Sistema chiller-fan coil: principio di funzionamento e predisposizione del sistema di termoregolazione
Il sistema climatico multizona chiller-fan coil è progettato per creare condizioni confortevoli all'interno di un grande edificio.Funziona costantemente: fornisce freddo d'estate e caldo d'inverno, riscaldando l'aria alla temperatura impostata. Vale la pena conoscere il suo dispositivo, non sei d'accordo?
L'articolo che proponiamo descrive nel dettaglio la progettazione e i componenti del sistema climatico. I metodi per collegare le apparecchiature vengono forniti e discussi in dettaglio. Vi racconteremo come funziona e funziona questo sistema di termoregolazione.
Il contenuto dell'articolo:
- Componenti del circuito chiller-fan coil
- Sistema di design
- Collegamento del refrigeratore e del ventilconvettore
- Principali classi di refrigeratori
- Qual è la differenza tra refrigerante e liquido di raffreddamento?
- Il ruolo del ventilconvettore nell'impianto di climatizzazione
- Conclusioni e video utile sull'argomento
Componenti del circuito chiller-fan coil
Il ruolo del dispositivo di raffreddamento è assegnato al refrigeratore, un'unità esterna che produce e fornisce freddo attraverso tubazioni con acqua o glicole etilenico che circolano attraverso di esse. Questo è ciò che lo distingue dagli altri sistemi split, in cui il freon viene pompato come refrigerante.
Per il movimento e la trasmissione del freon, un refrigerante, sono necessari costosi tubi di rame. Qui, i tubi dell'acqua con isolamento termico affrontano bene questo compito. Il suo funzionamento non è influenzato dalla temperatura dell'aria esterna, mentre i sistemi split con freon perdono la loro funzionalità già a -10⁰. L'unità di scambio termico interna è un ventilconvettore.
Riceve il liquido a bassa temperatura, quindi trasferisce il freddo nell'aria ambiente e il liquido riscaldato viene restituito al refrigeratore. In tutte le stanze sono installati ventilconvettori. Ognuno di loro funziona secondo un programma individuale.
Tipicamente, tali sistemi vengono utilizzati negli ipermercati, nei centri commerciali, nelle strutture sotterranee e negli hotel. A volte vengono utilizzati come riscaldamento. Quindi l'acqua riscaldata viene fornita ai ventilconvettori attraverso il secondo circuito oppure il sistema viene commutato sulla caldaia di riscaldamento.
Sistema di design
A seconda del progetto, i sistemi chiller-fan coil possono essere a 2 o 4 tubi. A seconda del tipo di installazione, i dispositivi si distinguono tra a parete, a pavimento e ad incasso.
Il sistema viene valutato secondo i seguenti parametri fondamentali:
- potenza del refrigeratore o capacità di raffreddamento;
- prestazioni del ventilconvettore;
- efficienza del movimento della massa d'aria;
- lunghezza delle autostrade.
L'ultimo parametro dipende dalla resistenza dell'unità di pompaggio e dalla qualità dell'isolamento del tubo.
Collegamento del refrigeratore e del ventilconvettore
Il buon funzionamento del sistema avviene attraverso la connessione refrigeratore con uno o più ventilconvettori tramite tubazioni termicamente isolate. In assenza di quest’ultimo l’efficienza del sistema cala notevolmente.
Ogni batteria fine è dotata di un gruppo tubazioni individuale, attraverso il quale le sue prestazioni vengono regolate sia in caso di generazione di caldo che di freddo. Il flusso del refrigerante in un'unità separata è regolato mediante valvole speciali: valvole di intercettazione e controllo.
Se non è consentita la miscelazione di liquido refrigerante e refrigerante. l'acqua viene riscaldata in uno scambiatore di calore separato e il circuito è integrato con una pompa di circolazione. Per garantire una regolazione regolare del flusso del fluido di lavoro attraverso lo scambiatore di calore, durante l'installazione del circuito delle tubazioni viene utilizzata una valvola a 3 vie.
Se in un edificio è installato un sistema a due tubi, sia il raffreddamento che il riscaldamento avvengono grazie a un dispositivo di raffreddamento: un refrigeratore. Per migliorare l'efficienza del riscaldamento utilizzando ventilconvettori durante il periodo freddo, oltre al refrigeratore, nell'impianto è inserita una caldaia.
A differenza di un sistema a due tubi con uno scambiatore di calore, il sistema a quattro tubi contiene 2 di queste unità. In questo caso il ventilconvettore può funzionare sia in riscaldamento che in freddo, utilizzando nel primo caso il liquido circolante nell'impianto di riscaldamento.
