4-трубная гидравлическая система (4-pipe system)

4-трубная гидравлическая система (4-pipe system), также называемая 4-трубной системой HVAC, представляет собой сложную систему климат-контроля, в которой используется промежуточный тепло/холодоноситель. С отдельными трубопроводами для охлаждения и нагрева такая система отвечает специфическим потребностям помещений, обеспечивая энергоэффективность и комфорт для пользователей в коммерческих зданиях, многоквартирных домах, гостиницах и других объектах.

Испытываете трудности с подбором компонентов системы?

На этапе проектирования возможны различные вариации в схемных и технических решениях, для консультации и выбора наиболее оптимального варианта для вашей конкретной задачи – обращайтесь к нашим техническим специалистам.

Рис. 1 – Эскиз 4-трубной системы

Общее описание 4-трубной гидравлической системы 

В 4-трубной системе основная идея заключается в наличии двух отдельных контуров — для нагрева и охлаждения, которые подключаются к центральной котельной и чиллеру. Эти центральные установки производят горячую и холодную воду по мере необходимости и распределяют её по зданию при помощи циркуляционных насосов. Наиболее распространённый промежуточный агент для этой области применения – вода, но могут также применяться различные водные растворы. Вода поступает во внутренние блоки — фанкойлы или вентиляционные установки, где вентиляторы прогоняют воздух через теплообменники с горячей и/или холодной водой. Таким образом, обеспечивается локализованный нагрев или охлаждение в нужных зонах. 

Рис.2а — Двухтрубная система 

Рис.2б — Четырехтрубная система 

На рис.2 показано различие между классической двухтрубной системой (2а), где переключение между режимом отопления и охлаждения происходит на стороне машинного отделения одновременно для всех потребителей, и четырехтрубной системой (2б), где путем перекрытия вентилей на возврате промежуточного агента, происходит индивидуальный выбор режима работы потребителей.

Основные компоненты 4-трубной гидравлической системы

Котёл: источник тепла, обеспечивающий нагрев воды в контуре отопления;

Чиллер: установка для получения охлаждённой воды;

Циркуляционные насосы: обеспечивают непрерывное движение теплоносителя по системе.

Система трубопроводов: включает в себя подающие и обратные линии как для горячей, так и для холодной воды. По этим трубам вода распределяется по всему зданию, обеспечивая нужный микроклимат.

Блоки-потребители (внутренние блоки): как правило, фанкойлы (FCU) или приточно-вытяжные установки (AHU). Они оснащены теплообменниками, которые обеспечивают теплообмен между водяными контурами и воздухом. В 4-трубной системе у каждого блока есть отдельные теплообменники как для горячей, так и для холодной воды, что позволяет одновременно обогревать одни зоны и охлаждать другие. На рис.3 показаны схемы подключения таких блоков для двух (3а) и четырехтрубных (3б) систем.

Система управления и клапаны: Точные управляющие системы и регулирующие клапаны необходимы для контроля подачи горячей и холодной воды во внутренние блоки. Это обеспечивает поддержание заданной температуры в каждой зоне и оптимальный комфорт для пользователей.

Рис.3а — Двухтрубная система. Схема подключение фанкойла.

Рис.3б — Четырехтрубная система. Схема подключение фанкойла.

Не подходит типовое решение?

Обращайтесь к нашим специалистам для получения технической консультации и профессионального подбора оборудования под вашу задачу, либо выбирайте уже доступное оборудование, представленное в нашем каталоге.

