Смесительный узел для фанкойла

Москва – город, отличающийся наибольшей концентрацией служебных и бытовых помещений в расчете на единицу воздушного объема. Континентальность климата Москвы проявляется в резких перепадах температуры наружного и внешнего воздуха. Поэтому наличие систем HVAC является нормальным фактором при проектировании новых и реконструкции эксплуатируемых зданий. Ключевыми узлами современных систем HVAC являются фанкойлы, надежная работа которых – гарантия поддержки стабильных показателей микроклимата.

Основная функция фанкойла – обеспечивать непрерывное управление потоками нагретого и охлажденного воздуха в помещениях с постоянным наличием людей или оборудования, для нормальной работы которого температурные колебания считаются критичными. Функционируя в составе кондиционеров, фанкойлы фактически представляют собой вентиляционные блоки. Они компактно размещаются либо в металлических шкафах соответствующего помещения (или группы помещений), либо вместе с настенными пластинами/воздуховодами. Первый вариант реализуется относительно более мощных промышленных фанкойлов, второй – для бытовых.
Разработчики и производители фанкойлов выпускают их в трех конструктивных вариантах:

• Горизонтального типа, которые размещаются вдоль или поперек поверхности потолка;
• Вертикального типа, с компоновкой вдоль стен помещения;
• Напольные, основные блоки которых располагаются по периметру пола. 

Независимо от исполнения любой фанкойл состоит из следующих узлов:

• Вентиляторов внешнего и внутреннего воздуха;
• Теплообменника;
• Фильтров;
• Смесительного узла;
• Системы воздуховодов;
• Блоков управления;
• Электропривода.

Управление фанкойлом может быть ручным и автоматизированным. Во втором случае система HVAC управляется дистанционно, и имеет несколько видов программ, обеспечивающих своевременное переключение режимов в зависимости от постоянно изменяющихся показателей температуры наружного и внутреннего воздуха. Программное управление позволяет оперативно контролировать показатели микроклимата в нескольких помещениях одновременно.

Конструкцией данного устройства предусматривается наличие двух воздуховодов – для прямого и обратного тока воздуха. Первый соответственно является подающим, а второй – обратным (выпускным). Монтаж линий производится таким образом, чтобы суммарное количество пневматических сопротивлений по всей протяженности линии было минимальным. Вместе с тем расположение воздуховодов выбирается так, чтобы они могли охватывать все требуемые площади, имеющиеся в здании. Смесительный узел фанкойла обычно подключается со стороны прямой линии. Далее устройство должно быть присоединено к одному или обоим теплообменникам – нагревающему и охлаждающему. Вентиляторный блок, являющийся частью блока смешивания, в процессе функционирования выталкивает воздух из главного воздуховода в локальные линии, которые распределяют поступающий воздушный поток далее по всем кондиционируемым помещениям. 
Расчет главных воздуховодных линий заключается в том, чтобы установить зависимость между термодинамическими параметрами воздуха, его относительной влажностью и температурой, и диаметром линии, минимизируя при этом протяженность угловых и наклонных участков. По расчетным значениям объема воздуха, поступающего в смесительный узел, устанавливается производительность фанкойла. Она сравнивается с техническими характеристиками устройства от производителя. Считается нормой, что расчетная производительность блока смешивания должна на 10-12% превышать ту, которая указана в технической характеристике.
Для поступления внешнего воздуха в смесительный блок предназначены вентиляторы, работающие от отдельного электродвигателя. Далее воздушный поток поступает в нагревательный и/или охлаждающий теплообменник. Выбор пути определяет узел управления, который включает в тебя термодатчик, блок заслонок и двух- либо трехходовой управляющий клапан. Свежий воздух засасывается в фанкойл при помощи вентилятора. 
Через локализованные диффузоры обработанный воздух попадает в помещения, обеспечивая стабилизацию характеристик микроклимата. В дальнейшем воздушный поток направляется либо в обратную ветвь воздуховода, либо в центральный кондиционер.
Для фанкойлов, имеющих вертикальную конструкцию, всасывание воздуха происходит через решетчатые проемы, которые равномерно располагаются в потолке. Вентиляционные отверстия могут быть в виде диффузоров, обеспечивающих равномерную подачу воздуха в комнату, либо в форме решеток, через которые отработанный воздух удаляется из помещений.
В процессе установки воздуховодов следят за тем, чтобы суммарный объем пустот в потолке был минимально возможным. В этом случае, независимо от конструкции фанкойла весь воздух, всасываемый вентиляторами извне, будет поступать в кондиционируемое помещение, а не заполнять зазоры в потолке.

