Совместное использование фанкойла с тепловым насосом. Обогрев посредством фанкойлов -принципы и преимущества Как работает отопление с использованием фанкойлов

Фанкойлы являются частью климатической системы кондиционирования воздуха. Блоки, оснащенные теплообменником и вентилятором, работают в режимах охлаждения и обогрева. В любое время года они обеспечивают комфортную температуру в доме. При подключении к тепловому насосу или автономному котлу фанкойлы становятся отопительными приборами, превосходящими эффективностью радиаторы.

Принцип обогрева фанкойлом

Принцип работы фанкойла

Оригинальное название фанкойла «fan coil» означает «вентилятор-теплообменник». Устройство называют вентиляторным доводчиком. Это конечный элемент системы типа чиллер-фанкойл. Блок состоит из следующих деталей:

• теплообменник из медных трубок с алюминиевыми ребрами;
• вентилятор центробежного типа;
• фильтр;
• блок управления.

По магистрали циркулирует вода (в регионах с мягким климатом) или этиленгликоль (для областей с низкими температурами). Вентиляторные доводчики устанавливаются в каждой комнате, они функционируют по индивидуальной программе. Количество подключенных модулей зависит от мощности чиллера.

Температура теплоносителя составляет 35-55°. Невысокого показателя достаточно для обогрева по новой технологии.

Стальные батареи постепенно уступают позиции альтернативным системам отопления помещений. Один из современных вариантов обогрева дома – фанкойл вместо радиатора. Внутри блока находится теплообменник с циркулирующей горячей водой, подведенной магистралью. Вентилятор, являющийся частью устройства, прогоняет через него воздушные массы. Принудительная циркуляция позволяет быстро повысить температуру в помещении. Фильтрующее устройство очищает поток теплого воздуха от пыли и примесей.

Системой труб фанкойл соединен с нагревательным бойлером (чиллером) и гидравлическим модулем. При монтаже водного контура нет необходимости использовать дорогостоящие медные трубы. Пластиковые магистрали с утеплением заменят металл. Качественная теплоизоляция исключает потери температуры даже на значительном расстоянии. Один из плюсов пластика – низкая стоимость материала и работ по монтажу.

Чиллер- внешний блок системы кондиционирования

Чиллер – холодильная машина с возможностью переключения на тепловой насос, устанавливается на улице или в подсобном помещении. Гидравлический модуль состоит из насоса, расширительного бака и аккумулирующей емкости. В устройство четырехтрубной системы входит нагревательный котел. С наступлением холодов специальным клапаном включается режим обогрева.

Виды внутренних блоков

По типу подключения к гидравлическому контуру фанкойл для отопления частного дома бывает двух видов:

1. Двухтрубные – блок оборудован одним водяным контуром. Режим его работы зависит от температуры теплоносителя. Это тип наиболее распространенный и доступный по цене.
2. Четырехтрубные – устройство с двумя теплообменниками, в одном из которых циркулирует холодная вода, а в другом горячая. Системы функционируют независимо друг от друга, что позволяет быстро изменять режим охлаждения и обогрева.

Варианты монтажа

Конструктивный вариант вентиляторного доводчика выбирается в зависимости от требований к размещению:

Кассетный фанкойл устанавливается за навесным потолком

• Кассетные – блоки размещаются за подвесными потолками. В комнату направляется воздухораспределительная решетка. Приборы выпускаются двух и четырехтрубными. В их комплектацию входит поддон для сбора конденсата.
• Канальные – устройства предназначены для монтажа в вентиляционный воздуховод. Горизонтальные модели устанавливают за подвесным потолком, вертикальные – за фальшстеной. Мощные вентиляторы позволяют обслуживать несколько помещений. Блоки управляются дистанционным пультом.
• Настенные – консольный блок размещается открыто, что упрощает процесс монтажа. Устройство изготавливается с учетом декоративной привлекательности. Корпус внешне не отличается от внутреннего блока сплит-системы. Работает в двух режимах: охлаждение и обогрев. Устройство комплектуется дистанционным пультом управления. При установке над окном создает тепловую завесу, исключающую появление сквозняка.
• Напольные – оборудование устанавливается на полу или в нижней части стены. Блоки заменяют радиаторы. Нагреваемый или охлажденный воздух направляется вверх. Комплектуются двух или четырехтрубным теплообменником. Возможен вариант горизонтального монтажа под потолком. Модели имеют встроенное и выносное управление.

