Центральные системы кондиционирования воздуха в крупных зданиях

Оглавление

Устройство и принцип работы кондиционера

В любых кондиционерах имеются основные узлы:

компрессор;
испаритель;
терморегулирующий вентиль — трубопроводный дроссель;
конденсатор;
вентиляторы;
четырехходовой клапан, нужен для переключения режимов (охлаждение – обогрев);
электронная система управления;
датчики температуры;
система фильтров.

Конденсатор, компрессор, испаритель и терморегулирующий вентиль соединяются тонкостенными алюминиевыми или медными трубками, образуя холодильный контур. Внутри этого контура циркулирует хладагент (сейчас это фреоны R-22 и R-410A). Весь рабочий процесс подразделяется на несколько шагов:

Из испарителя в газообразном состоянии хладагент поступает на вход компрессора. В этот момент давление низкое всего 3–5 атмосфер и температура от +10 до +20 °C. Хладагент сжимается с помощью компрессора до давления 15–25 атмосфер, в результате чего тот нагревается до +70—+90 °C, и поступает в конденсатор.
Конденсатор интенсивно обдувается и хладагент, остыв, переходит из газообразного состояния в жидкое, выделяя дополнительное тепло. И, проходя через конденсатор, воздух нагревается.
На выходе конденсатора хладагент в теплом жидком состоянии попадает в длинную тонкую медную трубку, свитую в спираль — терморегулирующий вентиль.
Давление и температура хладагента на выходе терморегулирующего вентиля сильно понижаются, часть хладагента при этом может испариться.
Смесь жидкого и газообразного хладагента после дросселирующего устройства с низким давлением поступает в испаритель.
В испарителе хладагент переходит в газообразную фазу и поглощает тепло, соответственно, воздух, проходящий через испаритель, остывает.
Далее на вход компрессора поступает газообразный хладагент с низким давлением и весь цикл повторяется.

Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его модели, типа или производителя.

Устройство наружного блока

Наружный блок устанавливается вне охлаждаемого помещения. Помимо фасада здания, это могут быть крыша, лестничные марши и т. д. Внешний и внутренний блок соединены фреоновыми магистралями.

Наружный блок включает в себя компрессор, капиллярную трубку, конденсатор, 4-ходовой клапан, фильтр-осушитель или ресивер, вентилятор. Если это сплит-система, то имеются иные сопутствующие элементы — реле силовой коммутации компрессора, плата управления.

Внешний блок неинверторного кондиционера не имеет электронных блоков, здесь все подключено через кабель к электронике внутреннего блока.

Устройство внутреннего блока

Внутренний блок располагается на стенах, потолке, на полу или встраивается в подвесной потолок. Электроника внутреннего блока управляет параметрами кондиционера:

взаимодействует с пультом дистанционного управления, который также измеряет температуру в помещении;
в обычном кондиционере, в соответствии с установленной пользователем температурой, управляет цикличностью включения/выключения компрессора и вентилятора внешнего блока;
управляет направлением воздушного потока;
при работе на обогрев периодически переводит кондиционер на охлаждение, чтобы не допустить замораживание радиатора внешнего блока;
взаимодействие внутреннего и внешнего блоков инверторного кондиционера происходит по цифровому каналу.

Зачем необходима вентиляция?

Обновление воздуха позволяет предупредить заболевания сердечно-сосудистой и центральной нервной системы, повышенный уровень потливости, ухудшение внимания, хронические болезни у людей со слабым иммунитетом.

Стандартная вентиляционная система позволяет:

уменьшить концентрацию пыли и других мелких частиц в воздухе;
подобрать комфортную температуру для работы;
вывести выхлопные газы и агрессивные компоненты, которые вызывают аллергию.

Конечно, можно и открыть форточки, но тогда в комнату попадет пыль и грязный воздух. А в холодное время суток увеличатся расходы за отопление. Также, на здоровье человека негативно влияют сквозняки.

