Ресурсосбережении при кондиционировании

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.

 

1.3 Кондиционеры сплит-системы

Для кондиционирования воздуха в жилых и общественных 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 4.

 

Рис.4 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.5)

 

Рис.5 Настенный кондиционер с тремя внутренними блоками

Мощность настенных кондиционеров ограничена, так как сильная струя холодного 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.

Внутренний блок напольно-потолочного кондиционера (рис. 6) имеет несколько иной внешний вид и устанавливается на стене или потолке. Пульт управления может быть или дистанционным, или встраиваться в конструкцию внутреннего блока.

 

Рис.6 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 (рис. 7). Такие кондиционеры имеют холодопроизводительность и создают сильный воздушный поток, который может первоначально подаваться в потолочное пространство, а затем равномерно распространяться на весь объем помещения.

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

 

Рис.7 Кондиционер колонного типа

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 (pис. 8).

Рис. 8 Кассетный кондиционер

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.

1.4 Основное оборудование  систем кондиционирования воздуха 
 
Основное оборудование систем кондицинионирования воздуха для обработки и перемещения воздуха обычно компонуется в одном агрегате –кондиционере. 
 
Охлаждение в кондиционерах производится за счет поглощения тепла при кипении жидкости.  
 
Например, фреон R-22, широко используемый в холодильной технике, при нормальном атмосферном давлении имеет температуру кипения минус 40,8 °С. 
 
Если жидкий фреон находится в открытом сосуде, т.е. при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он немедленно вскипает, поглощая при этом большое количество тепла из окружающей среды или любого материала, с которым находится в контакте. В холодильной машине фреон кипит не в открытом сосуде, а в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя фреон активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребренную поверхность трубок. 
 
Естественно, чтобы процесс кипения фреона в испарителе и соответствующего охлаждения воздуха, а также процесс конденсации и соответствующий отвод тепла в конденсаторе был непрерывным, необходимо постоянно «подливать» в испаритель жидкий фреон, а в конденсатор постоянно подавать пары фреона. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине. 
 
Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются — компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (капиллярная трубка), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор.

 
 Компрессор 
 
Компрессор всасывает парообразный хладагент, поступающий от испарителя при низкой температуре и низком давлении, производит его сжатие, повышая давление и температуру, и направляет затем к конденсатору (рис. 9) В зависимости от условий работы холодильной машины, давление паров хладагента на выходе компрессора может составлять 15-25, а температура 70-90 °С.

Рис. 9 Компрессор

 
 
Важной характеристикой компрессора является степень сжатия и объем хладагента, который нагнетается компрессором. По своему конструктивному исполнению компрессоры, используемые в холодильных машинах, могут быть разделены на две основные категории: 
 
- поршневые; 
 
- ротационные, винтовые. 
 
Принципиальное отличие ротационных и винтовых компрессоров от поршневых заключается в том, что всасывание и сжатие хладагента осуществляется не за счет возвратно-поступательного движения поршней в цилиндрах, а за счет вращательного движения рабочих органов, соответственно пластин, спиралей и винтов.

 
Конденсатор 
 
Конденсатор представляет собой тепло-обменный аппарат, который передает тепловую энергию от хладагента к окружающей среде, чаще всего воде или воздуху (рис. 10) Тепловая энергия, передаваемая хладагентом через конденсатор, складывается из: 
 
• тепла, поглощенного испарителем холодильного контура; 
 
• тепла, вырабатываемого компрессором при сжатии хладагента.

Рис.10 Конденсатор

 
 
Тепло, выделяемое конденсатором, примерно равно холодопроизводительности холодильной машины, увеличенной на 30-35%. Так, для холодильной машины мощностью 10 кВт общий объем тепла, выделяемый конденсатором, составляет около 13-13,5 кВт. 
 
Выделяемое тепло отводится окружающим воздухом (конденсаторы с воздушным охлаждением) или жидкостью (конденсаторы с водяным охлаждением).

 
 Испаритель 
 
Испарители служат для охлаждения рабочей среды — воздуха или воды. (рис.11).Соответственно эти теплообменники подразделяются на испарители для охлаждения воды или жидкостей, содержащих антифриз, и для охлаждения воздуха.

Рис.11 Испаритель

 
Регулятор потока 
 
Регулятор потока служит для дозированной подачи жидкого хладагента из области высокого давления (от конденсатора) в область низкого давления (к испарителю) (рис.12).

Рис.12 Регулятор потока 
 
Самым простым регулятором потока является свернутая в спираль тонкая длинная трубка, называемая капиллярной трубкой, диаметром 0,6-2,25 мм различной длины. 
 
Капиллярные трубки наиболее широко применяются в кондиционерах сплит-систем малой мощности. Это обусловлено их низкой стоимостью, простотой конструкции и надежностью в эксплуатации.

Подбор кондиционеров 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.

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 19-25oС. Этого проще всего добиться, изменяя скорость вращения вентилятора внешнего блока, в зависимости от температуры конденсации.

Выводы:

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. Установками полного кондиционирования называют сплит-системы, в которых имеют место только охлаждение воздуха (иногда с осушением) и его нагревание в цикле теплового насоса, но без подачи наружного воздуха с соответствующей его обработкой.

Но то что сплит-система не даёт притока свежего воздуха, потребность в сплит-кондиционерах в нашей стране растёт это связано с необходимостью круглогодичного охлаждения помещений, насыщенных компьютерами, копировально-множительной техникой или другим тепловыделяющим оборудованием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Способы ресурсосбережения в системе кондиционирования

 

2.1 Выбор типа  кондиционера

Инверторная сплит-система настенного типа .

Назначение: охлаждение, обогрев, вентиляция, осушение и очистка воздуха в жилых и офисных помещениях площадью до 40 м2 (при высоте потолка 2,7м).

Ключевой особенностью является наличие инфракрасного сенсора присутствия, что можно перевести как «Умный глаз». Подобные датчики открывают двери или включают свет, но в климатической технике используются впервые. Для того, чтобы кондиционер работал в обычном режиме, автоматика должна фиксировать малейшее движение хотя бы один раз в 20 минут (что соответствует минимальной двигательной активности бодрствующего человека). Если помещение покинуто, аппарат самостоятельно переходит в экономичный режим, при котором температура поддерживается, отклоняясь не более, чем на 2°С от заданного уровня. Это позволяет сэкономить 20% электроэнергии в режиме охлаждения и 30% - в режиме нагрева.