W ostatnich latach na całym świecie możemy zaobserwować trend do zaostrzania i zwiększania wymagań dla regulacji dotyczących oszczędności energii. Wśród wszystkich regionów, to w Europie zauważalne jest wymaganie wyższego poziomu energooszczędności systemów klimatyzacji i stosowanie odpowiednich regulacji mających zapewnić dostosowanie się do tych wymagań.

Podwyższone standardy nie dotyczą już tylko urządzeń samych w sobie, ale mają również na celu ograniczenie zużycia energii dla całego budynku, w którym systemy klimatyzacji są zainstalowane. Ta sytuacja wymusza na producentach działania w kierunku projektowania rozwiązań o wysokim stopniu energooszczędności dla układów klimatyzacji i obróbki powietrza, gdyż energia zużyta do tego celu stanowi istotną część w całkowitej zużywanej energii w obiektach mieszkalnych czy też biurowych. Ponadto, w przypadku budynków komercyjnych, w których występuje duże zróżnicowanie powierzchni (części mieszkalne, biurowe, sklepy oraz magazyny), wysoka wydajność systemu klimatyzacji oraz elastyczność projektowania i zastosowania jednego rozwiązania dla różnych potrzeb są ważnymi czynnikami podczas podejmowania decyzji o wyborze typu systemu zapewniającego klimatyzację dla budynku.

Rozwiązaniem, które ma sprostać przytoczonym wymaganiom, jest nowoczesny modułowy system klimatyzacji dla budynków biurowych FUJITSU Airstage VRF serii V-III, który to firma KLIMA-THERM wprowadza obecnie na rynek. Typoszereg jednostek zewnętrznych pokrywa szeroki zakres wydajności chłodniczych: 22,4; 28,0; 33,5; 40,0; 45,0 oraz – po raz pierwszy w ofercie FUJITSU – 50 kW (odpowiednio: 8, 10, 12, 14, 16 oraz 18 HP) mocy chłodniczej.

Nowe systemy FUJITSU Airstage z serii V-III umożliwiają zbudowanie systemu klimatyzacji o maksymalnej wydajności chłodniczej 150 kW (54 HP) przy połączeniu trzech modułów jednostek zewnętrznych na jednym układzie chłodniczym. Jednocześnie układy te osiągają wysokie współczynniki sprawności energetycznej, oszczędzając tym samym zużywaną energię dzięki zastosowaniu oryginalnych technologii energooszczędnych zaprojektowanych przez inżynierów FUJITSU.

Rys. 1. Jednostki zewnętrzne FUJITSU Airstage VRF V-III

Urządzenia FUJITSU uzyskują jedne z najwyższych wartości współczynnika efektywności energetycznej w branży COP=4,84 (jednostka 22,4 kW (8HP) w trybie ogrzewania), co zostało potwierdzone certyfikatami EUROVENT. Wysoka sprawność jednostek zewnętrznych została osiągnięta dzięki zastosowaniu sprężarek rotacyjnych z silnikami prądu stałego o dużych wydajnościach oraz układów zasilania inverterowego charakteryzujących się wysoką sprawnością. Sterowanie inverterowe FUJITSU, polegające na efektywnym przetworzeniu napięcia sterującego do sprężarki tak, aby zminimalizować zakłócenia sygnału, pozwala na zredukowanie strat pracy silnika sprężarki. W systemach Airstage VRF V-III zastosowano także nowe sprężarki rotacyjne z dwoma komorami sprężania czynnika chłodniczego („twin rotary”) o wydajnościach do 45 kW (16HP) dla pojedynczej sprężarki.

Algorytm pracy sprężarek został tak dopasowany, aby osiągnięcie wymaganej wydajności wiązało się z minimalnym zużyciem energii elektrycznej. Odpowiedzialny za to procesor zarządzający pracą układu analizuje dane o wymaganej wydajności i odpowiednio reguluje pracę sprężarek. Gdy układ chłodniczy pracuje z obciążeniem mniejszym niż nominalne, w odróżnieniu od konwencjonalnych systemów zarządzania kilkoma sprężarkami, układy sterowania w systemach FUJITSU VRF V-III dostosowują wydajność wykorzystując wszystkie dostępne sprężarki oraz wymienniki ciepła. Takie rozwiązanie pozwala na pracę sprężarki rotacyjnej z obciążeniem mniejszym niż nominalne, czyli z dużą sprawnością i wykorzystaniem całej dostępnej powierzchni wymiany ciepła (Rys. 2.). 

