Максимальная длина трассы кондиционера: Каким может быть расстояние между наружным и внутренним блоками кондиционера
Максимальная длина трубопроводов сплит-систем кондиционирования Mitsubishi Heavy Industries
Автор: Брух Сергей Викторович.
Группа компаний «МЭЛ» – оптовый поставщик систем кондиционирования Mitsubishi Heavy Industries.
www.mhi-systems.ru Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
Прежде чем рассматривать такую, казалось бы, простую тему, как максимальная длина трубопроводов кондиционера (открывай каталог производителя и смотри, какая там максимальная длина), я хочу задать один вопрос: а что такое ИНЖЕНЕР в нашей специальности? Тот, что смотрит в каталог и выдает то, что там написано? Но это может сделать и обычный менеджер, знаний гидравлики и термодинамики для этого не нужно. Наверное, инженер – это специалист, который видит немного глубже цифр каталога.
Специалист, который может объяснить, откуда взялись эти цифры.
Помню, был спор с уважаемым человеком, который в защиту каталогов сказал следующую фразу: «Если у меня на руках будет инструкция, как строить СИНИЙ домик, то КРАСНЫЙ домик я по ней построить не могу, т.к. это будет нарушение инструкции…»
Так вот ИНЖЕНЕР, это наверно человек, который может построить «домик» любого цвета: понимая, что такое фундамент, несущие стены, перекрытия и кровля здания. Неважно, какой при этом у домика будет цвет.
Сплит системы кондиционирования обладают одной важной характеристикой – максимальным расстоянием от наружного блока до внутреннего. Причем на реальных объектах этот параметр часто становится определяющим при выборе кондиционера. Чем больше производительность кондиционера по холоду – тем большую длину трассы кондиционера допускает производитель (таблица 1 на примере Mitsubishi Heavy Industries).
Таблица 1.
|
Модель |
SRK20ZJ-S |
SRK25ZJ-S |
SRK35ZJ-S |
SRK50ZJ-S |
SRK63ZK-S |
SRK71ZK-S |
|
Холод, кВт |
2,0 |
2,5 |
3,5 |
5,0 |
6,3 |
7,1 |
|
Трубы, мм |
6,35/9,52 |
6,35/9,52 |
6,35/9,52 |
6,35/12,7 |
6,35/15,88 |
6,35/15,88 |
|
Длина, м |
15 |
15 |
15 |
25 |
30 |
30 |
|
Модель |
FDT60VNV |
FDT71VNV |
FDT100VNV |
FDT125VNV |
FDT140VNV |
|
Холод, кВт |
5,6 |
7,1 |
10,0 |
12,5 |
14,0 |
|
Трубы, мм |
6,35/12,7 |
9,52/15,88 |
9,52/15,88 |
9,52/15,88 |
9,52/15,88 |
|
Длина, м |
30 |
50 |
50 |
50 |
50 |
Для моделей 2 квт холода максимальная длина трассы для кондиционера составляет, как правило, 15 метров, а для полупромышленных моделей 7 квт и выше – до 50 метров.
Но часто забывают об одной важной детали – производительность кондиционера в каталогах указывается при стандартной длине трубопроводов 7,5 метров, а при максимальной длине производительность кондиционера будет меньше. Насколько меньше – посмотрим на эти таблицы:
Таблица 2.
Эквивалентная длина – длина прямого трубопровода, потери давления в котором такие же, как реальном (с местными сопротивлениями).
В принципе потери мощности не большие – для 50-й модели при длине 30 метров (эквивалентной длины) потери при работе на холод составляют всего 3,4% мощности. С другой стороны для модели 140-й, потери для 50 метров длины составляют уже 17%.
Теперь нужно обратить внимание на теорию.
На рис. 1 изображен классический цикл фреона в контуре кондиционера. Причем прошу обратить внимание, что это цикл для ЛЮБЫХ систем на фреоне R410A, от производительности кондиционера или марки цикл не зависит.
