Виды систем кондиционирования и вентиляции, рекомендации по их эксплуатации

Системы кондиционирования и вентиляции являются неотъемлемой частью любой постройки и определяющим фактором в создании комфортного микроклимата в помещении. В прошлые времена достаточную циркуляцию воздуха обеспечивали неплотности в окнах и дверях, камины и печи, а также общедомовые каналы вентиляции. Сегодня, при стремлении к герметизации квартир для сохранения тепла, эти способы организации воздухообмена уходят на второй план.

Как обеспечить правильную циркуляцию воздуха в доме или офисе и есть ли в этом необходимость? Попробуем ответить на этот вопрос в данном материале.

Назначение вентиляции в доме

Находясь в закрытом помещении, человек вдыхает большое количество воздуха. При неправильной организации системы вентиляции, воздух может застаиваться — в нём снижается содержание кислорода, он становится влажным и запылённым. Все это отрицательно влияет на общее самочувствие человека, а у людей с заболеванием дыхательных путей и аллергией может провоцировать появление болезней.

Чтобы избежать застоя воздуха, необходимо периодически проветривать помещение, открывая окна и двери на улицу. Именно эти действия обеспечивают приток свежего воздуха, а его отток проводится по системам общедомовой вентиляции, которая в обязательном организуется в каждой современной постройке.

Однако современные стеклопакеты и дверные коробки не обеспечивают достаточного притока воздуха. Их удобно открывать летом, но довольно проблематично использовать зимой при нашем климате. К тому же экология некоторых районов также довольно пагубно сказывается на здоровье людей, а систем фильтрации при такой естественной вентиляции не существует.

Обеспечить зданию хорошее проветривание призвана центральная система вентиляции и кондиционирования воздуха.

Система вентиляции

Вентиляция и кондиционирование воздуха в квартире или доме осуществляется при помощи различных устройств и конструкций. В их число входят системы, обеспечивающие:

• приток воздуха — клапаны вентиляции для окон, стен и дверей;
• вывод загрязнённого воздуха — вытяжки на кухне, каналы в ванной;
• охлаждение воздушных масс — кондиционеры, вентиляторы;
• подогрев — тепловые завесы.

Согласно нормам строительства, нормальный воздухообмен в жилых домах должен обеспечиваться за счёт общих систем вентиляции. Они представляют собой протяжённый канал, идущий из подвала дома к чердаку, имеющий многочисленные выходы в каждой квартире.

Широко распространена промышленная вентиляция и кондиционирование, которую монтируют на предприятиях и в других зданиях нежилого назначения:

• в производственных помещениях;
• на складах и цехах;
• в офисных центрах;
• на рынках и торговых центрах.

Такие системы значительно отличаются от тех, что применяются в жилых многоквартирных домах. Как правило, здесь используется более мощное и габаритное оборудование: развитые системы кондиционирования и обогрева, масштабные вытяжки и вентиляторы.

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.

1. 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.
2. 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.

Система кондиционирования

Хотя система кондиционирования воздуха чаще всего связана с вентиляцией в конструктивном плане, она имеет ряд функциональных и технических отличий. В данном разделе мы разберёмся, какие задачи выполняют устройства для охлаждения воздуха и как они различаются.

Что такое кондиционирование воздуха? Это процесс его охлаждения путём прохождения через отсек устройства, содержащий какой-либо хладагент. Классификация систем кондиционирования зависит от способа их обустройства — совместно с проветриванием или с помощью изолированных устройств.

В первом случае разрабатывается и монтируется такая вентиляционная система, которая наряду с циркуляцией воздуха может снижать его температуру. Для этого необходимо подобрать такое оборудование, которое будет снабжено не только фильтрами и вентиляторами, но и встроенными кондиционерами.
Преимущество такого метода: лёгкость монтажа и эксплуатации единой системы из нескольких совмещённых устройств. Недостаток: высокая стоимость приборов с вентиляцией и охлаждением.

Во втором случае кондиционирование воздуха осуществляется независимо от общей системы вентиляции при помощи изолированных устройств. Если охлаждение воздуха нужно обеспечить в рамках небольшой квартиры или офиса, для этого вполне подойдут обычные сплит-системы. Современные модели обладают массой полезных функций и могут самостоятельно поддерживать микроклимат в комнатах.

Если же речь идёт о кондиционировании целого здания, стоит обратить внимание на многоканальные установки.

Система центрального кондиционирования состоит из мощного прибора охлаждения, от которого отводятся многочисленные трубы во все комнаты здания. Обычно главный кондиционер обладает большими габаритами, что осложняет поиск места для его размещения и монтажа. Однако эта установка прекрасно справляется с регулировкой температуры по всему зданию. Преимущества: небольшая стоимость и расширенная функциональность. Недостаток: сложности в управлении двумя изолированными системами.

Основные факторы, влияющие на выбор системы вентиляции

Оборудование для систем кондиционирования и вентиляции должно быть подобрано в соответствии с условиями помещения или здания. В данном разделе перечислены основные параметры, которые стоит учитывать при разработке плана систем проветривания.

Объёмы воздуха

Устройства вентиляции во время работы должны полностью пропускать через себя весь воздух в комнате. В зависимости от объёмов масс, которые проходят через прибор за час работы, вычисляется его производительность и мощность.

Таким образом, чтобы выбрать правильные комплектующие, необходимо знать производительность системы вентиляции. Для этого вычисляется объём комнаты: площадь следует умножить на её высоту. Полученное значение умножаем на коэффициент 10 — в этом случае получится величина, соответствующая средней производительности (м³/час) .

Влажность в помещении

Ещё один фактор внешней среды, который регулируется системой вентиляции — это влажность воздуха. Для человека комфортным показателем содержания влаги в воздухе является 40–60%. Если эта отметка повышена или занижена, стоит выбрать приборы вентиляции, которые смогут нормализовать уровень содержания воды в кислороде. Стоит также отметить, что измерять уровень влажности лучше в зимний период — в это время радиаторы отопления сильно осушают воздух в квартире.

Температура

Системы вентиляции способны менять температуру воздуха, а кондиционеры и вовсе направлены на выполнение этой задачи. Поэтому стоит учитывать и этот показатель при выборе техники для проветривания. Как уже было сказано, разница температур в здании и за его пределами является основой для работы естественной вентиляции. А принудительные системы могут помочь успешно регулировать этот показатель, что особенно актуально в тёплое время года.

Правила установки и эксплуатации систем вентиляции

Общие системы вентиляции и кондиционирования обязательны к установке в процессе строительства любого современного здания. Они не только отвечают за чистоту и свежесть воздуха, но и являются важным фактором обеспечения противопожарной безопасности. Именно поэтому вентиляции следует уделять внимание даже при возведении нежилых построек — складов, производственных помещений и прочих.

При разработке системы вентиляции дома учитываются следующие нормы, которым она должна соответствовать:

• Основное назначение состоит в обеспечении приток и выведения воздуха их комнат для комфортного и безопасного нахождения людей в здании.
• Система должна своевременно и точно удалять вредные примеси из кислорода. Это обеспечивается путём установки фильтров на активные элементы конструкции.
• Приборы вентиляции и кондиционирования отвечают и за выведение лишней влаги из воздуха. Повышенная влажность может негативно сказываться на здоровье людей, а также отрицательно влияет на строительные конструкции, мебель, бумагу и другие материалы.
• Система кондиционирования регулирует температурный режим в здании в зависимости от времени года.

Для правильного обустройства систем вентиляции существуют определённые нормы, зафиксированные в «Строительных Нормах и Правилах». Это официальный свод инженерных правил, которые определяют технику строительства любых зданий. При разработке плана вентиляции, следует придерживаться требований разделов СНиП.

При эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха запрещается:

1. Закрывать и застраивать вентиляционные каналы и решётки.
2. Использовать помещения с центральными установками не по назначению, хранить в них посторонние предметы.
3. Использовать приточно-вытяжные воздуховоды и каналы для отвода газов от приборов отопления, газовых колонок, кипятильников и других нагревательных приборов.

Процесс монтажа вентиляционных систем

Системы для проветривания и охлаждения воздуха устанавливаются одновременно, поэтому важно учитывать соединение этих конструкций в процессе составления проекта.

В соответствии с этим правилом, монтаж системы осуществляется в несколько этапов:

1. Разработка проекта вентиляции и кондиционирования, в котором содержится описание всех элементов конструкции, определяется их расположение, а также учитываются особенности среды в каждом помещении дома.
2. Подготовка комнат к монтажным работам, их освобождение от строительных конструкций. Рекомендуется производить установку до начала любых отделочных работ, в течение чернового ремонта здания.
3. Закупка вентиляционных приборов и конструкций в соответствии с изначальным проектом. Мощность, производительность и другие характеристики приборов должны соответствовать условиям помещения, где их планируется расположить.
4. Осуществить процесс монтажа оборудования поможет приложенная к нему инструкция. При этом крайне важно в результате получить такую систему, которая будет долговечной, надёжной и высококачественной.
5. Запуск установленного оборудования, а также проведение работ, связанных с его наладкой, чтобы в будущем пользоваться им было легко и удобно.
6. Непосредственная эксплуатация систем вентиляции и кондиционирования воздуха, которая должна быть правильной и аккуратной.

Центральные системы кондиционирования воздуха и их автоматизация

Содержание статьи:

Системы кондиционирования воздуха или сокращенно СКВ предназначены для создания комфортных тепловых условий для человека или техники в помещении. Они позволяют создавать благоприятный микроклимат и в жару, и в холод при помощи использования в своем составе холодильной машины, работающей на фреоне.