Минусом системы является повешенный уровень шума, создаваемый вентилятором.

Преимущества использования фанкойлов

• Благодаря принудительной циркуляции воздуха вентиляторные доводчики повышают температуру в помещении быстрее, чем радиаторы, действующие по принципу естественной конвекции.
• Система чиллер-фанкойл обогревает дом зимой, а летом переключается в режим охлаждения.
• Температура теплоносителя уменьшается.
• Сокращаются расходы на отопление, экономия ощутима для домов большой площади.
• Автоматическое управление упрощает регулировку температуры. Достаточно задать на пульте нужные показатели.
• Риск возникновения аварийной ситуации сведен к минимуму.
• Установка фанкойлов обеспечивает возможность выбирать комфортную температуры для каждой комнаты.
• Блоки с водным теплоносителем более экономичные, долговечные и надежные элементы отопления, чем электрические конвекторы.

Особенности отопления

Схему размещения обогревательных элементов выбирают, исходя из индивидуальных особенностей помещения. Фанкойл в системе отопления играет роль радиатора, поэтому предпочтительней устанавливать его внизу. Количество блоков в комнате рассчитывается с учетом нескольких факторов:

• площадь;
• высота потолка;
• размеры окон;
• зимняя температура в регионе.

Типы зонирования

Многозональная система позволяет обогревать одни комнаты и одновременно охлаждать другие

Применяются системы кондиционирования различной сложности. Для поддержания одинаковой температуры во всех комнатах частного дома подходит однозональный вариант. Алгоритм работы:

1. Летом в трубах циркулирует вода температурой 7°. Она подается в теплообменники фанкойлов, охлаждающих воздух в комнатах. Работа блока регулируется контроллером, связанным с датчиком температуры. Нагревшаяся вода отправляется обратно в чиллер.
2. Зимой автоматика переключает теплоноситель на источник нагрева (бойлер, котел).

Используется двухтрубная схема и блоки с одним контуром. В доме работает режим охлаждения или обогрева, но в отдельных комнатах можно менять параметры микроклимата.

Многозональная система предлагает расширение функционала. Отдельные помещения нагреваются, а другие охлаждаются в одно и то же время. Такая возможность обеспечивается разделением холодной и горячей воды по разным веткам. Для монтажа потребуются блоки с двумя контурами и четырехтрубная схема подключения.

Микроклимат в доме регулируется термостатами. Датчики установлены в каждой комнате. При достижении заданного значения прекращается теплоснабжение фанкойлов и подача электричества для работы вентилятора. Устройство переходит в энергосберегающий режим. В домах, где на стадии проектирования предусмотрено центральное кондиционирование, целесообразно использовать отопление фанкойлами. Универсальная система заменяет две климатические установки – водяной обогрев и кондиционирование.

Изначально фанкойл является элементом системы, также включающей гидромодуль и чиллер. Фанкойл - это полноценный блок, состоящий из компонентов:

• теплообменник - используется для циркуляции воды;
• вентилятор - в его задачу входит обдув теплообменника;
• воздушный фильтр;
• поддон - резервуар, в котором накапливается конденсат;
• температурный датчик;
• датчик приема сигнала с контроллера;
• трехходовой клапан (опционально).

Система чиллер-фанкойл

В самом начале фанкойл был неразрывно связан с чиллером. Такая установка также включала гидромодуль, который обеспечивал движение воды в контуре и был оснащен несколькими или только одним насосом. В качестве холодоносителя всегда применялась вода. Система обеспечивала только охлаждение большого количества помещений в летнюю жару.