Rys. 2. Efektywne, energooszczędne wykorzystanie wszystkich sprężarek w jednym układzie chłodniczym

W połączeniu z wielorzędowym wymiennikiem ciepła o zagęszczonej strukturze jednostki zewnętrzne osiągają imponujące wartości współczynników EER i COP. Wymiennik ciepła dla każdej z jednostek zewnętrznych Airstage VRF V-III zaprojektowany został tak, aby efektywnie wykorzystać całą powierzchnię wymiany ciepła. Został podzielony na dwie sekcje: górną i dolną z możliwością pracy każdej sekcji osobno. Autorski algorytm sterowania zarządza przepływem czynnika przez każdą z sekcji w zależności od ilości przetłaczanego powietrza i parametrów układu chłodniczego (Rys. 3.). Takie rozwiązanie pozwala maksymalnie wykorzystać dostępną powierzchnię wymiany ciepła z maksymalną sprawnością i wysoką efektywnością.

Rys. 3. Wysokoefektywne sterowanie przepływem czynnika chłodniczego w wymienniku jednostki zewnętrznej FUJITSU Airstage VRF V-III

W aspekcie montażu urządzeń, elastyczność prac związana z instalacją układów, tak dobrze znana z poprzednich modeli urządzeń FUJITSU, została wzmocniona dzięki zastosowaniu ściętego narożnika jednostki zewnętrznej, co umożliwia montaż nawet w wąskich przestrzeniach (Rys. 4.).

Rys. 4. „Ścięty narożnik” jednostki zewnętrznej; po lewej: widok z góry, po prawej: przepływ powietrza przy montażu zagęszczonym

Elastyczność montażową potwierdza także możliwość zastosowania układów chłodniczych o długości instalacji pomiędzy jednostką zewnętrzną a jednostką wewnętrzną do 165 m, co jest niezmiernie ważne przy dużych obiektach biurowych, w których umiejscowienie jednostek wewnętrznych jednego układu chłodniczego często wymusza zastosowanie długich instalacji. Maksymalna, łączna długość instalacji chłodniczej dla systemów FUJITSU Airstage VRF V-III wynosi 1000 metrów, odległość od pierwszego rozgałęzienia na instalacji do najdalszej jednostki wewnętrznej to 90 metrów, a różnica poziomów pomiędzy jednostkami wewnętrznymi jednego układu chłodniczego to aż 15 metrów (Rys. 5.). 

Rys. 5. Długości instalacji chłodniczych i różnice poziomów dla FUJITSU Airstage VRF V-III

Jednostka zewnętrzna wyposażona została w wentylator o dużej średnicy z 3-fazowym silnikiem prądu stałego, co pozwoliło na uzyskanie zewnętrznego ciśnienia statycznego 82 Pa. Umożliwia to montaż agregatu na balkonach, w pomieszczeniach itp., na każdym piętrze wysokiego budynku. 

Systemy sterowania jednostek wewnętrznych Airstage VRF V-III zostały zaprojektowane tak, aby sprostać różnorodnym wymaganiom. Począwszy od sterowników indywidualnych sterujących pojedynczą jednostką wewnętrzną, a skończywszy na sterownikach centralnych mogących obsłużyć nawet 1600 jednostek wewnętrznych.

Sterownik z ekranem dotykowym pozwala na zastosowanie nowych funkcji energooszczędnych dla poszczególnych jednostek. Jedną z nich jest możliwość ograniczenia nastaw temperatury dla poszczególnych trybów pracy w celu zapobieżenia nadmiernemu przechłodzeniu lub przegrzaniu pomieszczeń. Dodatkowo wprowadzono funkcję „auto off”, która po zdefiniowanym czasie wyłącza jednostkę – funkcja użyteczna np. w salach konferencyjnych. Menu sterownika dostępne jest w 7 wersjach językowych: angielskim, polskim, francuskim, niemieckim, hiszpańskim, rosyjskim, chińskim (rys. 6.).

Rys. 6. Sterownik z ekranem dotykowym UTY-RNRY

W zamieszczonej powyżej tabeli zestawione zostały podstawowe parametry wydajnościowe charakteryzujące typoszereg nowego sytemu Airstage VRF V-III. Więcej informacji można znaleźć w materiałach producenta oraz na stronie dystrybutora firmy KLIMA-THERM.

Robert OBRĘBSKI
 Inżynier Produktu,
KLIMA-THERM S.A.