Устройство, принцип работы, типы, схемы и особенности управления центрального кондиционера

Современные коммерческие, промышленные и административные здания уже давно перестали довольствоваться точечными решением вроде сплит-систем. Когда речь идёт о контроле микроклимата на площадях от 500 м² и выше — в игру вступает центральный кондиционер. Это не просто «большой кондиционер», а полноценный климатический комплекс, способный обеспечить стабильные параметры температуры, влажности, чистоты и скорости воздушного потока по всей территории объекта.

Но что стоит за этой мощью? Как устроены центральные каркасные кондиционеры? Каков принцип работы центрального кондиционера, и почему его установка окупается за 8–10 месяцев интенсивной эксплуатации? Ответы — в этой статье.

Что такое центральный кондиционер и где он применяется?

Центральный кондиционер (ЦК) — это модульная климатическая установка, являющаяся сердцем системы централизованного кондиционирования и вентиляции. В отличие от бытовых аналогов, ЦК не просто охлаждает воздух: он формирует микроклимат — с заданной точностью и в реальном времени.

Такие системы применяются там, где стандартные решения бессильны:

• Офисные комплексы и бизнес-центры — для зонирования по этажам и кабинетам, с учётом переменной загрузки.
• Торговые и развлекательные центры — где необходимо поддерживать комфорт в залах с высокой проходимостью и большими остеклёнными фасадами.
• Медицинские учреждения и лаборатории — где критичны параметры чистоты (классы фильтрации до Н13) и стабильность температурно-влажностного режима.
• Производственные цеха — особенно с избытком тепловыделений, требующие мощного притока свежего воздуха и частичной рециркуляции.
• Отели и конференц-залы — где важна тихая работа и скрытая интеграция оборудования.

Интересно: в 2024 году доля ЦК в сегменте коммерческого HVAC превысила 62% (по данным Eurovent). Это связано не только с ростом требований к энергоэффективности, но и с расширением возможностей автоматизации.

Важно: Центральный приточный кондиционер — не синоним «центрального кондиционера». Это подмножество: ЦК может быть как приточным, так и приточно-вытяжным. Уточнение важно при проектировании.

Устройство центрального кондиционера: модульность как основа гибкости

Современный центральный панельный кондиционер — это не единая «коробка», а сборная конструкция из стандартных секций, монтируемых на жёсткую несущую раму. Именно такая каркасно-панельная сборка (отсюда — кондиционер центральный каркасно-панельный) обеспечивает ремонтопригодность, масштабируемость и адаптацию под задачи конкретного объекта.

Каждая секция — функционально законченный узел. Их компоновка определяется в ходе проектирования. Рассмотрим базовый состав:

• Секция забора и вентиляции
  — Назначение: подача наружного и/или рециркуляционного воздуха.
  — Основные компоненты: центробежные вентиляторы (часто с ЧРП), заслонки регулирования потока, датчики давления.
• Секция фильтрации
  — Назначение: очистка от пыли, аэрозолей, биоконтаминантов.
  — Основные компоненты:
  • фильтры грубой очистки (класс G3–G4);
  • фильтры тонкой очистки (класс F6–F9);
  • по запросу — угольные (для запахов), фотокаталитические или НЕРА/ULPA (для стерильных зон).
• Секция шумопоглощения
  — Назначение: снижение аэродинамических и механических шумов.
  — Основные компоненты: панели из базальтового волокна, перфорированные звукопоглощающие облицовки.
• Секция охлаждения
  — Назначение: снижение температуры и влажности воздуха.
  — Основные компоненты:
  • фреоновый испаритель (в составе холодильного контура);
  • или водяной теплообменник, подключённый к внешнему чиллеру.
• Секция нагрева
  — Назначение: подогрев воздуха в холодный период.
  — Основные компоненты:
  • водяной калорифер (от системы централизованного теплоснабжения);
  • или электрический ТЭН-калорифер.
• Секция увлажнения / осушения
  — Назначение: коррекция влажности до заданного уровня.
  — Основные компоненты:
  • адиабатические (оросительные) увлажнители — экономичны, работают за счёт испарения воды;
  • изотермические (паровые) — точнее, но требуют больше энергии;
  • каплеуловители и конденсатоотводчики для сбора избытка влаги.
• Секция рекуперации (опционально)
  — Назначение: утилизация тепла вытяжного воздуха без смешения потоков.
  — Основные компоненты:
  • роторный рекуператор (КПД 85–90%);
  • или пластинчатый (КПД 70–82%).
• Секция смешения и рециркуляции (опционально)
  — Назначение: подмес отработанного воздуха к приточному для экономии энергии.
  — Основные компоненты: заслонки с электроприводами, датчики CO₂, температуры и влажности.