Комфортное кондиционирование включает в себя существенную подготовку воздуха: охлаждение, нагрев, осушение, увлажнение, фильтрацию, ионизацию и т.д. Поддержание заданных параметров почти не зависит от параметров атмосферного воздуха и их колебаний. Исключением являются лишь случаи использования СКВ при недопустимых температурных значениях на улице, которые определил производитель техники.

Если более детально рассматривать назначение систем кондиционирования воздуха, то можно их разделить на две группы:

• СКВ комфортные – поддерживают основные параметры воздуха (температуру, влажность, чистоту), которые отвечают санитарно-гигиеническим нормам;
• СКВ технологические – поддерживают требуемые параметры воздуха в том или ином производственном или техническом помещении.

Схема системы кондиционирования

Например, одной из задач системы кондиционирования для квартиры является обеспечение нормального уровня влажности. Те же 20% – это нижняя граница нормы, при достижении которой кожа человека и его слизистые оболочки сохнут, а 70% – верхняя граница, при которой значительно снижается теплообмен тела с окружающей средой, ухудшается работа сердечно-сосудистой системы, начинаются головные боли и ощущается нехватка кислорода. Кондиционер поддерживает средние показатели влажности и летом, и зимой – около 40-60%.

СКВ технологические создают комфортные условия для техники на производстве. Например, безотказность мощных ЭВМ обеспечат прецизионные системы, способные контролировать температуру, влажность и подвижность воздуха с точностью до 0,5%.

Не все знают, что назначение системы кондиционирования – это еще и поддержание допустимого уровня углекислого газа в помещении.

В детских больницах, офисах, магазинах и квартирах показатели заметно отличаются, поэтому в этих заведениях устанавливаются совершенно разные типы систем кондиционирования.

Нормальный газовый состав воздуха могут обеспечить кондиционеры, способные осуществлять регулярный приток кислорода в помещение, то есть увеличивать кратность воздухообмена. Избыток или недостаток углекислоты в организме пагубно сказывается на здоровье.

Вообще классификация СКВ очень разнообразна. Они могут разделяться по разным признакам:

• по принципу размещения относительно обслуживаемой зоны – местные и центральные;
• по принципу действия – рециркуляционные, прямоточные и комбинированные;
• по количеству обслуживаемых помещений – одно- и многозональные;
• по количеству регуляторов параметров выходящего воздуха – однотрубные и двухтрубные.

Это не весь список классификаций. Многие авторы тематических книг придерживаются разных точек зрения на этот вопрос и выдвигают свои версии деления СКВ на классы.

Типы и устройство кондиционеров

компрессионный цикл охлаждения сплит-системы

Если говорить о типах систем кондиционирования, то здесь наблюдается большое разнообразие, так как существуют и устройства для квартиры, и приборы для административных зданий, и агрегаты для промышленных помещений. Автоматизация систем кондиционирования воздуха в данном случае достигается использованием дополнительного оборудования.

Они могут быть выполнены в виде моноблока или двухкомпонентного устройства – сплит-системы. Первые имеют в одном корпусе все элементы, обеспечивающие движение фреона по холодильному контуру. У вторых более шумные детали вынесены в наружный блок, размещаемый на улице, а во внутреннем (комнатном) остаются фильтры, вентилятор, испарительный радиатор, иногда плата управления и другие нешумные детали.

Устройство любой СКВ, работающей на фреоне, предполагает наличие таких важных элементов, как:

• компрессор, осуществляющий сжатие и всасывание хладагента;
• теплообменники испарительного и конденсаторного типа, через которые передается тепловая энергия от фреона к окружающей среде;
• вентиляторы, обеспечивающие обдув теплообменников;
• фильтры механической очистки + нередко фильтры тонкой очистки;
• плата управления, отвечающая за работу всей электроники;
• регулятор потока (ТРВ или капиллярная трубка) для дозированной подачи жидкого хладагента из конденсатора в испаритель;
• 4-ходовый клапан у «теплых» кондиционеров, перенаправляющий хладагент в другую сторону.

диаграмма зависимости давления и теплосодержания

Устройство системы кондиционирования воздуха промышленного типа гораздо сложнее. В том же чиллере может быть несколько рядов вентиляторов или определенное количество трехходовых клапанов, изменяющих направление движения воды у чиллера с водяным охлаждением конденсатора.

Самая простая принципиальная схема системы кондиционирования воздуха показана здесь. На ней отражены все основные составляющие компрессионного цикла охлаждения вместе с соединяющими коммуникациями.

Практически во всех СКВ принципиальная схема цикла идентична. Представить цикл охлаждения можно и в виде графического изображения, как на рисунке. Здесь левая часть кривой – это состояние насыщенной жидкости, правая – состояние насыщенного пара. В точке соединения фреон может быть в любом состоянии.

