Системы кондиционирования воздуха

Наиболее простым вариантом, представляющим децентрализованное обеспечение в помещениях температурных условий, можно считать применение кондиционеров сплит-систем.

Неавтономные СКВ подразделяются на:

воздушные, при использовании которых в обслуживаемое помещение подается только воздух. (Мини-центральные кондиционеры, центральные кондиционеры);

водовоздушные, при использовании которых в кондиционируемые помещения подводятся воздух и вода, несущие тепло или холод, либо то и другое вместе (системы чиллеров-фанкойлов, центральные кондиционеры с местными доводчиками и т.п.).

Однозональные центральные СКВ применяются для обслуживания больших помещений с относительно равномерным распределением тепла, влаговыделений, например, больших залов кинотеатров, аудиторий и т.д. Такие СКВ, как правило, комплектуются устройствами для утилизации тепла (теплоутилизаторами) или смесительными камерами для использования в обслуживаемых помещениях рециркуляции воздуха.

Многозональные центральные СКВ применяют для обслуживания больших помещений, в которых оборудование размещено неравномерно, а также для обслуживания ряда сравнительно небольших помещений. Такие системы более экономичны, чем отдельные системы для каждой зоны или каждого помещения. Однако с их помощью не может быть достигнута такая же степень точности поддержания одного или двух заданных параметров (влажности и температуры), как автономными СКВ (кондиционерами сплит-систем и т.п.).

Прямоточные СКВ полностью работают на наружном воздухе, который обрабатывается в кондиционере, а затем подается в помещение.

Рециркуляционные СКВ, наоборот, работают без притока или с частичной подачей (до 40%) свежего наружного воздуха или на рециркуляционном воздухе (от 60 до 100%), который забирается из помещения и после его обработки в кондиционере вновь подается в это же помещение.

Классификация кондиционирования воздуха по принципу действия на прямоточные и рециркуляционные обусловливается, главным образом, требованиями к комфортности, условиями технологического процесса производства либо технико-экономическими соображениями.

Центральные СКВ с качественным регулированием метеорологических параметров представляют собой широкий ряд наиболее распространенных, так называемых одноканальных систем, в которых весь обработанный воздух при заданных кондициях выходит из кондиционера по одному каналу и поступает далее в одно или несколько помещений.

При этом регулирующий сигнал от терморегулятора, установленного в обслуживаемом помещении, поступает непосредственно на центральный кондиционер.

СКВ с количественным регулированием подают в одно или несколько помещений холодный и подогретый воздух по двум параллельным каналам. Температура в каждом помещении регулируется комнатным терморегулятором, воздействующим на местные смесители (воздушные клапаны), которые изменяют соотношение расходов холодного и подогретого воздуха в подаваемой смеси.

Двухканальные системы используются очень редко из-за сложности регулирования, хотя и обладают некоторыми преимуществами, в частности, отсутствием в обслуживаемых помещениях теплообменников, трубопроводов тепло-холодоносителя; возможностью совместной работы с системой отопления, что особенно важно для существующих зданий, системы отопления которых при устройстве двухканальных систем могут быть сохранены.

Недостатком таких систем являются повышенные затраты на тепловую изоляцию параллельных воздуховодов, подводимых к каждому обслуживаемому помещению.

Двухканальные системы так же как и одноканальные, могут быть прямоточными и рециркуляционными.

Кондиционирование воздуха, согласно СНиП по степени обеспечения метеорологических условий подразделяются на три класса:

Первый класс - обеспечивает требуемые для технологического процесса параметры в соответствии с нормативными документами.

Второй класс - обеспечивает оптимальные санитарно-гигиенические нормы или требуемые технологические нормы.

Третий класс - обеспечивает допустимые нормы, если они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха.

По давлению, создаваемому вентиляторами центральных кондиционеров, СКВ подразделяются на системы низкого давления (до 100 кг/м2), среднего давления (от 100 до 300 кг/м2) и высокого давления (выше 300 кг/м2).