Uno degli scambiatori di calore è collegato a una tubazione con refrigerante e il secondo a un tubo con refrigerante. Ogni scambiatore di calore è dotato di una valvola individuale controllata da uno speciale telecomando. Se viene utilizzato tale schema, il refrigerante non viene mai miscelato con il liquido di raffreddamento.
Poiché la temperatura del liquido di raffreddamento nel sistema durante la stagione di riscaldamento varia da 70 a 95⁰ e per la maggior parte dei ventilconvettori supera il livello consentito, viene prima ridotta. Ecco perché acqua calda‚ proveniente dalla rete di riscaldamento ai ventilconvettori ‚ passa attraverso un apposito punto riscaldante.
Principali classi di refrigeratori
La divisione condizionale dei refrigeratori in classi avviene in base al tipo di ciclo di refrigerazione. Sulla base di questa caratteristica, tutti i refrigeratori possono essere classificati condizionatamente in due classi: assorbimento e compressore a vapore.
La struttura dell'unità di assorbimento
Un refrigeratore ad assorbimento o ABCM utilizza una soluzione binaria con acqua e bromuro di litio presenti al suo interno: un assorbitore. Il principio di funzionamento è l'assorbimento del calore da parte del refrigerante nella fase di conversione del vapore allo stato liquido.
Tali unità utilizzano il calore generato durante il funzionamento delle apparecchiature industriali.In questo caso, un assorbitore assorbente con un punto di ebollizione significativamente superiore al parametro corrispondente del refrigerante dissolve bene quest'ultimo.
Lo schema di funzionamento di un refrigeratore di questa classe è il seguente:
- Il calore proveniente da una fonte esterna viene fornito a un generatore, dove riscalda una miscela di bromuro di litio e acqua. Quando la miscela di lavoro bolle, il refrigerante (acqua) evapora completamente.
- Il vapore viene trasferito al condensatore e diventa liquido.
- Il refrigerante entra nell'acceleratore in forma liquida. Qui si raffredda e la pressione scende.
- Il liquido entra nell'evaporatore, dove l'acqua evapora e i suoi vapori vengono assorbiti da una soluzione di bromuro di litio, un assorbitore. L'aria nella stanza viene raffreddata.
- L'assorbente diluito viene riscaldato nuovamente nel generatore e il ciclo ricomincia.
Un tale sistema di climatizzazione non è ancora diffuso, ma è pienamente in sintonia con le moderne tendenze in materia di risparmio energetico e quindi ha buone prospettive.
Progettazione di unità di compressione vapore
La maggior parte delle unità di refrigerazione funziona sulla base del raffreddamento a compressione. Il raffreddamento avviene a causa della circolazione continua, dell'ebollizione a basse temperature, della pressione e della condensazione del liquido di raffreddamento in un sistema di tipo chiuso.
La progettazione di un refrigeratore di questa classe comprende:
- compressore;
- evaporatore;
- condensatore;
- condutture;
- regolatore di flusso.
Il refrigerante circola in un sistema chiuso. Questo processo è controllato da un compressore, in cui una sostanza gassosa con una bassa temperatura (-5⁰) e una pressione di 7 atm viene compressa quando la temperatura sale a 80⁰.
Il vapore saturo secco allo stato compresso entra nel condensatore, dove viene raffreddato a 45⁰ a pressione costante e convertito in liquido.
Il punto successivo sul percorso del movimento è la valvola a farfalla (valvola di riduzione). In questa fase la pressione diminuisce dal valore corrispondente alla condensazione al limite al quale avviene l'evaporazione. Allo stesso tempo, la temperatura scende a circa 0⁰. Il liquido evapora parzialmente e si forma vapore umido.
Entrando nello scambiatore di calore - l'evaporatore, la sostanza di lavoro, una miscela di vapore e liquido, cede freddo al liquido di raffreddamento e assorbe calore dal refrigerante, asciugandosi allo stesso tempo. Il processo avviene a pressione e temperatura costanti. Le pompe forniscono liquido a bassa temperatura ai ventilconvettori. Superato questo percorso, il refrigerante ritorna al compressore per ripetere nuovamente l'intero ciclo di compressione del vapore.
Specifiche di un refrigeratore a compressione di vapore
Quando fa freddo, il refrigeratore può funzionare in modalità di raffreddamento naturale, chiamata freecooling. Allo stesso tempo, il liquido di raffreddamento raffredda l'aria della strada. Teoricamente il freecooling può essere utilizzato a una temperatura esterna inferiore a 7⁰C. In pratica la temperatura ottimale è 0⁰.
Quando configurato in modalità “pompa di calore”, il refrigeratore funziona per il riscaldamento.Il ciclo subisce delle modifiche, in particolare il condensatore e l'evaporatore si scambiano le funzioni. In questo caso, il liquido di raffreddamento deve essere riscaldato anziché raffreddato.
