Введение.
Развитие систем кондиционирования воздуха на сегодняшнем этапе подошло к одновременному существованию двух принципиально различных, но функционально подобных систем центрального кондиционирования. Их использование приводит к практически идентичному результату, поэтому только глубокое знание особенностей проектирования, монтажа и эксплуатации оборудования позволяет определить оптимальный вариант для конкретного объекта. Оптимальность любого выбора зависит, прежде всего, от критериев, которые используются для сравнения вариантов друг с другом. Любая система комфортного кондиционирования предназначена для удовлетворения индивидуальных потребностей в первую очередь ее пользователя или, говоря языком бизнеса – заказчика. Следовательно, определить приоритеты критериев сравнения может только заказчик, поэтому это первый и единственный фактор, влияющий на выбор той или иной системы кондиционирования.
Отсюда, главная задача при сравнении двух систем - не определение «лучшей» или «худшей» системы кондиционирования, а рассмотрение основных критериев, по которым именно потребитель сможет выбрать наиболее подходящий для него вариант.

Система кондиционирования типа «чиллер-фанкойлы».
Чиллером называют холодильную машину, предназначенную для охлаждения жидкого теплоносителя (воды или незамерзающей жидкости).
Охлажденная жидкость с помощью насосов по трубопроводам подается в водовоздушные теплообменники с вентилятором, располагаемые в охлаждаемых помещениях. Такие теплообменники называют фанкойлами. Конструктивная схема системы кондиционирования типа «чиллер–фанкойлы» показана на (рис 1).

Рис. 1. Конструктивная схема системы кондиционирования типа «чиллер – фанкойлы».
Бак – аккумулятор предназначен для сглаживания температурных колебаний охлажденной воды. Для компенсации температурного расширения воды или незамерзающей жидкости применяют расширительный бак. После гидравлического модуля охлажденный теплоноситель по системе трубопроводов поступает к фанкойлам, для изменения мощности которых применяют двух- или трехходовые регулирующие вентили.

Система кондиционирования типа VRF.
Мультизональные системы кондиционирования, системы кондиционирования с переменным расходом хладагента, VRF системы – все это названия одного класса систем кондиционирования, использующие в качестве энергоносителя не воду, а фреон.
Основное отличие VRF систем от ставших классическими сплит систем заключается в реализации принципа многозональности, т.е. перераспределение хладагента между внутренними блоками по мере необходимости (рис. 2).

Классический подход к сравнению систем кондиционирования воздуха
А.А. Рымкевичем в 80-х годах уже прошлого века разработана теория выбора оптимальных систем кондиционирования воздуха. Для объективного сравнения систем типа VRF и «чиллер – фанкойлы» воспользуемся данной методикой. Сравнение (оптимизация) систем кондиционирования воздуха должна проводиться несколькими этапами. Каждому этапу оптимизации соответствуют свои критерии сравнения:
Эксплуатационно – энергетические показатели включают энергетическую оценку системы, условия эксплуатации, расход материалов при эксплуатации и ремонте, а также сведения о расходе электроэнергии и топлива, которые могут быть выражены в виде энергетического или эксергетического КПД.
Экономические критерии выражают все предыдущие показатели в денежном исчислении. В обобщенном виде они представляются капитальными, эксплуатационными и приведенными затратами.

