Технология Zubadan принцип работы и преимущества

01.05.2021

Как известно, тепловая мощность воздушных тепловых насосов, которые используют тепло наружного воздуха, резко падает при снижении температуры на улице. Поэтому воздушные тепловые насосы не рассматривали в странах с холодными зимами как полноценную систему отопления. Данную парадигму изменила корпорация Mitsubishi Electric, выпустив первое поколение тепловых насосов Zubadan в 2005 году. Для этого корпорация разработала новую технологию — ZUBA-DAN. Технология Zubadan принцип работы и преимущества.

Технология Zubadan принцип работы и преимущества

Как работает технология Zubadan?

Чтобы увеличить теплопроизводительность при низких температурах Mitsubishi Electric разработала специальную технологию 2-х фазного впрыска хладагента в компрессор и разработала специальный компрессор, так как коропрация Mitsubishi Electric сама является производителем всех комплектующих, в том числе и компрессоров.

Рассмотрим подробнее холодильный цикл технологии Zubadan

Дросселирование жидкого хладагента в контуре системы происходит ступенчато с помощью двух электронных расширительных вентилей LEV A и LEV B, которыми управляет электроника теплового насоса. Между расширительными вентилями образуется точка среднего давления хладагента. Жидкий хладагент уходит из этой точки и частично испаряется в специально разаработанном кожухотрубном теплообменнике HIC. Паро-жидкостная смесь, соотношение пара и жидкости в которой определяется работой электронного расширительного вентиля LEV C, поступает на специальный штуцер инжекции компрессора. Далее внутри компрессора смесь инжектируется в замкнутую область между спиралями компрессора на промежуточном этапе сжатия. Фактически, спиральный одноступенчатый компрессор превращается в двухступенчатый. А для чего нужна цепь инжекции хладагента в компрессор? Дело в том, что производительность наружного теплообменника (испарителя) понижается при уменьшении температуры наружного воздуха. Испаритель производит мало пара, который после сжатия в компрессоре поступает в теплообменник внутреннего блока – конденсатор. Недостаточное количество пара объясняет малое количество теплоты, выделяемое в процессе конденсации, а значит и пониженную теплопроизводительность системы. Для решения проблемы нужно подать на вход компрессора дополнительное количество пара. Это главная задача цепи инжекции. Фактически, компрессор имеет два входа: линию всасывания низкого давления и линию инжекции промежуточного давления. Если на улице еще не очень холодно, то испаритель производит достаточное количество пара. Пар поступает в компрессор, главным образом, через линию низкого давления, а линия инжекции почти не задействована. В этом режиме тепловой насос работает с максимальной эффективностью, поглощая теплоту наружного воздуха и перенося ее в помещение. По мере снижения температуры наружного воздуха количество пара в этой линии уменьшается, и система управления увеличивает расход хладагента в цепи инжекции, восстанавливая требуемый расход газа через компрессор. Однако следует понимать, что цепь инжекции не переносит теплоту от наружного воздуха, а энергетический эффект в конденсаторе от дополнительного количества сжатого газа полностью обеспечен за счет повышения потребляемой мощности компрессора.

Кроме основного назначения цепь инжекции выполняет еще несколько второстепенных задач. Во-первых, снижение температуры сжатого газа на выходе из компрессора. Для этого жидкий хладагент не полностью испаряется в кожухотрубном теплообменнике HIC, и дозированное количество жидкости поступает в компрессор. Жидкость испаряется в замкнутой области между спиралями и охлаждает сжатый газ, предотвращая перегрев компрессора. Вторая задача это увеличение производительности системы во время режима оттаивания наружного теплообменника. Как известно, процесс оттаивания происходит за счет обращения холодильного цикла и прерывает режим нагрева воздуха, поэтому желательно провести этот процесс быстро пусть даже ценой повышенного электропотребления. Система управления перераспределяет поток жидкого хладагента, уменьшая его расход через теплообменник внутреннего блока (уменьшается степень открытия электронного расширительного вентиля LEV B) и увеличивая расход через цепь инжекции (LEV C). В результате, во время оттаивания из внутреннего блока не идет холодный воздух, процесс происходит быстро и незаметно для пользователя.

Стабильная производительность тепловых насосов за счет технологии Zubadan

Теплопроизводительность тепловых насосов Mitsubishi Electric серии ZUBADAN остается стабильной даже при температуре наружного воздуха –15°С. При дальнейшем понижении температуры теплопроизводительность начинает уменьшаться, но не более чем на 20%, соответственно при температуре -28 °С производительность теплового насоса Zubadan будет равна 80% от номинальной мощности. При этом Mitsubishi Electric гарантируют работу оборудования при температурах до -28 °С.

Усовершенствованный алгоритм управления режимом оттаивания. Технология Zubadan принцип работы и преимущества

Тепловые насосы вынужденны переходить в режим оттаивания, чтобы иней (лед), образовавшийся на наружном теплообменнике растаял. В режиме оттаивания вся производительность теплового насоса идет на оттаивание, а не на отопление помещения. Поэтому, чем меньше времени будет происходить режим оттаивания и чем больше будет интервал между оттаиваниями — тем лучше для пользователя. Mitsubishi Electric разработала эфективный алгоритм управления режимом оттаивания, в результате чего интервал между оттаиваниями был увеличен до 150 минут, а сам процесс оттайки сокращен до 3 минут. Благодаря чему процесс оттайки происходит быстро и не заметно для пользователя, при этом теплообменник наружного блока всегда остается чистым и сухим при любой погоде, что гарантирует наивысшую степень энергоэффективности. Для эффективного процесса оттаивания обязательным условием является определенный объем воды в системе отопления — буферная емкость от 50 до 300 литров, что зависит от мощности теплового насоса.

Компания Mitsubishi Electric рассматривает технологию ZUBADAN как стратегическое направление развития. В 2017 году выпущена новая модель Zubadan — многозональный тепловой насос для бытового использования «воздух-воздух».

Зарубежный опыт Zubadan

В Украине сущетсвует своего рода информационный вакуум по теме тепловых насосов, поэтому возникает огромное поле для манипуляций. Часто менеджеры компаний, которые занимаются дешевыми китайскими тепловыми насосами, говорят что их тепловые насосы работают также как Zubadan — это неправда. Другие менеджеры категорически предлагают только геотермальные тепловые насосы, говоря что при больших морозах Zubadan работает как электротен — это неправда. На сегодняшний момент тепловые насосы Zubadan имеют огромную популярность в странах Скандинавии, Евросоюза, в Канаде, США, Японии и др. В качестве примере можете посетить сайты Mitsubishi Electric в данных регионах: