2. Классификация систем кондиционирования
Кондиционирование воздуха -- это создание и автоматическое поддержание (регулирование) в закрытых помещениях всех или отдельных параметров (температуры, влажности, чистоты, скорости движения воздуха) на определенном уровне с целью обеспечения оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей или ведения технологического процесса.
Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических средств, называемым системой кондиционирования воздуха (СКВ). В состав СКВ входят технические средства забора воздуха, подготовки, т. е. придания необходимых кондиций (фильтры, теплообменники, увлажнители или осушители воздуха), перемещения (вентиляторы) и его распределения, а также средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля. СКВ больших общественных, административных и производственных зданий обслуживаются, как правило, комплексными автоматизированными системами управления.
Автоматизированная система кондиционирования поддерживает заданное состояние воздуха в помещении независимо от колебаний параметров окружающей среды (атмосферных условий).
Основное оборудование системы кондиционирования для подготовки и перемещения воздуха агрегатируется (компонуется в едином корпусе) в аппарат, называемый кондиционером. Во многих случаях все технические средства для кондиционирования воздуха скомпонованы в одном блоке или в двух блоках, и тогда понятия «СКВ» и «кондиционер» однозначны.
Прежде чем перейти к классификации систем кондиционирования, следует отметить, что общепринятой классификации СКВ до сих пор не существует и связано это с многовариантностью принципиальных схем, технических и функциональных характеристик, зависящих не только от технических возможностей самих систем, но и от объектов применения (кондиционируемых помещений).
Современные системы кондиционирования могут быть классифицированы по следующим признакам:
* по основному назначению (объекту применения): комфортные и технологические;
* по принципу расположения кондиционера по отношению к обслуживаемому помещению: центральные и местные;
* по наличию собственного (входящего в конструкцию кондиционера) источника тепла и холода: автономные и неавтономные;
* по принципу действия: прямоточные, рециркуляционные и комбинированные;
* по способу регулирования выходных параметров кондиционированного воздуха: с качественным (однотрубным) и количественным (двухтрубным) регулированием;
* по степени обеспечения метеорологических условий в обслуживаемом помещении: первого, второго и третьего класса;
* по количеству обслуживаемых помещений (локальных зон): однозональные и многозональные;
* по давлению, развиваемому вентиляторами кондиционеров: низкого, среднего и высокого давления.
Кроме приведенных классификаций, существуют разнообразные системы кондиционирования, обслуживающие специальные технологические процессы, включая системы с изменяющимися во времени (по определенной программе) метеорологическими параметрами.
Комфортные СКВ предназначены для создания и автоматического поддержания температуры, относительной влажности, чистоты и скорости движения воздуха, отвечающих оптимальным санитарно-гигиеническим требованиям для жилых, общественных и административно-бытовых зданий или помещений.
Технологические СКВ предназначены для обеспечения параметров воздуха, в максимальной степени отвечающих требованиям производства. Технологическое кондиционирование в помещениях, где находятся люди, осуществляется с учетом санитарно-гигиенических требований к состоянию воздушной среды.
Центральные СКВ снабжаются извне холодом (доставляемым холодной водой или хладагентом), теплом (доставляемым горячей водой, паром или электричеством) и электрической энергией для привода электродвигателей вентиляторов, насосов и пр.
Центральные СКВ расположены вне обслуживаемых помещений и кондиционируют одно большое помещение, несколько зон такого помещения или много отдельных помещений. Иногда несколько центральных кондиционеров обслуживают одно помещение больших размеров (производственный цех, театральный зал, закрытый стадион или каток).
Центральные СКВ оборудуются центральными неавтономными кондиционерами, которые изготавливаются по базовым (типовым) схемам компоновки оборудования и их модификациям.
Центральные СКВ обладают следующими преимуществами:
1) возможностью эффективного поддержания заданной температуры и относительной влажности воздуха в помещениях;
2) сосредоточением оборудования, требующего систематического обслуживания и ремонта, как правило, в одном месте (подсобном помещении, техническом этаже и т. п.);
3) возможностями обеспечения эффективного шумо- и виброгашения. С помощью центральных СКВ при надлежащей акустической обработке воздуховодов, устройстве глушителей шума и гасителей вибрации можно достигнуть наиболее низких уровней шума в помещениях и обслуживать такие помещения, как радио- и телевизионные студии и т. п.
Несмотря на ряд достоинств центральных СКВ, надо отметить, что крупные габариты и проведение сложных монтажно-строительных работ по установке кондиционеров, прокладке воздуховодов и трубопроводов часто приводят к невозможности применения этих систем в существующих реконструируемых зданиях.
Местные СКВ разрабатывают на базе автономных и неавтономных кондиционеров, которые устанавливают непосредственно в обслуживаемых помещениях.
