Устройство блоков современных центральных кондиционеров реферат

Устройство и виды кондиционеров

Введение

Современное понятие «кондиционер» (air conditioner, от англ. air – воздух и condition – состояние) как обозначение устройства для поддержания заданной температуры в помещении, существует достаточно давно. Интересно, что впервые слово кондиционер было произнесено вслух ещё в 1815 году. Именно тогда француз Жанн Шабаннес получил британский патент на метод «кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях». Собственно говоря, для английского языка глагол to condition является вполне стандартным, и означает «приводить что-либо в определённое состояние», в данном случае – воздух в состояние, комфортное для человека с точки зрения температуры, влажности и прочих параметров; таким образом, conditioner по правилам словообразования в английском языке – это просто то или тот, кто такое приведение чего-либо в определённое состояние осуществляет, а не какой-либо неологизм.

Однако практического воплощения идеи пришлось ждать достаточно долго. Только в 1902 году американский инженер-изобретатель Уиллис Кэрриер (Willis Carrier) собрал промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке. Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, сильно ухудшавшей качество печати.

«Ископаемым» предком всех современных сплит-систем и оконников может считаться первый комнатный кондиционер, выпущенный компанией General Electric ещё в 1929 году. Поскольку в качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак, пары которого небезопасны для здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу. То есть по своей сути это устройство было самой настоящей сплит-системой. Однако, начиная с 1931 года, когда был синтезирован безопасный для человеческого организма фреон, конструкторы сочли за благо собрать все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни.

Долгое время лидерство в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце 50-х, начале 60-х годов инициатива прочно перешла к японцам. В дальнейшем именно они определили лицо современной индустрии климата.

Так в 1958 году японская компания Daikin предложила первый тепловой насос, тем самым научив кондиционеры подавать в помещение не только холод, но и тепло.

А ещё через три года произошло событие, в значительной мере предопределившее дальнейшее развитие бытовых и полупромышленных систем кондиционирования воздуха. Это начало массового выпуска сплит-систем. Начиная с 1961 года, когда японская компания Toshiba впервые запустила в серийное производство кондиционер, разделённый на два блока, популярность этого типа климатического оборудования постоянно росла. Благодаря тому, что наиболее шумная часть кондиционера – компрессор теперь вынесена на улицу, в помещениях, оборудованных сплит-системами, намного тише, чем в комнатах, где работают оконники. Уровень шума уменьшен на порядок. Второй огромный плюс – это возможность разместить внутренний блок сплит-системы в любом удобном месте.

Сегодня выпускается немало различных типов внутренних устройств: настенные, подпотолочные, напольные и встраиваемые в подвесной потолок – кассетные и канальные. Это важно не только с точки зрения дизайна – различные типы внутренних блоков позволяют создавать оптимальное распределение охлаждённого воздуха в помещениях определённой формы и назначения.

А в 1968 году на рынке появился кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало сразу несколько внутренних. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в себя от двух до девяти внутренних блоков различных типов. Существенным нововведением стало появление кондиционера инверторного типа. В 1981 году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою мощность, а уже в 1998 году инверторы заняли 95 % японского рынка. Ну и, наконец, последний из наиболее популярных в мире типов кондиционеров – VRV – системы были предложены в 1982 году компанией Daikin.

В настоящие время кондиционеры есть не только во всех офисах и на рабочих местах, но и почти у каждого в доме, многие не представляют себе комфортную жизнь без кондиционера.

В данной работе я расскажу о видах кондиционеров, их устройстве, и сделаю небольшой экскурс в «мир будущего».

Виды кондиционеров

Центральные кондиционеры – это промышленные агрегаты, которые применяются для обработки воздуха в крупных коммерческих и административных зданиях, плавательных бассейнах, промышленных предприятиях и других. Центральный кондиционер является неавтономным, то есть для работы ему необходим внешний источник холода: вода от чиллера, фреон от внешнего компрессорно-конденсаторного блока или горячая вода от системы центрального отопления, бойлера. Основными целевыми функциями данных систем являются: комфортная вентиляция с рекуперацией тепла, нагревом и охлаждением; вентиляция и осушение в помещениях плавательных бассейнов; промышленная вентиляция с рекуперацией и без рекуперации тепла. Обработанный центральными кондиционерами воздух по сети воздуховодов распределяется по всему помещению.

Прецизионные кондиционеры. В основном такой кондиционер применяется в помещениях, требующих поддержания заданных параметров с высокой надёжностью и точностью, таких как медицинские учреждения, производственные помещения, лаборатории, посты управления, узлы связи, залы электронных вычислительных машин, диспетчерские пункты и другие помещения. Представляет собой моноблок, который содержит вентагрегат, фильтр, холодильную машину с фреоновым воздухоохладителем, водяной воздухонагреватель и электрокалорифер. Применяется кондиционер как в системах с рециркуляцией воздуха, так и в системах со 100 % приточным воздухом.

Автономные системы кондиционирования воздуха снабжаются извне только электрической энергией, например, шкафные кондиционеры и тому подобное. Такие кондиционеры имеют встроенные компрессионные холодильные машины, работающие на фреоне-R22, R134A, R407C. Автономные системы охлаждают и осушают воздух, для чего вентилятор продувает рециркуляционный воздух через поверхностные воздухоохладители, которыми являются испарители холодильных машин, а в переходное или зимнее время они могут производить подогрев воздуха с помощью электрических подогревателей или методом реверсирования работы холодильной машины, по циклу так называемого «теплового насоса».

Большинство бытовых кондиционеров не могут работать при отрицательных наружных температурах, особенно в режиме подогрева, поэтому в средних широтах использовать их вместо обычных систем отопления можно только в переходный период. Кондиционеры, адаптированные к работе и при отрицательных температурах, называются всесезонными (или – кондиционерами с всесезонным блоком).

Для охлаждения небольших объёмов (например, внутренних полостей какого-либо оборудования, процессоров ПК) иногда используют кондиционеры, основанные на элементах Пельтье. Такие кондиционеры бесшумны, легки, не имеют движущихся деталей, надёжны и компактны. Но имеют очень ограниченную холодопроизводительность, дороги и менее экономичны.

Кондиционер воздуха, работающий на наружном воздухе, называется приточным; на внутреннем воздухе – рециркуляционным; на смеси наружного и внутреннего воздуха – кондиционером с рекуперацией.

Мобильные – кондиционеры, не требующие монтажа; для использования достаточно вывести гибкий шланг или особый блок из помещения для отвода тёплого воздуха. Конденсат обычно скапливается в поддоне в нижней части мобильного кондиционера.

Моноблочный кондиционер – новый тип кондиционеров, для использования необходимо два отверстия в стене. Преимущества: простой монтаж и обслуживание, отсутствие разъёмных соединений во фреоновой магистрали и, как следствие, отсутствие утечки фреона, максимально возможный коэффициент полезного действия, длительный срок службы, низкий уровень шума. Недостаток: высокая цена

Оконные – состоящие из одного блока; монтируются в окне, стене и прочее. Недостатки: высокий уровень шума, уменьшение освещённости помещения из-за сокращения площади оконного проёма. Преимущества: дешевизна, лёгкость монтажа и последующего обслуживания, отсутствие разъёмных соединений во фреоновой магистрали и, как следствие, отсутствие утечки фреона, максимально возможный коэффициент полезного действия, длительный срок службы.

Сплит-системы (англ. split – расщепление) – состоят из двух блоков, внутреннего и наружного размещения, соединённых между собой трассой фреонопровода (обычно используются медные трубки). Наружный блок содержит (подобно холодильнику) компрессор, конденсатор, дроссель и вентилятор; внутренний блок – испаритель и вентилятор. Различаются по типу исполнения внутреннего блока: настенный, канальный, кассетный, напольно-подпотолочный (универсальный тип), колонный и другие.

Мульти-сплит системы – состоят из наружного блока и нескольких, чаще двух, внутренних блоков, связанных между собой трассой фреонопровода. Как и обычные, сплиты различаются по типу исполнения внутренних блоков.

Системы с изменяемым расходом хладагента (VRF, VRV и так далее) состоят из одного наружного блока (при необходимости увеличения общей мощности могут использоваться комбинации наружных блоков) и из некоторого количества внутренних блоков. Особенность систем состоит в том, что наружный блок меняет свою холодопроизводительность (мощность) в зависимости от потребностей внутренних блоков по данной мощности.

Устройство кондиционера

Наружный блок кондиционера:

·Компрессор – сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру. Компрессор бывает поршневого или спирального (scroll) типа. Поршневые компрессоры дешевле, но менее надежны, чем спиральные, особенно в условиях низких температур наружного воздуха.