Сравнение систем кондиционирования по эксплуатационно - энергетическим критериям
Средний расход электроэнергии за сезон (энергопотребление)
Потребление электрической энергии системами кондиционирования воздуха в энергетическом балансе здания в теплый период занимает ведущее место. Достаточно отметить, что на кондиционирование одного квадратного метра площади здания расходуется от 30 до 70 Вт электроэнергии. Тенденция роста тарифов требует внимательного отношения к расходованию энергии и внедрения различных энергосберегающих технологий в системах кондиционирования воздуха.
Для проектирования систем кондиционирования воздуха важно знать как максимальную (расчетную) величину энергопотребления системами кондиционирования, так и средние значения за сезон. Причем на величину энергопотребления здания в первую очередь влияют именно средние величины.
Для оценки энергетических характеристик холодильных установок используется Европейский сезонный показатель энергоэффективности ESEER. В связи с быстрым ростом расходов на электроэнергию и ужесточением требований к защите окружающей среды при производстве электроэнергии - проблема потребления энергии установками кондиционирования воздуха становится все более острой. Холодильный коэффициент систем кондиционирования в режиме полной нагрузки редко даёт представление об истинных параметрах работы холодильных машин, поскольку в режиме полной нагрузки чиллер, ккб, кондиционер или другая холодильная установка работает менее 15 % всего рабочего времени.
Тепловая нагрузка здания зависит от таких факторов, как температура наружного воздуха, ориентация по сторонам света и от степени его заполненности людьми. Поэтому правильно пользоваться сезонным показателем энергоэффективности, который вычисляется по нескольким рабочим точкам, представляющим загруженность системы кондиционирования. ESEER позволит оценить среднее значение холодильного коэффициента при неполной нагрузке по четырем рабочим режимам, определенным организацией Евровент. ESEER - это среднее значение величин холодильного коэффициента на различных рабочих режимах, взвешенное по времени работы наружных блоков (чиллеров, компрессороно-конденсаторных блоков) систем кондиционирования на этих режимах.
ESEER (Европейский сезонный показатель энергоэффективности):

Данные для расчета

ESEER систем кондиционирования VRF(данные из каталога Hitachi):

ESEER систем кондиционирования чиллер-фанкойл(данные из каталога York):

Вывод 1. Системы кондиционирования на базе систем чиллер-фанкойлы практически в два раза может быть энергоэффективнее VRF систем кондиционирования.

Эксплуатация обслуживание и ремонт
Систему чиллер – фанкойл проще обслуживать, т. к. в случае возникновения поломки исправить ее может специалист(сантехник), не имеющий профильного образования по холодильной технике(кроме холодильного контура чиллера);
В системе VRF внутренние блоки оборудованы встроенной автоматикой, в случае выхода ее из строя ремонт собственными силами практически не возможен. В фанкойлах отсутствует какая-либо встроенная автоматика, ремонт фанкойла чаще всего возможен собственными силами;
В системе VRF-сложная процедура анализа Лог-листов и изменения параметров настроек системы автоматики, необходимо переобучение персонала по каждому бренду оборудования. В системах чиллер-фанкойл параметры настроек системы автоматики стандартизированы для большинства брендов;
В системе VRF-сложный поиск утечек фреона из-за длины фреонопроводов, необходим квалифицированный персонал и спец.оборудование (течеискатели, станции сбора фреона и др.). В системе чилле-фанкой течь обнаруживается «невооруженным» глазом;
В системе чиллер-фанкойл в любой момент может быть добавлен или заменен фанкойл, на фанкойл любого производителя, любого года выпуска. В системе VRF замена внутреннего блока другого производителя не возможна, так же не могут использоваться блоки разных поколений того же производителя;
Система чиллер-фанкойл- экологически чистый тип оборудования, благодаря использованию воды в качестве теплоносителя;
Безопасность. Потенциально летучие газы (газовый хладагент) сосредоточены в чиллере, устанавливаемом на открытом воздухе (на крыше или непосредственно на земле). Аварии трубной разводки внутри здания ограничены риском залива, который может быть уменьшен автоматической запорной арматурой;
Фанкойлы обеспечивают циркуляцию воздуха в помещении(при использовании в качестве доводчиков);
Масштабируемость. Количество фанкойлов (нагрузок) на центральную холодильную машину (чиллер) практически ограничено только её производительностью;
Минимальный объём и площадь. Система кондиционирования крупного здания может содержать единственный чиллер, занимающий минимальный объём и площадь, сохраняется внешний вид фасада за счет отсутствия внешних блоков кондиционеров;
Практически неограниченное расстояние между чиллером и фанкойлами. Длина трасс может достигать сотен метров, так как при высокой теплоёмкости жидкого теплоносителя удельные потери на погонный метр трассы намного ниже, чем в системах с газовым хладагентом;
Стоимость разводки. Для связи чиллеров и фанкойлов используются не дорогие медные фреоновые коммуникаций, а обыкновенные водяные трубы, запорная арматура и т. п. Балансировка водяных труб, то есть выравнивание давления и скорости потока воды между отдельными фанкойлами, существенно проще и дешевле, нежели в газонаполненных системах;
Глубокая интеграция системы чиллер-фанкойл в систему диспетчеризации и автоматизации здания;
Свежий воздух в фанкойл может поступать либо из центрального кондиционера, либо из приточной установки. Это помогает также решить проблему вентиляции в помещении;
Возможна работа в качестве воздушно-отопительных агрегатов от теплового пункта без монтажа дополнительных сетей теплоснабжения;
Возможна модернизация системы на работу от геотермальных или воздушных тепловых насосов;
Возможна замена фанкойлов целиком или замена запчастей спустя годы эксплуатации.
Вывод 2. Стоимость жизненного цикла системы чиллер-фанкойл- ниже, эксплуатация ремонт и обслуживание дешевле и удобнее.