Бытовые СКВ кондиционеры

Как уже говорилось, существуют системы кондиционирования воздуха для жилых помещений – это бытовые сплит-системы, и промышленные – для обеспечения нужд производства или других промышленных и технологических объектов. Есть так называемые полупромышленные или коммерческие системы, которые монтируют в офисах, магазинах, административных помещениях и на других общественных объектах.

К системам кондиционирования для квартиры можно отнести настенные, напольно-потолочные, кассетные, канальные и колонные сплит-систем, а также оконные и мобильные моноблоки, которые отличаются по конструкции внутреннего блока. Они же часто применяются в качестве полупромышленных устройств, но только с увеличенным мощностным диапазоном. Самым популярным бытовым устройством для охлаждения является настенный сплит, но его мощностной потенциал ограничен, так как у пользователей бытовых приборов нет потребности в сильной струе охлажденного воздуха.

У сплит-систем компрессор находится во внешнем блоке, поэтому работа таких приборов совершенно бесшумна. Если внутренних блоков, соединенных с внешним электрическими проводами и фреоновой трассой, несколько, то речь уже идет о мульти-сплит системе кондиционирования воздуха. К наружному модулю можно присоединить от 2 до 9 внутренних.

VRV и VRF-системы кондиционирования

VRV-система

Существуют многозональные системы, которые работают только с одним типом комнатных блоков – например, настенным, то есть все внутренние модули должны быть исключительно одного типа. Но современные производители выпускают мульти-сплит системы кондиционирования с возможностью подключения разнотипных внутренних блоков к одному наружному, при этом для зданий, имеющих большое количество помещений с различной тепловой нагрузкой уже не первый год создаются многозональные системы с изменяемым расходом хладагента. У них один внешний агрегат способен обеспечивать десятки внутренних.

Например, у MITSUBISHI ELECTRIC серия СИТИ МУЛЬТИ рассчитана на 16 внутренних модулей различных типов и совершенно разной мощности. Эти инверторные системы с переменной производительностью оснащены специальным терморегулирующим клапаном, который меняет мощность блока в зависимости от нагрузки и тем самым регулируют расход фреона. Температура поддерживается за счет этого более точно и не происходит никаких перепадов.

Внутренние блоки системы кондиционирования по типу мульти-сплит, как у MITSUBISHI ELECTRIC, могут работать в разных режимах одновременно. Это обеспечивает BC-контроллер, распределяющий фреон между блоками и разделяющий его с помощью сепаратора на пар и жидкость высокого давления. Благодаря этому сепаратору устройство данной системы кондиционирования воздуха упрощается – присоединение блоков к контроллеру осуществляется всего двумя трубками. Монтаж становится дешевле и проще, количество фитингов для стыковки уменьшается, допустимая длина трубопровода и перепады высот значительно увеличиваются.

Как правило, у простых мульти-сплит систем наружные и внутренние блоки соединяются линейно, то есть на каждый комнатный модуль нужна отдельная трасса. У многозональных от внешнего блока отходит лишь одна пара трубок, которая потом разветвляется по древовидному принципу с помощью рефнетов.

Рефнет имеет разные размеры сечения. При совмещении с трубой его обрезают по линии подходящего диаметра.

рефнет

Многозональные устройства с переменным расходом хладагента имеют еще одно название – VRV-системы кондиционирования или VRF. Их преимущества очевидны:

• длина единой системы трубопровода доходит до 100 м и даже более, перепады высот между блоками – до 50 м, что позволяет размещать наружный модуль в любом удобном месте;
• количество внутренних блоков, соединяемых с одним внешним, доходит до нескольких десятков, при этом производительность последнего может быть на 30% меньше суммарной производительности первых;
• управление может осуществляться как с индивидуальных пультов ДУ, так и с центрального стационарного пульта или компьютера – специальное программное обеспечение дает возможность объединить компьютерную сеть с кондиционерной сетью и управлять каждым кондиционером с персонального компьютера в разных зонах здания.

Разницы между понятиями VRF-системы кондиционирования и VRV практически нет. Изначально создание такой системы принадлежит компании DAIKIN, поэтому остальные производители применяют другую аббревиатуру, что не меняет смысл. Просто разные производители наделяют разными техническими возможностями выпускаемую технику (длина трассы, возможность рекуперации и т.д.)

Стоит помнить, что работа всех блоков в разных режимах (охлаждение и тепло) возможна только при трехтрубной системе соединения. Двухтрубная VRF-система кондиционирования способна обеспечить разные заданные параметры воздуха, но только в одном режиме.

наружный блок VRV-установки

Наружный блок некоторых VRV-систем кондиционирования может быть похож на полупромышленный двухвентиляторный блок или иметь более серьезную конструкцию, как на картинке.