Естественная система вентиляции не может в полной мере обеспечить проветриваемость помещения

Прецизионный кондиционер

Прецизионные промышленные кондиционеры(от англ. «precision» — точность, четкость) можно считать разновидностью промышленных кондиционеров. Прецизионные кондиционеры способны поддерживать с высокой точностью не только температурный режим внутри помещения, но и относительную влажность воздуха. Последнее достигается за счет встраивания в блок кондиционера гигростата (прибора, измеряющего влажность) и увлажнителя воздуха. Такое климатическое оборудование имеет весьма узкую область применения — серверные, станции сотовой связи, сверхточные производства, фармацевтическая промышленность, музеи, помещения насыщенные дорогой электроникой и т.д. Прецизионные кондиционеры выполняются в виде моноблочной конструкции или двух блоков — наружного и внутреннего. В этом случае наружный блок содержит конденсатор с вентилятором, а внутренний — компрессор, испаритель с вентилятором, увлажнитель и систему автоматики. Основные технические характеристики прецизионных промышленных кондиционеров:

точность контроля и поддержания температурных параметров в помещении — +/- 1С;
точность контроля и поддержания относительной влажности воздуха — +/-2%;
диапазон мощностей прецизионных кондиционеров — от 5 до 100 кВт;
возможность работы в широком диапазоне температур наружного воздуха (до -35С);
прецизионные кондиционеры отличаются повышенной надежностью и отказоустойчивостью при работе в любом режиме.
Такие кондиционеры рассчитаны на круглогодичную работу 24/7 в течение 10 лет;
эффективная вентиляция и очищение воздуха от пыли.

Виды систем вентиляции

Современные системы вентиляции и кондиционирования воздуха способствуют его притоку в помещение и помогают регулировать его температуру. Они имеют довольно развёрнутую классификацию в зависимости от способа работы и технических характеристик.

Естественная и принудительная вентиляция

Воздухообмен в помещении может быть организован естественным путём или с помощью специальных устройств для притока и оттока воздуха. В зависимости от способа действия виды систем делятся на естественные и принудительные.

Естественная вентиляция действует за счёт разницы температур и давления в помещении и за его пределами. Она организуется при помощи двух открытых каналов. Так, отверстие или труба для притока воздуха обычно располагается в нижней части комнаты. Поступающий холодный воздух, нагреваясь, поднимается наверх под действием физических законов, где расположен канал для вывода воздушных масс. Естественная вентиляция очень проста в установке, однако она обладает низкой эффективностью в тёплое время года, когда температура в здании и на улице практически не отличается.
Принудительная вентиляция работает благодаря вентиляторам, вытяжкам и кондиционерам, которые нагоняют в комнату свежий воздух и выводят застоявшийся. Такая система имеет более сложное строение, однако она отличается удобством и универсальностью. Приточные и вытяжные каналы можно расположить в любом месте квартиры и выставить на нужном режиме, они будут эффективно работать как зимой, так и летом.

Направление воздушного потока

Вентиляционные системы классифицируются также в зависимости от направления воздушного потока. По этому признаку они подразделяются на приточные и вытяжные конструкции. Как следует из названия, приточные детали отвечают за поступление свежего воздуха в помещение, а вытяжные – за вывод загрязнённых масс через вентиляцию.

Устройства, входящие в систему вентиляции, также подразделяются в зависимости от направления, которое они придают воздушному потоку.

по применению

для обеспечения комфортных параметров. Применяются в местах пребывания людей, для обеспечения хорошего самочувствия. Эти системы можно встретить в кафе, офисах, торговых центрах и других административных или общественных зданиях.
для поддержания технологических параметров. Применяют на производстве, для поддержания характеристик нужных для протекания технологического процесса. В качестве примера может служить кондиционирование молочных камер.

по производительности

бытовые(RAC). К ним относятся разные виды сплит-систем производительностью до 6-8 кВт.
полупромышленные(PAC). Это системы производительностью выше 8 кВт и ниже 20 кВт. Применяются для средних и больших помещений площадью от 60 до 300м2.
промышленные(U). Используются для большого помещения или нескольких помещений, производительность выше 20 кВт (руфтопы, перцизионные кондиционеры и т.д.)

по конструктивному исполнению

моноблочные. Модель состоит из одного блока. К ним относятся оконные и мобильные кондиционеры.
сплит-системы. Имеющие внутренний и внешний блок.Могут быть различных видов.

по виду регулировки параметров

с качественным регулированием. Еще называют однотрубное. Параметры микроклимата регулируют изменением температуры тепло- или хладагента.
с количественным регулированием. Двухтрубное, где по паралельным каналам подается холодный и нагретый воздух и регулировка происходит смешиванием этих потоков.

по месту размещения

центральные. Такие системы находятся за пределами кондиционированного помещения. Могут обслуживать как одно так и несколько помещений. К их преимуществам относятся: 1) кроме функции нагрева и охлаждения могут нагревать, увлажнять и вентилировать воздух; 2) элементы, нуждающиеся в обслуживании находятся в одном месте; 3) возможность понижения шумовых показателей при помощи шумоглушителей; 4) возможность комплектации рекуператором. Огромным недостатком считаются большие габариты, из-за чего сужается область их применения.
местные. Устанавливаются непосредственно в кондиционируемом помещении. К плюсам относится простая и легкая установка, в следствии чего применяются в жилых комнатах, в серверных, в гостиницах, залах и т.д.

