Chiller-Fan-Coil-System: Funktionsprinzip und Anordnung des Thermoregulierungssystems
Das Mehrzonen-Kühler-Gebläsekonvektor-Klimasystem ist darauf ausgelegt, komfortable Bedingungen in einem großen Gebäude zu schaffen.Es arbeitet ständig – es liefert im Sommer Kälte und im Winter Wärme und erwärmt die Luft auf die eingestellte Temperatur. Es lohnt sich, ihr Gerät kennenzulernen, finden Sie nicht auch?
Der von uns vorgeschlagene Artikel beschreibt detailliert den Aufbau und die Komponenten des Klimasystems. Es werden Methoden zum Anschluss von Geräten vorgestellt und ausführlich besprochen. Wir erklären Ihnen, wie dieses Thermoregulationssystem funktioniert und funktioniert.
Der Inhalt des Artikels:
- Komponenten des Kühler-Gebläsekonvektor-Kreislaufs
- System-Design
- Anschluss von Kältemaschine und Gebläsekonvektor
- Hauptklassen von Kältemaschinen
- Was ist der Unterschied zwischen Kältemittel und Kühlmittel?
- Die Rolle des Gebläsekonvektors in der Klimaanlage
- Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Komponenten des Kühler-Gebläsekonvektor-Kreislaufs
Die Rolle des Kühlgeräts wird dem Kühler zugewiesen – einer externen Einheit, die Kälte erzeugt und über Rohrleitungen liefert, durch die Wasser oder Ethylenglykol zirkuliert. Dies unterscheidet es von anderen Split-Systemen, bei denen Freon als Kühlmittel eingepumpt wird.
Für die Bewegung und Übertragung des Kältemittels Freon werden teure Kupferrohre benötigt. Hier meistern Wasserleitungen mit Wärmedämmung diese Aufgabe gut. Sein Betrieb wird durch die Außenlufttemperatur nicht beeinflusst, während Split-Systeme mit Freon bereits bei -10⁰ ihre Funktionalität verlieren. Die interne Wärmetauschereinheit ist ein Gebläsekonvektor.
Es nimmt Flüssigkeit mit niedriger Temperatur auf, gibt die Kälte dann an die Raumluft weiter und die erhitzte Flüssigkeit wird zurück zum Kühler zurückgeführt. In allen Räumen sind Fan-Coil-Einheiten installiert. Jeder von ihnen arbeitet nach einem individuellen Programm.
Typischerweise werden solche Systeme in Verbrauchermärkten, Einkaufszentren, unterirdischen Bauwerken und Hotels eingesetzt. Manchmal werden sie als Heizung verwendet. Anschließend wird den Gebläsekonvektoren über den zweiten Kreislauf erwärmtes Wasser zugeführt oder das System wird auf den Heizkessel umgestellt.
System-Design
Je nach Ausführung können Chiller-Fan-Coil-Systeme 2-Rohr oder 4-Rohr sein. Je nach Installationsart unterscheidet man zwischen Wand-, Boden- und Einbaugeräten.
Die Bewertung des Systems erfolgt nach folgenden Grundparametern:
- Kühlleistung oder Kühlkapazität;
- Leistung des Gebläsekonvektors;
- Effizienz der Luftmassenbewegung;
- Länge der Autobahnen.
Der letzte Parameter hängt von der Stärke der Pumpeinheit und der Qualität der Rohrisolierung ab.
Anschluss von Kältemaschine und Gebläsekonvektor
Das reibungslose Funktionieren des Systems erfolgt durch Verbindung Kühler mit einem oder mehreren Fan-Coil-Einheiten über wärmeisolierte Rohrleitungen. Fehlt Letzteres, sinkt die Effizienz des Systems deutlich.
Jeder Feinwärmetauscher verfügt über eine individuelle Verrohrungseinheit, über die seine Leistung sowohl bei der Wärme- als auch bei der Kälteerzeugung angepasst wird. Der Kältemittelfluss in einer separaten Einheit wird über spezielle Ventile – Absperr- und Regelventile – reguliert.
