Search Site

Экспресс метод расчета дренажных трубопроводов VRF систем GENERAL

С.В. Брух. Ассоциация Японские Кондиционеры

Режимы обработки воздуха внутренними блоками (местными кондиционерами) можно условно разделить на две группы: первая группа - охлаждение и осушение, вторая группа обогрев и вентиляция. Первая группа режимов сопровождается выделением влаги из воздуха кондиционируемых помещений, которую каким то образом необходимо удалять из внутренних блоков. Для удаления этой влаги – конденсата – предназначены дренажные системы кондиционеров.

Если расчет фреоновых трубопроводов VRF систем достаточно подробно изложен в технических каталогах, то расчет и подбор дренажных систем, как правило, не рассматривается. Между тем опыт эксплуатации и сервисного обслуживания VRF и сплит систем кондиционирования показывает, что большая часть всех внеплановых вызовов приходиться на устранение проблем с дренажными системами. К сожалению «плачущий» кондиционер далеко не редкость и знаком большинству потребителей. Для того чтобы заказчик не знал по мокрым пятнам на подвесном потолке, где у него проходит дренажная система, и не спрашивал, почему из внутреннего блока ему на голову капает какая то вода, необходимо грамотно запроектировать систему дренажа внутренних блоков.

Первое, что нужно сделать, это определить, какое количество воды будет выделяться во внутреннем блоке. Для этого можно воспользоваться графическим методом.

Процессы тепловлажностной обработки воздуха внутренними блоками изображаются на i-d диаграмме (рис. 1).

Рис. 1. Область оптимальных значений (красные линии) и процессы обработки внутреннего воздуха (синие линии).

Комфортное кондиционирование воздуха направлено на поддержание в помещениях оптимальных параметров внутреннего воздуха, которые ограничены диапазонами значений по температуре 20 – 25 °С, по относительной влажности 30 – 60 % [1]. Таким образом, точка параметров внутреннего воздуха может находиться в любом месте области i-d диаграммы, ограниченной красными линиями. Процесс охлаждения внутреннего воздуха сопровождается с одной стороны понижением его температуры (явная теплота), с другой стороны понижением его влажности (скрытая теплота). Чем больше отношение скрытой теплоты к явной теплоте в процессе охлаждения, тем большее количество влаги выделиться из воздуха при одинаковой мощности. Или другими словами, чем меньше луч процесса охлаждения, тем больше конденсата во внутреннем блоке.

Температура кипения фреона во внутреннем блоке около +5 °С. Поэтому мы можем провести четыре критичных луча процесса охлаждения из точек 1/4 до точки 5 - пересечения линий температуры кипения хладагента и 100% влажности. Из всех четырех линий наибольшим наклоном обладает линия 3-5, следовательно, именно данный процесс сопровождается наибольшим выделением влаги на единицу мощности кондиционера. Для того чтобы определить количество выделяющейся влаги необходимо знать конечную точку процесса охлаждения. Для всех внутренних блоков VRF систем GENERAL отношение максимального расхода воздуха к их холодопроизводительности равно 140 / 180 м3/(ч×кВт). Если параметры воздуха на входе (параметры точки 3): t=25 °С, ф=60 %, d=12,8 г/кг с.в. То параметры воздуха на выходе: t=15,3 °С, ф=81 %, d=9,3 г/кг с.в. Отсюда можно определить максимальное количество дренажа на 1 кВт мощности кондиционера (1):

Где
М – удельное количество выделившейся влаги при охлаждении внутреннего воздуха, г/(ч×кВт).
L – удельный расход воздуха внутреннего блока, м³/(ч×кВт).
p – плотность внутреннего воздуха, кг/м³.
d₁ – влагосодержание воздуха на входе во внутренний блок, г/кг с.в.
d₂ – влагосодержание воздуха на выходе из внутреннего блока, г/кг с.в.

Подставляя конкретные значения, получаем:

Определение расходов по участкам дренажной сети.

Расход дренажа (2), определенный как удельная величина, является максимальным значением, с вероятностью равной 1. Фактически, расход дренажа будет меняться во времени в зависимости от параметров расчетной точки. Вероятность того, что несколько внутренних блоков будут одновременно работать в режиме максимального количества дренажа низка. Чем больше блоков в одной системе, тем ниже вероятность одновременного максимума.

Поэтому расчетное количество конденсата на определенном участке дренажной сети:

Где
- расчетное количество конденсата на определенном участке дренажной сети, обслуживающем N внутренних блоков, л/ч.