Начнем с точки D, с параметрами в которой (температура 75С, давление 27,2 бара) фреон попадает в конденсатор наружного блока. Фреон в данный момент – это перегретый газ, который сначала остывает до температуры насыщения (около 45С), затем начинает конденсироваться и в точке А, полностью переходит из газа в жидкость. Затем происходит переохлаждение жидкости до точки А’ (температура 40С). Считается, что оптимальная величина переохлаждения 5С. После теплообменника наружного блока хладагент поступает на устройство дросселирования (ТРВ либо капиллярка) и его параметры меняются до точки B (температура 5С, давление 9,3 бара). Причем важно, что после дросселирования в жидкостный трубопровод поступает именно смесь жидкости и газа. Чем больше величина переохлаждения фреона в конденсаторе, тем больше доля жидкого фреона поступает во внутренний блок, тем выше КПД кондиционера.
В-С – процесс кипения фреона во внутреннем блоке с постоянной температурой около 5С, С-С’ – перегрев фреона до +10С.
С’ – L – процесс всасывания фреона в компрессор и потери давления при этом. Аналогичный процесс D’ – M.
L – M – процесс сжатия газообразного фреона в компрессоре с повышением давления и температуры.
Рис. 1. Цикл фреона в холодильной машине на диаграмме I-lgP
Параметры фреона R410A в узловых точках холодильного цикла
| Точки |
Температура,°С |
Давление, |
Плотность, |
|
C’ |
10 |
9,30 |
34,9 |
|
C |
5 |
9,30 |
35,9 |
|
D |
75 |
27,2 |
88,5 |
|
|
40 |
27,2 |
978 |
|
А |
45 |
27,2 |
947 |
|
B |
5 |
9,30 |
– |
Потери давления в системе зависят от скорости фреона V и гидравлической характеристики сети:
Рекомендуемая скорость движения хладагента:
Жидкостный трубопровод – 0,3-1,2 м/с
Газовый трубопровод – 6-12 м/с
Что будет происходить с кондиционером при увеличении гидравлической характеристики сети (вследствие повышенной длины или большого количества местных сопротивлений)? Повышенные потери давления в газовом трубопроводе приведут к падению давления на входе в компрессор.
Если повышенные потери давления будут происходить на жидкостном трубопроводе, то процесс даже более интересный: Так как мы выяснили, что в жидкостном трубопроводе идет фреон в насыщенном состоянии, а точнее даже смесь жидкости и пузырьков газа, то любые потери давления будут приводить к небольшому вскипанию хладагента и увеличению доли газа. Увеличение доли газа будет приводить к резкому увеличению объема парогазовой смеси и увеличению скорости движения по жидкостному трубопроводу. Повышенная скорость движения снова будет вызывать повышенные потери давления и процесс будет «лавинообразный». Вот условный график удельных потерь давления в зависимости от скорости движения фреона в трубопроводе:
Рис.
2. Потери давления фреона по длине трубопроводов.
Его можно рассматривать и как график потерь давления по длине. Если, к примеру, потери давления при длине трубопроводов 15 метров составляют 400 Па, то при увеличении длины трубопроводов в два раза – до 30 метров, потери увеличиваются не в два раза до 800 Па, а 7 раз до 2800 Па. Поэтому простое увеличение длины трубопроводов в два раза относительно его стандартных длин фатально для кондиционера.
Как правильно увеличивать длину трасс больше стандартно допустимых величин?
Для этого нужно решить две проблемы:
Проблема 1 – проблема повышенных потерь давления по длине в трубопроводах.
Как мы выяснили, повышенные потери давления приводят к резкому снижению мощности кондиционера по холоду, уменьшению расхода фреона и перегреву компрессора. Что в свою очередь приведет к заклиниванию или сгоранию обмоток двигателя. Чтобы этого не происходило, мы должны уменьшить удельные потери давления путем уменьшения скорости движения в трубопроводах.
Т.е. просто увеличить диаметры трубопроводов. Уменьшение скорости движения фреона в два раза уменьшает потери давления в 4 раза (формула 1) и соответственно во столько же раз позволяет увеличить длину трубопроводов.
Чтобы проверить это на реальном оборудовании, давайте еще раз посмотрим на таблицу 2: потери мощности на холод для 71-й и 140-й моделей при длине 50 метров.
