Обвязка фанкойла: трёхходовой клапан и балансировка

Обвязка фанкойла — это арматура, которая подключает его теплообменник к трубам чиллера и регулирует, сколько холода он берёт: запорные краны, фильтр, регулирующий клапан с приводом и балансировочный клапан. Так же обвязывают водяной воздухоохладитель приточной установки. От схемы обвязки зависит, хватит ли воды дальним потребителям и как поведут себя насос и чиллер, когда клапаны прикрываются.

Из чего состоит узел обвязки

• Запорные краны на подаче и обратке отключают теплообменник для обслуживания, не сливая систему.
• Сетчатый фильтр на подаче защищает узкие каналы теплообменника и регулирующий клапан от окалины и грязи после монтажа.
• Регулирующий клапан с приводом — двухходовой или трёхходовой. Приводом управляет термостат комнаты или контроллер приточной установки по температуре приточного воздуха.
• Балансировочный клапан на обратке задаёт расчётный расход через этот теплообменник, чтобы ближние потребители не забирали воду у дальних.
• Воздухоотводчик и дренажный кран выпускают воздух при заполнении и позволяют слить теплообменник.

У фанкойла под потолком к узлу добавляют гибкую подводку — она гасит вибрацию и упрощает монтаж. Всю холодную арматуру изолируют: на кранах и фильтре с водой 7 °C выпадает конденсат так же, как на трубах.

Двухходовой или трёхходовой клапан

Трёхходовой клапан при закрытии на фанкойл перепускает воду по байпасу в обратку. Расход в трубах не меняется, насос работает с постоянной производительностью, и через испаритель чиллера всегда идёт расчётная вода. Зато при малой нагрузке обратка смешивается с подачей и приходит в чиллер почти такой же холодной: перепад у чиллера падает, и компрессор чаще останавливается.

Двухходовой клапан просто прикрывает поток, и расход в системе уменьшается вместе с нагрузкой. Перепад температур у чиллера сохраняется, а насос с частотным регулированием по перепаду давления экономит электроэнергию. Но через испаритель должен идти минимальный расход, иначе сработает реле протока, поэтому у чиллера ставят перепускной клапан или делают второй контур через бак — схемы разобраны в справочнике о гидромодуле.

В системах с двухходовыми клапанами на последнем потребителе ветки иногда ставят трёхходовой, чтобы вода в конце ветки не застаивалась и оставалась холодной.

Как подобрать регулирующий клапан

Клапан подбирают не по диаметру трубы, а по пропускной способности K_v — расходу воды в м³/ч при перепаде давления на клапане 1 бар:

G = Q / (1,163 × Δt)

K_v = G / √Δp

G — расход воды через теплообменник, м³/ч; Q — его холодопроизводительность, кВт; Δt — нагрев воды, °C; 1,163 — теплоёмкость кубометра воды, кВт·ч/(м³·°C); Δp — перепад давления на открытом клапане, бар, обычно 0,1–0,3 бар.

1. Фанкойл 3,5 кВт при воде 7/12 °C: G = 3,5 / (1,163 × 5) = 0,60 м³/ч, это около 10 л/мин.
2. При перепаде на клапане 0,2 бар: K_v = 0,60 / √0,2 = 1,35. Берут ближайший стандартный клапан с K_v 1,6.
3. На открытом клапане K_v 1,6 теряется (0,60 / 1,6)² = 0,14 бар, около 14 кПа; это входит в напор насоса.

Клапан с K_v намного больше нужного почти весь ход открыт впустую и регулирует как выключатель: чуть приоткрыли — и вода уже идёт полным потоком.

Балансировка

Вода идёт туда, где меньше сопротивление: ближние к насосу фанкойлы получают больше расчётного, дальние — меньше, и в дальних комнатах жарко. Балансировочные клапаны выравнивают расходы. Ручные клапаны с измерительными штуцерами настраивают прибором при пусконаладке по расчётному расходу каждого потребителя. Автоматические регуляторы перепада давления и клапаны, независимые от давления, держат расход сами и совмещают регулирование с балансировкой.

Без балансировки систему не спасает и более мощный насос: дальние потребители получат свою воду, но ближние будут пропускать ещё больше, а насос — тратить лишнюю энергию. Попутная схема, в которой путь воды к любому потребителю одинаковой длины, уменьшает разбег расходов, но балансировочные клапаны ставят и в ней.

Воздухоохладитель приточной установки

Воздухоохладитель приточной установки обвязывают так же, только расход больше, а клапаном управляет контроллер по температуре приточного воздуха. Нагрузку на него считают в задаче о приточной установке.

• Дренаж конденсата. С охладителя стекает вода из осушённого воздуха. Секция работает под разрежением, поэтому слив из поддона делают через гидрозатвор, иначе вода не уйдёт и будет выплёскиваться в установку.
• Зима. Через охладитель идёт морозный наружный воздух, и вода в нём замёрзнет. На зиму охладитель сливают и продувают или заполняют контур гликолем.

Что из этого следует для подбора

• Тип клапанов решает схему у чиллера. С трёхходовыми клапанами хватает постоянного насоса, с двухходовыми нужны перепуск и насос с частотным регулированием — это закладывают при подборе гидромодуля. Как выровнять расходы по веткам и настроить перепуск, рассказано в справочнике о балансировке контура чиллера.
• Напор насоса считают с учётом самого дальнего потребителя: его трубы, фильтр, теплообменник, регулирующий и балансировочный клапаны — в расчёте насоса для чиллера.
• Объём воды. Когда клапаны прикрыты, в работе остаётся мало воды и компрессор часто включается; объём добирают баком-аккумулятором.
• Изоляция. Трубы и арматуру обвязки изолируют по расчёту теплоизоляции, иначе с узлов капает конденсат.
• Система целиком — двухтрубная или четырёхтрубная, какую температуру воды выбрать — в справочнике о системе чиллер — фанкойл.