Кондиционирование воздуха
I. Что такое кондиционирование воздуха?
Кондиционирование воздуха (от латинского condicio — условие, состояние). Под термином «Кондиционирование воздуха» обычно понимают создание и автоматическое поддержание в закрытых помещениях и средствах транспорта параметров воздушной среды (температуры, относительной влажности, чистоты, состава, скорости движения и давления воздуха), наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологических процессов, обеспечения сохранности культурных ценностей и т. п. БСЭ.
С помощью кондиционера создается Ваша комфортная среда: именно та температура и влажность, которые подходят именно Вам. Современные кондиционеры производят чистый, здоровый, свежий воздух; удаляют избыточную влажность и предупреждают появление плесени, и все это без сквозняков или шума! Кондиционер помогает Вам чувствовать себя лучше. На работе благоприятно сказывается на работоспособности, дома — поможет ощущать себя отдохнувшим, бодрым и полным энергии.
Кондиционер не только приносит в Ваш дом комфорт и чистый здоровый воздух — он также положительно влияет на Ваши бытовые приборы, мебель, паркет. Влажность воздуха 40-60% является оптимальной и для людей и для их окружающей среды.
Компания Медиа Тек предоставляет: системы управления микроклиматом, системы вентиляции и кондиционирования для дома, климат контроль.
Смотрите также: управление климатом.
II. Кондиционеры. Какие они бывают?
Кондиционеры условно классифицируются по конструктивным особенностям и области применения. Главный критерий выбора — это мощность охлаждения.
Классификация по конструкции:
Моноблочные — оконные и мобильные.
Сплит-системы — внешний блок с компрессором и один внутренний блок.
Мультисплит-системы — внешний блок с компрессором и более двух внутренних блоков.
Классификация по области применения:
Бытовые: оконные, мобильные, настенные сплит- и мультисплит-системы.
Полупромышленные: кассетные, канальные, напольные, колонные, с разными типами внутренних блоков.
Промышленные: прецизионные, центральные, мультизональные системы, чиллеры — фанкойлы, крышные.
Оконный кондиционер — морально устарел. Основным недостатком оконного кондиционера считается высокий уровень шума, создаваемый компрессором, а достоинствами — невысокая цена и простота установки. Низкая популярность оконных кондиционеров объясняется тем, что при их монтаже нарушается теплоизоляция помещения (зимой холодный воздух будет проникать внутрь через корпус кондиционера). Однако в регионах с теплым климатом этот недостаток не является критичным, поэтому на юге России оконные кондиционеры занимают заметную долю рынка.
Мобильный кондиционер в свою очередь имеет напольное исполнение, он легко может перемещаться из комнаты в комнату. Для вывода нагретого воздуха достаточно вывести гибкий воздуховод на улицу через форточку. Его недостаток — это повышенный шум от компрессора, ограниченная мощность.
Настенный кондиционер (сплит-система) — самый распространенный и наиболее доступный по цене. Настенный кондиционер можно установить в любом небольшом помещении. Их мощность позволяет охлаждать от 15 до 70 кв. м. Внутренний блок бытовых кондиционеров обычно устанавливают в верхней части наружной стены комнаты, а наружный блок с другой стороны той же стены по уровню ниже внутреннего. Такое размещение позволяет сократить длину межблочных коммуникаций.
Помимо бытовых выпускаются полупромышленные настенные кондиционеры, отличающиеся большей мощностью. Внешне они похожи на бытовые сплит-системы, однако превосходят их по ресурсу, надежности, максимальной длине коммуникаций. Эти аппараты используются в больших бытовых помещениях, в общественных местах и помещениях технологического назначения.
Канальные кондиционеры являются сплит-системами. Основной монтаж осуществляется за подвесным потолком. Межпотолочное пространство скрывает внутренний блок кондиционера и воздуховодную сеть распределения охлажденного воздуха. Благодаря такой конструкции канальные кондиционеры могут охлаждать сразу несколько помещений. Недостатком канального кондиционера является сложность и ограниченность по диапазону раздельного регулирования температуры в разных помещениях.
