VRF-системы от ведущих японских производителей

История вопроса и тенденции

Разработанная в Японии около тридцати лет назад технология переменного расхода хладагента произвела переворот в климатизации зданий, обеспечив возможность индивидуального управления микроклиматом отдельных помещений. Сегодня японский рынок VRF-систем вырос до 118000 штук (по количеству наружных блоков), кроме того, спрос на VRF увеличивается и за пределами Японии. Вместе с развитием экономики растут рынки VRF-систем в Китае, Индии и Турции. Их объем составляет 390000, 20000 и 15000 штук соответственно. Даже в Северной Америке, где предпочтение традиционно отдается канальным системам кондиционирования, спрос на VRF достиг 21000 штук. Следует ожидать, что в ближайшие годы системы с переменным расходом хладагента получат еще большее распространение во всем мире.

Площадкой для презентации новинок, касающихся VRF-систем и связанных с ними технологических решений, часто становятся крупные международные выставки. Не так давно главной «точкой приложения сил» для производителей климатического оборудования являлась Европа. Теперь фокус сместился в сторону Северной и Латинской Америк, Китая и Австралии.

Рост рынка и развитие технологий способствуют популяризации систем с переменным расходом хладагента в мире. Благодаря инновациям, обеспечивающим точный контроль расхода хладагента и плавное регулирование производительности компрессора в зависимости от нагрузки, продолжает увеличиваться энергоэффективность VRF-систем. Уменьшаются размеры наружных блоков, многие современные модели можно доставлять к месту установки на обычном лифте. Кроме того, расширяется область применения оборудования. Появились системы, основное назначение которых - отопление помещений в холодных регионах. Есть такие, что позволяют использовать уже существующие фреоновые магистрали, другие же предоставляют возможность утилизации бросового тепла. Спектр применений VRF-систем весьма широк - это и большие дома, и предприятия розничной торговли, а также отдельные офисы и целые здания. В Китае, например, очень перспективным считается направление мини-VRF-систем, предназначенных для установки в жилых зданиях.

Расширению рынка VRF-систем в 2012 году не смогла помешать даже довольно безрадостная ситуация в мировой экономике.

На рынок выпущено множество новинок: Daikin представила новое поколение систем VRV, Mitsubishi Electric - гибридную версию City Multi, Toshiba Carrier - модель, работающую одновременно и на охлаждение, и на нагрев… Все ведущие производители сосредотачивают усилия на том, чтобы отхватить свой кусок пирога - часть растущего рынка. Стратегические шаги компаний направлены на то, чтобы выжить в ожесточенной конкурентной борьбе. Один из примеров таких шагов - создание компаниями Toshiba Carrier и Fujitsu General совместного предприятия по производству компрессоров в Таиланде.

Для начала оглянемся назад и вспомним основные вехи 30-летней истории VRF-систем.

История VRF

Рождение технологии переменного расхода хладагента

До 1980-х гг. обычным решением для климатизации целых зданий были установки центрального кондиционирования. Их основной недостаток — огромное количество бесполезной работы, которую приходилось проделывать системе, охлаждая или обогревая все здание даже тогда, когда реальную потребность в кондиционировании испытывал лишь один жилец. В ответ на потребности рынка компания Daikin в 1982 году разработала первый коммерческий кондиционер для малых и средних объектов, состоявший из компактного наружного и нескольких внутренних блоков, каждый из которых управлялся индивидуально. Система получила название «мульти-сплит система кондиционирования воздуха для коммерческих объектов», технология переменного расхода хладагента в ней еще не использовалась. Мульти-сплит система имеет четыре главных преимущества перед центральным кондиционером: она экономит энергию, так как не требует наличия мощного чиллера и системы доставки холодного воздуха; она экономит площадь, так как наружный блок невелик, а внутренние блоки можно спрятать за подвесным потолком; она экономит трудозатраты, так как прокладка фреоновой магистрали требует меньших усилий, чем монтаж воздуховодов или трубопровода для жидкого холодоносителя, и, наконец, она экономит время, так как объем работ при проектировании такой системы несравнимо меньше, чем при проектировании системы центрального кондиционирования.

К тому времени уже существовал ряд полупромышленных кондиционеров на разные случаи применения, однако именно свойства и характеристики мульти-сплит систем наилучшим образом соответствовали потребностям городских объектов коммерческой недвижимости, таких как офисные здания.

