У статті зібрані основні конструкторські рішення, застосовувані інженерами компанії Mitsubishi Electric Corporation в VRF-системах City Multi. Ці рішення не описані в явному вигляді в каталозі продукції та керівництві з проектування систем. Проте саме вони є фундаментом, який забезпечує високі технічні показники, гнучкість у проектуванні й установці, а також багаторічну безвідмовну експлуатацію.
Зроблено в Японії
Завод Mitsubishi Electric Air Conditioning & Refrigeration Systems Works складається з двох підприємств, розташованих в японських містах Nagasaki і Wakayama. Wakayama Works виробляє мультизональні VRF-системи City Multi: зовнішні і частина внутрішніх блоків, а також пульти управління, центральні контролери і шлюзи для різних мереж. Сильне враження справляє випробувальна лабораторія заводу, яка являє собою величезний цех з безліччю потужних кліматичних камер. Цілодобово лабораторія проводить різноманітні тести і випробування: перевірку нових моделей, тестування компонентів, а також зносу систем у процесі прискорених випробувань робочого ресурсу.
Розміщення підприємства в тій чи іншій країні передбачає досить високий локалізацію виробництва, тому більшість компонентів систем City Multi мають японське походження. Розробку систем виробляє досвідчений і висококваліфікований персонал, а високий ступінь автоматизації складальних ліній гарантує, що людський фактор не здатний вплинути на якість продукції, що випускається.
Тільки інверторні компресори
У VRF-системах City Multi серій YHM і YJM використовуються тільки інверторні компресори. Це повністю виключає пускові струми, знижує навантаження на електричну мережу, а також дозволяє прокладати лінію електроживлення зовнішнього блоку кабелем з меншим перетином струмопровідних жил.
Точність регулювання частоти обертання вала компресора становить 1 оборот / с. Це дозволяє зовнішнього блоку точно підлаштовуватися під теплове навантаження приміщень і скорочує споживання електроенергії.
Електродвигуни Poki-Poki Core
Всі моделі City Multi G5 (серія YJM) оснащені компресорами, в яких істотної модифікації піддався електродвигун. Статор нового двигуна виготовлений з використанням обмотки зосередженого типу, а також спеціальної структури сердечника, званої Poki-Poki Core.
Така обмотка може бути покладена на сердечник в розгорнутому стані. Довжина обмотки знижується, приводячи до зменшення її опору. Додатково збільшується коефіцієнт заповнення обмотки і зростає магнітне поле статора. Такий двигун має більш високу ефективність в області низьких і середніх частот обертання валу, що надзвичайно важливо для мультізональних VRF-систем, що працюють значну частину часу з неповним завантаженням. Крім того, новий електродвигун на 40% компактніше і на 35% легше електродвигунів традиційної конструкції.
2,5-рядний теплообмінник
У серії YJM теплообмінник зовнішнього блоку має 2,5 ряду. Це означає, що третя ряд неповний, він займає лише половину перетину теплообмінника у верхній його частині. Така конструкція теплообмінника дозволяє більш рівномірно розподілити повітряний потік через теплообмінник по висоті зовнішнього блоку і збільшити коефіцієнт енергоефективності системи в режимі нагріву повітря.
Підвищенню ефективності теплообміну також сприяє турбулізація повітряного потоку, яка підвищується завдяки оребрюванням має Slit-поверхні.
Т-образні розгалужувачі
У VRF-системах City Multi до складу системи фреонових трубопроводів входять розгалужувачі і колектори. Вони мають Т-подібну форму. Це ще одна з переваг системи City Multi, оскільки Т-образні розгалужувачі можна знайти у вільному продажу у компаній, що постачають матеріал для фреонопроводов, включаючи різні фітинги, що дозволяє знизити як вартість самої системи, так і терміни її монтажу. Застосування в системі разветвителей даного типу стало можливим завдяки тому, що зовнішній блок оснащений спеціальним контуром переохолодження, що забезпечує повне переохолодження рідкого холодоагенту понад +20°C. Це виключає появу парової фази холодоагенту в рідинному трубопроводі по всій його довжині до внутрішнього блоку, що також збільшує енергоефективність системи. При цьому відсутність парової фази в рідинному трубопроводі дозволяє розташовувати розгалужувачі в просторі довільним чином. Наприклад, проток прямо, а відгалуження може йти вгору або вниз. За рахунок цього спрощується монтаж системи трубопроводів, а в деяких випадках вільне позиціонування разветвителей є єдино можливим рішенням.