Кассетные кондиционеры так же являются сплит-системами. Внутренний блок кассетной сплит системы монтируется в подвесной потолок. Внешняя его часть имеет размер стандартной потолочной плитки 600 × 600 мм, или 1200 × 600 мм при большей мощности. Такая кассета закрывается в плоскости потолка декоративной решеткой с распределительными жалюзи — диффузором. Кроме малой заметности в интерьере, его характерное свойство — равномерное распределение воздушного потока, что позволяет использовать всего один кондиционер кассетного типа для охлаждения большого помещения.
Напольно-потолочный кондиционер является альтернативой кассетному, если нет подвесного потолка., Они имеют небольшую глубину, до 250 мм. Монтируются либо внизу стены — поток воздуха направляется по стене вверх, или на потолке — поток направляется по плоскости потолка. Существуют модели потолочных кондиционеров распределяющие охлажденный воздух вокруг себя с регулировкой потока отдельно по четырём направлениям.
Колонный кондиционер применяется на промышленных объектах, где требуется большая мощность охлаждения. Он имеет большие габариты и вес. Создавая значительный поток холодного воздуха не позволяет находиться вблизи него.
III. Кондиционер. Как это работает?
Принцип работы кондиционера такой же, как и у холодильника. Это принцип работы холодильной машины. Тепло из одного места переносится в другое место посредством хладагента. Хладагентом в бытовых кондиционерах является инертный газ фреон. Он поглощает тепло воздуха в помещении, и отдаёт его в окружающую среду.
Устройство кондиционера: из школьной физики известно, что жидкость во время испарения поглощает тепло. Во время конденсации пара тепло, наоборот, передается воздуху. Температура кипения жидкости зависит от давления. Рассмотрим, как на основе этих явлений происходит охлаждение воздуха в помещении на примере сплит-системы, схематически изображенной на рис. 1.
Сплит-система состоит из двух блоков: внутреннего, который находится в комнате и внешнего, который размещается на фасаде, или крыше дома. Кондиционер в целом состоит из следующих основных узлов.
Компрессор — сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру.
Конденсатор — радиатор, расположенный во внешнем блоке. В нём фреон переходит из газообразной фазы в жидкую (конденсация).
Испаритель — радиатор, расположенный во внутреннем блоке. В испарителе фреон переходит из жидкой фазы в газообразную (испарение).
ТРВ (терморегулирующий вентиль) — понижает давление фреона перед испарителем.
Все эти устройства соединены между собой медными трубками в теплоизоляции, образуя холодильный контур. По контуру циркулирует фреон в разных агрегатных состояниях. В контур добавляется необходимое количество специального компрессорного масла. Стандартная длина трубок около 5 метров. Эта длина оптимальна для согласованной работы бытовой сплит-система. Не желательно её значительно изменять в большую, или меньшую сторону.
Работа кондиционера определяется следующим процессом:
- В компрессор из испарителя поступает газообразный фреон под низким давлением в 3 — 5 атмосфер и температурой 10 — 20°С.
- Компрессор сжимает фреон до давления 15 — 25 атмосфер, в результате чего фреон нагревается до 70 — 90°С и поступает в конденсатор.
- Конденсатор обдувается воздухом, имеющим температуру ниже температуры фреона, в результате фреон остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла. При этом воздух, проходящий через конденсатор, нагревается. На выходе из конденсатора фреон находится в жидком состоянии, под высоким давлением, температура фреона на 10 — 20°С выше температуры атмосферного воздуха.
- Из конденсатора теплый фреон поступает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), который в бытовых кондиционерах выполняется в виде капилляра (длинной тонкой медной трубки, свитой в спираль). В результате прохождения через капилляр давление фреона понижается до 3 — 5 атмосфер и фреон остывает, часть фреона может при этом испариться.
- После ТРВ смесь жидкого и газообразного фреона с низким давлением и низкой температурой поступает в испаритель, который обдувается комнатным воздухом. В испарителе фреон полностью переходит в газообразное состояние, забирая у воздуха тепло, в результате воздух в комнате охлаждается. Далее газообразный фреон с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется.