По мере изучения процесса теплообмена фанкойлы были усовершенствованы, и появилась возможность применять их для обогрева. Чтобы воплотить эту идею, чиллеры усовершенствовали, добавив в конструкцию дополнительные элементы.

Во время охлаждения хладагент в блоке чиллера циркулирует в следующем порядке:

1. Компрессорный блок.
2. Конденсатор.
3. Дросселирующая установка.
4. Блок теплообменника.
5. Снова компрессорный блок.

Если же существует необходимость в нагреве воздуха, холодильный агент движется в обратном направлении. В теплообменнике при этом происходит обмен теплом между хладагентом и водой. Достоинство такой схемы работы заключается в том, что появление отопительной функции не привело к изменению в конструкции фанкойла.

Какими бывают фанкойлы?

Охлаждающие установки классифицируются по множеству параметров:

• В зависимости от места установки : настенные и напольно-подпотолочные, канальные (низконапорные, средненапорные и высоконапорные), кассетные (одно- и четырехпоточные (стандартные и компактных размеров)).
• По конструктивным особенностям : двухтрубные (или одноконтурные) и четырехтрубные (или двухконтурные); 2-х, 3-х и 4-х-рядные; в корпусе и без него.
• По расположению относительно плоскости: горизонтальные и вертикальные

Использование фанкойлов в качестве теплового насоса

Фанкойл, обеспечивающий нагрев воздуха, также имеет альтернативное название - тепловой насос. Если ранее в качестве источника обогрева использовали электричество и тепло от газа или угля, то теперь стало возможным полноценно отапливать здания при помощи системы чиллер-фанкойл. Причем такой способ эффективнее в 2-4 раза.

Особенность работы фанкойла в качестве теплового насоса заключается в следующем:

1. Компрессорная установка, сжимая холодильный агент, повышает его температуру до 60℃-100℃
2. Нагретый хладагент передает свое тепло воде, которая попадая в фанкойл, способствует нагреву воздуха в помещении.
3. Чтобы обеспечить возможность работы системы на обогрев зимой, нужно защитить установку от замерзания воды.
4. Для этого еще перед монтажом блоков воду заменяют на жидкость, неподверженную кристаллизации, так как в процессе эксплуатации производить какие-либо изменения невозможно.

Важным моментом является то, что изначально все параметры просчитываются с учетом использования незамерзающей жидкости. Так как ее вязкость гораздо выше, чем у воды, производительность системы может понизиться.

Сферы применения фанкойлов для отопления

Большинство моделей чиллеров способны осуществлять функцию нагрева/охлаждения. Температура воды, которая поступает в фанкойл для нагрева воздуха, достигает показателей около 40℃-55℃.

Существуют также установки, которые работают только на нагрев или только на охлаждение. Первый вид и называют тепловыми насосами. Их часто применяют в частных домовладения. При этом приборы используют не только в качестве нагревателя воздуха для помещения. Они также греют воду для душа, мойки посуды и других нужд. Такие фанкойлы отличаются способностью быстро нагревать воздух, обеспечивать его интенсивное движение. Кроме того они практически бесшумны в процессе работы.

Если существует альтернативный способ подачи теплой воды для фанкойла, совершенно необязательно также приобретать чиллер. Следует лишь соблюдать требования, предъявляемые к температуре жидкости - не более 70℃.

Одной из наиболее современных систем отопления и кондиционирования для частных домов является система чиллер-фанкойл. Эта система позволит создать в вашем доме благоприятный микроклимат, поддержит свежесть воздуха, и сохранит здоровье домочадцев. Данная система особенно выделяется на фоне традиционных сплит-систем, поэтому о ее особенностях и поговорим в данной статье. Сначала рассмотрим устройство системы в целом, затем коснемся непосредственно фанкойлов.

Главное назначение системы чиллер-фанкойл — кондиционирование воздуха. Она состоит из двух основных частей: чиллера и фанкойла. Чиллер — это то устройство, которое отвечает непосредственно за нагрев или охлаждение, а фанкойл — по сути кондиционер, служащий для охлаждения или нагрева воздуха помещения, в котором сам фанкойл расположен.