71-я модель коэффициент коррекции 0,94. Потери 6%
140-ямодель коэффициент коррекции 0,829. Потери 17,1%
Значит, потери давления уменьшились 17,1/6=2,85 раза
140-я модель ровно в два раза мощнее 71-й, а трубопроводы там одинаковы (3/8 и 5/8). Поэтому скорость движения фреона ровно в два раза меньше. Потери давления, которые подчиняются квадратичной зависимости от скорости, должны быть около 36%. По факту меньше, т.к. точка отсчета идет не от 0 метров, а от 7,5 метров.
То есть при уменьшении скорости фреона в два раза, потери давления также уменьшаются как минимум в два раза (на практике больше, чем в два).
Теперь давайте посмотрим еще раз на таблицу 1:
|
Модель |
SRK20ZJ-S |
SRK25ZJ-S |
SRK35ZJ-S |
SRK50ZJ-S |
SRK63ZK-S |
SRK71ZK-S |
|
Холод, кВт |
2,0 |
2,5 |
3,5 |
5,0 |
6,3 |
7,1 |
|
Трубы, мм |
6,35/9,52 |
6,35/9,52 |
6,35/9,52 |
6,35/12,7 |
6,35/15,88 |
6,35/15,88 |
|
Длина, м |
15 |
15 |
15 |
25 |
30 |
30 |
Диаметр жидкостного трубопровода 6,35 мм работает как на системе мощностью 2,0 кВт, так и на системе 7,1 кВт.
На модели 7 кВт длина труб может достигать 30 метров, значит, никаких критичных потерь давления при такой длине нет. Располагаемое давление компрессора, как мы уже выяснили, не зависит от мощности кондиционера. Поэтому одинаковые жидкостные трубопроводы для моделей от 2-х до 7-ми кВт объясняются отсутствием труб меньшего диаметра. Для моделей от 2-х до 5-ти кВт жидкостный трубопровод взят «с запасом».
А вот диаметр газового трубопровода подобран ближе к реальным величинам, поэтому его сечение меняется от 9,52 мм до 15,88 мм.
Учитывая все вышеизложенное, можно составить следующую таблицу:
Таблица 3. Увеличение допустимой длины трубопроводов при изменении их диаметра.
|
Модель |
SRK20ZJ-S |
SRK25ZJ-S |
SRK35ZJ-S |
SRK50ZJ-S |
SRK63ZK-S |
SRK71ZK-S |
|
Холод, кВт |
2,0 |
2,5 |
3,5 |
5,0 |
6,3 |
7,1 |
|
Трубы, мм |
6,35/12,7 |
6,35/12,7 |
6,35/12,7 |
9,52/15,88 |
9,52/15,88 |
9,52/15,88 |
|
Длина, м |
40 |
40 |
40 |
50 |
60 |
60 |
|
Модель |
FDT60VNV |
FDT71VNV |
FDT100VNV |
FDT125VNV |
FDT140VNV |
|
Холод, кВт |
5,6 |
7,1 |
10,0 |
12,5 |
14,0 |
|
Трубы, мм |
9,52/15,88 |
9,52/15,88 |
9,52/19,05 |
9,52/19,05 |
12,7/19,05 |
|
Длина, м |
60 |
100 |
100 |
100 |
100 |
Потери мощности при указанной максимальной длине будут от 10% до 15%.
Как следует из таблицы 2, потери мощности MHI допускаются до 20%.
Таблица 4. Дозаправка фреона на 1 метр превышения длины жидкостного трубопровода:
|
6,35 мм |
9,52 мм |
12,7 мм |
|
0,022 кг/м |
0,059 кг/м |
0,12 кг/м |
Проблема 2 – возврат масла в компрессор.
Увеличивая диаметр газового трубопровода, мы уменьшаем скорость движения хладагента, а значит может возникнуть эффект отделения масла и застаивание его в трубопроводах и «масляных ловушках». Чтобы этого не происходило, в некоторых наружных блоках MHI предусмотрены специальные устройства – маслоотделители.
Рис. 3.
Схема фреонового контура наружных блоков FDC200 (250)VS
Таблица 5. Потери мощности наружных блоков 200 и 250 индекса при разных диаметрах газового трубопровода.