1980-е: энергосбережение при помощи индивидуального управления

Энергетический кризис 1979 года вызвал заметный рост цен на нефть, и энергосбережение стало насущной необходимостью. Разработанная в 1982 году в Японии разновидность мульти-сплит систем (получившая позже название VRF) представляла собой набор из одного наружного и нескольких внутренних блоков с индивидуальным управлением. Разветвляющийся фреоновый трубопровод поровну делил хладагент между внутренними блоками. Появление микропроцессоров и электронных расширительных вентилей, развитие технологий инверторного управления позволили увеличить длину фреоновых магистралей, допустимый перепад высот между наружным и внутренними блоками, а также количество внутренних блоков. Эти инновации дали разработчикам климатического оборудования больше свободы и легли в основу современных VRF-систем.

1990-е: совершенствование компрессоров и расширение областей применения

В 1990-х технология VRF получила свое развитие. Появились системы, способные как охлаждать, так и нагревать воздух в помещениях, используя один и тот же фреонопровод. Пользователи получили возможность не только независимо включать и выключать внутренние блоки, но и самостоятельно выбирать температуру, интенсивность воздушного потока и даже режим работы - нагрев или охлаждение.

Были разработаны водоохлаждаемые VRF-системы, льдоаккумуляторы и системы, работающие только на охлаждение. Возможность объединять несколько компрессоров в одну систему подарила разработчикам дополнительную свободу в проектировании оборудования.

В 1998 году появились VRF-системы, использующие в качестве хладагента озонобезопасные гидрофторуглероды (ГФУ) - альтернативу разрушающему озон гидрохлорфторуглероду R22. В 1999 году для упрощения замены устаревшего оборудования были разработаны системы, способные использовать уже проложенные фреонопроводы.

2000-е: высокая энергоэффективность за счет усовершенствования комплектующих

С повышением внимания к глобальным экологическим проблемам, таким как изменение климата, значение энергосбережения выросло. Производители VRF-систем стали активно внедрять DC-инверторы и увеличивать эффективность работы теплообменников и вентиляторов.

2010-е: расширение диапазона производительности и стандартизация систем управления

Увеличение максимальной длины фреоновой магистрали, количества подключаемых внутренних блоков и допустимого расстояния между наружным блоком и наиболее удаленным внутренним блоком способствовало распространению VRF-систем в качестве инструмента для климатизации крупных объектов.

Одновременно с этим стали набирать популярность интерфейсы на основе сетей с открытым протоколом, таких как BACnet и LonWorks.

Современные системы и взгляд в будущее

Ухудшение экологической обстановки, землетрясение и цунами в Японии, вызвавшие аварию на атомной станции «Фукусима», стали причиной острой востребованности безопасных для окружающей среды и энергосберегающих решений. Появились системы, обеспечивающие дистанционный контроль расхода хладагента, их энергосберегающий потенциал заключается в возможности управления климатом на основе данных о погоде и обстановке в обслуживаемом здании. В соответствии с концепцией разделения тепловой нагрузки на явную и скрытую в 2007 году была разработана установка, представляющая собой комбинацию осушителя и VRF-системы.

Тепловой насос - технология, обладающая высоким потенциалом борьбы с глобальным потеплением. Для повышения эффективности ее применения производители не только совершенствуют компоненты оборудования, но и работают над внедрением систем рекуперации, а также над более широким использованием альтернативных источников энергии, таких как Солнце и тепло земных недр. Еще одно направление развития энергосберегающих технологий - использование сенсоров и вычислительных мощностей, интеграция VRF-систем в общую систему управления энергопотреблением здания.

А теперь подробнее рассмотрим, как эти тенденции воплощаются в новинках ведущих японских производителей климатической техники.

Тенденции на рынке VRF-систем

Mitsubishi Electric

В 2012 году Mitsubishi Electric впервые представила гибридную систему VRF/чиллер под названием «Hybrid City Multi». Она включает в себя наружный блок, гибридный BC-контроллер (устройство, обеспечивающее одновременную работу внутренних блоков в режимах «холод» и «тепло») с трубопроводами для хладагента (фреона) и промежуточного холодоносителя (воды).

Фреоновая магистраль соединяет наружный блок с BC-контроллером, в то время как вода циркулирует между контроллером и внутренними блоками по двухтрубной системе с рекуперацией тепла.

Двухтрубная система проще в установке, чем четырехтрубная, которая необходима для обеспечения той же функциональности в традиционной схеме с использованием чиллера. При этом изменение режима работы не требует ни изменения направления движения холодоносителя, ни остановки компрессора.