Достоинством местных СКВ является простота установки и монтажа.
Такая система может применяться в большом ряде случаев:
* в существующих жилых и административных зданиях для поддержания теплового микроклимата в отдельных офисных помещениях или в жилых комнатах;
* во вновь строящихся зданиях для отдельных комнат, режим потребления холода в которых резко отличается от такого режима в большинстве других помещений, например, в серверных и других насыщенных тепловыделяющей техникой комнатах административных зданий. Подача свежего воздуха и удаление вытяжного воздуха при этом выполняется, как правило, центральными системами приточно-вытяжной вентиляции;
* во вновь строящихся зданиях, если поддержание оптимальных тепловых условий требуется в небольшом числе помещений, например, в ограниченном числе номеров-люкс небольшой гостиницы;
* в больших помещениях как существующих, так и вновь строящихся зданий: кафе и ресторанах, магазинах, проектных залах, аудиториях и т. д.
Автономные СКВ снабжаются извне только электрической энергией, например, кондиционеры сплит-систем шкафные кондиционеры и т. п.
Такие кондиционеры имеют встроенные компрессионные холодильные машины, работающие, как правило, на фреоне-22.
Автономные системы охлаждают и осушают воздух, для чего вентилятор продувает рециркуляционный воздух через поверхностные воздухоохладители, которыми являются испарители холодильных машин, а в переходное и зимнее время они могут производить подогрев воздуха с помощью электрических подогревателей или путем реверсирования работы холодильной машины по циклу так называемого «теплового насоса».
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 СНиП1 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
Сплит-система
Сплит-система (разделенный кондиционер) получила название от английского слова split - расщеплять. В этой конструкции конденсатор и испаритель разнесены по разным блокам: внешнему и внутреннему. Внешний с конденсатором, вентилятором и шумным компрессором вывешивается снаружи на стену здания или монтируется на балконе, а внутренний с испарителем, фильтром и собственным вентилятором может быть установлен в любом месте комнаты: под потолком, за фальшпотолком, на стене, на полу.
Блоки сплит-системы соединяются между собой трубопроводами для подачи фреона. Он переносит тепло от внутреннего блока к внешнему, так что температура теплообменника внешнего блока оказывается выше уличной, а внутреннего - ниже комнатной. Вентилятор внутреннего блока обдувает радиатор испарителя, на котором охлаждается воздух, подающийся затем в помещение. Другой вентилятор, смонтированный во внешнем блоке, служит для охлаждения конденсатора, но свежий воздух с улицы при этом не направляется в помещение. Все современные настенные сплит-системы снабжены пультом дистанционного управления (ДУ) с жидкокристаллическим дисплеем. Возможности пультов управления отличаются друг от друга, но, как правило, все они позволяют:
· Задать режим работы кондиционера: обогрев, охлаждение, осушка, вентиляция, а также ночной режим.
· Определить фактическую температуру в помещении (в зоне нахождения пульта дистанционного управления) и задать кондиционеру требуемую температуру, которую он должен автоматически поддерживать.
· Выбрать режим работы вентилятора.
· Настроить таймер, который включит или выключит кондиционер в заданное время. Это позволяет создать комфортные условия в вашей квартире (офисе) еще до того, как вы там появитесь.
· Автоматически регулировать положение направляющих шторок и изменять таким образом направление воздушного потока.
Достоинства и недостатки:
· Кондиционер этого типа охлаждает лишь тот воздух, который находится в комнате. Благодаря конструкции приборы обладают целым рядом достоинств, среди которых высокая эффективность, низкий уровень шума, свобода выбора места расположения и типа внутреннего блока.
· Основное преимущество кондиционера сплит-системы - относительная простота конструкции, позволяющая получить достаточно низкую стоимость кондиционера при быстрой и легкой установке.
· Недостатком кондиционера сплит-системы настенного типа можно считать невозможность подачи в помещение свежего воздуха. Только модели большой мощности позволяют организовать подмес свежего воздуха.
· Основные нарекания в адрес сплит-систем вызваны тем, что внешний блок, который непременно должен обдуваться уличным воздухом, чаще всего крепится к стене дома и портит его внешний вид.
Еще один существенный недостаток: поскольку свежий воздух не поступает в помещение, концентрация вредных веществ в нем возрастает. Комнату приходится периодически как-то вентилировать. С другой стороны, такой режим работы наиболее экономичен (кондиционер не охлаждает улицу)
Зимний комплект для кондиционера (низкотемпературный комплект, зимний пакет)
· требуется для круглогодичной работы кондиционера при разных уличных температурах, в том числе сильных отрицательных. В стандартный состав зимнего комплекта входит контроллер оборотов вентилятора (замедлитель вращения вентилятора), нагреватель компрессора и нагреватель дренажа. Квалифицированная установка, грамотная настройка, правильное устройство компонентов внутри внешнего блока кондиционера и дренажного шланга - залог оптимальной работы кондиционера в любое время года при любых температурах
Состав зимнего комплекта
1. Замедлитель скорости вращения вентилятора. Он решает задачу снижения производительности теплообменника компрессорно-конденсаторного блока, уменьшая поток проходящего через него воздуха.