Но на большинстве наружек маслоотделителей нет. С другой стороны проблема отделения масла была больше характерна для фреона R22. Во-первых, потому что вязкость минерального масла, применяемого с фреоном R22, больше, чем полиэфирного для фреона R410A. Во-вторых, плотность R410A выше, располагаемое давление выше, поэтому диаметры трубопроводов на 1-2 типоразмера меньше.
В любом случае увеличение диаметра газовых трубопроводов допускается НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УЧАСТКАХ. Т.е. на вертикальных участках трубопровода необходимо применять стандартный (каталожный) диаметр, а на горизонтальных можно переходить на диаметр большего сечения.
Пример:
В жилом комплексе г. Перми на каждом этаже здании выделены специальные помещения для наружных блоков кондиционеров.
Но длина трубопроводов, которая возникает при этом, достигает 40 метров. Максимальная длина трассы бытовой сплит системы любого производителя максимум 25 метров. Однако в случае увеличения диаметра газового трубопровода до 1/2 длина трубопровода кондиционера может достигать 40 метров. Смонтирована бытовая модель SRK35ZJ-S. Участок возле наружного блока выполняется стандартным (1/4, 3/8), далее примерно на расстоянии 1 метр выполнен переход газовой трубы до диаметра ½ на пайке, и затем возле внутреннего блока обратный переход на 3/8. Жидкостная труба без изменений.
Смонтировано уже более 10 кондиционеров по такой схеме. Самый первый более 2-х лет назад. Все кондиционеры работают нормально.
Выводы.
- Увеличение максимальной длины трассы кондиционеров возможно при увеличении диаметра трубопроводов. Рекомендации для бренда Mitsubishi Heavy Industries приведены в таблице 3.
- Увеличение диаметра газового трубопровода возможно только на горизонтальных участках.
Необходимо при этом проводить дополнительную заправку хладагента на увеличенную длину жидкостного трубопровода согласно таблице 4.
Оптимальная длина трассы при монтаже бытового кондиционера
Производитель бытовых кондиционеров поставляет агрегаты, заправленные хладагентом. Объем хладагента рассчитывается на определенную длину трассы, как правило средней считается длинна трассы от 3 — 7 метров. Рассмотрим два варианта длины трассы при монтаже кондиционеров — минимальная и максимальная, и их влияние на работу кондиционера в целом.
1.Если длина трассы больше указанной в паспорте изделия, производитель рекомендует произвести дозаправку агрегата, так как недостаток хладагента в системе ведет к некорректной работе кондиционера и излишней нагрузке на компрессор, что приводит к увеличению энергопотребления, снижению КПД кондиционера и преждевременному выходу из строя самого компрессора. Максимальная длинна трассы имеет ограничения, даже если производится дозаправка, как правило, это указывается в паспорте изделия.
2.Если длина трассы меньше 3 метров (к сожалению производитель не всегда указывает min длину трассы в паспорте изделия), какие проблемы при этом могут возникнуть после монтажа и дальнейшей эксплуатации кондиционера?
Рассмотрим, что происходит с хладагентом во внутреннем блоке кондиционера: на входе во внутренний блок, после капиллярной трубки хладагент имеет жидкое состояние. Перемещаясь по длине испарителя внутреннего блока он начинает постепенно кипеть (переходить в газообразное состояние), при этом выделяется холод, так как температура кипения фреона ниже 0ºС. При этом надо заметить — чем больше давление в системе, тем ниже температура кипения хладагента. На выходе из испарителя внутреннего блока хладагент должен быть 100% в газообразном состоянии, чего не происходит при длине трассы менее 3-х метров. Так как давление в системе увеличивается пропорционально уменьшению длины трассы, то и фреон (хладагент) не успевает полностью вскипеть именно во внутреннем блоке кондиционера и продолжает кипеть и в трубе магистрали, а следовательно может попасть в жидком состоянии в компрессор и привести к гидродинамическому удару — выходу из строя компрессора.
Для короткой трассы, так же присуще такое явление, как «булькание» фреона при работе кондиционера, что вызывает довольно неприятные ощущения.
Из всего изложенного можно сделать следующие выводы:
– Короткая трасса (длиной менее 3 метров) приводит к некорректной работе кондиционера и увеличивает риски выхода из строя компрессора, что является дорогостоящим ремонтом и, как правило, не относится к гарантии производителя!