·Четырехходовой клапан – устанавливается в реверсивных (тепло – холод) кондиционерах. В режиме обогрева этот клапан изменяет направление движения фреона. При этом внутренний и наружный блок как бы меняются местами: внутренний блок работает на обогрев, а наружный – на охлаждение.

·Плата управления – как правило, устанавливается только на инверторных кондиционерах. В не инверторных моделях всю электронику стараются размещать во внутреннем блоке, поскольку большие перепады температуры и влажности снижают надежность электронных компонентов.

·Вентилятор – создает поток воздуха, обдувающего конденсатор. В недорогих моделях имеет только одну скорость вращения. Такой кондиционер может стабильно работать в небольшом диапазоне температур наружного воздуха. В моделях более высокого класса, рассчитанных на широкий температурный диапазон, а также во всех полупромышленных кондиционерах, вентилятор имеет 2 – 3 фиксированных скорости вращения или же плавную регулировку.

·Конденсатор – радиатор, в котором происходит охлаждение и конденсация фреона. Продуваемый через конденсатор воздух, соответственно, нагревается.

·Фильтр фреоновой системы – устанавливается перед входом компрессора и защищает его от медной крошки и других мелких частиц, которые могут попасть в систему при монтаже кондиционера. Разумеется, если монтаж выполнен с нарушением технологии и в систему попало большое количество мусора, то фильтр не поможет.

·Штуцерные соединения – к ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки.

·Защитная быстросъемная крышка – закрывает штуцерные соединения и клеммник, используемый для подключения электрических кабелей. В некоторых моделях защитная крышка закрывает только клеммник, а штуцерные соединения остаются снаружи.

Внутренний блок кондиционера

·Передняя панель – представляет собой пластиковую решетку, через которую внутрь блока поступает воздух. Панель легко снимается для обслуживания кондиционера (чистки фильтров и т.п.)

·Фильтр грубой очистки – представляет собой пластиковую сетку и предназначен для задержки крупной пыли, шерсти животных и т.п. Для нормальной работы кондиционера фильтр необходимо чистить не реже двух раз в месяц.

·Испаритель – радиатор, в котором происходит нагрев холодного фреона и его испарение. Продуваемый через радиатор воздух, соответственно, охлаждается.

·Горизонтальные жалюзи – регулируют направление воздушного потока по вертикали. Эти жалюзи имеют электропривод и их положение может регулироваться с пульта дистанционного управления. Кроме этого, жалюзи могут автоматически совершать колебательные движения для равномерного распределения воздушного потока по помещению.

·Индикаторная панель – на передней панели кондиционера установлены индикаторы (светодиоды), показывающие режим работы кондиционера и сигнализирующие о возможных неисправностях.

·Фильтр тонкой очистки – бывает различных типов: угольный (удаляет неприятные запахи), электростатический (задерживает мелкую пыль) и т.п. Наличие или отсутствие фильтров тонкой очистки никакого влияния на работу кондиционера не оказывает.

·Вентилятор – имеет 3 – 4 скорости вращения.

·Вертикальные жалюзи – служат для регулировки направления воздушного потока по горизонтали. В бытовых кондиционерах положение этих жалюзи можно регулировать только вручную. Возможность регулировки с пульта ДУ есть только в некоторых моделях кондиционеров премиум-класса.

·Поддон для конденсата (на рисунке не показан) – расположен под испарителем и служит для сбора конденсата (воды, образующейся на поверхности холодного испарителя). Из поддона вода выводится наружу через дренажный шланг.

·Плата управления (на рисунке не показана) – обычно располагается с правой стороны внутреннего блока. На этой плате размещен блок электроники с центральным микропроцессором.

·Штуцерные соединения (на рисунке не показаны) – расположены в нижней задней части внутреннего блока. К ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки.

Из школьного курса физики, мы помним, что при испарении, влага забирает тепло, а при конденсации, отдает. Простейший пример, стоит пролить на руку немного спирта или одеколона, как руке сразу станет холодно. Это происходит из-за быстрого испарения жидкости. Обратный процесс почувствовать сложнее, потому что влага, например над кипящей кастрюлей, не только конденсируется на руке, но и тут же испаряется.

Именно на этом принципе и базируется устройство кондиционера. Во внутреннем блоке происходит кипение и испарение хладагента (фреон – газ, кипящий при комнатной температуре и атмосферном давлении). Фреон забирает тепло у теплообменника внутреннего блока, который еще называется испаритель. Воздух, прогоняемый вентилятором через испаритель, отдает свое тепло и выходит из блока охлажденным. Куда же девается забранное у воздуха тепло?

Во внешнем блоке, который находится на улице, происходит обратный процесс. Под давлением, создаваемым компрессором, хладагент конденсируется в теплообменнике внешнего блока, который называется конденсатор. Размеры и характеристики испарителя и конденсатора подбираются таким образом, чтобы весь фреон в них успевал полностью превратиться в жидкость или газ. Вообще все устройство кондиционера рассчитано под конкретную мощность и в сплит-системах разной мощности практически не бывает одинаковых деталей.

Компрессор представляет собой насос высокого давления для газа. Компрессор создает как раз такое давление, чтобы при нормальных температурах весь хладагент успевал сконденсироваться во внешнем блоке. Далее хладагент проходит через дросселирующее устройство. В бытовых кондиционерах это капиллярная трубка. Именно такую трубку можно увидеть под теплообменником на задней стенке старого холодильника. Кстати холодильник устроен точно так же, как и кондиционер.

В капиллярной трубке давление падает и хладагент начинает кипеть. Но так как все трубы холодильного контура надежно утеплены, существенной потери производительности кондиционера не происходит. Основной теплообмен совершается при попадании кипящего хладагента в испаритель, обдуваемый теплым воздухом. Интенсивность кипения повышается лавинообразно и так же быстро понижается температура теплообменника.

Поэтому устройство кондиционера представляет собой следующее. Внешний блок – это металлический ящик с вентилятором и соответствующими отверстиями, в котором находится компрессор, капиллярная трубка, вентилятор внешнего блока, а также конденсатор. Еще во внешнем блоке «теплого» кондиционера размещается четырехходовый клапан, который позволяет обернуть процесс вспять и заставить кондиционер обогревать воздух не снаружи, а внутри. Также во внешнем блоке инверторного кондиционера размещается плата управления компрессора. В последнее время получили распространение сплит-системы с генератором кислорода. В этом случае рядом с компрессором размещается мембрана и вакуумный насос кислородного генератора.

Внутренние блоки кондиционеров бывают в разных форм-факторах. Самые распространенные – настенные «мыльницы». Также бывают кассетные, канальные, напольные, подпотолочные, колонные, угловые и т.д. И как бы причудливо не выглядел внутренний блок сплит-системы, он содержит испаритель и вентилятор. Также во внутреннем блоке размещается соответствующая электроника.

Вентилятор применяется диагональный и представляет собой полый цилиндр, стенки которого составлены из крыльчатки. Воздух проходит сквозь вентилятор и через диффузор выбрасывается в комнату. Такие вентиляторы при небольших размерах и низком уровне шума позволяют продувать через себя довольно большое количество воздуха. Но есть один минус такого устройства: диагональные вентиляторы не способны преодолевать сколько-нибудь значительное сопротивление воздушному потоку. Поэтому если установить во внутреннем блоке плотный фильтр, задерживающий очень мелкие загрязнения, воздух просто не будет проходить сквозь него.

Испаритель как бы огибает вентилятор. Забор воздуха происходит как с лицевой части настенного блока, так и сверху. При охлаждении воздух происходит конденсация влаги из него. Если не отводить конденсат, из внутреннего блока польется вода. Для отвода конденсата под нижними частями испарителя установлены ванночки, из которых вода стекает в дренажную трубку. Чаще всего дренажная трубка выводится на улицу, куда конденсат сливается самотеком. Скорость конденсации воздуха зависит как от мощности кондиционера, так и от влажности в помещении.

Устройство кондиционера не заканчивается на внутреннем и внешнем блоке. Сплит-система не может работать без соединительных коммуникаций. Это две медные трубы для жидкости и газа в теплоизоляции, кабели связи и питания. Обычно все коммуникации при монтаже скрепляются монтажным скотчем в жгут, куда также входит и дренажная трубка. Такой жгут имеет диаметр 4-5 см и может быть уложен в пластиковый короб или замурован в стену.

Устройство кондиционера делает его сложным агрегатом, который весьма капризно ведет себя при некачественном монтаже. После соединения всех коммуникаций из них необходимо откачать весь воздух, для того, чтобы в контуре не осталось кислорода и влаги, которые заставляют детали компрессора ржаветь и медленно убивают его. Также при наличии влаги в контуре кондиционер иногда начинает обмораживать испаритель.

Поэтому грамотно установить кондиционер смогут только специалисты, обладающие необходимыми инструментами и навыками. А некачественный монтаж способен загубить даже самую дорогую и надежную технику. Гарантийные условия распространяются только на правильно смонтированную технику, поэтому доверять монтаж следует компаниям, которые не только помогут с выбором, но и доставят, установят и в случае поломки сами ее устранят.

Расход электроэнергии

Приобретая такой сложный технологичный прибор, как современный кондиционер, потребитель часто задумывается, а сколько электроэнергии будет он «съедать». Сегодня, в условиях постоянного роста тарифов на коммунальные услуги, этот вопрос всегда остается актуальным.

Откликаясь на спрос потребителей, каждый производитель самостоятельно решает вопрос потребления электроэнергии кондиционерами. Для этого разрабатываются и применяются инновационные технологии, на самом деле позволяющие значительно снизить энергоемкость прибора.

Безусловно, при приобретении и подключении прибора, затраты на электроэнергию возрастут. Однако, не так уж и критично. На самом деле, расход электроэнергии кондиционером меньше даже расхода утюгом или электрическим чайником. Ведь кондиционер потребляет около 1/3 от выдаваемой им мощности. Именно поэтому его спокойно можно подключить в обычную розетку. Вся электроэнергия кондиционером тратится не на охлаждение воздуха в помещении, а на простой перенос холода с улицы. То есть, кондиционер – это прибор, не производящий тепло, а забирающий его у воздуха снаружи помещения.

Кстати, потребляемую мощность не стоит путать с мощностью охлаждения кондиционера. Это совершенно разные понятия.

В плане экономии электроэнергии особо стоит отметить инверторные кондиционеры. Подобные современные системы способны затрачивать уже 1/4 от производимой мощности охлаждения. Это возможно благодаря инверторной схеме, которая обеспечивает высокую экономичность при расходе электроэнергии. Такие приборы обладают повышенной производительностью теплообменника и компрессора, высокоточным микропроцессорным управлением и другими новейшими опциями, которые обуславливают оптимальное значение энергоемкости. Все это позволяет инверторному кондиционеру, при высокой скорости работы и мощности, затрачивать значительно меньше электроэнергии, чем его традиционные собратья.

Поскольку показатели эффективности кондиционера и потребляемой им мощности связаны между собой, можно легко определить, насколько вырастут счета на электроэнергию после подключения прибора. Для этого достаточно знать, кондиционер какой мощности требуется установить в помещении.

Помимо технических характеристик самого кондиционера, на расход электроэнергии также могут влиять режимы его работы и условия эксплуатации. Например, специальный режим для сна предусматривает постепенное снижение интенсивности охлаждения, что позволяет значительно сэкономить. Нерегулярная очистка фильтров может привести к повышенной нагрузке на компрессор и увеличению расхода электроэнергии. Неправильная эксплуатация прибора, например, с открытыми окнами и дверями, также приводит к увеличению потребления электрического тока, а в дальнейшем может привести и к выходу из строя техники. Так что соблюдать правила эксплуатации кондиционера выгодно.

Итак, расход электроэнергии зависит от мощности приобретаемого прибора, но это далеко не все. Оказывают значительное влияние и условия его работы. Поэтому при приобретении кондиционера не забудьте познакомиться с основными правилами его эксплуатации. Их соблюдение позволит не только сэкономить электроэнергию, но и продлить срок службы оборудования.

Компрессор кондиционера, как и компрессор холодильника работает от электричества и при работе потребляет немало электроэнергии. В бюджетных моделях сплит-систем, как правило устанавливаются компрессоры с низким коэффициентом энергоэффективности, примерно 2 – 2,5 это означает что для выработки одного кВт холода будет затрачено 0,5-0,75 кВт электроэнергии. Также это связано и с принципом работы такого кондиционера, который как и холодильник получает сигнал на включение от термостата, периодически включаясь для охлаждения воздуха. В таком кондиционере компрессор работает с постоянной максимально мощностью, часто испытывая сильные нагрузки в моменты запуска.

В тоже время более дорогие, инверторные модели кондиционеров имеют коэффициент энергоэффективности более 3-3,5 что дает потребление электричества около 0,3 кВт на кВт холода, это достигается за счет другого режима работы компрессора. В инверторной сплит-системе компрессор работает постоянно, но с непостоянной мощностью, плавно изменяя производительность, в зависимости от температуры в помещении, поэтому компрессор не испытывает резких нагрузок, служит дольше и потребляет меньше электроэнергии. Приобретая инверторную сплит-систему Вы тратите больше, но при этом экономите в дальнейшем с каждым годом эксплуатации.

Для удобства оценки энегоэффективности кондиционеров введена шкала коэффициентов энергоэффективности EER и COP. Энергетическая эффективность подразделяется на 7 категорий – от А до G. Наибольшему уровню эффективности соответствует категория А, а наименьшему – категория G.

Минпромторг выпустил приказ № 357 от 29.04.2010 ОБ УТВЕРЖДЕНИИ ПРАВИЛ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЯМИ И ИМПОРТЕРАМИ КЛАССА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТОВАРА И ИНОЙ ИНФОРМАЦИИ О ЕГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ. Приказ зарегистрирован в Минюсте, и обязателен для исполнения. 23 ноября 2009 года Президент России Дмитрий Медведев подписал Федеральный закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Это означает, что важность эффективного и рационального использования энергетических ресурсов признана на самом высоком государственном уровне. Выбирая и покупая кондиционер, Вы тоже можете внести свой посильный вклад в энергосбережение. (показатели для сплит-систем и мультисплит-систем в приложении таб.1)

Особенности бюджетных кондиционеров

Если рассматривать все климатическое оборудование со стороны ценовой категории, то его смело можно разделить на кондиционеры элитного, среднего и бюджетного класса. У каждой группы есть свои потребительские характеристики.

К бюджетным вариантам кондиционеров относятся климатические системы корейских, израильских, китайских и российских производителей. Подобные системы кондиционирования стоят от 15 до 25 тысяч рублей. Вот несколько их основных характеристик:

Стандартный функционал. Не стоит ожидать от стандартной бюджетной модели кондиционеров большого количества функций. В большинстве своем, такие системы климата не включают в свое оснащения различного рода очистных фильтров и иного рода устройства. Основную задачу – охлаждения воздуха, они выполняют отлично.

Если рассматривать соотношение цены и качестве бюджетных кондиционеров, то за низкую цену реализуется достаточно высокое качество. Они будут служить владельцу долге годы без единой поломки. Для избегания различного рода неисправностей, необходимо максимально четко соблюдать инструкции применения, а также следить за техническим состоянием системы кондиционирования.

Бюджетные кондиционеры имеют упрощенную систему управления. Это значит, что в таком кондиционере лишь несколько датчиков, поэтому владельцу следует постоянно контролировать работу климатического оборудования.

В завершении рассмотрения бюджетных вариантов хочется сказать, что такие системы отлично подходят для дома. Для уменьшения вероятности появления неполадок, владелец кондиционера должен досконально изучить инструкцию и бережно относиться к нему. Для применения в офисных помещениях либо магазинах лучше использовать кондиционеры среднего или элитного класса.

Заключение

Такими функциями кондиционирования, как вентиляция воздуха в помещении, его охлаждение или нагрев, мягкое или прямое осушение, – сегодня уже трудно удивить многих владельцев кондиционеров. Недаром говорят, что «к хорошему человек привыкает быстро»! Но прогресс в этой области не стоит на месте. Компании, производящие эту технику, сегодня предлагают нам познакомиться с новыми возможностями кондиционеров, обеспечивающими повышенный уровень комфортности их использования (конечно, при повышенной стоимости этих новинок).

Одно из направлений совершенствования кондиционеров – забота об экологии окружающей среды. Предлагается достигать этого различными путями: применением более экологичных материалов в конструкциях аппаратов, выделяющих при эксплуатации (что, в принципе – неизбежно в той, или иной мере) менее токсичные компоненты, использованием в кондиционерах энергосберегающих технологий и технологий утончённой очистки воздуха, а также программ «интеллектуального управления» работой кондиционеров.