по числу кондиционируемых помещений

однозональные. Кондиционируют одну комнату (обычная сплит-система).
многозональные. Обслуживают несколько зон в помещении или ряд комнат (мультисплит-система).

Моноблочные версии кондиционеров

Одноблочные или моноблочные типы кондиционеров подразделяются на несколько видов, среди которых есть модели для дома и производственных помещений. С внешней стороны воздух принудительно поступает в блок во время работы вентилятора, внутри он охлаждается и направляется в помещение.

Моноблоки конструктивно проще, что объясняет их меньшую стоимость, но есть и недостатки: большие габариты и явный шумовой фон. Существует три основных вида таких кондиционеров.

Оконные кондиционеры монтируют в нижнюю часть оконного проема или в стену. Это самый доступный и примитивный вид кондиционеров, предназначенный для дома или рабочего помещения. Оконные версии дешевле прочих, но не лишены типичных неудобств в виде громкого шума и большого размера. В процессе установки в проем возникает необходимость уменьшить окно и площадь остекления, а монтаж при стеклопакетах потребует больших трудозатрат.
Мобильные кондиционеры существуют в двух видах. Мобильные моноблоки представляют собой большой модуль с гибким воздухоотводом, который устанавливается на плоскость, например, на пол. Мобильные сплит-системы отличаются от классических типов: наружный блок монтируют за окном и подсоединяют к внутреннему с помощью гибкого воздухоотвода. При этом компрессор расположен во внутреннем модуле, следовательно, уровень фонового шума в процессе работы будет создавать дискомфорт.
Крышный тип систем кондиционирования представляет собой большой блок, установленный непосредственно на крыше частного коттеджа или здания. От основного блока проводят систему к одному или нескольким внутренним модулям (мульти-система). Это мощные и производительные агрегаты, служат для кондиционирования воздуха нескольких помещений. Чаще всего крышные модели приобретают для организации VRF/VRV-систем, но могут быть использованы и для частных домов или дачи.

Типы системы кондиционирования

Ниже представлены различные типы систем кондиционирования воздуха, доступные в современном мире:

Центральное кондиционирование:

Центральное кондиционирование — наиболее распространенный тип системы охлаждения. Его предпочтительно использовать в больших домах из-за его эффективного охлаждения. Система кондиционирования обеспечивает циркуляцию холодного воздуха по приточным и возвратным каналам.

Приточные каналы и регистры располагаются на стене или полу дома, подающие воздух внутрь. Как только воздух становится теплым, он циркулирует обратно в приточные каналы и регистрирует, когда он будет возвращен обратно в кондиционер.

Установка этих типов систем кондиционирования воздуха требует глубокого обдумывания, планирования и подготовки. Выбор размера имеет решающее значение для функциональности системы, установка системы неправильного размера, даже если она эффективна, затраты на коммунальные услуги будут больше, чем должны быть.

Бесканальный кондиционер с мини-сплит-системой:

Бесканальные системы кондиционирования воздуха с мини-сплит-системой также широко распространены, но в нее были внесены новые детали. Подобно центральному типу кондиционирования, эти системы имеют внутренний блок обработки и наружный компрессор / конденсатор.

Эти типы систем кондиционирования воздуха эффективны при охлаждении отдельного помещения, поскольку система может содержать до четырех внутренних блоков управления. Блок обработки подключается к наружному блоку. Кроме того, каждая единица обработки имеет свой собственный термостат, что позволяет каждому из них работать при разной температуре. Определенная часть может охлаждаться в системе.

Оконный кондиционер:

Оконный кондиционер — это компактная установка, идеально подходящая для охлаждения одной конкретной комнаты. Система также известна как «единый блок», она устанавливается в окне комнаты. При его работе теплый воздух направляется через заднюю часть системы кондиционирования и продувает холодный воздух через переднюю часть. Он идеально подходит для тех, кто защищает небольшие помещения, и не подходит для больших домов, поскольку в такой среде он не охлаждает эффективно.

Портативный кондиционер:

Эти типы систем кондиционирования относятся к системе охлаждения оконных блоков нового поколения. Он забирает воздух из комнаты и охлаждает его, а затем отправляет обратно в комнату. Он также выводит теплый воздух снаружи через выхлопной шланг, установленный в окне.