Сравнение систем кондиционирования по экономическим критериям
При выборе системы кондиционирования воздуха необходимо в первую очередь учитывать характеристики объекта кондиционирования. Причем на конечную стоимость влияет не только величина, но и характер изменения расчетных теплоизбытков помещений. Наиболее распространенными являются на сегодня многозональные системы кондиционирования без возможности независимого изменения режима работы, хотя наиболее функциональными (комфортными) являются многозональные СКВ с независимым выбором режима работы.
Распределение затрат по статьям «оборудование», «материалы», «монтаж» для данных систем неодинаково (рис. 10).

Рис. 10. Распределение затрат по статьям «оборудование», «материалы», «монтаж».

Стоимость оборудования для VRF систем занимает большую часть капитальных затрат (74%). Для систем «чиллер – фанкойлы» стоимость оборудования значительно меньше и занимает около 50% капитальных затрат. Больший объем монтажных работ для систем «чиллер – фанкойлы» требует больших затрат по статье «монтаж». По сравнению с VRF системами стоимость монтажных работ в два раза больше.
Большое влияние на выбор системы кондиционирования имеет удельная стоимость систем кондиционирования на 1 кВт мощности охлаждения (рис. 11).

 Рис. 11. Удельная стоимость систем кондиционирования

Чем больше объект кондиционирования, тем больше величина его теплоизбытков. А такая характеристика оборудования, как мощность охлаждения, значительно влияет на удельную стоимость одного кВт холода. Для систем «чиллер – фанкойлы» происходит значительное уменьшение удельной стоимости оборудования при применении более мощного оборудования. А для VRF систем, отличающихся модульным принципопостроения, либо не происходит изменения удельной стоимости при изменении суммарной мощности, либо происходит увеличение удельной стоимости (так как больший объект требует большей длины соединительных трубопроводов).
Вывод 3. Удельные капитальные затраты значительно зависят от характеристик и величины объекта кондиционирования. Если требуемая мощность охлаждения меньше 400 кВт удельные капитальные затраты меньше для VRF систем, если больше 400 кВт - то для систем «чиллер – фанкойлы».

 Сводная таблица сравнительных характеристик систем VRF и «чиллер– фанкойлы»

Список литературы.

1. Рымкевич А.А. Системный анализ оптимизации общеобменной вентиляции и кондиционирования воздуха. – М.: Стройиздат, 1990.

2. Technical Data. Hitachi VRF

3. Technical Catalogue. York

Сводная таблица сравнительных характеристик систем VRF и «чиллер– фанкойлы»