Wenn eine Vermischung von Kühl- und Kältemittel nicht zulässig ist. Die Erwärmung des Wassers erfolgt in einem separaten Wärmetauscher und der Kreislauf wird durch eine Umwälzpumpe ergänzt. Um eine reibungslose Einstellung des Arbeitsflüssigkeitsflusses durch den Wärmetauscher zu gewährleisten, wird bei der Installation des Rohrleitungskreislaufs ein 3-Wege-Ventil verwendet.
Wenn in einem Gebäude ein Zweirohrsystem installiert ist, erfolgt sowohl die Kühlung als auch die Heizung durch einen Kühler – einen Chiller. Zur Verbesserung der Heizeffizienz Gebläsekonvektoren Während der kalten Jahreszeit ist zusätzlich zur Kältemaschine ein Heizkessel im System enthalten.
Im Gegensatz zu einem Zweirohrsystem mit einem Wärmetauscher enthält das Vierrohrsystem zwei dieser Einheiten. In diesem Fall kann der Gebläsekonvektor sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen betrieben werden, wobei er im ersten Fall die im Heizsystem zirkulierende Flüssigkeit nutzt.
Einer der Wärmetauscher ist an eine Kältemittelleitung angeschlossen, der zweite an eine Kühlmittelleitung. Jeder Wärmetauscher verfügt über ein individuelles Ventil, das über eine spezielle Fernbedienung gesteuert wird. Wenn ein solches Schema verwendet wird, wird das Kältemittel niemals mit dem Kühlmittel vermischt.
Da die Temperatur des Kühlmittels im System während der Heizperiode zwischen 70 und 95⁰ liegt und bei den meisten Gebläsekonvektoren den zulässigen Wert überschreitet, wird sie zunächst gesenkt. Deshalb Heißes Wasser‚ vom Zentralheizungsnetz zu den Gebläsekonvektoren kommend ‚ durchläuft einen speziellen Heizpunkt.
Hauptklassen von Kältemaschinen
Die bedingte Einteilung der Kältemaschinen in Klassen erfolgt je nach Art des Kühlkreislaufs. Basierend auf dieser Funktion können alle Kältemaschinen bedingt in zwei Klassen eingeteilt werden – Absorptions- und Dampfkompressor-Kältemaschinen.
Der Aufbau der Absorptionseinheit
Eine Absorptionskältemaschine oder ABCM verwendet eine binäre Lösung mit Wasser und Lithiumbromid – einen Absorber. Das Funktionsprinzip ist die Aufnahme von Wärme durch das Kältemittel in der Phase der Umwandlung von Dampf in einen flüssigen Zustand.
Solche Geräte nutzen die beim Betrieb von Industrieanlagen entstehende Wärme.In diesem Fall löst ein absorbierender Absorber, dessen Siedepunkt deutlich über dem entsprechenden Parameter des Kältemittels liegt, dieses gut auf.
Das Betriebsdiagramm einer Kältemaschine dieser Klasse sieht wie folgt aus:
- Wärme von einer externen Quelle wird einem Generator zugeführt, der dort eine Mischung aus Lithiumbromid und Wasser erhitzt. Beim Sieden des Arbeitsgemisches verdampft das Kältemittel (Wasser) vollständig.
- Der Dampf wird zum Kondensator übertragen und wird flüssig.
- Das Kältemittel gelangt in flüssiger Form in die Drossel. Hier kühlt es ab und der Druck sinkt.
- Die Flüssigkeit gelangt in den Verdampfer, wo Wasser verdampft und seine Dämpfe von einer Lithiumbromidlösung – einem Absorber – absorbiert werden. Die Luft im Raum wird gekühlt.
- Das verdünnte Absorptionsmittel wird im Generator erneut erhitzt und der Zyklus beginnt von neuem.
Eine solche Klimaanlage hat sich noch nicht durchgesetzt, entspricht aber voll und ganz den modernen Trends zur Energieeinsparung und hat daher gute Aussichten.
Entwurf von Dampfkompressionsanlagen
Die meisten Kühlgeräte arbeiten auf Basis der Kompressionskühlung. Die Kühlung erfolgt durch kontinuierliche Zirkulation, Sieden bei niedrigen Temperaturen, Druck und Kondensation des Kühlmittels in einem geschlossenen System.
