Sistema chiller-fan coil: princípio de funcionamento e disposição do sistema de termorregulação
O sistema climático chiller-fan coil multizona foi projetado para criar condições confortáveis dentro de um grande edifício.Funciona constantemente - fornece frio no verão e calor no inverno, aquecendo o ar até a temperatura definida. Vale a pena conhecer o aparelho dela, não concorda?
O artigo que propomos descreve detalhadamente o desenho e os componentes do sistema climático. Os métodos para conectar equipamentos são fornecidos e discutidos em detalhes. Contaremos como funciona e funciona esse sistema de termorregulação.
O conteúdo do artigo:
Componentes do circuito chiller-ventilador
A função de dispositivo de resfriamento é atribuída ao chiller - unidade externa que produz e fornece frio por meio de tubulações com água ou etilenoglicol circulando por elas. Isto é o que o distingue de outros sistemas split, onde o freon é bombeado como refrigerante.
Para mover e transmitir freon, são necessários tubos de cobre caros e refrigerantes. Aqui, os canos de água com isolamento térmico atendem bem a essa tarefa. Seu funcionamento não é afetado pela temperatura do ar externo, enquanto os sistemas split com freon perdem sua funcionalidade já a -10⁰. A unidade interna de troca de calor é um fan coil.
Ele recebe o líquido em baixa temperatura, depois transfere o frio para o ar ambiente e o líquido aquecido retorna ao resfriador. Unidades ventiloconvectoras estão instaladas em todos os quartos. Cada um deles funciona de acordo com um programa individual.
Normalmente, esses sistemas são utilizados em hipermercados, shopping centers, estruturas construídas no subsolo e hotéis. Às vezes eles são usados como aquecimento. Em seguida, a água aquecida é fornecida aos fan coils através do segundo circuito ou o sistema é ligado à caldeira de aquecimento.
Projeto de sistema
De acordo com o projeto, os sistemas chiller-fan coil podem ser de 2 ou 4 tubos. Dependendo do tipo de instalação, os dispositivos são diferenciados entre montados na parede, montados no chão e embutidos.
O sistema é avaliado de acordo com os seguintes parâmetros básicos:
- potência do chiller ou capacidade de refrigeração;
- desempenho da bobina do ventilador;
- eficiência do movimento das massas de ar;
- extensão das rodovias.
O último parâmetro depende da resistência da unidade de bombeamento e da qualidade do isolamento do tubo.
Conectando o chiller e o fan coil
O bom funcionamento do sistema ocorre através da conexão resfriador com uma ou mais unidades fan coil através de tubulações isoladas termicamente. Na ausência deste último, a eficiência do sistema cai significativamente.
Cada bobina fina possui uma unidade de tubulação individual, através da qual seu desempenho é ajustado tanto no caso de geração de calor quanto de frio. O fluxo de refrigerante em uma unidade separada é regulado por meio de válvulas especiais - válvulas de corte e controle.
Se a mistura de refrigerante e refrigerante não for permitida. a água é aquecida num permutador de calor separado e o circuito é complementado com uma bomba de circulação. Para garantir o ajuste suave do fluxo do fluido de trabalho através do trocador de calor, uma válvula de 3 vias é usada ao instalar o circuito de tubulação.
Se um sistema de dois tubos estiver instalado em um edifício, tanto o resfriamento quanto o aquecimento ocorrem devido ao refrigerador - um resfriador. Para melhorar a eficiência do aquecimento usando unidades de fan coil no período de frio, além do chiller, é incluída no sistema uma caldeira.
Ao contrário de um sistema de dois tubos com um trocador de calor, o sistema de quatro tubos contém 2 dessas unidades. Neste caso, o fan coil pode funcionar tanto para aquecimento como para frio, utilizando no primeiro caso o líquido que circula no sistema de aquecimento.
Um dos trocadores de calor está conectado a uma tubulação com refrigerante e o segundo a uma tubulação com refrigerante. Cada trocador de calor possui uma válvula individual controlada por um controle remoto especial. Se tal esquema for usado, o refrigerante nunca será misturado com o refrigerante.