Геотермальное отопление и охлаждение:

Геотермальная энергия устойчива, энергоэффективна и имеет долгий срок службы. Такой процесс охлаждения и нагрева возможен, потому что температура земли всегда остается 55 градусов. Он не меняется независимо от того, насколько жарко или холодно. Геотермальные технологии извлекают тепло из земли и используют его внутри дома. Система содержит геотермальный змеевик (петли или колодцы), установленный глубоко в земле, он охлаждает и нагревает дом, а затем распределяет его обратно в землю.

Гибридные кондиционеры:

Гибридные кондиционеры представляют собой систему теплового насоса, работающую на ископаемом топливе или электричестве. Производители грамотно выбирают подходящий источник энергии, чтобы сэкономить деньги и энергию.

Система работает так же, как обычно летом, забирая тепло из помещения и распределяя его наружу. Зимой он работает в обратном направлении, забирая тепло снаружи, чтобы отвести его в дом.

Гибридная насосная система работает по второму закону термодинамики, согласно которому тепло передается от горячего объекта к холодному. Таким образом, когда температура хладагента опускается ниже внешней температуры, тепло, получаемое из окружающей среды, передается змеевикам теплового насоса системы и хладагенту. Отводимое тепло превращается в теплый кондиционированный воздух в помещении.

В заключение отметим, что кондиционер — это широко используемое сегодня спасательное устройство. Мы рассмотрели почти или все, что вам нужно знать о системе кондиционирования воздуха, включая ее определение, функции и работу. Мы также рассмотрели его составные части, типы и их классификации.

Особенности монтажа

Вся система мультизонального оборудования может включать в себя десятки внешних блоков. Так, современные модели имеют возможность подсоединения до 40 магистралей. Но и это не предел возможностей такого оборудования. Фирмы производителей климатического оборудования постоянно вносят коррективы в свои выпускаемые модели. Так, одни из самых дорогостоящих аппаратов имеют возможность эффективно справляться с работой более 90 точек одновременно.

Монтаж должен быть безошибочным. Сложность установки кондиционера состоит именно в сложной структуре магистралей. А по отдельности, подключение одного блока к внешнему агрегату, ничем особенным не отличается от монтажа квартирной сплит-системы.

Особенности расположения внешнего блока устройства

Правильный монтаж внешнего блока также важен. Звук работы двигателя, и вентилятора не должны быть слышны в помещении. Поэтому, таковые системы часто отдаляют от периметра здания на 10–30 метров. Чем мощнее сама модель, тем дальше будет вмонтирован блок. Для нескольких каналов магистрали достаточно 7–10 метров. Помимо дискомфорта от звука, это обусловлено и тем, что длина медной трассы не может превышать 30-40 метров. Существует и другой вариант – крыша здания. Таковое расположение кондиционера не принесет дискомфорта пользователям оборудования. Так, единственный недостаток будет в неудобности закрепления на кровле самого оборудования.

Крыша здания – это не единственное альтернативное место для установки кондиционера. Иногда архитектурное строение кровли не позволяет разместить большое и тяжелое оборудование. Если использовать мощную металлическую раму, то его можно подвесить, как обычный внешний блок. Расположение оборудования на стене – это не лучший вариант решения проблемы, но иногда единственный доступный. Место под внешний блок всегда определяют исходя их нескольких факторов, таких как:

конструктивные особенности самого здания (стен и кровли);
наличие свободной приватизированной территории около строения;
наличие вблизи планируемого места жилых домов и расстояния до них.

Выбор места под внешний блок системы VRV лучше доверить специалистам. Таковые люди, часто сталкиваются подолгу своей деятельности с решением подобных вопросов, поэтому их мнение будет наиболее важным.

Громоздкие внешние блоки удобно монтировать на крыше

Влияние

Воздействие на здоровье

В жаркую погоду кондиционер может предотвратить тепловой удар , обезвоживание из-за чрезмерного потоотделения и другие проблемы, связанные с гипертермией . Волны сильной жары — это наиболее смертоносное погодное явление в развитых странах. Кондиционирование воздуха (включая фильтрацию, увлажнение, охлаждение и дезинфекцию) можно использовать для создания чистой, безопасной, гипоаллергенной атмосферы в больничных операционных и других средах, где надлежащая атмосфера имеет решающее значение для безопасности и благополучия пациентов. Иногда его рекомендуют для домашнего использования людям, страдающим аллергией , особенно на плесень .

Плохо обслуживаемые градирни могут способствовать росту и распространению таких микроорганизмов, как Legionella pneumophila , инфекционный агент, вызывающий болезнь легионеров . Пока градирня поддерживается в чистоте (обычно с помощью обработки хлором ), этих опасностей для здоровья можно избежать или уменьшить. Штат Нью-Йорк кодифицировал требования к регистрации, обслуживанию и тестированию градирен для защиты от легионеллы .