Гибридная версия City Multi позволяет управлять микроклиматом так же эффективно, как и другие системы этой серии, используя тепло, отводимое от охлаждаемых помещений, для обогрева там, где это необходимо. При этом количество хладагента, заправляемого в систему, меньше, чем в традиционных VRF.

Кроме того, изготовление двухтрубной системы сопряжено с меньшими затратами труда и материальных ресурсов, чем производство четырехтрубной. В отличие от традиционных систем на базе чиллера гибридная схема позволяет обойтись без насоса, резервуара и панели управления, что еще более снижает материалоемкость изделия.

Fujitsu General

Для рынков Европы и Австралии компания Fujitsu General подготовила модульную систему AirstageVR-II, отличающуюся высочайшей энергоэффективностью (для модели 14 л. с. COP в режиме обогрева равен 4,13) и большой гибкостью при установке. В серии представлены модели наружных блоков мощностью 8, 10, 12, 14 и 16 л. с., объединяя которые можно получить 34 различные конфигурации, в линейке внутренних блоков - 55 моделей.

Энергоэффективность новинки обеспечивается использованием таких технологических решений, как многопроходный теплообменник высокой плотности, синусоидный DC-инвертор, и других. Комбинируя до 3 наружных модулей, можно добиться производительности от 8 до 48 л. с., максимальное число внутренних блоков в системе - 64. Режим работы каждого внутреннего блока может выбираться индивидуально. Для этого используется разветвитель хладагента (RB-unit), устанавливаемый в подпотолочном пространстве.

Для упрощения управления системой в дополнение к традиционным дистанционным пультам компания разработала тач-скрин-устройства, облегчающие использование энергосберегающих функций и режимов.

AirstageVR-II - часть программы Fujitsu General по созданию оборудования, отвечающего требованиям международных стандартов энергоэффективности.

Mitsubishi Heavy Industries (MHI)

Линейка VRF-систем KX6, выпускаемая MHI, пополнилась новыми высокопроизводительными наружными блоками, отличающимися компактностью и малым весом. Их объем более чем на 47% меньше, чем у устройств аналогичной производительности, а масса снижена на 35%.

В каждый момент времени все внутренние блоки 2 трубной системы KX6 могут работать лишь в одном из двух режимов: либо на охлаждение, либо на нагрев. Диапазон холодопроизводительности устройств этой линейки - от 11,2 до 68 кВт. Максимальная общая длина трубопроводов - до 1000 м, расстояние от наружного блока до самого дальнего внутреннего - до 160 м.

3 трубные системы KXR6 с рекуперацией тепла позволяют выбирать режим работы каждого внутреннего блока индивидуально. Диапазон мощности наружных блоков - от 8 до 24 л. с. (22,4-68 кВт). И KX6 и KXR6 могут быть сдвоены для достижения производительности в 48 л. с. (136 кВт).

Две трубы 3 трубной системы проходят через распределительное устройство (PFD Distribution Controller), а третья напрямую связывает внутренние блоки.

В наружных блоках серии используется разработанный MHI новый 3D-спиральный компрессор, обеспечивающий значительное повышение энергоэффективности по сравнению с моделями предыдущего поколения. Кроме того, для повышения эффективности на малых скоростях вращения в инверторах реализовано векторное управление.

Daikin

Серия VRF-систем Daikin Ve-up IV представлена 26 стандартными моделями мощностью от 14 до 150 кВт, и 18 высокоэффективными - от 22,4 до 118 кВт. Разработчики серии поставили перед собой задачу, добиться высокой энергоэффективности и компактности изделий. В результате, например, блок мощностью 56 кВт (20 л. с.) занимает всего 0,95 м2 - наименьший показатель в отрасли. Вес модели также уменьшен, он составляет 304 кг (обычные блоки аналогичной производительности весят 386 кг).

Повышение энергоэффективности достигнуто за счет использования в теплообменнике трубок меньшего диаметра, уменьшения электрической «начинки» наружного блока, а также применения так называемого «четырехстороннего теплообменника» - конструктивного решения, при котором теплообменники размещены не только с правой и левой стороны блока, но также спереди и сзади.

В результате и стандартные, и высокоэффективные модели Ve-up IV отличаются выдающимися показателями энергосбережения, коэффициент годовой производительности (APF) стандартной модели на 22,4 кВт равен 5,5, высокоэффективной - 5,7.

Годовое энергопотребление новых систем по сравнению с оборудованием, производившимся Daikin 13 лет назад, сократилось на 50% (44307 кВт•ч против 87553).