Во время работы кондиционера воздух охлаждаемого помещения конденсируется на радиаторе внутреннего блока. Тем самым происходит осушение воздуха в помещении. При избыточной влажности это полезно. Но, иногда при длительной работе осушение становится через мерным, что может не благоприятно сказаться на здоровье, а также на состоянии мебели и паркета. Образующаяся конденсированная вода, должна канализироваться, но зачастую просто по дренажной трубке выводится наружу. Место крепления внутреннего блока выбирается с учетом обеспечения самотёка конденсата.
Свойства кондиционеров. Кондиционеры способны не только охлаждать, но и подогревать воздух. В режиме обогрева функции испарителя и конденсатора меняются местами, происходит обратный процесс. Однако, они не могут заменить собой систему отопления. Реверсивная функция кондиционера эффективна лишь при положительных температурах. При отрицательных температурах наружного воздуха ниже -5 градусов эффективность их значительно снижается, уменьшается ресурс. В мороз срабатывает защита и кондиционер выключается.
Кондиционеры очищают воздух. На входе воздухозабора внутреннего блока устанавливаются фильтры грубой и тонкой очистки воздуха. Сплит-системы могут комплектоваться различными типами фильтров для качественной очистки воздуха.
Вопреки бытующему ошибочному мнению, необходимо понимать, что кондиционер не освежает воздух в помещении, но только охлаждает или подогревает его. Для обеспечения здорового микроклимата дополнительно необходима система вентиляции. Оптимальное решение по обеспечению микроклимата в помещении — это канальный кондиционер с функцией вентиляции. Такая система автоматически поддерживает заданные параметры воздушной среды при постоянном её обновлении.
При выборе кондиционера надо руководствоваться не только его мощностью, но и температурным диапазоном применения. Существует 3 рабочих диапазона. 1 — диапазон температур кондиционируемого воздуха, который создаёт сам кондиционер в помещении. Обычно +16°С — +28°С; 2 — диапазон температур наружного воздуха в режиме охлаждения. Для разных моделей от -5°С — +40°С до +18°С — +45°С; 3 — диапазон температур наружного воздуха в режиме обогрева. Для разных моделей от -5°С — +20°С до +5°С — +20°С.
IV. Система Чиллер — фанкойл
Чиллер (от англ. chiller — холодильная машина) — это холодильная машина, предназначенная для охлаждения жидкости. Существуют два типа чиллеров по способу охлаждения. Первый — представляет собой обычный фреоновый кондиционер, через испаритель которого проходит не охлаждаемый воздух, а вода. Устанавливается обычно на крыше здания. Второй — охлаждение водопроводной водой через теплообменник. Охлаждённая вода с помощью насосной станции поступает по теплоизолированной водопроводной сети к фанкойлам. При этом используются не медные, но обычные водопроводные трубы.
Гидромодуль — это насосная станция обеспечивающая циркуляцию теплоносителя между чиллером и фанкойлами. Насосная станция состоит из следующих устройств.
Циркуляционный насос обеспечивает необходимое давление теплоносителя в системе трубопроводов при заданном расходе жидкости.
Расширительный бак необходим для компенсации температурного расширения теплоносителя.
Запорная арматура (вентили) необходимы для сервисного обслуживания системы, слива / залива теплоносителя, выпуска воздуха и т.п.
Аккумулирующий бак (ресивер) применяется для выравнивания, по времени, тепловой нагрузки на чиллер, что бы избегать частых пусков компрессора, сокращающих ресурс его службы.
Система управления и защиты. Управляет работой насосной станции, сигнализирует и отключает систему в случае возникновении аварийной ситуации.
Фанкоил (от англ. fancoil — вентиляторный доводчик) по своему строению и функциям фанкойлы аналогичны внутренним блокам сплит-систем, однако имеют ряд существенных преимуществ. В качестве хладагента используется вода или антифриз, а не фреон. К одному чиллеру может быть подключено большое число фанкойлов Расстояние между фанкойлами и чиллером не ограничено и зависит только от мощности насосной станции. Для прокладки системы используются стандартные водопроводные трубы и запорная арматура, что значительно снижает расходы на монтаж. Фанкойл состоит из одного или двух теплообменников и вентиляторной группы.