Типы кондиционеров:

1. Сплит-системы (настенные, напольно-потолочные, колонного типа, кассетного типа, многозоональные с изменяемым расходом хладагента);

2. Напольные кондиционеры и кондиционеры сплит-системы с приточной вентиляцией;

3. Системы с чилерами и фанкойлами;

4. Крышные кондиционеры;

5. Шкафные кондиционеры;

6. Прецизионные кондиционеры;

7. Центральные кондиционер

4. Кондиционеры сплит-системы

Для кондиционирования воздуха в жилых и общественных (офисных) помещениях наибольшее распространение получили кондиционеры сплит-систем. Кондиционеры сплит-систем состоят из внешнего блока (компрессорно-конденсаторного агрегата) и внутреннего блока (испарительного). Во внешнем блоке находятся компрессор, конденсатор и вентилятор. Внешний блок может быть установлен на стене здания, на крыше или чердаке, в подсобном помещении или на балконе, т.е. в таком месте, где горячий конденсатор может продуваться атмосферным воздухом более низкой температуры. Внутренний блок устанавливается непосредственно в кондиционируемом помещении и предназначен для охлаждения или нагревания воздуха, фильтрации его и создания необходимой подвижности воздуха в помещении.

Блоки соединены между собой двумя тонкими медными трубками в теплоизоляции, которые проводятся, как правило, в подвесных потолках, за панелями или закрываются декоративными пластиковыми коробами. Конструктивное и дизайнерское исполнение внутренних блоков весьма разнообразно, что позволяет решать практически любые задачи по кондиционированию помещений от 15 до 140 м2, учитывая при этом интерьер помещений и индивидуальные требования потребителя.

Внутренние блоки сплит-систем эффективно поддерживают заданную температуру, обеспечивают равномерное распределение воздуха в помещении и работают практически бесшумно. Основным преимуществом кондиционеров сплит-систем является относительная простота конструкции, позволяющая получить достаточно низкую стоимость кондиционера при быстрой и легкой его установке. Недостатком таких кондиционеров можно считать невозможность подачи в помещение свежего воздуха. Только модели большой мощности и настенно-потолочного типа позволяют организовывать подмес небольшого количества свежего воздуха (до 10%). Типология кондиционеров сплит-систем представлена на рис.3.

Рис.6. Типология кондиционеров сплит-систем:

Наибольшее распространение получили настенные кондиционеры, в которых к одному наружному блоку подключается один внутренний блок.

При кондиционирования нескольких соседних комнат могут использоваться модели, в которых к одному наружному блоку подключены два внутренних блока и даже три-четыре блока, так называемые мультисплит-системы (Рис.4.).

Рис.7. Настенный кондиционер с тремя внутренними блоками:

Управление работой настенного кондиционера производится с пусльта дистанционного управления рис.5.

Рис.8. Схема пульта дистанционного управления кондиционера серии СР:

Исполнение и возможности пультов управления отличаются друг от друга, но, как правило, все они позволяют:

задать режим работы кондиционера: обогрев, охлаждение, осушку, вентиляцию, а также ночной режим;

определить фактическую температуру в помещении и задать кондиционеру требуемую температуру, которую он должен автоматически поддерживать;

выбрать режим работы вентилятора;

настроить таймер, который включит или выключит кондиционер в заданное время, что позволяет, например, к приходу сотрудников создать необходимые условия и автоматически выключить кондиционер в конце рабочего дня;

автоматически регулировать положение направляющих шторок и изменять таким образом направление воздушного потока.

Мощность настенных кондиционеров ограничена, так как сильная струя холодно-

о воздуха, характерная для кондиционеров большой мощности, может вызвать неприятные ощущения у потребителя.

Поэтому в помещениях, где необходима установка более мощного кондиционера, или в вытянутых помещениях устанавливаются кондиционеры напольно-потолочного,

типа, позволяющие направить сильную струю вдоль стены или потолка и таким образом обеспечить равномерное распределение температуры в помещении рис.6.

Внутренний блок напольно-потолочного кондиционера имеет несколько иной внешний вид и устанавливается на стене или потолке. Пульт управления может быть или дистанционным, или встраиваться в конструкцию внутреннего блока.

Рис.9. Напольно-потолочный кондиционер:

Мощность напольно-потолочных кондиционеров обычно составляет 4-9 кВт по холоду и теплу.

В больших помещениях-залах, ресторанах, холлах, особенно там, где нет подвесных потолков, часто используются кондиционеры колонного типа. Такие кондиционеры имеют холодопроизводительность и создают сильный воздушный поток, который может первоначально подаваться в потолочное пространство, а затем равномерно распространяться на весь объем помещения (рис.7.).

Как правило, такие кондиционеры имеют распределительные жалюзи с автоматическим регулированием направления воздушного потока.