Существенному сокращению энергопотребления способствовало внедрение функции «i-demand», ограничивающей потребляемую системой мощность. В новой версии функции шаг между уровнями потребления уменьшен с 10% до 5%, а количество уровней увеличено с 5 до 13.

Hitachi

Компания Hitachi Appliances дополнила серию своих VRF-систем Flex Multi 17 высокоэффективными моделями. Кроме того, обновлена линейка из 24 стандартных моделей.

Диапазон мощностей «эффективных» моделей - от 5 л. с. (класс 140) до 12 л. с. (класс 335). Эта линейка отличается высоким коэффициентом годовой производительности (APF). Для модели класса 280 (10 л. с.) он равен 5,5. APF всех моделей стандартной и «эффективной» линеек соответствует вступающим в силу в 2015 году требованиям японского законодательства об энергосбережении.

Одновременно с запуском серии Flex Multi Hitachi приступила к производству «центральных станций EZ». Эта система может подключаться к Flex Multi для централизованного управления кондиционированием воздуха и поддержания оптимального температурного режима в отдельных помещениях. Система разработана с учетом идеологии «сэцудэн» (экономии энергии), с ее помощью очень просто ограничивать пиковые нагрузки.

Toshiba Carrier

Toshiba Carrier выпустила на рынок 18 моделей в серии высокоэффективных трехтрубных VRF-систем SMMSi, способных обеспечивать одновременно охлаждение и обогрев. Холодопроизводительность новинок лежит в диапазоне от 22,4 до 120 кВт.

В новых наружных блоках SMMSi установлено два (или три) сдвоенных ротационных компрессора постоянного тока, что обеспечивает высокую эффективность при частичной загрузке. Объединяя до трех наружных блоков, можно получить 18 различных комбинаций мощностью от 8 до 42 л. с.

Применение технологии «Flex VRF» позволяет использовать рекуперацию тепла для одновременного охлаждения и отопления различных помещений с COP, равным 5,75. Кроме того, в системе предусмотрена возможность подмеса свежего воздуха.

Помимо SMMSi Toshiba Carrier представила новую линейку SHRMi, четыре основных модуля которой могут образовывать 18 различных комбинаций мощностью до 42 л. с. Системы отличает возможность практически бесступенчатого регулирования производительности компрессора, частота скорости вращения может задаваться с точностью до 0,1 Гц. При 50%-ной нагрузке коэффициент энергоэффективности (EER) новой линейки достигает 6,05 (для модели 12 л. с.), а коэффициент производительности (COP) - 5,67 (10 л. с.). При номинальной нагрузке максимальное значение EER - 4,33 (8 л. с.), COP - 4,4 (8 л. с.).

Диапазон рабочих температур SHRMi - от -20 до +16°С в режиме обогрева и от -10 до +43°С в режиме охлаждения. Доступен широкий ассортимент внутренних блоков, включая блоки с рекуператорами и увлажнителями.

Panasonic

Panasonic предлагает несколько серий VRF-систем, в том числе мини-VRF, системы для больших строений, VRF-системы на основе газового теплового насоса. Как правило, в европейских странах, Северной Америке и России эти системы продаются под маркой «ECOi», а в странах Азии и Океании - под названием «FSV». Серии включают в себя как 2 трубные, так и 3 трубные модели, позволяющие одновременно осуществлять и охлаждение, и обогрев.

Для повышения энергоэффективности в системах используется DC-инверторная технология.

Высокоэффективные 2 трубные системы ME1 могут объединять до 64 внутренних блоков. Диапазон производительности наружных блоков - от 8 до 60 л. с. Серия предоставляет довольно большую свободу при проектировании и установке - максимальная общая длина трубопровода увеличена до 1000 м.

Серия мини-VRF-систем LE1 включает компактные эффективные наружные блоки производительностью от 4 до 6 л. с., с питанием как от однофазной, так и от трехфазной электрической сети. В 2013 году компания Panasonic намерена выпустить серию 3 трубных VRF-систем с рекуперацией MF2.

В 2012 году компания приступила к производству VRF-систем Eco G на базе газового теплового насоса, к которым могут подключаться внутренние блоки обычных VRF-систем. Новинка предназначена для установки в неэлектрифицированных зданиях, на объектах с ограничением подводимой электрической мощности или там, где требуется снизить эмиссию CO2. Подключив к системе водяной теплообменник, можно получить эффективную замену традиционным системам на основе холодильных машин или бойлеров.

Правила использования материалов сайта