Минусом кондиционирования с помощью VRV-системы можно считать заметный шум, издаваемый клапаном расхода. Его стараются спрятать в подсобном помещении или подвесном потолке. Также существуют устройства с выносным клапаном.

Проектирование и расчет систем кондиционирования

При подборе нужного холодильного устройства в квартиру часто пользуются экспресс-методикой расчета СКВ, при которой берется во внимание примерная тепловая нагрузка на помещение, относительно чего и выбирается наиболее близкий типоразмер устройства. Подбор производят по номинальной холодопроизводительности.

На 10 м² берут 1 кВт мощности по холоду и прибавляют к полученным данным от 10 до 30% в виде запаса на поступающее тепло от бытовой техники, оконных и дверных проемов, осветительных приборов и т.д.

Данная методика расчета подходящей системы кондиционирования позволяет упростить проектировочные работы, но допускает неточности, если применять ее к системам с большими возможностями и более сложным устройством, например, к многозональным СКВ. Она вполне применима при покупке бытовых сплит-систем и оконных/мобильных моноблоков.

Что требуется знать и учитывать при проектировании систем кондиционирования со сложным устройством? В первую очередь смотрят на исходные данные:

• региональное местоположение объекта и расположение относительно сторон света;
• строительные чертежи и планы помещения;
• категорию объекта с учетом противопожарных норм;
• чертежи с указанием размещения всего оборудования здания;
• количество осветительных приборов;
• характеристики энергоносителей;
• данные уже существующих СКВ.

После анализа всех предоставленных данных приступают непосредственно к проектированию СКВ, которое обычно проходит в два этапа.

На первом этапе выбирают систему с техническим обоснованием, почему именно данный тип лучше для этого помещения. Здесь производят расчет системы кондиционирования по мощности, определяют ее расположение на объекте, прописывают число задействованных приборов, определяют параметры площади для установки и вычисляют примерную стоимость всех работ с оборудованием.

Второй этап предполагает разработку рабочего проекта с учетом строительной планировки, теплотехнических характеристик строительных конструкций и технологического задания. Обязательно рассчитывают воздухообмен, тепловой и тепловлажностной баланс помещения, проводят аэродинамический расчет воздушных сетей и гидравлический расчет жидкостных коммуникаций.

Далее все согласуется с заказчиком, СЭС, пожарной инспекцией и по необходимости вносятся изменения в проект. После заказывается оборудование и рабочие чертежи передаются монтажникам.

Техническое обслуживание и ремонт кондиционеров

Любая СКВ требует регулярного технического обслуживания, то есть очистки и проверки рабочих параметров, а в отдельных случаях – ремонта.

Стандартное техническое обслуживание СКВ – это профилактика поломок оборудования. Оно состоит из:

• внешней очистки блоков;
• промывки и дезинфекции фильтров, вентиляторов, радиаторов;
• чистки дренажного трубопровода;
• поверки давления в системе и температуры выходящих потоков воздуха;
• протяжки крепежных деталей.

При необходимости может понадобиться дозаправка или полная перезаправка контура фреоном.

Обычно основное назначение очистки системы кондиционирования – предотвращение выхода из строя таких деталей, как вентилятор, четырехходовой клапан, компрессор. Если ее не проводить, то КПД прибора уменьшается, внутри начинают размножаться бактерии, при включении устройства появляется неприятный запах, а перечисленные элементы ломаются.

Даже если очистка системы кондиционирования воздуха проводилась регулярно, иногда поломки неизбежны. Перепады напряжения ведут к выходу из строя платы управления, которая является «мозгом» машины, а нарушение рекомендаций производителя по ее использованию в определенных температурных рамках приводит к проблемам с механическими элементами контура.

Пример того, какой ремонт систем кондиционирования воздуха может потребоваться, приведен в таблице.

Проблема	Причина	Восстановительные работы
Заклинивание компрессора; неравномерный пуск; невозможность пуска	Включение прибора на обогрев зимой при температуре ниже -5°C Брак завода-изготовителя Некачественный монтаж трассы	Восстановление работоспособности детали или ее полная замена
Заклинивание вентилятора во внешнем блоке; поломка лопасти вентилятора	Сильное загрязнение из-за отсутствия ТО Включение прибора в сильные морозы Брак завода-изготовителя	Замена вентилятора
Мигание светодиодов; уход в коды ошибок; некорректная работа основных режимов; неисправности вентилятора, компрессора, пускового конденсатора	Выгорание отдельных микросхем Полное выгорание платы Брак завода-изготовителя	Восстановление отдельных микросхем или полная замена платы
Обмерзание блоков; плохое охлаждение; шум при работе	Утечка фреона	Дозаправка/полная заправка фреоном, замена вальцовочных соединений, перепайка труб

Техническое обслуживание промышленных СКВ и ремонтно-восстановительные работы по устранению неполадок в них проходят по более сложной схеме и занимают больше времени. Своевременное выявление проблем и их устранение помогает избежать остановки всего рабочего процесса на производстве или любом другом крупном объекте нежилого назначения.