В отличие от обычного кондиционера, через фанкойл хладагент не циркулирует, через него циркулирует зачастую вода или незамерзающая жидкость. Что касается чиллера, то он может работать например на твердом топливе или работать по системе теплового насоса.

Кроме основных частей, система содержит: гидромодуль, автоматику, соединительные элементы, накопительный и расширительный баки, теплоноситель и хладагент. Гидромодуль — это, по сути, насосная станция, задача которой — обеспечить движение теплоносителя в системе. Автоматика обеспечивает управление и регулирование системы в процессе ее работы.

Соединительные элементы — это трубы, соединяющие части системы, агрегаты, между собой. В качестве теплоносителя используется этиленгликоль (для регионов с холодным или умеренным климатом) или вода (для регионов с жарким климатом). Хладагентом выступает газ, зачастую - фреон.

Отличительные преимущества системы чиллер-фанкойл заключаются в ряде ее особенностей.

Во-первых, система очень проста в обслуживании — фильтры легко снимаются, чистятся или меняются.

Во-вторых, возможна установка нескольких фанкойлов (в отдельные помещения), при этом чиллер работает один на всю систему, и количество фанкойлов определяется только мощностью чиллера.

В-третьих, чиллер устанавливается сразу в одном конкретном месте, он не требует нескольких мест, то есть не съедает много площади.

В-четвертых, хорошо организованная теплоизоляция труб позволит передавать теплоноситель на большое расстояние, то есть отапливаемые или кондиционируемые помещения могут быть расположены далеко от чиллера.

При монтаже используются обычные трубы, стандартная запорная арматура, типичная автоматика. Система экологически безопасна, если раствор этиленгликоля в воде и обладает некоторой токсичностью, то при утечке человек мгновенно начнет кашлять, и покинет помещение — окажется в безопасности. Что касается хладагента, то он циркулирует лишь в чиллере, то есть в блоке на чердаке или на крыше, - вне жилых помещений. Такая система позволяет объединить в себе как отопление, так и приточно-вытяжную вентиляцию при относительно невысокой стоимости монтажа.

Поступающий в чиллер теплоноситель нагревается или охлаждается, подобно тому, как это происходит в кондиционере. Вода или незамерзающая жидкость, служащая в качестве теплоносителя, при помощи насосного модуля подается к фанкойлам, где происходит смешивание воздуха помещения с воздухом агрегата, при помощи установленного внутри вентилятора.

Прогретый или охлажденный теплоноситель отдает или забирает тепло у воздуха помещения, так достигается правильный микроклимат. В этом и заключается принцип работы систем чиллер-фанкойл, замечательно показывающих себя в качестве систем воздушного отопления частных домов.

Теплообменник самого чиллера присоединен к насосу и накопительному баку (аккумулятору), затем установлен расширительный бачок, и далее теплоноситель подается по трубам к фанкойлам, при этом регулирующие вентили установленные в трубопроводе настраивают систему на правильный режим.

Для конкретно взятого дома проект системы разрабатывается специалистами индивидуально, и если где-то чиллер можно будет установить лишь на крыше, то в ином случае для размещения чиллера лучше всего подойдет чердак. При проектировании учитывают все особенности помещений, приусадебную инфраструктуру и требования домочадцев к микроклимату. Тип чиллера подбирается индивидуально, как и количество фанкойлов, в зависимости от интенсивности нагрузки и от индивидуальных требований заказчика к особенностям режимов работы системы.

Входящие в систему устройства могут работать совместно или по отдельности, опять же в зависимости от типа системы. Чиллеры бывают реверсионными, парокомпрессорными или абсорбционными. Реверсионный чиллер способен и нагревать и охлаждать. Парокомпрессорный отведет тепло от циркулирующего внутри агрегата теплоносителя в специальную камеру.

А абсорбционный сможет, меняя агрегатное состояние жидкости, отбирать у нее тепло или наоборот — нагревать ее; абсорбент передает тепло потребителю. Охлаждение бывает воздушным или водяным, а контур охлаждения — выносным. Непосредственно фанкойлы бывают кассетными или канальными, настенными, напольными или потолочными.