Практический нюанс: Большинство производителей выполняют центральный кондиционер на базе сэндвич-панелей (оцинкованная сталь + ППУ-наполнение толщиной 25–50 мм). Это обеспечивает минимальные теплопотери (до 3 Вт/м²·К) и исключает конденсат на корпусе даже при ΔT = 40°C.

Роль фанкойлов и дополнительного оборудования

Центральный блок кондиционера редко работает в одиночку. Для точечной доработки параметров в отдельных помещениях (например, в переговорных или серверных) используются фанкойлы — аналоги внутренних блоков сплит-систем, но подключённые к центральному холодоносителю (вода/гликоль) или фреоновому контуру.

Фанкойлы позволяют:

• Снизить диаметр воздуховодов в ответвлениях (экономия пространства в межпотолочном пространстве);
• Реализовать индивидуальное управление по зонам без перенастройки всего ЦК;
• Обеспечить резервирование — при простое основного агрегата локальные зоны остаются в рабочем диапазоне.

Принцип работы центрального кондиционера: от воздухозаборника до решётки

Разберём работу центрального кондиционера поэтапно — как в реальном времени протекает воздушный поток через систему.

1. Забор воздуха

Высоконапорные вентиляторы (часто — с ЧРП для плавной регулировки производительности) создают разрежение в камере смешения. Открываются заслонки:

• Наружная — для притока свежего воздуха;
• Рециркуляционная — для забора отработанного воздуха из помещений (при наличии VAV или рециркуляционной секции).

Соотношение регулируется автоматикой, исходя из уровня CO₂, влажности и заданных санитарных норм (не менее 30 м³/ч на человека).

2. Фильтрация

Воздух проходит последовательно:

• Фильтр грубой очистки (G3–G4) — задерживает пыль, листья, насекомых;
• Фильтр тонкой очистки (F6–F9) — улавливает мелкодисперсные частицы, аллергены;
• (опционально) — угольный фильтр (от запахов) или фотокаталитический модуль (для разложения VOC и бактерий).

Эффективность фильтрации доходит до 99,95% при использовании НЕРА-модулей — критично для операционных, чип-производств, фармацевтики.

3. Тепло- и влагообработка

Далее воздух попадает в «ядро» ЦК:

• Летом:
  — сначала — в секцию охлаждения (испаритель или водяной теплообменник), где температура снижается до точки росы;
  — затем — в каплеуловитель, где отделяется конденсат;
  — при необходимости — в увлажнитель (если требуется повышение влажности после осушения).
• Зимой:
  — сначала — в рекуператор (если установлен), где получает 70–90% тепла от вытяжного потока;
  — затем — в калорифер (водяной или электрический) для «дохода» до заданной температуры (обычно +18…+22°C);
  — при необходимости — в увлажнитель (адиабатический — для экономии энергии).

4. Подача и распределение

Обработанный воздух направляется в сеть воздуховодов — стальных, оцинкованных или композитных. На ответвлениях устанавливаются:

• Регулируемые заслонки — для балансировки;
• Воздухораспределители (решётки/диффузоры) — для равномерного рассеивания потока без сквозняков.

В зонах с повышенным тепловыделением (серверные, кухни) может устанавливаться локальный фанкойл, получающий охлаждённую воду от того же чиллера, что и ЦК.

Инженерная заметка: В центральном приточно-вытяжном кондиционере вытяжной поток идёт параллельно, но в отдельном контуре. Он проходит те же стадии (фильтрация, рекуперация), но не смешивается с приточным — это гарантирует гигиеничность и соответствие СП 60.13330.2020.

Схемы центральных кондиционеров: как «собирается» микроклимат

Для понимания логики работы важно различать не только типы, но и технологические схемы.

Базовая схема (прямоточная, без рекуперации)

ЦК → воздуховоды → помещения → вытяжка (отдельно)
Применяется в химических цехах, лабораториях с токсичными испарениями — там, где рециркуляция запрещена.

Схема с рекуперацией

Приточный поток ↔ Рекуператор ↔ Вытяжной поток
Теплообмен происходит без смешения потоков. Экономия до 40% на отоплении — особенно в регионах с длительной зимой (например, в Сибири или на Урале).

На практике: в офисном центре в Екатеринбурге установка роторного рекуператора снизила годовое энергопотребление на 112 МВт·ч.

Схема VAV (Variable Air Volume — переменный расход воздуха)

Здесь расчет центрального кондиционера включает моделирование динамики загрузки по зонам.