Рис.10. Кондиционер колонного типа серии АРН фирмы SAMSUNG:

Еще один тип кондиционеров сплит-систем - кондиционеры кассетного типа, специально разработанные для больших помещений с подвесным потолком - операционных залов банков, офисов, супермаркетов. Они очень хорошо вписываются в интерьер помещения и во многих случаях их использование - единственное решение проблемы кондиционирования помещения (puc.8).

Внутренний блок монтируется в пространстве за подвесным потолком, при этом видна только декоративная решетка с размерами, как правило, соответствующими стандартному размеру 600 х 600 мм потолочной панели.

Воздух из помещения забирается через центральную решетку внутреннего блока, проходит в нем все виды обработки и далее распределяется по четырем направлениям через регулируемые жалюзи, что обеспечивает равномерный воздухообмен в помещении.

В кассетных кондиционерах предусмотрена возможность подсоединения воздуховодов как для подачи небольшого количества свежего воздуха (до 10%), так и для распределения подготовленного воздуха через дополнительные вентиляционные решетки.

Рис.11. Кассетный кондиционер:

Мощность кассетных кондиционеров обычно составляет 6-13 кВт по холоду и теплу.

Рис.12. Состав внешнего и внутреннего блоков кондиционера серии СР:

1-компрессор; 2-четырёхходовой клапан; 3-теплообменник-конденсатор; 4-звукоизоляция; 5-вентилятор; 6-кожух; 7-выходная решетка; 8-двухходовой клапан; 9-трехходовой клапан; 10-поддон; 11-сливной патрубок; 12-теплообменник-испаритель; 13-вентилятор тангенциального типа; 14-решетка; 15-входной фильтр; 16-направляющие жалюзи; 17-створки; 18-лицевая панель; 19-светодиоды; 20-датчики температуры; 21-плата управления; 22-монтажная плата; 23-пульт.

5. Работа современной сплит-системы в условиях низких температур

Если сравнить климатическую карту мира с диаграммой, отражающей количество продаваемых кондиционеров, легко прийти к выводу: в регионах с холодной зимой оседает не более 0,5% всей климатической техники. Действительно, в странах, потребляющих львиную долю сплит-систем, даже в январе столбик термометра редко опускается ниже 3-9 oC тепла. Неудивительно, что большинство фирм, производящих кондиционеры, не испытывает их в условиях низких температур, и основная масса технических каталогов ведущих японских производителей содержит информацию о работе сплит-систем в режиме обогрева до минус 8-9 oС. Любопытно, но это в точности совпадает с абсолютным минимумом температуры, зафиксированным в Токио. При работе этих же кондиционеров в режиме охлаждения обычно приводятся характеристики в диапазоне от +43 до +10.15 oС.

Между тем опыт эксплуатации ряда японских и европейских марок сплит-кондиционеров в суровых российских условиях показывает, что они вполне работоспособны и при более низких температурах. Это важно, т.к. нередко возникает необходимость круглогодичного охлаждения помещений, насыщенных компьютерами, копировально-множительной техникой или другим тепловыделяющим оборудованием.

Использовать в таких случаях кондиционеры типа "Close Control" не всегда целесообразно по чисто экономическим соображениям. Регулировать температуру, подавая холодный наружный воздух, тоже не всегда приемлемо, так как он слишком сух. Это крайне негативно влияет на сложную электронику, приводя к быстрому высыханию изоляционных покрытий со всеми вытекающими последствиями. По этой причине в зимнее время нередко используют обычные сплит-системы, которые не опускают влажность ниже 30%.

Подбор этого оборудования нередко идет "на глазок", с двух-трехкратным превышением мощности охлаждения над существующими теплопоступлениями. Не имея точной информации о снижении холодопроизводительности в условиях низких температур, приходится страховаться, закладывая в проект более мощную, а следовательно, более дорогую технику. Значительные превышения необходимой мощности нехороши и тем, что приводят к быстрому износу кондиционера за счет более частых включений-выключений. По понятным причинам это особенно опасно в зимнее время, когда густеет масло, и каждый лишний пуск не разогретого компрессора сокращает срок его службы.

Зная параметры работы кондиционера на охлаждение в условиях низких температур, подобные проблемы можно избежать. В частности, это позволяет провести специальную адаптацию кондиционера к работе в зимних условиях (низкотемпературное исполнение). Для того, чтобы холодопроизводительность кондиционера оставалась на уровне, близком к номинальному, необходимо регулировать давление конденсации. Оно должно соответствовать наиболее благоприятному значению, достигаемому при температуре наружного воздуха 19-25 oС. Этого проще всего добиться, изменяя скорость вращения вентилятора внешнего блока, в зависимости от температуры конденсации.