Более тонкой очистки воздуха в помещении предлагается достигать применением различных фильтров: механических сетчатых, биологических, биохимических, плазменных и др. Многие из этих фильтров являются устройствами многократного применения (например, сетчатые), пригодными к повторному использованию после очистки (промывки); некоторые (биологические, биохимические) – имеют ограниченный срок службы и подлежат замене после нормативного использования, а другие (например, плазменные противодымные) работают весь период эксплуатации кондиционера. Фильтры современных кондиционеров способны задерживать как механические загрязнения и примеси воздуха (частицы пыли, взвеси, тополиный пух и т.п.), так и поглощать биологические запахи, споры грибков, бактерии и вирусы, выполняя антиаллергенную функцию, а также насыщать воздух полезными витаминами, ароматами, ионизировать пространство помещения, делая его более свежим и здоровым.

Примером энергосберегающих технологий может служить инверторная система. Суть её в том, что инверторные кондиционеры автоматически непрерывно регулируют скорость вращения компрессора (и, тем самым, варьируют свою выходную мощность), в то время, как неинверторные модели обеспечивают заданную температуру за счёт периодического включения/выключения своего компрессора. В результате – инверторные модели позволяют поддерживать заданную температуру воздуха в помещении более точно, что иногда является важным для потребителя.

Технология ADVANCED+PLUS e-ion APS является системой очистки воздуха с автоматическим отслеживанием качества воздуха в помещении и автоматическим повышением активности функции очистки.

Даже при неработающем кондиционере, если включен в работу этот датчик, – происходит автоматический анализ загрязнённости воздуха в помещении пылью (а на пыли всегда паразитируют вредные микроорганизмы, вирусы и бактерии). При превышении критического уровня запылённости воздуха, устройство начинает выбрасывать в помещение отрицательно заряженные e-ионы, которые улавливают и обеззараживают микроорганизмы, передавая частицам пыли свой отрицательный заряд и обеспечивая тем самым их притягивание к положительно заряженному фильтру, встроенному в кондиционер.

Довольно интересна ещё одна новая технология в кондиционировании: ECONAVI (технология интеллектуального управления кондиционированием). Она позволяет постоянно сканировать внутреннее пространство обслуживаемого помещения, распознавая присутствие, расположение, количество и степень активности находящихся в нём людей, отличать движущиеся живые объекты от неживых (например, прыгающий в комнате мяч от бегающего ребёнка), а также мелкие объекты от крупных (например, система по-разному реагирует на людей и домашних животных), и, на основе этой информации и заданной настройки микроклимата, изменять режимы работы кондиционера: уменьшать или увеличивать температуру и влажность в помещении в целом и по нескольким зонам (в том числе – по зонам площади и объёма, т.е., по ширине, высоте помещения и по удалённости от места установки кондиционера), а также изменять интенсивность вентиляции – воздухообмена. Указанная оценка и распознание объектов производятся инфракрасными датчиками, основываясь на разнице температур и особенностях движения различных объектов в помещении (ведь понятно, что когда человек сидит, движется медленно, или движется интенсивно, – он выделяет различное количество тепла, тем более, если он находится в помещении не один).

Аналогичную систему «умного управления» режимами кондиционирования представляет собой технология AUTOCOMFORT. Её отличительной особенностью от предыдущей технологии ECONAVI можно назвать более тонкое выдерживание диапазонов реагирования на изменения ситуаций управления, а также дополнительные опции управления «на появление» и «на исчезновение» людей в помещении.

кондиционер оконный бюджетный электроэнергия

Список литературы и используемых источников

1. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха, Сибикин Ю. Д., 2009

. Монтаж систем вентиляции и кондиционирования воздуха, Краснов Владимир Иванович,2012

. Справочник инженера по отоплению. Вентиляции и кондиционированию, Зеликов В. В.,2011

. Монтаж, пуск и наладка систем вентиляции, А.В. Антипов,2009

. wikipedia.org

. ice-a.com

Приложение

Таблица 1. Показатели для сплит-систем и мультисплит-систем.

Энергетическая эффективность кондиционера в режиме охлажденияЭнергетическая эффективность кондиционера в режиме обогреваА3,2<ЕЕRA3,6<COPВ3,2>=ЕЕR>3,0B3,6>=СОР>3,4С3,0>=ЕЕR>2,8C3,4>=СОР>3,2D2,8>=ЕЕR>2,6D3,2>=СОР>2,8E2,6>=ЕЕR>2,4E2,8>=СОР>2,6F2,4>=ЕЕR>2,2F2,6>=СОР>2,4G2,2>=ЕЕRG2,4>=СОР

Реферат: Техника кондиционирования воздуха

Содержание

Введение

1. История появления кондиционеров

2. Классификация кондиционеров

3. Устройство и принцип работы кондиционеров

4. Системы кондиционирования для ресторанов

Заключение

Список использованных источников

Введение

Кондиционирование воздуха – автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) с целью обеспечения главным образом оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей.

Кондиционирование воздуха в помещениях предусматривается для создания и поддержания в них:

· установленных нормами допускаемых условий воздушной среды, если они не могут быть обеспечены более простыми средствами;

· искусственных климатических условий в соответствии с технологическими требованиями внутри помещения или части их круглогодично или в течение теплого либо холодного периода года;

· оптимальных (или близких к ним) гигиенических условий воздушной среды в производственных помещениях, если это экономически оправдано увеличением производительности труда;

· оптимальных условий воздушной среды в помещениях общественных и жилых зданий, административных и многофункциональных, а также вспомогательных зданий промышленных предприятий.

Кондиционирование воздуха, осуществляемое для создания и поддержания допускаемых или оптимальных условий воздушной среды, носит название комфортного, а искусственных климатических условий в соответствии с технологическими требованиями – технологического. Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических решений, именуемых системой кондиционирования воздуха (СКВ). В состав СКВ входят технические средства приготовления, перемешивания и распределения воздуха, приготовления холода, а также технические средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля.

В наши дни получило распространение проектирование систем кондиционирования на стадии разработки архитектурного проекта.

В XXI веке всё большее значение приобретает энергосбережение при кондиционировании (стоит вспомнить энергетический кризис в Америке, связанный с пиком потребления энергии кондиционерами. Учитывая ухудшающееся состояние окружающей среды, обеспечение чистого воздуха в помещении является одной из наиболее важных проблем. Кроме того, качество воздуха имеет большое значение в медицине (операционные и родильные боксы), при производстве электроники и в других высокотехнологичных производствах. Для точного поддержания значений температуры и влажности используются прецизионные кондиционеры.

Цель данной работы – изучение особенностей систем кондиционирования в ресторанах. Для достижения данной цели ставятся следующие задачи:

— дать понятие и классифицировать современные системы кондиционирования;

— рассмотреть системы кондиционирования для зданий ресторанного типа.

1. История появления и развития кондиционеров

Кондиционер – это устройство для поддержания оптимальных климатических условий в квартирах, домах, офисах, автомобилях, а также для очистки воздуха в помещении от нежелательных частиц.

Современное понятие «кондиционер» (от англ. air – воздух и condition – состояние) как обозначение устройства для поддержания заданной температуры в помещении, существует достаточно давно. Интересно, что впервые слово кондиционер было произнесено вслух еще в 1815 году. Именно тогда француз Жанн Шабаннес получил британский патент на метод «кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях». Однако практического воплощения идеи пришлось ждать достаточно долго. Только в 1902 году американский инженер-изобретатель Уиллис Кэрриер (Willis Carrier) собрал промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке. Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, здорово ухудшавшей качество печати. «Ископаемым» предком всех современных сплит-систем и оконников может считаться первый комнатный кондиционер, выпущенный компанией General Electric еще в 1929 году. Поскольку в качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак, пары которого небезопасны для здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу. То есть по своей сути это устройство было самой настоящей сплит-системой. Однако, начиная с 1931 года, когда был синтезирован безопасный для человеческого организма фреон, конструкторы сочли за благо собрать все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни. Долгое время лидерство в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце 50-х, начале 60-х годов инициатива прочно перешла к японцам. В дальнейшем именно они определили лицо современной индустрии климата. Так в 1958 году японская компания Daikin предложила первый тепловой насос, тем самым, научив кондиционеры подавать в помещение не только холод, но и тепло. А еще через три года произошло событие в значительной мере предопределившее дальнейшее развитие бытовых и полупромышленных систем кондиционирования воздуха. Это начало массового выпуска сплит-систем. Начиная с 1961 года, когда японская компания Toshiba впервые запустила в серийное производство кондиционер, разделенный на два блока, популярность этого типа климатического оборудования постоянно росла. Благодаря тому, что наиболее шумная часть кондиционера – компрессор теперь вынесена на улицу, в помещениях оборудованных сплит-системами намного тише, чем в комнатах, где работают оконники. Интенсивность звука уменьшена на порядок. Второй огромный плюс – это возможность разместить внутренний блок сплит-системы в любом удобном месте. Сегодня выпускается немало различных типов внутренних устройств: настенные, подпотолочные, напольные и встраиваемые в подвесной потолок – кассетные и канальные. Это важно не только с точки зрения дизайна – различные типы внутренних блоков позволяют создавать наиболее оптимальное распределение охлажденного воздуха в помещениях определенной формы и назначения. А в 1968 году на рынке появился кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало сразу несколько внутренних. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в себя от двух до девяти внутренних блоков различных типов. Существенным нововведением стало появление кондиционера инверторного типа. В 1981 году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою мощность, а уже в 1998 году инверторы заняли 95 % японского рынка. Ну и, наконец, последний из наиболее популярных в мире типов кондиционеров – VRV – системы были предложены в 1982 году компанией Daikin.

