше размещаются четыре внешних блока, исключительно VRF. Во втором случае это и VRF, и сплит, а общее число блоков — восемь, но это тоже не слишком много.

Основное правило, которого следует придерживаться: с помощью VRF-систем разумнее охлаждать помещения, если они невелики по размеру и при этом многочисленны.

Таким образом, если при охлаждении пространств с большими теплоизбытками (от 10 киловатт и выше) вместо VRF использовать сплит-системы, это обеспечивает экономию без снижения функциональности.

3. Мини-VRF или полноразмерные внешние блоки

Изначально миниатюрные системы VRF задействовали, чтобы кондиционировать коттеджи или квартиры с большой площадью. Один внешний блок смотрелся на фасаде более эстетично, чем целая «гроздь» таких блоков от множества сплит-систем. По конструкции блоки мини-VRF отличались мощностью (в пределах 17 киловатт) и боковым выбросом воздуха. Позднее были разработаны блоки мощностью до 28 киловатт, а после дополнительных усовершенствований появились сегодняшние модификации, также с боковым выбросом и мощностью до 67 киловатт. Их уже едва ли можно характеризовать как «мини». Так что проще классифицировать такое оборудование по выбросу воздуха (боковой или верхний), что отображено в табл. 6 и 7.

Сравнение информации в табл. 6 и 7 позволяет обратить внимание: при равном уровне эффективности внешних блоков решения с боковым выбросом более экономичны. Зачастую причина в том, что их конструкция проще, например отсутствует переохладитель фреона, из-за чего трубопроводы могут иметь меньшую длину, а перепад высот между внешними и внутренними блоками также может оказаться ниже. Но зачастую большая длина и не требуется, поэтому можно без ущерба для функциональности использовать сравнительно недорогие блоки с более простой конструкцией.

Другой аспект — сниженная цена каждого киловатта холода у блоков с повышенной мощностью. Оптимумом по стоимости становятся блоки с боковым выбросом на 56, 61 и 67 киловатт холода.

Если вернуться к примеру из табл. 1, то применение внешнего 50-киловаттного блока с боковым выбросом позволит затратить на внешние блоки в сумме на 21 % меньше.

Таким образом, если задействовать более производительные внешние блоки и перейти на системы с боковым выбросом воздуха, то расходы уменьшатся на 10–30 %.