– Производить правильное техническое обслуживание наружного блока при таком монтаже стоит значительно дороже.
– Производить ремонт наружного блока, даже незначительный, невозможно без его демонтажа, что автоматически приводит к вакуумированию системы с заправкой хладагентом и эти затраты сопоставимы с установкой нового кондиционера.
– «бульканье» фреона, при короткой трассе, оставляет ощущение беспокойства и сомнения в правильности монтажа кондиционера и его бесперебойной работы в течение длительного времени.
Извечный вопрос — трасса длинной менее 3-х метров — ЭКОНОМИЯ или ПОТЕРИ!
Каждый принимает собственное решение, но прежде чем принять его, прочтите все еще раз!
Руководство по установке оборудования для обработки воздуха/установки кондиционирования воздуха
Оборудование для обработки воздуха, включая оборудование для кондиционирования воздуха, должно быть расположено в соответствии с Постановлением города о контроле шума (глава 6.16 Муниципального кодекса). Отдел планирования оценил следующие рекомендации по размещению оборудования для обработки воздуха, включая блоки кондиционирования воздуха, чтобы соответствовать установленному Постановлением о контроле шума пределу в 50 дБА на границе участка для большинства жилых зонированных объектов. Кроме того, если агрегат виден с улицы, следует предусмотреть соответствующее экранирование.
| Уровень шума (децибелы) | Расстояние до границы участка |
|---|---|
| 64 | 6 футов |
| 66 | 8 футов |
| 68 | 11 футов |
| 70 | 14 футов |
| 72 | 18 футов |
| 74 | 22 фута |
Примечания:
- Оборудование для кондиционирования воздуха должно находиться на расстоянии не менее пяти футов от границы участка.
- Если позже городские власти решат, что блок кондиционирования воздуха превышает пределы шума, его необходимо переместить, заменить или иным образом модифицировать, чтобы обеспечить соответствие главе 6.16 Муниципального кодекса.
- Информацию о собственности, относящейся к зоне 93-PUD/R1 в районе Честер-Серкл, см. в главе 6.16 Муниципального кодекса.
Городские предположения, использованные в расчетах:
- Расстояние измеряется от внешнего края кондиционера.
- Кондиционер расположен в пределах 10 футов только от одной отражающей поверхности, например стены дома.
- Вдоль ближайшей границы участка стоит массивный забор или стена высотой шесть футов.
- Слушатель стоит на расстоянии одного фута от массивного забора или стены на противоположной стороне.
Источник: Стандарт ANSI/AHRI 275 – 2010
Институт кондиционирования воздуха, отопления и охлаждения, www.ahrinet.org
При установке нескольких блоков в одном и том же месте или во внутреннем углу здания отступ будет соответственно увеличен в соответствии со стандартами ANSI/AHRI.
Меньшее снижение, чем указано в приведенной выше таблице, может быть одобрено Отделом планирования после получения отчета от инженера-акустика или квалифицированного консультанта по шуму с предоставлением подробной информации о шуме, создаваемом вентиляционной установкой, предлагаемом размещении на объекте. , и любые расчеты, чтобы прийти к своим выводам. При определении степени меньшей неудачи Отдел планирования примет во внимание не только отчет, но и вышеприведенные ориентиры предполагаемой неудачи.
Независимо от того, где находится вентиляционная установка, должны применяться положения Постановления о контроле шума (глава 6.16), и ответственность за устранение любых нарушений лежит на владельце помещения. Если блокировка и/или ремонт не приводят к соответствию требованиям, может потребоваться либо перемещение, либо замена устройства.
Требования к подаче разрешения на строительство для утверждения Отделом планирования (по 2 копии каждого)
1.
План участка — Отображение границ участка, контура здания, расположения блока (блоков) обработки воздуха/кондиционирования воздуха и отступа от ближайшей границы участка, измеренного от лицевой стороны блока. План участка должен иметь номер(а) модели предлагаемых единиц и номинальный размер единицы (т.е. тонны).
2. Технические характеристики производителя (данные о продукте) – Предоставьте титульный лист и страницу с указанием уровня шума устройства. Для агрегатов с регулируемой скоростью будет использоваться самый высокий уровень шума агрегата. Брошюры или другие маркетинговые материалы не принимаются.