Questa modalità viene spesso utilizzata in grandi uffici, edifici pubblici, magazzini.Il refrigeratore è un'unità di refrigerazione che produce 3 volte più freddo di quanto consuma. La sua efficienza come riscaldatore è ancora più elevata: consuma 4 volte meno elettricità di quanto produce calore.
Qual è la differenza tra refrigerante e liquido di raffreddamento?
Un refrigerante è una sostanza operativa che, durante il ciclo frigorifero, può esistere in diversi stati di aggregazione a diversi valori di pressione. Il liquido refrigerante non cambia gli stati di fase. La sua funzione è trasferire il freddo o il caldo su una certa distanza.
Il trasporto del refrigerante è controllato da un compressore e il liquido refrigerante viene trasportato da una pompa. La temperatura del refrigerante può scendere al di sotto del punto di ebollizione o superarlo. Il liquido di raffreddamento, a differenza del refrigerante, funziona costantemente a temperature che non superano il punto di ebollizione alla pressione attuale.
Il ruolo del ventilconvettore nell'impianto di climatizzazione
Il fan coil è un elemento importante di un sistema di climatizzazione centralizzato. Il secondo nome è fancoil. Se il termine fan-coil viene tradotto letteralmente dall'inglese, suona come uno scambiatore di calore a ventola, che trasmette in modo più accurato il principio del suo funzionamento.
Lo scopo del dispositivo è ricevere fluidi a basse temperature. Nell'elenco delle sue funzioni rientrano anche sia il ricircolo che il raffreddamento dell'aria dell'ambiente in cui è installato, senza immissione di aria dall'esterno. Nel suo corpo sono alloggiati gli elementi principali del fan-coil.
Questi includono:
- ventilatore centrifugo o diametrale;
- scambiatore di calore a forma di serpentino, costituito da un tubo di rame e alette di alluminio montate su di esso;
- filtro antipolvere;
- Blocco di controllo.
Oltre ai componenti e alle parti principali, il design del ventilconvettore prevede una vaschetta per la raccolta della condensa, una pompa per il pompaggio di quest'ultima, un motore elettrico, attraverso il quale vengono ruotate le serrande dell'aria.
A seconda del metodo di installazione, ci sono ventilconvettori a soffitto, unità canalizzabili, montate in condotti attraverso i quali scorre l'aria, unità senza telaio, dove tutti gli elementi sono montati su un telaio, unità a parete o console.
I dispositivi a soffitto sono i più popolari e hanno 2 versioni: a cassetta e a condotto. I primi sono installati in grandi stanze con controsoffitti. L'alloggiamento si trova dietro la struttura sospesa. Il pannello inferiore rimane visibile. Possono disperdere il flusso d'aria su due o tutti e quattro i lati.
Non sempre esiste la necessità di raffreddamento, quindi, come si vede nello schema raffigurante il principio di funzionamento del sistema chiller-fincoil, nel modulo idraulico è integrato un contenitore che funge da accumulatore per il refrigerante. La dilatazione termica dell'acqua è compensata da un vaso di espansione collegato alla tubazione di alimentazione.
Controllano i ventilconvettori sia in modalità manuale che automatica. Se il ventilconvettore funziona per il riscaldamento, l'erogazione dell'acqua fredda viene interrotta manualmente. Quando funziona per il raffreddamento, l'acqua calda viene chiusa e il percorso viene aperto per il flusso del fluido di raffreddamento.
Per funzionare in modalità automatica, il pannello imposta la temperatura richiesta per una stanza specifica. Il parametro impostato viene mantenuto mediante termostati che regolano la circolazione dei liquidi di raffreddamento: freddo e caldo.
Poiché qualsiasi edificio di grandi dimensioni presenta zone con requisiti di temperatura diversi, ciascuna di esse deve essere servita da un ventilconvettore separato o da un gruppo di ventilconvettori con impostazioni identiche.
Il numero di unità viene determinato in fase di progettazione del sistema mediante calcolo. Il costo dei singoli componenti del sistema chiller-fan coil è piuttosto elevato, pertanto sia il calcolo che la progettazione del sistema devono essere eseguiti nel modo più accurato possibile.
Conclusioni e video utile sull'argomento
Video n.1. Tutto ciò che riguarda la progettazione, il funzionamento e il principio di funzionamento del sistema di termoregolazione:
Video n.2. Su come installare e mettere in servizio il refrigeratore:
Negli edifici di medie e grandi dimensioni con superficie superiore a 300 m² è consigliabile l'installazione di un sistema chiller-fan coil. Per una casa privata, anche enorme, installare un simile sistema di termoregolazione è un piacere costoso. D'altra parte, tali investimenti finanziari forniranno conforto e benessere, e questo è molto.
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