Область применения и преимущества 4-трубной гидравлической системы

Основной сценарий применения 4-трубных систем – климат-контроль в коммерческих зданиях, многоквартирных домах и гостиницах. Наиболее полно такая система раскрывает свой потенциал в межсезонье, когда резкое колебание температур может существенно влиять на тепловой баланс здания и комфорт людей, пребывающих в нем. Так, в солнечную весеннюю погоду, современное здание с большой степенью остекления может нуждаться в активном кондиционировании, но уже на следующий, пасмурный день – для поддержания комфортной температуры необходимо задействовать систему отопления. Эксплуатация классической двухтрубной системы, в отличии от четырехтрубной не подразумевает частого переключения между режимами отопления и охлаждения. На рис. 4 показано область наиболее высокого потенциала для применения 4-трубной системы. Также, 4-трубная система обладает следующим рядом преимуществ:

• Возможность одновременного отопления и охлаждения делает такую систему особенно ценной для зданий с разными температурными требованиями в различных зонах.
• Использование воды в качестве теплоносителя обеспечивает высокую энергоэффективность по сравнению с воздушными системами благодаря высокой теплоемкости воды.
• Индивидуальное управление температурой в помещениях повышает комфорт, позволяя каждому пользователю устанавливать предпочтительную температуру.
• Простота обслуживания для обслуживающего персонала, знакомого с HVAC: компоненты системы хорошо известны специалистам.
• Отсутствие распределённых холодильных агрегатов и компрессоров снижает как стоимость, так и сложность системы.
• Долговечность и надёжность — 4-трубные системы зачастую служат дольше других HVAC-систем и обеспечивают стабильную работу.

Рис.4 — График годового изменения потребности в отоплении и охлаждении типового офисного или жилого здания. Зеленым отмечены области переходного периода, когда применение 4-трубной системы наиболее целесообразно.

Ограничения 4-трубной гидравлической системы 

Несмотря на многочисленные преимущества, у 4-трубной системы есть и недостатки. Первоначальные затраты могут быть выше, чем у других систем, из-за большого объёма трубопроводов, изоляции, опор, запорной и регулирующей арматуры, теплообменных блоков и монтажных работ. Необходимо выделить достаточно пространства для размещения котлов, чиллеров и другого оборудования. 

Грамотное проектирование позволит существенно сократить перерасход всего вышеперечисленного. Предлагаем вам обратиться за помощью к нашим специалистам для получения профессионального расчёта, оптимальной схемы системы и рекомендаций по снижению капитальных и эксплуатационных затрат. 

Четырехтрубный (мультизональный) агрегат, как логическое развитие 4-трубной системы 

Выше уже было описано, что 4-х трубная система подключается отдельно к чиллеру и отдельно к котлу, но уже появились технические решения, где в одной агрегатированной системе совмещены функции нагрева и охлаждения. По фото вы возможно и не отличите такой агрегат TRAINE от классического чиллера или теплового насоса:

Рис.5 — Пример четырёхтрубного агрегата

В чём разница между традиционным тепловым насосом и четырехтрубным агрегатом?

Традиционный тепловой насос может либо охлаждать, либо обогревать и представляет собой двухтрубную систему, использующую один водяной теплообменник для подачи в здание либо охлаждённой, либо нагретой воды.

Четырехтрубный агрегат можно определить как тепловой насос, способный одновременно удовлетворять потребности в охлаждении и отоплении в рамках четырёхтрубной системы с максимально возможной эффективностью. На рис.6 показано концептуально отличие четырехтрубной системы на базе чиллера и котла (6а) и на базе четырехтрубного агрегата (6б).

Рис.6а — Четырехтрубная система на базе чиллера и котла

Рис.6б — Четырехтрубная система на базе четырехтрубного агрерата

Четырехтрубный агрегат имеет три основных теплообменника:

• Конденсатор — нагревает воду для отопления помещений,
• Испаритель — охлаждает воду для кондиционирования,
• Балансирующий воздушный теплообменник — дополнительный теплообменник для поддержания баланса между охлаждением и нагревом в 4-трубных установках, позволяющий “лишнему” теплу или холоду уйти в атмосферу, когда оно не востребовано внутри здания.

Работа агрегата основана на принципе переноса тепла: либо из окружающей среды для охлаждения, либо в окружающую среду для обогрева. 

Рис.7 – Принцип четырехтрубного агрегата

Экономия энергоресурсов

Уникальная комбинация режимов нагрева, охлаждения и рекуперации обеспечивает общую эффективность, значительно превышающую COP или EER традиционных тепловых насосов, и делает такие агрегаты эффективной альтернативой традиционному сочетанию чиллера и котла в четырехтрубных системах, позволяя сократить затраты на установку и эксплуатацию.