2. Классификация кондиционеров

Центральные кондиционеры – это промышленные агрегаты, которые применяются для обработки воздуха в крупных коммерческих и административных зданиях, плавательных бассейнах, промышленных предприятиях и других. Центральный кондиционер является неавтономным, то есть для работы ему необходим внешний источник холода: вода от чиллера, фреон от внешнего компрессорно-конденсаторного блока или горячая вода от системы центрального отопления, бойлера. Основными целевыми функциями данных систем являются: комфортная вентиляция с рекуперацией тепла, нагревом и охлаждением; вентиляция и осушение в помещениях плавательных бассейнов; промышленная вентиляция с рекуперацией и без рекуперации тепла. Обработанный центральными кондиционерами воздух по сети воздуховодов распределяется по всему помещению.

Прецизионные кондиционеры – В основном такой кондиционер применяется в помещениях, требующие поддержания заданных параметров с высокой надежностью и точностью, такие как медицинские учреждения, производственные помещения, лаборатории, посты управления, узлы связи, залы ЭВМ, диспетчерские пункты и другие помещения. Представляет собой моноблок, который содержит вентагрегат, фильтр, холодильную машину с фреоновым воздухоохладителем, водяной воздухонагреватель и электрокалорифер. Применяется кондиционер как в системах с рециркуляцией воздуха, так и в системах со 100% приточным воздухом.

Автономные системы кондиционирования воздуха снабжаются извне только электрической энергией, например, шкафные кондиционеры и т.п. Такие кондиционеры имеют встроенные компрессионные холодильные машины, работающие на фреоне-R22, R134A, R407C. Автономные системы охлаждают и осушают воздух, для чего вентилятор продувает рециркуляционный воздух через поверхностные воздухоохладители, которыми являются испарители холодильных машин, а в переходное или зимнее время они могут производить подогрев воздуха с помощью электрических подогревателей или путем реверсирования работы холодильной машины, по циклу так называемого «теплового насоса».

Кондиционер воздуха, работающий на наружном воздухе, называется приточным; на внутреннем воздухе – рециркуляционным; на смеси наружного и внутреннего воздуха – кондиционером с рециркуляцией.

Разновидности исполнения:

1. Мобильные – кондиционеры, не требующие монтажа; для использования достаточно вывести гибкий шланг из помещения для отвода тёплого воздуха. Конденсат обычно скапливается в поддоне в нижней части мобильного кондиционера

2. Оконные – состоящие из одного блока; монтируются в окне, стене и проч. Недостатки – высокий уровень шума, уменьшение инсоляции помещения из-за сокращения площади оконного проёма. Преимущества – дешевизна, лёгкость монтажа и последующего обслуживания, отсутствие разъёмных соединений во фреоновой магистрали и как следствие нет утечки фреона, максимально возможный КПД, длительный срок службы.

3. Сплит-системы (англ. split – расщепление) – состоят из двух блоков, внутреннего и наружного размещения, соединённых между собой трассой фреонопровода (обычно используются медные трубки). Наружный блок содержит (подобно холодильнику) – компрессор, конденсатор, дроссель и вентилятор; внутренний блок – испаритель и вентилятор. Различаются по типу исполнения внутреннего блока: настенный, канальный, кассетный, напольно-подпотолочный (универсальный тип), колонный и др.

4. Мульти-сплит системы – состоят из наружного блока и нескольких, чаще двух, внутренних блоков, связанных между собой трассой фреонопровода. Как и обычные сплиты различаются по типу исполнения внутренних блоков.

5. Системы с изменяемым расходом хладагента (VRF, VRV и т. д.) состоят из одного наружного блока (при необходимости увеличения общей мощности могут использоваться комбинации наружных блоков) и из некоторого количества внутренних блоков. Особенность систем состоит в том, что наружный блок меняет свою холодопроизводительность (мощность) в зависимости от потребностей внутренних блоков по данной мощности.

3. Устройство и принцип работы кондиционеров

Устройство. Основными узлами любого местного автономного кондиционера (как и любой холодильной машины) являются:

· Компрессор – сжимает рабочую среду – хладагент (как правило – фреон) и поддерживает его движение по холодильному контуру.

· Конденсатор – радиатор, расположенный во внешнем блоке. Название отражает процесс, происходящий при работе кондиционера – переход фреона из газообразной фазы в жидкую (конденсация). Для высокой эффективности и длительной эксплуатации преимущественно изготавливается из меди и алюминия.

· Испаритель – радиатор, расположенный во внутреннем блоке. В испарителе фреон переходит из жидкой фазы в газообразную (испарение). Также в основном изготавливается из меди и алюминия.

· ТРВ (терморегулирующий вентиль) – трубопроводный дроссель, который понижает давление фреона перед испарителем.

· Вентиляторы – создают поток воздуха, обдувающего испаритель и конденсатор. Используются для более интенсивного теплообмена с окружающим воздухом.

· Существуют следующие виды фильтров: воздушный электростатический и угольный (дезодорирующий). Воздушный – мелкая металлическая сетка, защищающая наши легкие и теплообменник от пыли и механических примесей. Этот фильтр не требует замены – его достаточно помыть в теплой воде или пропылесосить. Благодаря электростатическому заряду он удерживает мелкие заряженные частицы, пыльцу, микроорганизмы. И, наконец, угольный (карбоновый) фильтр устраняет табачный дым, запахи и наиболее мелкие частицы пыли величиной до 0,0001 мм.

Рис. 1. Наружный блок

Наружный блок (рис. 1) состоит из следующих узлов:

1. Вентилятор – создает поток воздуха, обдувающего конденсатор. В недорогих моделях имеет только одну скорость вращения. Такой кондиционер может стабильно работать в небольшом диапазоне температур наружного воздуха. В моделях более высокого класса, рассчитанных на широкий температурный диапазон, а также во всех полупромышленных кондиционерах, вентилятор имеет 2 – 3 фиксированных скорости вращения или же плавную регулировку.

2. Конденсатор – радиатор, в котором происходит охлаждение и конденсация фреона. Продуваемый через конденсатор воздух, соответственно, нагревается.

3. Компрессор – сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру. Бывает поршневого или спирального (scroll) типа. Поршневые компрессоры дешевле, но менее надежны, чем спиральные, особенно в условиях низких температур наружного воздуха.

4. Плата управления – как правило, устанавливается только на инверторных кондиционерах. В не инверторных моделях всю электронику стараются размещать во внутреннем блоке, поскольку перепады температуры и влажности снижают надежность электронных компонентов.

5. Четырехходовой клапан – устанавливается в реверсивных (тепло – холод) кондиционерах. В режиме обогрева этот клапан изменяет направление движения фреона. При этом внутренний и наружный блок как бы меняются местами: внутренний блок работает на обогрев, а наружный – на охлаждение.

6. Штуцерные соединения – к ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки (на рис. показано место расположения).

7. Фильтр фреоновой системы – устанавливается перед входом компрессора и защищает его от медной крошки и других мелких частиц, которые могут попасть в систему при монтаже кондиционера. Разумеется, если монтаж выполнен с нарушением технологии и в систему попало большое количество мусора, то фильтр не сможет его задержать.

8. Защитная быстросъемная крышка – закрывает штуцерные соединения и клеммник, используемый для подключения электрических кабелей. В некоторых моделях защитная крышка закрывает только клеммник, а штуцерные соединения остаются снаружи.

Рис. 2. Внутренний блок

Внутренний блок (рис. 2) состоит из следующих узлов:

1. Передняя панель – представляет собой пластиковую решетку, через которую внутрь блока поступает воздух. Панель легко снимается для обслуживания кондиционера (чистки фильтров и т.п.).