Во всех типах фанкойлов система смешивания – механическая. Вначале воздух поступает к сменному очищающему фильтру, а далее - к вентиляторам. Обычно фанкойл включает в себя несколько вентиляторов (до трех, в зависимости от размера), которые образуют смешивающий блок. Для управления этими вентиляторами предназначены небольшие электродвигатели, которые также компонуются внутри корпуса смешивающего блока. 
Вентиляторы направляют воздушные потоки через нагревательные и/или охлаждающие теплообменники, которые обеспечивают изменение температуры воздуха. Таким образом, в смешивающем блоке может происходить либо только нагрев/охлаждение, либо комбинация этих процессов. 
В качестве рабочей среды внутри полых змеевиков используется горячая и/или холодная вода, подаваемая чиллерами. Нагрев воды – электрический, но в некоторых конструкциях используются теплообменники прямого расширения.
В процессе охлаждения воздуха выделяется много влаги, поэтому на наружной поверхности теплообменника всегда образуется конденсат. Его собирают, используя специальные поддоны. Поскольку в деловых или промышленных районах Москвы практически всегда рядом располагается несколько зданий, подключенных к системе HVAC, то для удаления конденсата приходится предусматривать специальную линию.
После теплообменника воздух поступает в камеру избыточного давления, откуда направляется непосредственно к диффузорам или решеткам.  
Смесительный узел для фанкойла состоит из следующих составляющих:

• Приточного воздуховода;
• Вентиляторной секции;
• Виброизоляторов;
• Охлаждающего змеевика;
• Фильтров;
• Управляющих клапанов;
• Смесительных заслонок;
• Смешивающего воздуховода.

Режим работы смесительного узла на протяжении всего рабочего дня (или суток - для непрерывных промышленных производств Москвы) является неравномерным. Например, при небольшом количестве людей потребность в свежем воздухе уменьшается и применять кондиционирование экономически нецелесообразно, достаточно обойтись лишь равномерной подачей свежего воздуха, а для отсоса отработанного воздуха использовать обычные вентиляторы. В этом случае смесительный узел автоматически отключается.

В результате регулировки процессов подачи свежего и удаления отработанного воздуха возможен контроль не только параметров микроклимата в помещениях, но и определение посторонних элементов в его составе (в частности, двуокиси углерода). Наладка элементов управления, имеющихся в смесительном узле, позволяет достичь должной энергоэффективности устройства, что гарантирует наивысший КПД системы HVAC. Такие устройства особенно целесообразны для установки в тех зданиях Москвы, заполняемость которых людьми существенно различается в течение рабочего дня или в зависимости от сезона (например, крупных торговых центров, культурно-зрелищных комплексов и т.п.). Кроме того, при определенном температурном состоянии наружного воздуха (например, для климатических характеристик середины сезона), может оказаться, что температура окружающей среды вполне соответствует условиям естественного охлаждения. В подобной ситуации по сигналу датчика, клапан управления перекрывает смесительную заслонку. При первичном запуске системы HVAC в утренние часы, управляющий клапан автоматически перестраивают на работу в режиме полной рециркуляции воздуха.
Важной функцией смесительного узла для фанкойла является предотвращение возможных расслоений воздуха, которое вызывается чрезмерным контрастом его температуры и влажности по сечению воздуховода. Происходит это вследствие неправильного перемешивания воздуха внутри самого узла. В результате возникают трудности с управлением фанкойлом, а также с поддержанием необходимого качества воздуха в помещении. Зимой проблема становится еще более серьезной, поскольку замерзание конденсата может вызвать нештатное срабатывание термодатчиков и вызвать ошибку считывания. Поэтому все трубы смесительного узла обязательно должны быть термически изолированы.
В процессе установки и регулировки смесительного узла контролируется работа следующих устройств:

• Смешивающей камеры, известной также как камера статического давления. Такая камера монтируется рядом с выпускным отверстием. В камере статического давления наружный и возвратный воздух смешиваются до тех пор, пока не будет достигнута точная температура, необходимая для распределения в кондиционируемой зоне;
• Вентиляторного блока, который отвечает за генерирование и подачу нагретого или холодного воздуха в камеру статического давления;
• Дивертора, который обеспечивает отсасывание возвратного воздуха из помещений для последующей его переработки; 
• Пластинчатого или круглого в плане воздухонепроницаемого демпфера, который помогает контролировать объем и давление воздушного потока при его перенаправлении в целевую область.

Конечной целью настройки смесительного узла фанкойла является достижение таких параметров внутреннего воздуха, которые отвечали бы требованиям ГОСТ Р 56638-2015.