Воздействие на окружающую среду

Хладагенты вызвали и продолжают вызывать серьезные экологические проблемы, включая разрушение озонового слоя и изменение климата , поскольку несколько стран еще не ратифицировали Кигалийскую поправку, направленную на сокращение потребления и производства гидрофторуглеродов .

В настоящее время на кондиционирование воздуха приходится 20% потребления энергии в зданиях во всем мире, и ожидаемый рост использования кондиционирования воздуха из-за изменения климата и внедрения технологий приведет к значительному росту спроса на энергию. Альтернативы постоянному кондиционированию воздуха включают пассивное охлаждение, пассивное солнечное охлаждение, естественную вентиляцию, рабочие шторы для уменьшения солнечного излучения, использование деревьев, архитектурных шторы, окон (и использование оконных покрытий) для уменьшения солнечного излучения .

В 2018 году Организация Объединенных Наций призвала сделать технологию более устойчивой для смягчения последствий изменения климата.

Экономические эффекты

Кондиционирование воздуха вызвало различные сдвиги в демографии, особенно в Соединенных Штатах, начиная с 1970-х годов:

Коэффициент рождаемости весной был ниже, чем в другие сезоны, до 1970-х годов, но затем эта разница уменьшилась в течение следующих 30 лет.
Выровнялась и летняя смертность , которая была выше в регионах, подверженных аномальной жаре летом.
В Солнечном поясе сейчас проживает 30% всего населения США, когда в начале 20 века его населяли 24% американцев.

Это изобретение, впервые разработанное для целевых отраслей, таких как пресса, а также для крупных заводов, быстро распространилось среди государственных учреждений и администраций с исследованиями, в которых утверждается, что производительность повысится почти на 24% в местах, оборудованных кондиционированием воздуха.

Конструкция системы

В общем корпусе центрального кондиционера размещены секции, исполняющие определенные функции. Их комплектация зависит от марки и типа оборудования.

Стандартный набор модулей:

Секция вентиляторов. Назначение – обеспечение забора атмосферного воздуха и подача в кондиционируемые зоны. Используются приборы центробежного типа.
Секция охлаждения. Теплообменник, состоящий из медных трубок, по которым циркулирует вода или фреон. В первом случае внешним источником холода является чиллер. При использовании фреона в качестве хладагента модуль соединяется с компрессорно-конденсаторным блоком.
Секция фильтрации. Функция модуля — очистка закачанного воздуха. В кондиционере задействованы две группы фильтров: первичные и вторичные. На начальном этапе происходит очистка устройствами класса EU1-EU3, удаляющими до 60 % пыли. Вторая ступень – использование фильтров тонкой очистки EU5-EU6, задерживающих 90% загрязнения. Улавливающие элементы монтируются на раме с уплотнителем. Центральные установки для кондиционирования воздуха оснащаются синтетическими гофрированными, мешочными, абсорбционными, дезодорирующими фильтрами.
Секция нагрева. Конструктивно напоминает модуль охлаждения (состоит из трубок). Комплектуется водяным, паровым или электрическим нагревателем.
Секция увлажнения. Модуль представляет собой пароувлажнитель или оросительную камеру с форсункой. Проходящий воздух насыщается мелкой водяной взвесью. После секции устанавливается каплеуловитель, предотвращающий попадание влаги в другие части оборудования.
Секция шумопоглощения. Для снижения интенсивности шума установлены звукопоглощающие пластины. Они изготавливаются из нескольких слоев минеральной ваты или стекловолокна. Пластины приглушают работу вентиляторов.

Выводы и полезное видео по теме

Видеоролик о местной вентиляции в помещении с технологическим оборудованием:

Видео поясняет особенности и актуальность проектирования системы вентиляции, ее варианты оборудования и нюансы монтажа:

Особенности работы стандартной системы вентиляции демонстрирует видеоролик:

https://youtube.com/watch?v=wbOWzWN0ZQk

Каждая из систем вентиляции имеет свои особенности. При выборе нужно учесть множество факторов: от специфики использования помещения до наличия препятствий для воздушного потока. Однако тщательный подход позволит остановиться на оптимальной системе вентиляции.

После изучения материала остались вопросы по теме статьи? Или вы можете дополнить вышеизложенное ценными сведениями? Пожалуйста, оставляйте свои комментарии, задавайте вопросы, делитесь опытом в блоке под статьей.

Системы центрального кондиционирования воздуха