Ключевые элементы:

• Зональные VAV-боксы с датчиками температуры;
• Байпасный клапан, возвращающий избыток воздуха в рециркуляцию;
• Центральный регулятор, меняющий частоту вращения вентиляторов.

Результат: при снижении нагрузки (ночью, в выходные) производительность падает на 50–70%, а энергопотребление — на 60–80%.

Схема с частичной рециркуляцией

Самая гибкая. В зависимости от режима:

• Зимой — 70% рециркуляции + 30% притока (для экономии тепла);
• Летом — 100% притока (для мощного охлаждения);
• В переходный период — динамический баланс по CO₂.

Автоматика переключает режимы без участия оператора.

Типы центральных систем кондиционирования

Классификация — не для справочника, а для правильного выбора решения. Вот как это работает на практике.

1. По способу обработки воздуха

• Прямоточные системы
  — Принцип: 100% наружный воздух, без рециркуляции.
  — Плюсы: максимальная гигиеничность, безопасность при работе с вредными веществами.
  — Минусы: высокое энергопотребление, особенно в зимний период.
  — Применение: лаборатории, химпроизводства, фармацевтические цеха.
• Системы с рециркуляцией
  — Принцип: частичный или полный подмес отработанного воздуха.
  — Плюсы: снижение затрат на нагрев/охлаждение (до 50% экономии).
  — Минусы: требуют качественной фильтрации и чистого исходного воздуха; запрещены в помещениях с токсичными выделениями.
  — Применение: офисы, отели, торговые центры, производственные зоны с низким уровнем загрязнений.
• Системы с рекуперацией
  — Принцип: теплообмен между приточным и вытяжным потоками без смешения.
  — Плюсы: высокая энергоэффективность (экономия до 40–45% на отоплении), соответствие экологическим стандартам.
  — Минусы: выше стоимость оборудования и сложность монтажа.
  — Применение: жилые комплексы, госучреждения, объекты с круглогодичной эксплуатацией.
• VAV-системы (с переменным расходом воздуха)
  — Принцип: динамическое регулирование объёма подаваемого воздуха в зависимости от нагрузки в каждой зоне.
  — Плюсы: гибкость управления, минимальное энергопотребление при частичной загрузке, точное поддержание параметров микроклимата.
  — Минусы: требуют тщательного проектирования и высококвалифицированной наладки.
  — Применение: бизнес-центры, университеты, конференц-залы, здания с переменной плотностью пребывания людей.

Замечание: Термин «центральные канальные кондиционеры» часто используется ошибочно — так называют мощные канальные сплит-системы (до 15 кВт). Настоящий центральный кондиционер начинается от 20–25 кВт и имеет модульную панельную или каркасную конструкцию.

2. По зонированию и подаче

• Однозональные — один температурный режим на всё здание (редко, только в складах, ангарах).
• Многозональные — до 16 независимых зон (офисные этажи, разные отделы).
• Одноканальные — один приточный поток (часто с фанкойлами на ответвлениях).
• Двухканальные — отдельные потоки холодного и тёплого воздуха, смешиваемые непосредственно в помещении через смесительные камеры. Высочайшая точность, но дороговизна.

Управление центральным кондиционером: от кнопки до «умного здания»

Здесь — самая большая «белая зона» у заказчиков. Многие считают, что центральный пульт управления кондиционерами — это просто монитор на стене. На деле — это полноценная система автоматизации.

Уровни управления

Базовый уровень: локальный контроллер

Встроен в ЦК. Позволяет:

• Задавать температуру, влажность, расход;
• Переключать режимы «Зима/Лето/Авто»;
• Контролировать состояние фильтров (по перепаду давления);
• Блокировать запуск при аварии (утечка фреона, перегрев ТЭНа).

Пример: контроллер Danfoss AKC или Siemens Climatix.

Расширенный уровень: центральный пульт кондиционера

Панель управления (часто 7–10 дюймов) с сенсорным экраном, размещаемая в диспетчерской. Возможности:

• Отображение схемы здания с цветовой индикацией зон;
• Ручная коррекция параметров по зонам;
• Журнал событий и аварий;
• Экспорт данных по энергопотреблению.

Интегрированный уровень: BMS (Building Management System)

Центральный пульт кондиционера становится частью единой системы управления зданием:

• Обмен данными по Modbus RTU/TCP, BACnet MS/TP, KNX;
• Учёт электроэнергии в реальном времени;
• Прогнозная диагностика (например, рост давления в фреоновом контуре → предупреждение о засоре фильтра-осушителя);
• Удалённый доступ через веб-интерфейс или мобильное приложение.