А для того, чтобы включение компрессора проходило более гладко, предусматривается подогрев масла в его картере хотя бы до + 10 oС. Опыт показывает, что для этого хватает электротена мощностью 25-30 Вт.

Но гораздо чаще работа систем отопления вызывает нарекания из-за несвоевременного включения-выключения и недостаточно высокой температуры теплоносителя. В стране, где отопительный период длится 7-8 месяцев в году, возможность погреться у кондиционера при температурах ниже минус 5-10 oС волнует многих.

Итак, что же происходит, когда кондиционер работает в условиях низких температур? Реальное тестирование сплит-систем Daikin (в обычном и низкотемпературном исполнении) и "Элемаш", проведенное с интервалом в полтора года на различном испытательном оборудовании, дало результат, изображенный на графиках 1 и 2. Для сравнения показаны результаты заводских испытаний кондиционеров Sanyo и Airwell, приведенные в технических каталогах этих фирм.

Более подробную информацию о работе сплит-системы в диапазоне температур наружного воздуха от - 30 до +30 oC можно почерпнуть из графиков 3 и 4, полученных при испытаниях кондиционеров "Элемаш", проведенных в лаборатории завода.

Приведенные диаграммы дают некоторую пищу для размышлений.

Даже при температуре наружного воздуха - 30 oС температура компрессора не опускается ниже +30 oС, то есть он сам себя греет. Именно поэтому подогрев картера необходим только при пуске. Это же объясняет, почему, включившись при - 20 oС, кондиционер продолжает работать и при снижении температуры до - 30 oС. В то же время попытка включить "неразогретый" компрессор при - 30 oС может окончиться безрезультатно.

Достаточно низкая производительность кондиционеров, работающих на тепло при отрицательных температурах, во многом объясняет тот факт, что в странах с прохладной зимой кондиционеры для обогрева практически не используют. Об этом достаточно красноречиво говорит таблица 1.

Таблица 1

И действительно, в Средиземноморье и густонаселенных районах Японии температура воздуха редко опускается ниже +5 oС. По этой причине системы отопления просто не предусмотрены, а одну-две прохладных недели вполне можно погреться с помощью кондиционера.

Но уже в относительно прохладной Германии, где отопительный период обычно длится 2-3 месяца, считают, что топить с помощью кондиционера, - роскошь. Дешевле использовать простенький масляный радиатор или печку-буржуйку.

В российских условиях включать кондиционер на обогрев целесообразно только осенью и весной, когда отопление еще или уже не работает, а на улице холодно. Да и лето в наших широтах бывает такое, что уже в августе лишнее тепло не помешает.

6. Упрощенная экспресс-методика расчета теплопритоков

Данная экспресс-методика в основном используется для разработки СКВ на базе несложного (в проектном отношении) климатического оборудования, такого, как: кондиционеры сплит-систем, а также кондиционеры оконного типа и моноблочного исполнения.

Для подбора необходимого по холодопроизводительности кондиционера надо рассчитать тепло, поступающее в помещение от солнечной радиации, освещения, людей, оргтехники и т.д.

Основные теплопритоки в помещение складываются из следующих составляющих:

1) Теплопритоки, возникающие за счет разности температур внутри помещения и наружного воздуха, а также солнечной радиации Q1, рассчитываются по формуле

Q1=V·qуд,

где V = S·h - объем помещения;

S - площадь помещения;

h - высота помещения;

qуд - удельная тепловая нагрузка,

принимается:

30-35 Вт/м3 - если нет солнца в помещении, 35 Вт/мз - среднее значение;

35-40 Вт/мз - если большое остекление с солнечной стороны;

2) Теплопритоки, возникающие за счет находящейся в нем оргтехники Q2.

В среднем берется 300 Вт на 1 компьютер в полной комплектации (или 30% от мощности оборудования).

3) Теплопритоки, возникающие от людей, находящихся в помещении Q3.

Обычно для расчетов принимается:

1 человек - 100 Вт (для офисных помещений),

100-300 Вт (для ресторанов, помещений, где люди занимаются физическим трудом),

Q=Q1+Q2+Q3

К подсчитанным теплопритокам прибавляется 20% на неучтенные теплопритоки:

Qобщ = (Q1+Q2+Q3) ·1,2 Вт.