При выборе системы важно оценить следующие параметры: мощность чиллера, производительность фанкойлов, мощность насосной станции, длина трубопровода, теплоизоляция труб. Так система чиллер-фанкойл может быть спроектирована под любое здание, не только для частного дома, но и, например, для супермаркета или гостиницы.

На сегодняшний день неоспоримым фактом является то, что осуществлять отопление помещения с помощью бытовой, полупромышленной сплит-системы, а также любым видом промышленного кондиционера намного эффективнее, чем обычными электронагревателями. Однако, с понижением температуры наружного воздуха, эффективность уменьшается. Поэтому особенно хочется выделить использование системы чиллер-фанкойл для отопления помещения.

Как же происходит отопление фанкойлами? В этом направлении выделена специальная группа оборудования, предназначенная именно для обогрева и называется это оборудование - тепловые насосы. Надо отметить, что совершенно все типы фанкойлов (настенные , кассетные , канальные , напольно-подпотолочные) могут нагревать воздух, но надо иметь ввиду, что теплый воздух из фанкойла будет подниматься вверх и расположение фанкойла вверху будет давать плохой эффект для отопления. Это касается, в большей степени, канальных и кассетных фанкойлов. Для лучшей эффективности отопления следует подбирать фанкойлы с нижним расположением или с регулируемым выходом воздуха по высоте. Сама же возможность работы на отопления не зависит от конструкции фанкойла. Если фанкойл работает в паре с чиллером, который может работать для получения холода и тепла, то и фанкойл также может работать на нагрев воздуха. В случае, если чиллер предназначен только для работы на холод, то, соответственно, и фанкойл может работать только на охлаждение воздуха.

В большинстве случаев фанкойлы производятся двухтрубные, и они же имеют внутри фанкойла один теплообменник, и именно они чаще всего находят свое применение. Тем не менее, многие производители выпускают и четырехтрубные фанкойлы, которые имеют внутри два теплообменника и эти теплообменники могут работать каждый в своем режиме, независимо друг от друга. При этом каждый теплообменник подключается к своему чиллеру или любой другой системе, которая предварительно подготавливает (нагревает/охлаждает) воду для дальнейшей подачи ее в фанкойлы. Работа этих теплообменников происходит независимо друг от друга. В качестве такой системы для одного теплообменника можно использовать индивидуальный котел или подключится к центральному отоплению, если такое имеется, а другой подключить к чиллеру.

Такие фанкойлы имеют более широкие функциональные возможности, но и в этом случае такие четырехтрубные теплообменники можно использовать для нагрева воздуха. Эффективность от использования фанкойлов в качестве отопительных приборов намного выше, чем от использования обычных радиаторов отопления именно благодаря применению встроенных вентиляторов внутри фанкойла и более эффективных материалов, с точки зрения теплоотдачи, из которых изготавливается теплообменник.

Само определение «фанкойл» неразрывно с такими понятиями как чиллер и гидромодуль. Только в единичных случаях фанкойл может использоваться обособленно и работать с другим климатическим оборудованием.

Фанкойл как элемент чиллера

Изначально фанкойл использовался только в комплексе с чиллером и был его неотъемлемой частью, а поскольку вся эта система работала на охлаждение воздуха в помещениях с большим количеством комнат, то и фанкойл тоже предназначался только для охлаждения воздуха в жаркое время года. В качестве рабочего вещества, которое циркулировало от чиллера до фанкойла и обратно в чиллер, применялась вода. Обеспечение такого непрерывного потока обеспечивал гидромодуль - его один или несколько насосов.