- суммарная холодопроизводительность N внутренних блоков, обслуживаемых расчетным участком дренажной сети, кВт. k₁ - понижающий коэффициент, учитывающий неодновременность работы внутренних блоков VRF систем в режиме максимальной холодопроизводительности (0,7/0,9). k₂ - понижающий коэффициент, учитывающий вероятностный характер рабочей точки в пределах области 1-2-3-4 (рис. 1).

Учитывая критерий обеспеченности для функционирования дренажной системы на рис. 1 можно выделить прямую 3-4, в пределах которой наблюдается максимальное влагосодержание внутреннего воздуха, а, следовательно, и максимальное количество удаляемой влаги внутренним блоком. Пользователи VRF системы кондиционирования не могут поддерживать относительную влажность внутреннего воздуха, но могут индивидуально устанавливать требуемую температуру в помещениях. Поэтому вероятность того, что все пользователи выберут температуру внутреннего воздуха 25 °С, которой соответствуют максимальные влаговыделения, также низка. Необходимо определить величину коэффициента k₂ в зависимости от заданной степени обеспеченности для систем кондиционирования второго класса (комфортное кондиционирование – 0,92), количества внутренних блоков N и функции распределения вероятности внутренней температуры в помещениях [2]:

Результаты расчета количество конденсата на определенном участке дренажной сети по формуле (3) приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Расчетный расход конденсата (л/час).

Суммарная мощность охлаждения внутренних блоков, кВт	Количество обслуживаемых внутренних блоков - N
	1	2	4	8	16	32
2	1,4	1,0	-	-	-	-
4	2,8	2,1	1,9	-	-	-
8	5,6	4,1	3,8	3,6	-	-
16	11,2	8,3	7,7	7,2	6,7	-
32	22,4	16,6	15,4	14,3	13,5	12,8
64	44,8	33,1	30,7	28,7	27,0	25,6
128	89,6	66,2	61,4	57,3	53,9	51,2
256	179	132	122,9	114,7	107,9	102,4
512	358	265	245,8	229	216	205
1024	717	530	491,5	459	431	410

Подбор диаметра дренажных трубопроводов.

Подбор площади сечения дренажных трубопроводов проводится по формуле (5):

Где
V - скорость движения конденсата в дренажном трубопроводе (0,2 – 0,4), м/с.
k₃ - коэффициент заполнения дренажного трубопровода (0,1 – 0,3). Подставляя в формулу (5) значения расчетного расхода, скорости движения конденсата и коэффициента заполнения дренажного трубопровода получаем площадь живого сечения. Если объединить результаты расчетов формулы (5) и таблицы 1, то получаем простую таблицу определения диаметров дренажных трубопроводов в зависимости от количества обслуживаемых блоков N и их суммарной мощности охлаждения EQ (таблица 2).

Таблица 1.

Условные диаметры трубопроводов (мм).

Суммарная мощность охлаждения внутренних блоков, кВт	Количество обслуживаемых внутренних блоков - N
	1	2	4	8	16	32 и более
2	15	15	-	-	-	-
4	20	15	15	-	-	-
8	20	20	15	15	-	-
16	20	20	20	15	15	-
32	25	20	20	20	20	20
64	32	25	25	25	25	25
128	40	40	40	32	32	32
256	80	50	50	50	50	50
512	80	80	80	80	80	80
1024	-	100	100	100	100	100
1024	717	530	491,5	459	431	410

Примечание: для коллекторных участков системы рекомендуется применять минимальный диаметр трубопровода 32 мм.

Пример:

Необходимо определить диаметр коллекторного трубопровода для дренажа конденсата в пределах одного этажа здания. Мощность охлаждения всех внутренних блоков на этаже 72 кВт. Количество внутренних блоков – 18 шт.

Искомое значение диаметра участка дренажной трубы находиться между 64 кВт и 128 кВт по мощности и между 16 шт. и 32 шт. по количеству внутренних блоков. Ближайшее большее значение диаметра трубопровода равно 32 мм (красная рамка).

Предложенный метод расчета диаметров дренажных трубопроводов применим для систем кондиционирования с фреоновыми внутренними блоками (VRF и сплит-системы).

Список литературы.

[1] - СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование». ГОССТРОЙ РОССИИ, Москва, 2004.

[2] - Брух С.В. Вероятностный метод выбора расчетной температуры внутреннего воздуха при проектировании многозональных систем кондиционирования. Арктический СНИП. № 1, 2003.