В случае использования в помещении дополнительного тепловыделяющего оборудования (электроплит, производственного оборудования и т.п.) соответствующая тепловая нагрузка должна быть также учтена в данном расчете.

7. Расчеты предполагаемой мощности кондиционера

На основе главы IV произведем расчеты предполагаемой мощности кондиционера для помещения музыкального зала школьного отделения учебного заведения.

Размеры помещения:

9200 X 10310 X 3200=> V = 300 м3

Теплопритоки, возникающие за счет разности температур внутри помещения и наружного воздуха (Q1):

Q1=V · qуд

=> Q1 = 300м3 · 35Вт.= 10500

Теплопритоки, возникающие за счет находящейся в помещении оргтехники (Q2): Q2 = 300Вт, где 300Вт - теплоприток от компьютера (см. главу IV).

Теплоприток, возникающий от людей, находящихся в помещении (Q3):

Этот зал вмещает в себя (при условии комфортного пребывания людей) порядка 35 человек. => Q3 = 150Вт · 35 = 5250Вт.

Итоговый теплоприток (Q) составляет:

Q = Q1 + Q2 + Q3, => Q = 10500Вт + 300Вт + 5250Вт = 16050Вт.

И прибавим ко всему этому еще 20% на неучтенные теплопритоки:

Qобщ = 16050 · 120% = 19260Вт.

=> Мощность, которой должен обладать кондиционер, равна примерно 20 кВт. Из этого следует, что в это помещение следует поставить 2-е сплит-системы настенного типа (т.к. их максимальная мощность = 14 кВт) по 10кВт каждая, или одну сплит-систему потолочного типа, что более удобно по той причине, что ее можно расположить в центре комнаты и она будет довольно равномерно охлаждать воздух в помещении, поддерживая благоприятный микроклимат, а для правильной работы 2-х сплит-систем в одном помещении необходимо установить настенный пульт управления, который поможет синхронизовать работу кондиционеров и, опять-таки, приведет к равномерному охлаждению воздуха.

Вывод: После проведённой работы я выяснил что существуют разнообразные системы кондиционирования, обслуживающие различные процессы начиная от квартир, офисов, автомобилей и доходя до решения вопросов создание комфортной и здоровой среды обитания в подводной лодке, самолёте, космосе и тд. Системы кондиционирования предусматривают большой комплекс процессов обработки воздуха, с помощью которых могут быть удовлетворены самые высокие и разнообразные требования к параметрам воздушной среды закрытых помещений. При этом состояние воздушной среды в помещениях перестает быть зависимым от параметров наружного (атмосферного) воздуха.

При нынешнем объёме рынка можно приобрести практически любой кондиционер для решения различных поставленных задач. Главное понимать, что вам нужно от него! Так, например, установками полного кондиционирования часто называют сплит-системы, в которых, по существу, имеют место только охлаждение воздуха (иногда с осушением) и его нагревание в цикле теплового насоса, но без подачи наружного воздуха с соответствующей его обработкой, а по определению: Кондиционирование воздуха - есть комплекс способов, средств и устройств, обеспечивающих в помещении с заданной степенью точности требуемые условия воздушной среды (температуру, относительную влажность, подвижность, газовый состав, чистоту и пр.) вне зависимости от воздействия на нее внешних и внутренних нарушающих факторов. А Сплит-система не даёт притока свежего воздуха!

Но то что сплит-система не даёт притока свежего воздуха, потребность в сплит-кондиционерах в нашей стране растёт это связанно с необходимостью круглогодичного охлаждения помещений, насыщенных компьютерами, копировально-множительной техникой или другим тепловыделяющим оборудованием. При этом европейские марки сплит-кондиционеров в суровых российских условиях показывают, что они вполне работоспособны.

Прогресс в развитии климатической техники не закончился, однако сейчас совершенствуются уже существующие типы оборудования. Появляются новые функциональные возможности, меняется дизайн, разрабатываются новые холодильные агенты.

Список литературы

1.                "Системы вентиляции и кондиционирования, теория и практика", М. "ЕвроКлимат", 2000г.

2.                #"#">№4/1998

3.                #"#">№1/2004

4.                Журнал "Мир Климата" №15, М. "ЕвроКлимат", 2003г.

5.                "Советский энциклопедический словарь", М. "Советская Энциклопедия" 1988г.

6.                Журнал "Мир Климата", Спецвыпуск "потребителю", М.

7.                "ЕвроКлимат", 2001 г.

Страницы: 1, 2