Das Design einer Kältemaschine dieser Klasse umfasst:
- Kompressor;
- Verdampfer;
- Kondensator;
- Rohrleitungen;
- Durchflussregler.
Das Kältemittel zirkuliert in einem geschlossenen System. Dieser Prozess wird durch einen Kompressor gesteuert, in dem ein gasförmiger Stoff mit einer niedrigen Temperatur (-5⁰) und einem Druck von 7 atm bei einer Temperaturerhöhung auf 80⁰ komprimiert wird.
Trockener Sattdampf gelangt im komprimierten Zustand in den Kondensator, wo er bei konstantem Druck auf 45⁰ abgekühlt und in Flüssigkeit umgewandelt wird.
Der nächste Punkt auf dem Bewegungsweg ist die Drossel (Reduzierventil). In diesem Stadium sinkt der Druck vom Wert, der der Kondensation entspricht, bis zur Grenze, bei der es zur Verdunstung kommt. Gleichzeitig sinkt die Temperatur auf etwa 0⁰. Die Flüssigkeit verdampft teilweise und es entsteht Nassdampf.
Beim Eintritt in den Wärmetauscher – den Verdampfer – gibt der Arbeitsstoff, ein Gemisch aus Dampf und Flüssigkeit, Kälte an das Kühlmittel ab und entzieht dem Kältemittel Wärme, wobei es gleichzeitig trocknet. Der Prozess erfolgt bei konstantem Druck und konstanter Temperatur. Pumpen versorgen die Gebläsekonvektoren mit Flüssigkeit mit niedriger Temperatur. Nachdem das Kältemittel diesen Weg passiert hat, kehrt es zum Kompressor zurück, um den gesamten Dampfkompressionszyklus noch einmal zu wiederholen.
Besonderheiten eines Dampfkompressionskühlers
Bei kaltem Wetter kann die Kältemaschine im natürlichen Kühlmodus betrieben werden – dies wird als freie Kühlung bezeichnet. Gleichzeitig kühlt das Kühlmittel die Straßenluft. Theoretisch kann die freie Kühlung bei einer Außentemperatur von weniger als 7⁰C eingesetzt werden. In der Praxis liegt die optimale Temperatur hierfür bei 0⁰.
Bei der Konfiguration im „Wärmepumpen“-Modus arbeitet der Kühler zum Heizen.Der Kreislauf erfährt Veränderungen, insbesondere tauschen Kondensator und Verdampfer ihre Funktionen. In diesem Fall muss das Kühlmittel erwärmt und nicht gekühlt werden.
Dieser Modus wird am häufigsten in großen Büros, öffentlichen Gebäuden und Lagerhäusern verwendet. Der Kühler ist eine Kühleinheit, die dreimal mehr Kälte produziert, als sie verbraucht. Seine Effizienz als Heizgerät ist sogar noch höher – es verbraucht viermal weniger Strom als es Wärme erzeugt.
Was ist der Unterschied zwischen Kältemittel und Kühlmittel?
Ein Kältemittel ist ein Arbeitsstoff, der während des Kältekreislaufs in unterschiedlichen Aggregatzuständen bei unterschiedlichen Druckwerten vorliegen kann. Das Kühlmittel ändert seinen Phasenzustand nicht. Seine Funktion besteht darin, Kälte oder Wärme über eine bestimmte Distanz zu übertragen.
Der Transport des Kältemittels wird durch einen Kompressor gesteuert, der Transport des Kühlmittels erfolgt durch eine Pumpe. Die Temperatur des Kältemittels kann unter den Siedepunkt fallen oder darüber hinaus ansteigen. Das Kühlmittel arbeitet im Gegensatz zum Kältemittel ständig bei Temperaturen, die den Siedepunkt beim aktuellen Druck nicht überschreiten.