Чувствительным элементом замедлителя является датчик, контролирующий температуру конденсации. Исполнительным элементом является регулятор скорости вращения вентилятора внешнего блока.
Замедлитель обеспечивает поддержание заданной температуры конденсации.
Попутно решаются проблемы снижения производительности кондиционера, обмерзания внутреннего блока и другие, связанные с переразмеренностью теплообменника компрессорно-конденсаторного блока.
2. Нагреватель картера компрессора.
Он решает проблемы пуска холодного компрессора, препятствуя его повреждению.
Механизм защиты следующий: при остановке компрессора установленный на нем нагреватель картера начинает работать.
Даже небольшая разница температур между деталями наружного блока и компрессором, создаваемая нагревателем, исключает натекание хладагента в картер. Масло не загустевает и закипание хладагента при пуске компрессора не происходит.
3. Дренажный нагреватель. Он осуществляет отвод конденсата из кондиционера если дренаж выведен наружу. В настоящее время используют несколько типов дренажных нагревателей. По способу установки их можно разделить на 2 группы:
1 - дренажные нагреватели, устанавливаемые внутрь дренажной магистрали;
2 - дренажные нагреватели, устанавливаемые снаружи дренажной магистрали.
Вариант зимнего комплекта кондиционера
Комплект для "адаптации" кондиционера к работе зимой:
Работа в режиме обогрева
Определенные проблемы возникают и при работе кондиционера в условиях низких температур в режиме теплового насоса. Заметим, что существует два источника тепла, которое кондиционер "перекачивает" в помещение.
Во-первых, это тепло, которое забирается из наружного воздуха. Во-вторых, это теплота работы сжатия компрессора и теплота, выделяемая электродвигателем компрессора. Первая составляющая сильно зависит от температуры наружного воздуха и по сути определяет все негативные явления, происходящие в кондиционере при низких температурах наружного воздуха. Для того, чтобы тепло наружного воздуха перетекало в нужном направлении, температура фазового перехода хладагента (испарения) должна соответствовать определенной величине, которая является характеристикой теплообменника и называется полным перепадом.
Что происходит в кондиционере, работающем на "тепло", при температурах, близких к 0°С? Температура фазового перехода для нормального процесса переноса тепла устанавливается ниже температуры окружающего воздуха на величину полного перепада, которая для наружных блоков бытовых кондиционеров составляет 5-15°С. То есть уже при температуре окружающего воздуха +5°С температура фазового перехода (испарения), даже для хорошего теплообменника с малым перепадом, отрицательная. Это приводит к тому, что теплообменник начинает покрываться инеем, ухудшается теплообмен с воздухом, растет полный температурный перепад, температура испарения падает. Поскольку производительность кондиционера практически пропорционально зависит от давления (температуры) испарения, она также падает (график 2).
Мощности "заросшего" инеем теплообменника недостаточно для испарения поступающего в него жидкого хладагента, и он начинает поступать на всасывание компрессора. Какие последствия для кондиционера это может вызвать?
1. Система оттаивания наружного блока, периодически включаясь в работу, приводит к образованию льда внутри компрессорно-конденсаторного блока кондиционера. А образовавшаяся наледь зачастую вызывает блокировку или разрушение лопастей вентилятора.
2. Жидкий хладагент, не испарившийся в теплообменнике, попадает в магистраль всасывания, затем в отделитель жидкости и далее внутрь компрессора, вызывая гидравлический удар. Это чревато поломкой компрессора и дорогостоящим ремонтом.
3. Перегрев компрессора, а затем (при попадании жидкого хладагента внутрь корпуса) его обмерзание.
Причина всех перечисленных неприятностей - слишком низкая производительность теплообменника компрессорно-конденсаторного блока кондиционера при снижении температуры наружного воздуха. Действенных методов ее повышения, к сожалению, нет.
А последствия эксплуатации оборудования при низких температурах в большинстве случаев приводят к очень дорогостоящим поломкам. Поэтому включать кондиционер на "тепло" при отрицательных температурах окружающего воздуха не рекомендуется.
Для любознательного читателя интересно будет просмотреть приведенные ниже графики, которые наглядно иллюстрируют приведенные выше слова.
кондиционер установка безопасность монтаж