Со временем процессы теплообмена были более глубоко изучены, и появилось вполне обоснованное решение - кроме охлаждения воздуха применять фанкойлы и для нагрева воздуха. Для реализации такой функции чиллер оснастили 4-х ходовым клапаном и другими вспомогательными элементами. Если в режиме охлаждения холодильный агент в чиллере движется в направлении: компрессор - конденсатор (чаще всего воздушный) - дросселирующее устройство - испаритель (чаще всего пластинчатый) - и снова компрессор, то в режиме нагрева движение осуществляется в обратном направлении: компрессор - испаритель - дросселирующее устройство - конденсатор - компрессор. Именно в испарителе, который в таком случае служит для конденсации холодильного агента, происходит забор от него большого количества теплоты, которая нагревает воду, поступающую далее в фанкойлы, для нагрева в них воздуха.

Такая функция совершенно не требует изменение конструкции фанкойла. Как и ранее, фанкойл включает в себя теплообменник, по которому движется вода, вентилятор, который обдувает воздухом такой теплообменник, датчик температуры, порт для приема инфракрасного сигнала от пульта управления (если такой имеется), воздушный фильтр, поддон для сбора конденсата и 3-х ходовой клапан (поставляется отдельно).

Классификация фанкойлов

Как и другие внутренние блоки различных систем кондиционирования, не зависимо от режима работы, по расположению фанкойлы бывают:

• настенные;
• кассетные (однопоточные и четырехпоточные);
• кассетные четырехпоточные (стандартные и компактные);
• канальные (низко – средне и высоконапорные);
• напольно – подпотолочные

по конструкции фанкойлы подразделяются на:

• двухтрубные и четырехтрубные;
• двухрядные, трехрядные и четырехрядные;
• корпусные и безкорпусные.

по относительному расположению фанкойлы подразделяются на:

• горизонтально устанавливаемые;
• вертикально устанавливаемые.

Эффективность фанкойлов

Так появились новое название чиллера, работающего на тепло, – тепловой насос. Помимо использования электричества или применения природных ископаемых для получения тепла, был получен еще один способ получения тепла, причем в 2-4 четыре раза эффективнее, чем прямое использование электричества в нагревательных приборах. Теплота, которая в последующем идет на нагрев воздуха, проходящего через фанкойл, получается в результате работы холодильного контура, а в частности, от работы компрессора при сжатии холодильного агента. На выходе из компрессора холодильный агент может выходить с температурой от +60 ℃ до +100 ℃. Эта теплота идет в дальнейшем на нагрев воды, которая и поступает в фанкойл, а далее и на воздух. Так как работа на тепло предусматривается и в зимний период, то, для исключения замерзания воды, ее меняют на любую жидкость, которая не замерзает при низких температурах, тогда и в фанкойлы будет поступать эта же жидкость. В таких ситуациях первоначальный подбор и расчеты должны быть сделаны именно для той жидкости, которая в дальнейшем будет заливаться. Замена одной жидкости на другую уже во время эксплуатации запрещена. Эффективность работы системы теплоснабжения на основе незамерзающих жидкостей будет ниже из-за их повышенной вязкости, что влечет за собой дополнительные потери на сопротивление при теплообмене.

Где можно применять фанкойлы для нагрева

Все производители изготавливают чиллеры как для охлаждения, так и для нагрева воды, т.е., в большинстве случаев, они могут работать как в режиме охлаждения, так и в режиме нагрева воды, при этом температура воды, подаваемая в фанкойл для нагрева воздуха, обычно составляет +40…+55 ℃. Есть отдельные более дешёвые модели, работающие только на охлаждение или только на нагрев. Последние имеют особое название – тепловые насосы. Они устанавливаются в частных домах, коттеджах и обеспечивают нагрев воды не только для отопления, но и для сантехнических и хозяйственных нужд. В качестве внутренних приборов применяются фанкойлы различного типа. Быстрый нагрев воздуха, интенсивная принудительная его циркуляция и бесшумность ставят такие фанкойлы на самый высокий уровень среди всех возможных приборов обогрева. Фанкойлы могут применяться отдельно, независимо от чиллера. Такой вариант возможен, если есть какой-то другой источник нагрева воды (жидкости), которая направляется в фанкойлы. Температура воды (жидкости) в этом случае не должна превышать +70 ℃, иначе произойдет повреждение фанкойла.