Como a temperatura do refrigerante no sistema durante a estação de aquecimento varia de 70 a 95⁰ e para a maioria dos fan coil excede o nível permitido, ela é primeiro reduzida. É por isso água quente‚ vindo da rede de aquecimento central para os ventiloconvectores ‚ passa por um ponto de aquecimento especial.
Principais classes de chillers
A divisão condicional dos chillers em classes ocorre dependendo do tipo de ciclo de refrigeração. Com base neste recurso, todos os chillers podem ser classificados condicionalmente em duas classes - absorção e compressor de vapor.
A estrutura da unidade de absorção
Um resfriador de absorção ou ABCM usa uma solução binária com água e brometo de lítio presentes - um absorvedor. O princípio de funcionamento é a absorção de calor pelo refrigerante na fase de conversão do vapor em estado líquido.
Essas unidades utilizam o calor gerado durante a operação de equipamentos industriais.Neste caso, um absorvente com ponto de ebulição significativamente superior ao parâmetro correspondente do refrigerante dissolve bem este último.
O diagrama operacional de um chiller desta classe é o seguinte:
- O calor de uma fonte externa é fornecido a um gerador, onde aquece uma mistura de brometo de lítio e água. Quando a mistura de trabalho ferve, o refrigerante (água) evapora completamente.
- O vapor é transferido para o condensador e se torna líquido.
- O refrigerante entra no acelerador na forma líquida. Aqui esfria e a pressão cai.
- O líquido entra no evaporador, onde a água evapora e seus vapores são absorvidos por uma solução de brometo de lítio - um absorvedor. O ar da sala é resfriado.
- O absorvente diluído é reaquecido no gerador e o ciclo recomeça.
Esse sistema de ar condicionado ainda não se difundiu, mas está em plena sintonia com as tendências modernas de economia de energia e, portanto, tem boas perspectivas.
Projeto de unidades de compressão de vapor
A maioria das unidades de refrigeração opera com base no resfriamento por compressão. O resfriamento ocorre devido à circulação contínua, fervura em baixas temperaturas, pressão e condensação do refrigerante em sistema fechado.
O projeto de um chiller desta classe inclui:
- compressor;
- evaporador;
- capacitor;
- oleodutos;
- regulador de fluxo.
O refrigerante circula em um sistema fechado. Este processo é controlado por um compressor, no qual uma substância gasosa com baixa temperatura (-5⁰) e pressão de 7 atm é comprimida quando a temperatura sobe para 80⁰.
O vapor saturado seco em estado comprimido entra no condensador, onde é resfriado a 45⁰ a pressão constante e convertido em líquido.
O próximo ponto no caminho do movimento é o acelerador (válvula redutora). Nesta fase, a pressão diminui do valor correspondente à condensação até ao limite em que ocorre a evaporação. Ao mesmo tempo, a temperatura cai para aproximadamente 0⁰. O líquido evapora parcialmente e forma-se vapor úmido.
Ao entrar no trocador de calor - o evaporador, a substância de trabalho, uma mistura de vapor e líquido, emite frio para o refrigerante e retira calor do refrigerante, secando ao mesmo tempo. O processo ocorre a pressão e temperatura constantes. As bombas fornecem líquido de baixa temperatura para as unidades fan coil. Depois de passar por esse caminho, o refrigerante retorna ao compressor para repetir todo o ciclo de compressão de vapor.
Especificações de um chiller de compressão de vapor
Em climas frios, o chiller pode operar no modo de resfriamento natural - isso é chamado de resfriamento livre. Ao mesmo tempo, o refrigerante resfria o ar externo. Teoricamente, o resfriamento gratuito pode ser usado em temperaturas externas inferiores a 7⁰C. Na prática, a temperatura ideal para isso é 0⁰.
Quando configurado no modo “bomba de calor”, o chiller funciona para aquecimento.O ciclo sofre alterações, principalmente, o condensador e o evaporador trocam de funções. Neste caso, o refrigerante deve ser aquecido e não resfriado.
Este modo é mais frequentemente utilizado em grandes escritórios, edifícios públicos, armazéns.O chiller é uma unidade de refrigeração que produz 3 vezes mais frio do que consome. A sua eficiência como aquecedor é ainda maior - consome 4 vezes menos eletricidade do que produz calor.