Кейс: В логистическом центре под Казанью интеграция ЦК в BMS сократила простои на 73% — все аварии теперь фиксируются за 3–5 минут, а не через 2–3 часа (как при ручном обходе).

Что можно регулировать дистанционно

• Частоту вращения вентиляторов (в % от максимума);
• Температуру и влажность по зонам (с точностью ±0,5°C / ±3%);
• Расписание работы («ночной режим», «выходные»);
• Периодичность промывки увлажнителя;
• Пороги срабатывания аварийной сигнализации.

Такая глубина управления делает оборудование центрального кондиционера не просто «климатом», а инструментом снижения OPEX.

Этапы монтажа центрального кондиционера: как избежать 90% ошибок

Установки центрального кондиционера — не «поставить и включить». Это проект с чёткой последовательностью. Ошибки на одном этапе ведут к росту затрат на 30–50% в эксплуатации.

1. Проектирование и расчёт

• Теплотехнический расчёт по СП 60.13330.2020;
• Аэродинамический расчёт сети воздуховодов (потери давления ≤ 600 Па);
• Подбор мощности центрального блока кондиционера с запасом 10–15% (на пиковые нагрузки);
• Проработка доступа для обслуживания (минимум 600 мм с каждой стороны).

Совет: Включайте в проект сервисные люки на фильтрах и теплообменниках. Их отсутствие — частая причина простоя при ТО.

2. Подготовка площадки

• Армированное основание (бетонная стяжка ≥150 мм);
• Виброопоры для вентиляторов (снижают передачу шума на конструкции здания);
• Дренажный приямок для конденсата (с гидрозатвором!).

3. Сборка и монтаж

• Секции стыкуются на болтах через уплотнительные прокладки (никакой герметика!);
• Воздуховоды — с герметичными фланцевыми соединениями (класс герметичности C по EN 12237);
• Теплоизоляция воздуховодов — минимум 25 мм (воздуховоды в неотапливаемых зонах — 50 мм).

4. Пусконаладка

• Балансировка расходов по зонам (анемометром или балансировочными клапанами);
• Настройка датчиков (калибровка обязательна!);
• Тестирование аварийных сценариев (обрыв связи, отключение питания).

Типичная ошибка: Монтажники «забывают» подключить датчики перепада давления на фильтрах. В итоге — фильтры меняют раз в год, а не при реальном засорении → рост нагрузки на вентиляторы → преждевременный износ.

Преимущества и недостатки ЦК: объективная оценка

Плюсы

• Полный контроль микроклимата — температура, влажность, чистота, скорость воздуха;
• Энергоэффективность — особенно с рекуперацией и VAV (экономия до 45%);
• Надёжность — ресурс 40 000–60 000 часов (10–15 лет при 8-часовой смене);
• Скрытая установка — ЦК размещается в техпомещении, на крыше, в подвале;
• Масштабируемость — можно добавить секции спустя годы.

Минусы

• Высокая первоначальная стоимость — от 5–7 млн руб. за систему на 2000 м²;
• Требует места — ЦК длиной 4–8 м, плюс зона обслуживания;
• Сложность проектирования — нужен инженер с опытом HVAC;
• Зависимость от квалификации монтажников — «самодельный» монтаж почти всегда ведёт к проблемам.

ROI-анализ: При круглогодичной эксплуатации (офисный центр, 12 ч/день, 250 дней/год) срок окупаемости — 8–10 месяцев за счёт снижения затрат на отопление и электричество. Через 3 года экономия превышает стоимость монтажа.

Вывод: когда центральный кондиционер — единственно верное решение?

Выбирайте центральный кондиционер, если:

• Площадь объекта ≥ 500 м²;
• Требуется зонирование микроклимата;
• Есть жёсткие нормы по вентиляции (СанПиН, ГОСТ Р 56401-2015);
• Важна энергоэффективность и снижение OPEX;
• Объект эксплуатируется более 10 лет.

Не стоит «экономить» на проектировании и автоматизации — именно они определяют 80% комфорта и 70% эксплуатационных расходов.

Расчёт центрального кондиционера начинается не с подбора агрегата — а с грамотного проектирования ОВиК. Специалисты ООО «БАИР Северо-Запад» выполняют теплотехнические и аэродинамические расчёты с учётом всех теплопритоков, кратности воздухообмена и требований СП 60.13330.2020, чтобы подобрать оптимальную схему — будь то VAV-система с рекуперацией или многозональный ЦК с частичной рециркуляцией. От точности проекта зависит не только комфорт, но и энергоэффективность, срок службы оборудования и соответствие санитарным нормам. Оставьте заявку — и мы предоставим бесплатную консультацию и проведём предварительные расчёты.