Die Rolle des Gebläsekonvektors in der Klimaanlage
Der Gebläsekonvektor ist ein wichtiges Element einer zentralen Klimaanlage. Der zweite Name ist Fan Coil. Wenn der Begriff Fan-Coil wörtlich aus dem Englischen übersetzt wird, klingt er wie ein Ventilator-Wärmetauscher, was das Funktionsprinzip am genauesten wiedergibt.
Der Zweck des Geräts besteht in der Aufnahme von Medien mit niedriger Temperatur. Zu seinen Funktionen gehört auch die Umwälzung und Kühlung der Luft im Raum, in dem es installiert ist, ohne dass Luft von außen angesaugt werden muss. Die Hauptelemente des Fan-Coils befinden sich in seinem Gehäuse.
Diese beinhalten:
- Zentrifugal- oder Diametralventilator;
- Wärmetauscher in Form einer Spule, bestehend aus einem Kupferrohr und darauf montierten Aluminiumlamellen;
- Staubfilter;
- Steuerblock.
Zusätzlich zu den Hauptkomponenten und -teilen umfasst die Konstruktion des Gebläsekonvektors eine Wanne zum Sammeln von Kondensat, eine Pumpe zum Abpumpen des Kondensats und einen Elektromotor, durch den die Luftklappen gedreht werden.
Abhängig von der Installationsmethode gibt es Deckengebläsekonvektoren, Kanalgeräte, die in Kanälen montiert werden, durch die Luft strömt, ungerahmte Geräte, bei denen alle Elemente auf einem Rahmen montiert sind, Wand- oder Konsolengeräte.
Deckengeräte sind am beliebtesten und es gibt sie in zwei Versionen: Kassette und Kanal. Die ersten werden in großen Räumen mit abgehängten Decken installiert. Das Gehäuse befindet sich hinter der abgehängten Struktur. Die untere Platte bleibt sichtbar. Sie können den Luftstrom auf zwei oder alle vier Seiten verteilen.
Der Kühlbedarf besteht nicht immer, daher ist, wie in der schematischen Darstellung des Funktionsprinzips des Chiller-Fincoil-Systems zu sehen ist, im Hydraulikmodul ein Behälter eingebaut, der als Speicher für das Kältemittel dient. Die Wärmeausdehnung des Wassers wird durch ein an die Versorgungsleitung angeschlossenes Ausdehnungsgefäß ausgeglichen.
Sie steuern Gebläsekonvektoren sowohl im manuellen als auch im automatischen Modus. Wenn der Gebläsekonvektor zum Heizen arbeitet, wird die Kaltwasserzufuhr manuell unterbrochen. Wenn es zum Kühlen arbeitet, wird das Warmwasser abgeschaltet und der Weg für den Fluss des kühlenden Arbeitsmediums geöffnet.
Für den Betrieb im Automatikmodus stellt das Panel die für einen bestimmten Raum erforderliche Temperatur ein. Der eingestellte Parameter wird durch Thermostate aufrechterhalten, die die Zirkulation der Kühlmittel – kalt und heiß – regulieren.
Da es in jedem großen Gebäude Zonen mit unterschiedlichen Temperaturanforderungen gibt, muss jeder von ihnen von einem separaten Gebläsekonvektor oder einer Gruppe davon mit identischen Einstellungen versorgt werden.
Die Anzahl der Einheiten wird bereits in der Systementwurfsphase durch Berechnung ermittelt. Die Kosten für einzelne Komponenten des Chiller-Fan-Coil-Systems sind recht hoch, daher müssen sowohl die Berechnung als auch die Auslegung des Systems so genau wie möglich durchgeführt werden.
Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema
Video Nr. 1. Alles zum Aufbau, zur Funktionsweise und zum Funktionsprinzip des Thermoregulierungssystems:
Video Nr. 2. Zur Installation und Inbetriebnahme des Kühlers:
In mittleren und großen Gebäuden mit einer Fläche von mehr als 300 m² empfiehlt sich der Einbau eines Chiller-Fan-Coil-Systems. Für ein Privathaus, auch wenn es riesig ist, ist die Installation eines solchen Thermoregulierungssystems ein teures Vergnügen. Andererseits sorgen solche Finanzinvestitionen für Komfort und Wohlbefinden, und das ist viel.
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