Профилактическое обслуживание бытовых систем рекомендуется проводить два раза в год. Промышленные установки необходимо обследовать и чистить гораздо чаще – минимум раз в квартал, максимум – раз в месяц. Все зависит от условий эксплуатации и местонахождения СКВ.

Вентиляция и кондиционирование воздуха в здании: процесс и типы систем

• Разделы
  • Вентиляция
    • Вытяжка
    • Кондиционирование
  • Отопление
  • Микроклимат
    • Увлажнители и очистители
    • Осушители и ионизаторы


Вентиляция

03.10.2018

5.2 тыс.

Кондиционирование воздуха — это… Что такое Кондиционирование воздуха?

Устройство кондиционирования

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

Цели

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 холодо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля.

История кондиционирования воздуха

Первые попытки кондиционирования воздуха производились в Персии тысячи лет назад. Персидские устройства охлаждения воздуха использовали способность воды сильно охлаждаться при испарении. Типичный кондиционер тех дней представлял собой специальную шахту, улавливающую дуновение ветра, в которой размещались пористые сосуды с водой или протекала вода из источника. Воздух в шахте охлаждался и насыщался влагой и, затем, подавался в помещение. Устройство было сравнительно эффективно для жаркого и сухого климата, такой кондиционер не смог бы работать при высокой относительной влажности воздуха.

В Индии летом в качестве двери использовался каркас, обвитый индийской кокосовой пальмой — татти. Сверху двери устанавливалась ёмкость, которая медленно заполнялась водой за счёт капиллярного эффекта в тканях татти. Когда уровень воды достигал определённого значения, ёмкость опрокидывалась, орошая водой дверь, и возвращалась в исходное состояние. Такой цикл многократно повторялся, пока пальма оставалась живой и получала достаточно света (см. ст. Транспирация).

В 1820 году британский ученый и изобретатель Майкл Фарадей обнаружил, что сжатый и сжиженный аммиак охлаждает воздух при испарении. Но его идеи были в значительной степени теоретическими. Электрический способ кондиционирования воздуха был изобретён Уиллисом Кэррьером примерно в 1902 году. Им же была разработана первая система кондиционирования воздуха для типографии в Бруклине (Нью-Йорк). Летом, при процессе печатания, постоянное изменение температуры и влажности не позволяло добиться качественной цветопередачи. Кэрриер разработал аппарат, который охлаждал воздух до постоянной температуры и осушал его до 55 %. Своё устройство он назвал «аппаратом для обработки воздуха». В 1915 году он и ещё шесть коллег-инженеров основали собственную компанию «Garner Engineering Co.», впоследствии переименованную в «Carrier». Сегодня компания «Кэрриер» — один из ведущих производителей кондиционеров, ей принадлежит 12 % мирового объёма производства кондиционеров.

Сам термин кондиционирование воздуха впервые был предложен в 1906 году Стюардом Крамером, который связывал это понятие с получением кондиционного товара.

Позже дорогие системы кондиционирования воздуха начали применяться для улучшения производительности труда на рабочих местах. Затем сфера применения кондиционирования была расширена для улучшения комфорта в домах и автомобилях. В 1950-х годах в Соединённых Штатах наблюдался взлёт продаж кондиционеров для жилых помещений.

Первые кондиционеры и холодильники использовали токсичные газы, такие как аммиак и метилхлорид, которые приводили к смертельным несчастным случаям в случае утечки. В 1930-х годах по соображениям безопасности фирма Дженерал Электрик выпустила кондиционер, компрессорно-конденсаторный агрегат которого располагался с внешней стороны здания. Это была первая сплит-система.

Первый автомобильный кондиционер имел мощность охлаждения 370 Вт, был создан фирмой С & С Kelvinator Co в 1930 году и установлен на Кадиллаке.

Томас Мидгли младший первым предложил в качестве хладагента использовать дифторхлорметан, названный потом фреоном в 1928 году. Этот хладагент оказался намного более безопасным для людей, но не для озонового слоя атмосферы. Фреон — торговая марка компании Дюпон для всех CFC, HCFC или HFC хладагентов, название каждого включает число, указывающее на молекулярный состав (R-11, R-12, R-22, R-134a). Наиболее часто используется смесь HCFC, или R-22, но планируется отказаться от неё в производстве новых приборов к 2010 году, и совсем избавиться от неё к 2020 году. R-11 и R-12 больше не изготовляются^{[источник не указан 1271 день]}, единственный способ купить их — это очистить газ, находящийся в старых кондиционерах. В наши дни набирает популярность хладагент R-410A, безопасный для озонового слоя Земли, невоспламеняющийся, нетоксичный и энергосберегающий. А еще позже на хладагеты, не содержащие ни хлор, ни фтор, т.е. углеводороды (напр. изобутан — R-600).