Рис.8 – Типовой график тепловой (красный) и холодильной (синий) нагрузки с потенциалом рекуперации (зеленый).

На рис.8 зеленым отмечен потенциальное количество энергии доступное к рекуперации при работе 4-трубного агрегата в мультизональном режиме при типовой нагрузке в течении года.

Таким образом 4-трубные гидравлические системы с возможностью рекуперации — это отличное решение с точки зрения энергоэффективности, комфорта пользователей и срока службы оборудования. Несмотря на более высокую стоимость и сложность в обслуживании, они остаются предпочтительным выбором для зданий с разными климатическими требованиями по зонам.

Также, для зданий, расположенных в районах с мягким или умеренным климатом и системой отопления, рассчитанной на низкие температуры воды, опыт эксплуатации показывает, что система с многофункциональным агрегатом для 4-трубных систем способна удовлетворять потребности в охлаждении и отоплении с значительно более высокой эффективностью, чем традиционное решение (чиллер + котёл).

Наиболее благоприятными для этого являются умеренные месяцы (апрель, май, сентябрь и октябрь), когда наблюдается наилучшее сбалансированное распределение нагрузок (высокий коэффициент одновременности). Именно в такие периоды многофункциональный агрегат достигает максимальной эффективности и экономии.

Нужна помощь в выборе 4трубного агрегата?

Обратитесь к нашим инженерам за технической консультацией — мы поможем подобрать оптимальное решение под ваши задачи. Также загляните в каталог чиллеров и другого климатического оборудования на нашем сайте — актуальные модели, подробные характеристики и индивидуальный подход к каждому клиенту.

Установка 4-трубного агрегата

Стоимость установки 4-трубного агрегата, безусловно, не выше, чем у традиционной системы с котлом и охладителем. Наоборот, монтаж, как правило, проще и быстрее и не требует дополнительного места для размещения котла. Основные насосы для отопления и охлаждения зачастую могут быть встроены в сам агрегат, что дополнительно упрощает установку для подрядчика по системам HVAC.

Тем не менее, важно отметить, что, как и в случае любого теплового насоса или чиллера, необходимо соблюдать минимальные объёмы водяных контуров, рекомендованные производителем, чтобы обеспечить корректную работу агрегата. Эти объёмы воды зависят от характеристик оборудования и допустимых колебаний температуры на стороне воды. Требуемый объём воды на стороне отопления обычно больше, в основном из-за циклов разморозки в режиме теплового насоса.

Выводы

Только детальное исследование и анализ могут точно определить потенциальную экономию, но 4-трубный агрегат является эффективной и экономически обоснованной альтернативой традиционным системам.

В течение года, при наличии одновременных нагрузок на отопление и охлаждение, использование 4-трубного агрегата позволяет достичь существенной экономии энергии.

Если таких одновременных нагрузок нет, традиционный реверсивный тепловой насос представляет собой технико-экономически оправданный выбор.

Если у вас остались вопросы по подбору оборудования — обратитесь к специалистам Европром. Мы поможем выбрать подходящее решение и предложим надёжные чиллеры, представленные в нашем каталоге.

Что вы получаете с EVROPROM

Сотрудничая с EVROPROM, вы получаете не просто оборудование, а комплексное инженерное решение под ключ:

Профессиональный инженерный подбор оборудования с учётом тепловых нагрузок, климатических условий и архитектуры здания.

Оптимизация схемы системы — рекомендации по снижению капитальных и эксплуатационных затрат на основе индивидуального проектного анализа.

Поставка проверенного оборудования — чиллеры, фанкойлы и многофункциональные агрегаты от надёжных производителей.

Сопровождение на всех этапах проекта: от первичной консультации и технического расчёта до ввода в эксплуатацию.

Поддержка квалифицированного инженера на всём жизненном цикле проекта — проектирование, монтаж, пусконаладка и сервис.

Автор статьи:
Андрей Кохан, инженер холодильного оборудования

30.07.2025