В фанкойлах с двумя теплообменными аппаратами один предназначен для горячей, а второй — для холодной воды. Другое название — четырехтрубные фанкойлы (четырехтрубная система). В один при этом подается теплоноситель от чиллера, а во второй — горячая вода из системы центрального отопления . При использовании четырехтрубной системы фанкойлы зимой работают как радиаторы центрального отопления (поэтому их надо устанавливать под окнами).
Фанкойлы с одним теплообменником могут быть подключены к системе централизованного теплоснабжения или работать только с охлаждением воздуха. Еще их называют двухтрубные фанкойлы (двутрубная система) — в ней используются фанкойлы с одним теплообменником, в который поступает холодный или горячий теплоноситель (от чиллера с тепловым насосом).
V. Подготовка воздуха
Для полноценной реализации благотворных качеств систем вентиляции и кондиционирования воздуха не достаточно поддерживать только температуру и величину воздухообмена. Необходимо стабилизировать влажность воздуха на уровне 40% — 60% соответственно СанПиН 2.1.2.1002-00 и нормализовать его аэроионый состав согласно СанПиН 2.2.4.1294-03.
Известно, что испаритель холодильной установки, забирая влагу у воздуха, осушает его. Для нормализации влажности в помещении в канальную систему кондиционера устанавливается блок увлажнителя воздуха. Кроме того, в канальную систему бытовых кондиционеров и систем вентиляции устанавливается ионизатор воздуха, а в канальную систему производственных объектов устанавливается озонатор и УФ излучатель.
Зачем нужно увлажнять воздух? Согласно СанПиН, оптимальная для человека влажность воздуха составляет 45% — 30%, но не более 60%. При падении влажности ниже этих показателей сухой воздух «вытягивает» влагу из организма человека, а также из деревянных вещей и растений. В результате даже у здоровых людей ухудшается общее самочувствие — появляется сонливость, рассеянность, повышается утомляемость, снижается работоспособность и иммунитет. В сухом воздухе можно скорее замерзнуть, поскольку испаряющаяся с поверхности кожи влага охлаждает тело. Из-за того, что сухие слизистые оболочки органов дыхания плохо улавливают бактерии и вирусы, возникает першение горла, снижается способность бронхов к самоочищению. В результате увеличивается вероятность возникновения респираторных инфекций, ухудшается самочувствие больных бронхиальной астмой, аллергиков. Также возникает чувство «песка» в глазах, особенно заметное у тех, кто носит контактные линзы.
Недостаток влажности в воздухе приводит к сухости и раннему старению кожи. Особенно страдают от сухости воздуха маленькие и грудные дети, у которых в первые месяцы и годы жизни очень нежная и чувствительная кожа, и слизистая оболочка полости рта и носа. Поэтому педиатры рекомендуют, чтобы влажность в комнате грудного ребенка была не меньше 50%.
Кроме того недостаток влаги неблагоприятно сказывается на картинах, музыкальных инструментах, деревянной мебели, паркетных полах. Они рассыхаются, трескаются и их срок службы значительно снижается. Также сухой воздух способствует накоплению статического электричества и препятствует оседанию комнатной пыли, которая буквально висит в нем и ее бывает очень трудно убрать. От недостатка влаги также страдают комнатные растения и домашние животные.
Особенно низкая влажность в помещении устанавливается зимой. Морозный воздух уже сам по себе содержит мало влаги, поэтому проветривание помещения не повышает влажности воздуха в нем. Кроме того, работа отопительных систем высушивает воздух еще больше. Зимой относительная влажность воздуха в помещениях часто падает ниже 25%. Поэтому, например, если в результате обменных процессов кожа тела теряет приблизительно пол-литра влаги в течение суток, то зимой этот показатель доходит до одного литра, а с началом отопительного сезона, количество простудных заболеваний резко возрастает.
Летом же воздух в помещении становится суше из-за работающих кондиционеров. Работающие электроплиты, утюги, телевизоры, компьютеры также осушают атмосферу квартиры.
Что такое аэроионизация?