В 1980-х годах компанией Toshiba был разработан новый способ управления компрессором, заключающийся в изменении частоты тока электропитания компрессора — инверторные системы.

Способы кондиционирования воздуха

Цикл охлаждения

Принцип работы кондиционера аналогичен принципу работы холодильника.

Основная статья: Парокомпрессионный холодильный цикл

Необходимо отметить, что в реальных условиях обратный цикл холодильной машины состоит из более чем 4 точек: например, при применении винтового компрессора горячие сжатые пары хладагента попадают сразу не в конденсатор, а в маслоотделитель. И только оттуда направляются в конденсатор. После конденсатора жидкий хладагент, как правило, поступает в ресивер (специальный резервуар), а уже из него направляется в расширительный (дросельный) клапан.

Для нагрева воздуха в помещении кондиционеры переходят в режим работы теплового насоса — конденсатор выполняет роль испарителя, а испаритель роль конденсатора, то есть отводимая теплота конденсации используется для нагрева воздуха.

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.

Современное кондиционирование воздуха

В наши дни получило распространение проектирование систем кондиционирования воздуха 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^{[источник не указан 1271 день]}). 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.

Литература

• Внутренние санитарно-технические устройства. В 2-х ч. Под ред. И. Г. Староверова. // Авт.: В. Н. Богословский, И. А. Шепелев, В. М. Эльтерман и др. Изд. 2-е перераб. и доп. Ч.2. Вентиляция и кондиционирование воздуха. — Москва: Стройиздат, 1977—502с.(Справочник проектировщика), С. 126. — УДК 697.9.001.2(031)
• Стефанов Е. В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. — СПб.: АВОК «Северо-Запад», 2005. — 391.: ил. — УДК 697.9 (075.8)

Ссылки

Раздел II Системы кондиционирования воздуха Лекция № 2 Область применения установок для кондиционирования воздуха и их классификация

План

2.1. Задачи кондиционирования воздуха

2.2. Классификация систем кондиционирования воздуха

2.3. Принципиальные схемы систем кондиционирования воздуха

2.1. Задачи кондиционирования воздуха

Производства многих отраслей промышленности: электронной, приборостроительной, химической, текстильной, радиотехнической, оптической, пищевой, машиностроительной и других предъявляют определенные требования к состоянию воздушной среды в помещениях для ведения технологических процессов.

Основными нормируемыми параметрами в помещениях являются: температура, относительная влажность и скорость движения воздуха. К состоянию воздушной среды могут предъявляться дополнительные требования по очистке воздуха от пыли, а в специальных помещениях (больницах, операционных и т. п.) – по очистке его от бактериальных загрязнений.

В отдельных отраслях промышленности (пищевой, медицинской и др.) предъявляются определенные требования к состоянию воздуха внутри аппаратов, обусловленные особенностями технологических процессов.

В горячих цехах различных отраслей промышленности, угольных шахтах, на теплоэлектростанциях и т. п. для улучшения условий труда и повышения его производительности также необходимо обеспечить нормируемые параметры воздушной среды.

Для обеспечения указанных требований предназначены системы кондиционирования воздуха (СКВ), задачами которых в производственных помещениях являются создание и автоматическое поддержание заданных параметров воздушной среды при изменяющихся метеорологических условиях и различных тепло- и влагопоступлениях.

Задачи кондиционирования воздуха в зрелищных и спортивных зданиях, универсальных магазинах, библиотеках, музеях, железнодорожных и авиационных вокзалах, гостиницах и других культурно-бытовых и административных зданиях заключаются в обеспечении санитарно-гигиенических требований к параметрам воздушной среды, оказывающим благоприятное влияние на самочувствие людей и условия эксплуатации самих зданий.

В соответствии с изложенными задачами Строительные нормы и правила (СНиП 41-01-2003) предусматривают кондиционирование воздуха применять для следующих целей:

• для обеспечения параметров микроклимата и чистоты воздуха, требуемых для технологического процесса по заданию на проектирование; при экономическом обосновании или в соответствии с требованиями специальных нормативных документов;

• для обеспечения параметров микроклимата в пределах оптимальных норм (всех или отдельных параметров) по заданию на проектирование;

• для обеспечения необходимых параметров микроклимата в пределах допустимых норм, когда они не могут быть обеспечены вентиляцией в теплый период года без применения искусственного охлаждения воздуха.

2.2. Классификация систем кондиционирования воздуха

В состав СКВ входят устройства, осуществляющие требуемую обработку воздуха (фильтрацию, охлаждение, подогрев, осушку, увлажнение), транспортирование его, раздачу в обслуживаемые помещения, источники тепло- и холодоснабжения, средства автоматического регулирования, контроля и управления, а также вспомогательное оборудование.