2. Фильтр грубой очистки – представляет собой пластиковую сетку и предназначен для задержки крупной пыли, шерсти животных и т.п. Для нормальной работы кондиционера фильтр необходимо чистить не реже двух раз в месяц.

3. Фильтр тонкой очистки – бывает различных типов: угольный (удаляет неприятные запахи), электростатический (задерживает мелкую пыль) и т.п. Наличие или отсутствие фильтров тонкой очистки никакого влияния на работу кондиционера не оказывает.

4. Вентилятор – предназначен для циркуляции очищенного и охлажденного либо подогретого воздуха в помещении, имеет 3 – 4 скорости вращения.

5. Испаритель – радиатор, в котором происходит нагрев холодного фреона и его испарение. Продуваемый через радиатор воздух, соответственно, охлаждается.

6. Горизонтальные жалюзи – регулируют направление воздушного потока по вертикали. Эти жалюзи имеют электропривод и их положение может регулироваться с пульта дистанционного управления. Кроме этого, жалюзи могут автоматически совершать колебательные движения для равномерного распределения воздушного потока по помещению.

7. Индикаторная панель – на передней панели кондиционера установлены индикаторы (светодиоды), показывающие режим работы кондиционера и сигнализирующие о возможных неисправностях.

8. Вертикальные жалюзи – служат для регулировки направления воздушного потока по горизонтали. В бытовых кондиционерах положение этих жалюзи можно регулировать только вручную. Возможность регулировки с пульта ДУ есть только в некоторых моделях элитных кондиционеров.

9. Поддон для конденсата (на рисунке не показан) – расположен под испарителем и служит для сбора конденсата (воды, образующейся на поверхности холодного испарителя). Из поддона вода выводится наружу через дренажный шланг.

10.Плата управления (на рисунке не показана) – обычно располагается с правой стороны внутреннего блока. На этой плате размещен блок электроники с центральным микропроцессором.

11.Штуцерные соединения (на рисунке не показаны) – расположены в нижней задней части внутреннего блока. К ним подключаются медные трубы, соединяющие наружный и внутренний блоки.

Принцип работы. Компрессор, конденсатор, дроссель (капиллярная трубка, ТРВ и др.) и испаритель соединены тонкостенными медными трубками (в последнее время иногда и алюминиевыми) и образуют холодильный контур, внутри которого циркулирует хладагент. (Традиционно в кондиционерах используется смесь фреона с небольшим количеством компрессорного масла, однако в соответствии с международными соглашениями производство и использование старых сортов, разрушающих озоновый слой, постепенно прекращается).

В процессе работы кондиционера происходит следующее. На вход компрессора из испарителя поступает газообразный хладагент под низким давлением в 3–5 атмосфер и температурой 10–20 °C. Компрессор кондиционера сжимает хладагент до давления 15–25 атмосфер, в результате чего хладагент нагревается до 70–90°C, после чего поступает в конденсатор (на примере R22).

Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, хладагент остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла. Соответственно, воздух, проходящий через конденсатор, нагревается.

На выходе конденсатора хладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10–20°C выше температуры атмосферного (наружного) воздуха. Из конденсатора теплый хладагент попадает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую медную трубку, свитую в спираль). На выходе ТРВ давление и температура хладагента существенно понижаются, часть хладагента при этом может испариться.

После ТРВ смесь жидкого и газообразного хладагента с низким давлением поступает в испаритель. В испарителе жидкий хладагент переходит в газообразную фазу с поглощением тепла, соответственно, воздух, проходящий через испаритель, остывает. Далее газообразный хладагент с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется. Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели или производителя.

Работа кондиционера (холодильника) без отвода тепла от конденсатора принципиально невозможна. В обычных бытовых установках это тепло является бросовым и отводится в окружающую среду, причём его количество значительно превышает величину, поглощённую при охлаждении помещения (камеры). В более сложных устройствах это тепло утилизируется для бытовых целей: горячее водоснабжение, и др.

Цикл охлаждения. Принцип работы кондиционера аналогичен принципу работы холодильника. Цикл охлаждения состоит из четырёх этапов:

1. Хладагент циркулирует по закрытому контуру системы, его движение поддерживается компрессором. На первом этапе в компрессор из испарителя поступает холодный парообразный хладагент низкого давления. Затем он сжимается, в течение этого процесса происходит повышение его температуры и давления.

2. Горячий пар поступает в конденсатор, где переходит в состояние жидкости высокого давления – процесс конденсации. Тепло, отводимое от хладагента вентилятором системы охлаждения, отдаётся окружающей среде.

3. Затем жидкий хладагент попадает в расширительный клапан, где он резко расширяется, при этом снижаются его давление и температура (он переходит в туманообразное состояние). Регулятор потока контролирует подачу хладагента в испаритель.

4. Хладагент низкого давления попадает в испаритель. Там он начинает кипеть и забирать тепло от воздуха внутри помещения, переходя при этом в газообразное состояние. Затем газообразный хладагент возвращается в компрессор, и цикл начинается заново.

Для нагрева воздуха в кондиционерах используется обратный цикл.

Контроль влажности воздуха. Обычно перед воздушным кондиционером ставится задача уменьшения влажности воздуха. Достаточно холодный (ниже точки росы) испарительный змеевик конденсирует водяной пар из обработанного воздуха (таким же образом, как и очень холодный напиток конденсирует водяной пар воздуха на внешней стороне стакана), отправляя воду в дренажную систему и, таким образом понижая влажность воздуха. Сухой воздух улучшает комфорт, так как он обеспечивает естественное охлаждение организма человека путём испарения пота с кожи. Обычно кондиционеры позволяют обеспечить относительную влажность воздуха от 40 до 60 процентов. Установка кондиционера с парогенератором позволяет поддерживать точное значение влажности в помещении.

Испарительные охладители. Вышеупомянутые персидские системы охлаждения были испарительными охладителями. В местах с очень сухим климатом они популярны, так как могут легко обеспечить хороший уровень комфорта. Испарительный охладитель – устройство, которое забирает воздух извне и пропускает его через влажную прокладку. Температура входящего воздуха, измеренная при помощи сухого термометра, уменьшается. Общее же «количество теплоты заключённое в воздухе» (внутренняя энергия) остаётся неизменным. Часть теплоты переходит в скрытую теплоту при испарении воды во влажных и более холодных прокладках. Такие охладители могут быть очень эффективны, если входящий воздух достаточно сухой. Также они дешевле и более надёжны и просты в обслуживании. Похожий тип охладителя, но использующий лёд для охлаждения и увлажнения воздуха, был запатентован американцем Джоном Горри Апалачиколой в 1842 году, который использовал это устройство для охлаждения пациентов в своём госпитале для больных малярией.

В основе работы любого кондиционера лежит свойство веществ поглощать тепло при испарении и выделять – при конденсации. В кондиционере это происходит следующим образом.

1. Сжатие. Испаренный парообразный хладагент поступает в компрессор по трубопроводу всасывания, а затем сжимается в кондиционере, и превращается в пар высокой температуры и высокого давления, который способен превращаться в жидкость при комнатной температуре.

2. Сжижение. Пар высокой температуры и высокого давления охлаждается воздухом в конденсаторе и сжижается.

3. Расширение. Проходя через капиллярную трубку (терморегулирующий вентиль), хладагент высокого давления, сжиженный в конденсаторе, переходит в состояние низкого давления, в котором он легко может испаряться.

4. Испарение. Жидкий хладагент низкого давления попадает в испаритель, поглощает тепло из окружающего воздуха и переходит в парообразное состояние.

Принцип работы кондиционера (рис. 3), таким образом, предельно прост: хладагент забирает тепло из воздуха в комнате и расходует его на свое испарение. Получившийся пар сжимают, и он отдает тепло уличному воздуху. При сжатии хладагент опять превращается в жидкость и опять готов забирать тепло из воздуха в комнате.

Некоторые кондиционеры могут и обогревать помещение с помощью так называемого теплового насоса. В этом режиме фреон циркулирует по контуру в обратном направлении, отбирая тепло из воздуха снаружи и передавая его внутрь помещения. Однако чем ниже температура на улице, тем труднее отбирать тепло из воздуха. Мощность обогрева падает по мере понижения температуры на улице, и при наружной температуре ниже -5°С не следует обогревать помещения с помощью кондиционера.

Итак: основные элементы кондиционера – это компрессор, теплообменники – конденсатор и испаритель, и соединяющие их трубки. Все остальные элементы служат для улучшения работы холодильного контура (вентиляторы) или для удобства пользователей (панель управления).