Єдина в світі 2-трубна система з утилізацією теплоти
У VRF-системах City Multi серії R2 (з утилізацією теплоти) будь-яку ділянку магістралі холодоагенту складається з 2 труб. У цьому випадку обов’язковим компонентом системи City Multi R2 є НД-контролер.
В результаті:
- знижується вартість витратних матеріалів і спрощується монтаж;
- в системі трубопроводів істотно зменшується кількість паяних і роз’ємних з’єднань, тим самим підвищується надійність гідравлічного контуру системи.
У 2-трубній системі R2 (патент Mitsubishi Electric Corporation) напрямок руху холодоагенту не змінюється при перемиканні режиму роботи (охолодження або нагрів) одного або декількох внутрішніх блоків, і відповідно, компресор не відключається. Таким чином, причина появи гідравлічного шуму в контурі холодоагенту повністю відсутня.
Шумоізольований компресорний відсік
Для зниження рівня шуму зовнішнього блоку, компресор укладений у спеціальний ізольований відсік, розташований на рамі зовнішнього блоку. Він перешкоджає поширенню шуму компресора через секцію теплообмінника з задньої і бічних сторін блоку, що важливо для забезпечення низького рівня шуму зовнішнього блоку.
Високопродуктивні компресори
Кількість компресорів в зовнішньому блоці мінімізовано завдяки використанню високопродуктивних спіральних компресорів з інверторним приводом. Кожен модуль зовнішнього блоку має 1 компресор (до 56 кВт). А зовнішній блок продуктивністю 140 кВт компонується з 3 модулів і має всього 3 інверторних компресора.
Всупереч поширеній житейському думку «чим більше елементів у системі – тим краще» мінімальна кількість взаємопов’язаних компресорів веде до збільшення надійності системи в цілому. В якості ілюстрації можна навести розвиток радіоелектроніки і зокрема телевізійної техніки. Старі телевізори, виконані на дискретних компонентах, мали відмінну ремонтопридатність, але постійно ламалися. Сучасні телевізори, виконані на 3-5 мікросхемах, дорожче в ремонті, але практично не ламаються.
Якби компресори були абсолютно незалежні, то, дійсно, «чим більше – тим надійніше». Однак у VRF-системах компресори об’єднані загальним контуром холодоагенту, і їх не можна вважати незалежними – відмова одного з компресорів різко знижує надійність інших.
Мінімальний сумарний індекс продуктивності внутрішніх блоків
Є позитивний досвід експлуатації систем City Multi на житловому комплексі «Ближня дача» з сумарним індексом продуктивності внутрішніх блоків менше 50%. За 5 років експлуатації блокування роботи зовнішнього блоку не відбувалася жодного разу, негативні наслідки для системи не виявлені.
Технологія Zubadan
У зовнішніх блоках серії PUHY-HP, використовуваних для нагріву приміщень за допомогою повітря або води, реалізований процес 2-ступеневої стиснення за допомогою одного спірального компресора. Компанія Mitsubishi Electric Corporation володіє патентом на технологію регулювання продуктивності теплового насоса шляхом парожідкостной уприскування (технологія Zubadan). Постійна теплопродуктивність системи зберігається при температурах зовнішнього повітря вище -15°C.
Гарантований для цих систем діапазон робочих температур зовнішнього повітря розширений до -25°C. При більш низьких температурах в системі опалення необхідно передбачати додаткове джерело нагріву (так звана бівалентна система).