Будущее охлаждения – анализ
IEA (2018), The Future of Cooling , IEA, Paris https://www.iea.org/reports/the-future-of-cooling, Лицензия: CC BY 4.0
- Поделиться в Твиттере Твиттер
- Поделиться на Facebook Facebook
- Поделиться в LinkedIn LinkedIn
- Поделиться по электронной почте Электронная почта
- Выложить в печать Распечатать
Скачать
Это выдержка, полный отчет доступен для скачивания в формате PDF
Скачать полный отчет
Охлаждение набирает обороты.
По мере роста доходов и роста населения, особенно в более жарких регионах мира, использование кондиционеров становится все более распространенным явлением. На самом деле, на использование кондиционеров и электрических вентиляторов уже приходится около пятой части всего электричества в зданиях по всему миру — или 10% всего мирового потребления электричества.
В течение следующих трех десятилетий использование кондиционеров резко возрастет, став одним из основных факторов глобального спроса на электроэнергию. Новый анализ Международного энергетического агентства показывает, как новые стандарты могут помочь миру избежать такого «холодного хруста», помогая повысить эффективность, сохраняя при этом прохладу.
Растущий спрос на кондиционеры воздуха является одним из наиболее важных пробелов в сегодняшних дебатах по вопросам энергетики. Установление более высоких стандартов эффективности охлаждения — один из самых простых шагов, которые могут предпринять правительства, чтобы уменьшить потребность в новых электростанциях, сократить выбросы и одновременно снизить затраты.Фатих Бироль, исполнительный директор МЭА
Будущее охлаждения
Ключевые результаты
Доля домохозяйств, оборудованных кондиционерами, в отдельных странах, 2018 г.
ОткрытьразвернутьБольшинство домов в странах с жарким климатом еще не приобрели свой первый кондиционер
Кондиционирование воздуха сегодня сосредоточено в небольшом числе стран, но продажи кондиционеров быстро растут в странах с развивающейся экономикой.
Глобальный запас кондиционеров, 1990-2050 гг.
ОткрытьразвернутьМиру грозит «холодный мороз»
К 2050 году около 2/3 домохозяйств в мире будут иметь кондиционеры.
Китай, Индия и Индонезия вместе составят половину от общего числа.
Доля роста мирового спроса на электроэнергию до 2050 г.
ОткрытьразвернутьОхлаждение является самым быстрорастущим видом использования энергии в зданиях
Без принятия мер по повышению энергоэффективности спрос на энергию для охлаждения помещений к 2050 году вырастет более чем в три раза, а потребление электроэнергии будет таким же, как сегодня в Китае и Индии.
Проблема в том, что современные потребители не покупают самые эффективные кондиционеры
Средняя эффективность продаваемых сегодня кондиционеров составляет менее половины того, что обычно продается на полках, и составляет одну треть от наилучшей доступной технологии.
Рост спроса на энергию для охлаждения помещений и потенциал экономии, базовый сценарий и сценарий охлаждения, 2016–2050 годы
ОткрытьразвернутьИнвестирование в более эффективные кондиционеры может сократить будущий спрос на энергию вдвое
Наш сценарий эффективного охлаждения показывает, что эффективная политика может удвоить среднюю эффективность переменного тока и снизить потребление энергии для охлаждения на 45 % по сравнению с эталонным сценарием.
Доля охлаждения в пиковых нагрузках энергосистемы в отдельных странах/регионах, базовый сценарий и сценарий охлаждения
ОткрытьразвернутьОхлаждение будет стимулировать пиковый спрос на электроэнергию, особенно в странах с жарким климатом
Более эффективные кондиционеры могут снизить потребность в новых электростанциях для удовлетворения пикового спроса на электроэнергию, особенно в ночное время.
Совокупные инвестиции в производство электроэнергии для охлаждения помещений до 2050 г., базовый сценарий и сценарий охлаждения
ОткрытьразвернутьЭффективные кондиционеры воздуха могут сократить инвестиции, топливо и эксплуатационные расходы…
Сценарий эффективного охлаждения сокращает капиталовложения и эксплуатационные расходы на 3 триллиона долларов США до 2050 года. Средние затраты на энергию для охлаждения сократятся почти вдвое.