Чаще всего в кондиционерах используются герметичные поршневые компрессоры, в которых электродвигатель расположен внутри герметичного корпуса.

· При движении поршня (рис. 3) вверх по цилиндру компрессора хладагент сжимается. Поршень перемещается электродвигателем через коленчатый вал и шатун.

· Под действием давления пара открываются и закрываются всасывающие и выпускные клапаны компрессора холодильной машины.

· На схеме «а» показана фаза всасывания хладагента в компрессор. Поршень начинает опускаться вниз от верхней точки, при этом в камере компрессора создается разрежение и открывается впускной клапан. Парообразный хладагент низкой температуры и низкого давления попадает в рабочее пространство компрессора.

· В фазе сжатия пара и его выхода из компрессора поршень поднимается вверх и сжимает пар. При этом открывается выпускной клапан компрессора, и пар под высоким давлением выходит из компрессора.

Рис. 3. Схема работы кондиционера

4. Системы кондиционирования для ресторанов

кондиционер охлаждение влажность ресторан

Кондиционирование ресторанов, баров и кафе состоит из нескольких частей: вентиляция кухни, горячего цеха; кондиционирование зала кафе и бара с танцзалом (причем, с разделением на курящий и некурящий залы); кондиционирование административных и бытовых помещений (санузлы, гардероб). Все эти помещения обладают различными характеристиками и предъявляют к системе кондиционирования свои требования, а потому, выбрать подходящую систему кондиционирования – более чем сложно. Нужно помнить и о том, что проектировать систему кондиционирования кафе или ресторана следует в строгом соответствии с санитарными нормами и правилами, в которых определены необходимые требования, а сам проект необходимо согласовать в СЭС.

Для зала кафе или ресторана, скорее всего, подойдёт сплит-система кассетного или канального типа. Эти системы устанавливаются за подвесным или подшивным потолком, а потому не нарушают сложившегося интерьера. Обычно такие кондиционеры располагаются над центром помещения, что позволяет создавать максимально ровный температурный фон, а кроме того, они практически бесшумны.

Преимущество кассетного кондиционера – равномерное распределение воздушного потока по четырем направлениям, что позволяет использовать всего один кондиционер для охлаждения большого помещения, и делает его незаменимым в помещениях сложной формы. Кассетный кондиционер не нарушает сложившегося интерьера – при его установке в помещении видна только декоративная решётка.

При использовании сплит-системы канального типа распределение охлажденного воздуха осуществляется по системе воздуховодов. Принципиальное отличие канального кондиционера от остальных сплит-систем – в возможности подачи свежего воздуха с улицы в объёмах, необходимых для полноценной вентиляции кондиционируемых помещений. С помощью системы воздуховодов воздух подается в помещение одновременно с двух, трех, пяти, десяти и более сторон, а при необходимости его можно распределить сразу на несколько помещений.

Если фальшпотолок отсутствует, подойдут и сплит-системы настенного типа. Настенная сплит-система – самая распространенная модель кондиционеров, её выпускают абсолютно все существующие сегодня компании. При своей относительно невысокой стоимости, настенные кондиционеры замечательно справляются со своими функциями. Они компактны и неплохо вписываются практически в любой интерьер. Правда, использовать настенную сплит-систему можно только в одном помещении – на два, или тем более три, её уже не хватит.

В кафе, стены которых не приспособлены для крепления настенных внутренних блоков, а подвесных потолков нет, вполне подойдут напольно-потолочные кондиционеры. Устанавливаются они, как следует из названия, либо внизу стены, либо непосредственно на потолке. В первом случае, поток воздуха направляется вертикально вверх, а во втором – горизонтально вдоль потолка. Такая конструкция позволяет равномернее распределять охлажденный воздух по помещению и избегать попадания прямого потока на людей.

Заключение

Современные помещения большой площади, предназначенные для ресторанного сервиса, отличаются наличием большого объема воздуха и значительными теплоизбытками, часто даже в зимний период. По этой причине в ресторанах необходимо предусматривать кондиционирование воздуха в обеденных залах и в производственных помещениях предприятий общественного питания при значительных тепловыделениях. При этом производительность оборудования кондиционирования, удовлетворяющая современным требованиям оптимизации энергопотребления и обеспечения функциональной гибкости, играет решающую роль в выборе типа используемой системы.

Как и в любом другом помещении, в ресторане человеку необходимо создать комфортные условия. А они подразумевают не только соответствующую планировку, качественную внутреннюю отделку и культуру обслуживания, но и обеспечение комфортного микроклимата. Особенно эта проблема остра в крупных городах, воздух в которых в избытке содержит окись углерода, различные соединения свинца и тяжелых металлов, да и обыкновенную пыль.

Создание комфортного микроклимата в помещении дело непростое. Здесь не поможет банальный вентилятор, установленный в окне. Для этого разрабатывается система обеспечения, во-первых, вентиляции, т.е. обмена воздуха в помещениях для удаления избытков теплоты, влаги, вредных и других веществ, и, во-вторых, кондиционирования воздуха, т.е. автоматического поддержания в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения) на определённом уровне. Целью этих мероприятий является обеспечение оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей и ведения технологического процесса.

Предпочтительно в ресторанах, барах и кафе устанавливать промышленные кондиционеры, чтобы создать комфортные условия для посетителей. Хотя в небольших помещениях для экономии часто ставят обычные бытовые кондиционеры.

Кондиционер для ресторана может быть канального, или кассетного типа. Кассетный кондиционер возможно установить в том случае, если система вентиляции уже смонтирована и завершены отделочные работы. Канальный кондиционер для ресторана имеет смысл устанавливать совместно с системой вентиляции и прокладкой воздуховодов, тогда можно достичь большой эффективности работы кондиционера и вентиляции, а так же более комфортного воздухораспределения.

Список использованных источников

1. Волков Ю. Интерьер и оборудование гостиниц и ресторанов. – Ростов н/Д.: 2004.

2. Классификация систем кондиционирования и вентиляции // Мир климата, 2006. – № 6.

3. Кокорин О.Я. Современные системы кондиционирования воздуха. – М.: 2003.

4. Системы вентиляции и кондиционирования. Теория и практика. – М.: 2000.

5. www.lmc.ru/solutions/restourants/

6. www.climat-center.ru/

7. vent.temptechno.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

ГОУВПО “Норильский индустриальный институт”

Кафедра строительства и теплогазоводоснабжения

Реферат

по дисциплине “Теплоэнергетика зданий и городов”

на тему ”Системы кондиционирования воздуха

Выполнил: ст. гр. ТВ-03

Парежев А.А.

Проверил: доцент, к.т.н.

Коровкин В.П.

Норильск 2007

Содержание

Введение

1. Тепловые комфортные условия

2. История создания кондиционеров

3. Классификация систем кондиционирования

4. Кондиционеры сплит-системы

5. Работа современной сплит-системы в условиях низких температур

6. Упрощенная экспресс-методика расчета теплопритоков

7. Расчеты предполагаемой мощности кондиционера

Список литературы

Введение

Здоровье, работоспособность, да и просто самочувствие человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды в жилых и общественных помещениях, где он проводит значительную часть своего времени.

Если говорить о физиологическом воздействии на человека окружающего воздуха, то следует напомнить, что человек в сутки потребляет около 3 кг пищи и 15 кг воздуха. Что это за воздух, какова его свежесть и чистота, душно, жарко или холодно человеку в помещении, во многом зависит от инженерных систем, специально предназначенных для обеспечения воздушного комфорта.

1. Тепловые комфортные условия

На теплоощущения человека оказывают влияние, в основном, следующие четыре фактора: температура и влажность воздуха, скорость его перемещения (подвижность) и температура ограждающих поверхностей помещения. При различных комбинациях этих параметров тепловые ощущения человека могут оказываться одинаковыми. Необходимо иметь в виду, что, хотя, теплоощущение и определяется перечисленными параметрами, не любое их сочетание обеспечивает комфортные условия. Каждый из этих параметров может быть изменен не произвольно, а только в некоторых определенных пределах, удовлетворяющих условиям комфортных теплоощущений. Знание допустимых пределов колебаний температуры, влажности и подвижности воздуха позволяет регламентировать применение тех или иных видов СКВ. Если человек не ощущает ни холода, ни перегрева, ни движения воздуха около тела, метеорологические кондиции окружающей его воздушной среды (с учетом температуры поверхности ограждений) считаются в тепловом отношении комфортными. Иными словами, он чувствует себя комфортно в том случае, когда от него нормально (без форсирования теплоотдачи) отводится столько тепла, сколько вырабатывает его организм, т.е. комфортное теплоощущение человека зависит от баланса между теплогенерацией и теплопотерями в окружающую среду. В результате теплогенерации и теплопотерь внутренняя температура человеческого тела поддерживается на уровне 36,6-36,8’С и управляется довольно сложным механизмом автоматической терморегуляции организма: уменьшением или увеличением потока крови через кожный покров, а также усиленным или заторможенным обменом веществ (расходом энергии). Температура кожного покрова человека зависит от параметров окружающего воздуха и, в среднем, равна 33’С.