Основное оборудование для обработки и перемещения воздуха, как правило, компонуется в одном агрегате — кондиционере. В различных СКВ, кроме того, применяется вспомогательное оборудование: местные подогреватели, эжекционные и вентиляторные кондиционеры-доводчики, глушители аэродинамического шума.

Несмотря на то, что в настоящее время распространены СКВ различных видов, общепризнанной классификации их пока нет. Ниже приводится примерная классификация СКВ, наиболее широко используемых в отечественной практике.

По целевому назначению СКВ делятся на два основных вида: комфортные и технологические.

Комфортные системы устраиваются в жилых, общественных и ад­министративных зданиях для создания благоприятных условий труда и отдыха.

Технологические системы применяются в производственных зданиях для обеспечения оптимальных параметров воздушной среды, обусловленных требованиями технологических процессов. При этом заданные параметры не должны превышать допустимые санитарно-гигиенические нормы для пребывания людей.

Кондиционеры бывают автономные и неавтономные.

Автономные кондиционеры имеют источники тепла и холода, с помощью которых приготовляется воздух требуемых параметров. Эти кондиционеры оборудуются, как правило, электрокалориферами для подогрева воздуха и холодильными машинами для его охлаждения. Для автономных кондиционеров требуется подвод извне электроэнергии для двигателей и калорифера, а также воды для охлаждения конденсаторов холодильных машин. В настоящее время намечено производство автономных кондиционеров, оборудованных холодильными машинами с конденсаторами воздушного охлаждения, которые не будут нуждаться в подводе воды.

Неавтономные кондиционеры снабжаются извне электроэнергией для питания двигателей вентилятора и насосов, теплоносителем для подогрева обрабатываемого воздуха и холодоносителем для его охлаждения. В качестве теплоносителя применяют пар или горячую воду, в качестве холодоносителя — холодную воду или рассол.

В зависимости от размещения кондиционеров по отношению к обслуживаемым помещениям различают центральные и местные СКВ.

Центральные СКВ оборудуются, как правило, неавтономными кон­диционерами, размещенными вне обслуживаемых помещений.

Центральный кондиционер состоит из унифицированных типовых секций, предназначенных для выполнения следующих основных операций по обработке воздуха: охлаждения и осушки в камерах орошения или поверхностных воздухоохладителях; нагревания в воздухонагревателях; увлажнения в камерах орошения; очистки от атмосферной пыли воздушными фильтрами; смешивания наружного и рециркуляционного воздуха; регулирования воздуха воздушными клапанами; перемещения воздуха вентиляторными агрегатами.

Производительность таких кондиционеров составляет от 10 до 250 тыс. м³ / ч.

Местные СКВ оборудуются как автономными, так и неавтономными кондиционерами, устанавливаемыми в обслуживаемых помещениях. Они обеспечивают заданные условия воздушной среды не во всем объеме помещения (например, в горячих цехах, машинных залах электростанций), а только в его части. Местные СКВ также могут обслуживать небольшие помещения, рабочие кабинеты, лаборатории, торговые залы, жилые комнаты и пр.

Для кондиционирования воздуха в жилых и других небольших помещениях применяются комнатные кондиционеры оконного типа производительностью от 300 до 500 м³ / ч.

Кондиционеры могут работать либо на наружном воздухе (прямоточные СКВ), либо на смеси наружного и рециркуляционного воздуха (СКВ с частичной рециркуляцией). Применение частичной рециркуляции воздуха сокращает расходы тепла в зимний период и холода в летний и, следовательно, снижает эксплуатационные затраты. Однако возможность применения частичной рециркуляции воздуха должна решаться в зависимости от выделяющихся в кондиционируемых помещениях вредностей, согласно указаниям, приведенным в нормативных источниках.

По давлению, развиваемому вентиляторами, кондиционеры делятся на три категории: низкого давления (до 1000 Па), среднего давления (до 3000 Па) и высокого давления (свыше 3000 Па).

По числу воздуховодов для подачи кондиционированного воздуха к помещениям СКВ делятся на одноканальные и двухканальные.

По скорости воздуха в приточных воздуховодах: на низкоскоростные (до 8 м / с) и высокоскоростные (более 8 м / с) СКВ.

По способу холодоснабжения воздухоохладителя кондиционера от источника холода СКВ подразделяются на системы с непосредственным испарением хладагента и с промежуточным холодоносителем.

По сезонности обеспечения условий в помещении СКВ могут быть круглогодичными и сезонными (для работы только летом или зимой).

СКВ подразделяются также по обеспеченности расчетных внутренних условий. СКВ, обеспечивающие строгое поддержание заданных оптимальных условий в течение всего года обычно относят к системам полной обеспеченности. Если же это требование не выполняется или выполняется в пределах допустимых условий в отношении одного параметра, например температуры, или в течение сезона или другого ограниченного отрезка времени, то СКВ относят к системам неполной (допустимой) обеспеченности.