Qual é a diferença entre refrigerante e refrigerante?
Um refrigerante é uma substância funcional que, durante o ciclo de refrigeração, pode existir em diferentes estados de agregação em diferentes valores de pressão. O refrigerante não altera os estados de fase. Sua função é transferir frio ou calor a uma certa distância.
O transporte do refrigerante é controlado por um compressor e o refrigerante é transportado por uma bomba. A temperatura do refrigerante pode cair abaixo do ponto de ebulição ou subir além dele. O refrigerante, ao contrário do refrigerante, opera constantemente em temperaturas que não ultrapassam o ponto de ebulição na pressão atual.
O papel do fan coil no sistema de ar condicionado
Fan coil é um elemento importante de um sistema de ar condicionado centralizado. O segundo nome é fan coil. Se o termo fan-coil for traduzido literalmente do inglês, soa como um trocador de calor com ventilador, o que transmite com mais precisão o princípio de seu funcionamento.
O objetivo do dispositivo é receber meios de baixa temperatura. A lista de suas funções inclui também a recirculação e o resfriamento do ar do ambiente onde está instalado, sem a entrada de ar externo. Os principais elementos do fan-coil estão localizados em seu corpo.
Esses incluem:
- ventilador centrífugo ou diametral;
- trocador de calor em forma de bobina, composto por um tubo de cobre e aletas de alumínio montadas nele;
- filtro de pó;
- Bloco de controle.
Além dos componentes e peças principais, o projeto do fan coil inclui uma bandeja para coleta de condensado, uma bomba para bombeamento deste último, um motor elétrico, por meio do qual giram os amortecedores de ar.
Dependendo do método de instalação, existem ventiloconvectores de teto, unidades de dutos, montadas em dutos por onde flui o ar, unidades sem moldura, onde todos os elementos são montados em uma moldura, unidades de parede ou console.
Os dispositivos de teto são os mais populares e possuem 2 versões: cassete e duto. Os primeiros são instalados em salas amplas com tectos falsos. A caixa está localizada atrás da estrutura suspensa. O painel inferior permanece visível. Eles podem dispersar o fluxo de ar em dois ou nos quatro lados.
A necessidade de resfriamento nem sempre existe, portanto, como pode ser visto no diagrama que representa o princípio de funcionamento do sistema chiller-fincoil, é embutido no módulo hidráulico um contêiner que atua como acumulador do refrigerante. A expansão térmica da água é compensada por um tanque de expansão conectado à tubulação de abastecimento.
Eles controlam os fan coils nos modos manual e automático. Se o fan coil funcionar para aquecimento, o fornecimento de água fria será cortado manualmente. Quando está trabalhando para resfriamento, a água quente é desligada e o caminho é aberto para o fluxo do fluido de trabalho de resfriamento.
Para operar em modo automático, o painel define a temperatura necessária para um ambiente específico. O parâmetro definido é mantido por meio de termostatos que regulam a circulação dos refrigerantes - frios e quentes.
Como qualquer edifício grande possui zonas com diferentes requisitos de temperatura, cada uma delas deve ser atendida por uma unidade ventilo-convectora separada ou por um grupo delas com configurações idênticas.
O número de unidades é determinado na fase de projeto do sistema por cálculo. O custo dos componentes individuais do sistema chiller-fan coil é bastante alto, portanto, tanto o cálculo quanto o projeto do sistema devem ser realizados com a maior precisão possível.
Conclusões e vídeo útil sobre o tema
Vídeo nº 1. Tudo sobre o projeto, operação e princípio de funcionamento do sistema de termorregulação:
Vídeo nº 2. Sobre como instalar e comissionar o chiller:
A instalação de sistema chiller-fan coil é aconselhável em edifícios de médio e grande porte com área superior a 300 m². Para uma casa particular, mesmo que seja enorme, instalar esse sistema de termorregulação é um prazer caro. Por outro lado, tais aplicações financeiras vão proporcionar conforto e bem-estar, e isso é muito.
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