На рис.1. представлены кривые, показывающие изменение температуры кожного покрова различных участков тела человека. Как можно заметить, между разными зонами существуют некоторые отличия температурных уровней. Традиционно, средней температурой считается температура лба, составляющая примерно 32 ‘С при температуре окружающей среды 20-21’С.

Благодаря автоматической терморегуляции организма человек приспосабливается к изменению параметров окружающего воздуха. Однако эта терморегуляция эффективна лишь при медленных и малых отклонениях параметров от нормальных, необходимых для хорошего самочувствия.

При больших и быстрых отклонениях параметров воздушной среды нарушаются физиологические функции организма: терморегуляция, обмен веществ, работа сердечно-сосудистой и нервной системы и т.п.

При этом могут наблюдаться и серьезные отклонения в организме человека. Например, у людей, попавших в условия “перегрева”, повышается температура тела, резко снижается работоспособность, появляется повышенная раздражительность и т.п. На диаграмме (рис.2.) приведена зависимость производительности труда от изменения температуры окружающей среды. Как видим из графика, наблюдается резкое падение показателей производительности труда при превышении температуры более 26 ‘С.

Задача кондиционирования воздуха состоит в поддержании таких параметров воздушной среды, при которых каждый человек благодаря своей индивидуальной системе автоматической терморегуляции организма чувствовал бы себя комфортно, т.е. не замечал влияния этой среды.

С гигиенической точки зрения наиболее благоприятный уровень температуры, поддерживаемой в жилом помещении, составляет 22 ‘С, а допустимые колебания от 21 до 23 ‘С. Более низкая температура воздуха, например 18 ‘С, рекомендуемая в нормативных материалах при проектировании отопительных систем, оценивается как “прохладно” и “холодно”.

При этом следует отметить, что в микроклиматических условиях, которые принято считать ”нормальными ”, обычно до 10 % людей ощущают различную степень дискомфорта. Это объясняется различными социальными условиями жизни: привычным климатом, одеждой, питанием, жилищными условиями и пр.

Рис 1. Изменение температуры кожного покрова различных участков тела в условиях покоя в зависимости от изменения температуры окружающей среды:

Рис 2. Зависимость производительности труда от изменений температуры окружающей среды:

2. История создания кондиционеров

Мало кто знает, что слово кондиционер впервые было произнесено вслух еще в 1815 году. Именно тогда француз Жан Шабаннес получил британский патент на метод “кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях”. Однако, практического воплощения идеи пришлось ждать достаточно долго. Только в 1902 году американский инженер-изобретатель Уиллис Карриер собрал промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке. Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, здорово ухудшавшей качество печати…

Правда, уже через год аристократия Европы, посещая Кельн, считала своим долгом посетить местный театр. Причем, живой интерес публики вызывала не только (и не столько) игра труппы, а приятный холодок царивший в зрительном зале даже в самые знойные месяцы. А когда в 1924 году система кондиционирования была установлена в одном из универмагов Детройта, наплыв зевак был просто умопомрачительным. Если бы хозяин заведения догадался брать плату за вход, то, наверное, в короткий срок обогнал бы и Форда, и Рокфеллера. Впрочем, заведение внакладе не осталось в считанные дни его оборот вырос более чем в три раза!

Эти первые аппараты и стали предками современных систем центрального кондиционирования воздуха. Уже в те годы существовали водоохлаждающие машины-чиллеры, внутренние блоки-фанкойлы и нечто напоминающее современные центральные кондиционеры.

Со временем появлялись более совершенные компрессоры, в качестве хладагента стал использоваться фреон, а фанкойлы стали похожими на внутренние блоки сплит-систем. Однако принципиальная схема работы традиционных центральных систем кондиционирования осталась неизменной и по сей день.

“Ископаемым” предком всех современных сплит-систем и оконников может считаться первый комнатный кондиционер, выпущенный компанией General Electric еще в 1929 году. Поскольку в качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак, пары которого небезопасны для здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу. То есть, по своей сути, это устройство было самой настоящей сплит-системой! Однако, начиная с 1931 года, когда был изобретен безопасный для человеческого организма хладагент-фреон, конструкторы сочли за благо собрать все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни. Более того, в США, Латинской Америке, на Ближнем Востоке и в Индии “оконники” до сих пор являются наиболее популярным типом кондиционеров. Причины их успеха очевидны: они примерно вдвое дешевле аналогичных по мощности сплит-систем, а их монтаж не требует наличия специальных навыков и дорогостоящего инструмента. Последнее особенно важно вдали от очагов цивилизации, где легче отловить снежного человека, нежели найти гражданина знакомого с труборезом и заправочной станцией с блоком манометров.

Долгое время лидерство в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце 50-х, начале 60-х годов инициатива прочно перешла к японцам. В дальнейшем именно они определили лицо современной индустрии климата.

В 1958 году Японская компания Daikin разработала первый тепловой насос, тем самым, научив кондиционеры работать на тепло. А еще через три года произошло событие в значительной мере предопределившее дальнейшее развитие бытовых и полупромышленных систем кондиционирования воздуха. Это-начало массового выпуска сплит-систем. Начиная с 1961 года, когда японская компания Toshiba впервые запустила в серийное производство кондиционер, разделенный на два блока, популярность этого типа климатического оборудования постоянно росла. Благодаря тому, что наиболее шумная часть кондиционера-компрессор теперь вынесена на улицу, в помещениях оборудованных сплит-системами намного тише, чем в комнатах, где работаю оконники. Интенсивность звука уменьшена на порядок! Второй огромный плюс-это возможность разместить внутренний блок сплит-системы в любом удобном месте.

Сегодня выпускается немало различных типов внутренних устройств: настенные, подпотолочные, напольные и встраиваемые в подвесной потолок-кассетные и канальные. Это важно не только с точки зрения дизайна – различные типы внутренних блоков позволяют создавать наиболее оптимальное распределение охлажденного воздуха в помещениях определенной формы и назначения.

В 1969 году компания Daikin выпустила кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало сразу несколько внутренних. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в себя от двух до шести внутренних блоков, различных типов.

Существенным нововведением стало появление кондиционера инверторного типа. В 1981 году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою мощность, а уже в 1998 году инверторы заняли 95% японского рынка.

Ну и, наконец, последний из наиболее популярных в мире типов кондиционеров-VRV-системы были предложены компанией Daikin в 1982 году. Центральные интеллектуальные системы типа VRV состоят из наружных и внутренних блоков, которые могут быть удалены друг от друга на 100 метров, причем 50 из них по вертикали. К тому же, установка VRV-систем достаточно проста и не занимает много времени. Монтаж можно вести даже после проведения отделочных работ, а при острой необходимости – не прерывая работу офиса. Возможен и поэтапный ввод мощностей, с отдельных этажей или помещений. А вот традиционные центральные системы кондиционирования надо закладывать в проект еще на стадии строительства.

Благодаря целому ряду уникальных достоинств VRV системы составили серьезную конкуренцию традиционным центральным системам кондиционирования воздуха, а в ряде стран, например в Японии, практически полностью вытеснили их с рынка.

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

3. 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 (Рис.1) 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 (Рис.1а,2б,3в), шкафные кондиционеры и т.п.

Рис3. Фрагмент центрального кондиционера:

Рис4. Чиллер с водяным охлаждением конденсатора:

Рис5. Чиллер с воздушным охлаждением конденсатора:

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 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

СТРАНА

Доля кондиционеров с тепловым насосом, %

Средняя температура января, oC

Япония

97

+8

Греция

91

+9

Португалия

90

+9

Великобритания

61

+5

Испания

57

+7

Италия

47

+6

Италия

47

+6

Франция

29

+3

Германия

11

-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. http://www.abok.ru/ №4/1998

  3. http://www.abok.ru/ №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.

Ссылки (links):

  • http://www.abok.ru/avok_press/content.php?0+4+1998
  • http://www.abok.ru/avok_press/content.php?0+1+2004