Воздух может быть живым, а может быть мертвым, по примеру с живой и мертвой водой. Это качество воздуха определяет его ионизация. Часть молекул атмосферного воздуха всегда имеет электрические заряды. Возникновение заряда на молекуле воздуха — это и есть ионизация воздуха. Заряженная молекула — это легкий ион (аэроион). Когда ионизированная молекула оседает на молекуле жидкости или пылинке, ион становится тяжелым. Ионы могут быть положительно или отрицательно заряженными.
Замечатальным русским учёным, исследователем атмосферного электричества и ионизации воздуха А.Л. Чижевским ( кто знает — люстра Чижевского) было открыто, что животные в профильтрованном через вату воздухе заболевают и погибают из-за отсутствия ионизации воздуха, т.к. в фильтрованном воздухе они испытывают аэроионное голодание. Но если после фильтрации воздух наполнить отрицательными ионами, то они будут здоровы. Уличный воздух, проникая в помещение через вентиляцию, тоже утрачивает ионизацию. Проходя через вентиляцию, ионы притягиваются к стенкам вентиляционных ходов и теряют свой заряд. Кондиционирование уничтожает ионизацию воздуха, а фильтрация через любые воздушные фильтры, широко применяемые для очистки воздуха, лишает воздух всех аэроионов. Чижевский назвал этот воздух мёртвым.
Об ионизации воздуха серьезно задумались, когда стало известно, что человек генерирует очень много тяжелых ионов (до 500 тыс. в 1 см³ выдыхаемого воздуха). Поэтому в любом помещении, где есть люди, ионизация воздуха снижается. А так как в основном человек проводит 90 % жизни в помещении, то в течение этих 90 % жизни он ощущает систематическое аэроионное голодание. Оно сказывается отрицательно на работе легких, снижает уровень содержания кислорода в клетках тела, вызывает приступы мигрени, нервозность, бессонницу, состояние усталости, депрессии.
Поэтому фильтрацию воздуха и некоторые другие виды обработки, без дополнительной ионизации, следует считать недопустимым. Но в ионизации нуждается не только фильтрованный или кондиционированный воздух. Гигиенические требования к аэроионному составу воздуха СанПиН 2.2.4 1294-03 гласят, что аэроионная недостаточность или избыток аэроионов может иметь место в помещениях, в отделке и меблировке которых используются синтетические материалы или покрытия, способные накапливать электростатический заряд; в помещениях, в которых эксплуатируется оборудование, способное создавать электростатические поля, включая видеодисплейные терминалы и прочие виды оргтехники. По требованиям СанПиН в воздухе должны содержаться ионы обеих полярностей положительной отрицательной в определённой пропорции. Так же, для бытовых помещений, в определённой концентрации, допускается содержание сопутствующего озона, который является эффективнейшим дезинфектором.
Применение аэроионизаторов
Ионизаторы канального исполнения предназначены для повышения качества воздуха в вентилируемых помещениях производственного и жилого назначения. Принцип действия ионизатора основывается на генерации в воздухе приточной вентиляции активных форм кислорода (АФК). Основные качества канальных ионизаторов:
- Генерация легких ионов, преимущественно ионов кислорода отрицательной и положительной полярности;
- Генерация озона в безвредном объёме, не более 0,2 ПДК;
- Удовлетворяют требованиям к способам и средствам нормализации аэроионого состава воздуха по СанПиН 2.2.4.1294-03;
- Обеспечение в зоне дыхания человека максимально приближенной к природным показателям «живого» воздуха в курортной зоне концентрации АФК: легких отрицательных и положительных аэроионов.
VI. Управление системой кондиционирования
Кондиционеры фреоновые и водные в штатной комплектации управляются с переносного или настенного пульта управления. Возможны различные степени автоматизации работы системы кондиционирования воздуха, как отдельно, так и совместно с системой вентиляции и подготовки воздуха. Система кондиционирования, так же, как и другие инженерные системы и оборудование дома, может входить в состав единого комплекса управления популярно называемого «Умный дом».
Источник: Media Tech интеллектуальные системы — технические решения для дома.
При цитировании материала активная ссылка на сайт обязательна.