В системі Zubadan збільшений часовий інтервал між режимами відтавання теплообмінника зовнішнього блоку (до 250 хв), що забезпечує тривалий безперервний нагрів. Тривалість режиму відтавання скорочена до 3 хв.
Функція форсованого нагріву дозволяє системі досягати номінальної теплопродуктивності при температурі зовнішнього повітря -15 0C всього за 20 хв.
Інтегральний силовий модуль IPM
Силовий каскад, керуючий приводом компресора, – це інтегральний силовий модуль IPM, який включає в себе вихідні IGBT-транзистори, мікросхему управління, а також ланцюги захисту по вихідному струму, по напрузі харчування і по перегріву транзисторів.
Застосування інтегрального силового модуля IPM забезпечує:
- більш високу швидкодію, а також ККД інверторного приводу;
- основні захисні функції, реалізовані на друкованих вузлах компресорно-конденсаторного блоку, дубльовані внутрішніми ланцюгами захисту інтегрального IPM-модуля.
Напівпровідникова мікросхема розроблена спеціально для керування силовими IGBT-транзисторами. У результаті знижена кількість елементів, що складають модуль, і підвищена швидкодія керуючої схеми.
Лінія управління M-Net
Сигнал в лінії управління M-Net являє собою постійну складаю-щую, на яку накладено інформаційний сигнал. Лінія M-Net не тільки здійснює обмін даними між зовнішнім і внутрішніми блоками, але й забезпечує електроживлення деяких елементів системи. Наприклад, постійна складова необхідна для резервного управління розширювальними вентилями внутрішніх блоків. Це означає, що при повністю відключеному електроживленні одного або декількох внутрішніх блоків зовнішній блок системи City Multi продовжує управляти розширювальними вентилями знеструмлених внутрішніх блоків. Дана особливість має дуже важливе практичне застосування для деяких типів об’єктів, наприклад для житлових будівель.
Вібровипробування нових моделей перед запуском в масове виробництво
Починаючи з 2009 року, всі нові моделі (особливо зовнішні блоки системи City Multi) перед запуском в масове виробництво проходять більш жорстке випробування, ніж цього вимагають японські та європейські стандарти.
Амплітуда вібрації і віброприскорення збільшені в 3,2 рази відносно стандартних параметрів. Це відповідає перевезення автомобільним транспортом без пневмоподвески на відстань близько 6000 км по поганій дорозі.
Внутрішні блоки Р15 (1,7 кВт)
Такий «маленький» блок випускається в канальному (PEFY-P15VMS1-E), настінному (PKFY-P15VBM-E), а також касетному (PLFY-P15VCM-E) конструктивному виконанні. Створення внутрішнього блоку з настільки малої номінальної продуктивністю не було складною інженерною розробкою. Складність полягала в тому, щоб зовнішній блок (у тому числі і модульні високопродуктивні модифікації) міг надійно управляти роботою навіть одного внутрішнього блоку з такою продуктивністю. Для цього були модифіковані гідравлічні схеми зовнішніх блоків серій YHM і YJM. Дана модифікація забезпечує оптимальне регулювання продуктивності зовнішнього блоку і підвищує конкурентоспроможність систем City Multi в порівнянні з традиційними системами центрального кондиціонування з проміжним теплоносієм.
Індивідуальний пульт PAR-31MAА
Даний пульт дистанційного керування має можливість установки цільової температури з точністю 0,5°С або 1°С залежно від моделі внутрішнього блоку.
У системах PURY-P (серія R2) пульт PAR-31MAA надає можливість установки двох різних цільових температур для режимів охолодження і нагрівання (в автоматичному режимі). Внутрішні блоки, що підтримують дану функцію, мають маркування 2SP на шильде. Вбудоване програмне забезпечення зовнішніх блоків, випущених в лютому 2013 року або пізніше, підтримує дану функцію.
