7 Местные скв

7.1 Классификация

Местные СКВ устанавливают непосредственно в обслуживаемых помещениях. Применяются, когда необходимо поддерживать в отдельных помещениях тепловлажностные условия, резко отличающиеся от остальных помещений здания: серверные, большие помещения (кафе, магазины, конференц-залы и т.д.), люкс-номера гостиниц и т.д.

• Местные неавтономные – снабжаются извне тепло- и холодоносителем, а также электроэнергией

- агрегатные

- с чиллерами и фанкойлами

• Местные автономные – снабжаются извне только электроэнергией

– сплит–системы

– шкафные и прецезионные

– оконные

– мобильные

– крышные

7.2 Местные автономные скв

Для того , чтобы далее рассматривать автономные кондиционеры, необходимо знать, по какому принципу они работают.

Принцип работы паро-компрессионной машины

Охлаждение в автономных кондиционерах производится за счет поглощения тепла при кипении жидкости. Когда мы говорим о кипящей жидкости, мы, естественно, думаем, что она горячая. Однако это не совсем верно.

Во-первых, температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения, и наоборот: чем ниже давление, тем ниже температура кипения. При нормальном атмосферном давлении, равном 760 мм рт.ст. (1 атм), вода кипит при плюс 100°С, но если давление пониженное, как например в горах на высоте 7000-8000 м, вода начнет кипеть уже при температуре плюс 40-60°С.

Во-вторых, при одинаковых условиях разные жидкости имеют различные температуры кипения.

Например, фреон R-22, широко используемый в холодильной технике, при нормальном атмосферном давлении имеет температуру кипения минус 4°,8°С.

Если жидкий фреон находится в открытом сосуде, то есть при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он немедленно вскипает, поглощая при этом большое количество тепла из окружающей среды или любого материала, с которым находится в контакте. В холодильной машине фреон кипит не в открытом сосуде, а в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя фреон активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребренную поверхность трубок.

Рассмотрим процесс конденсации паров жидкости на примере фреона R-22. Температура конденсации паров фреона, так же, как и температура кипения, зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура конденсации. Процесс конденсации фреоновых паров, как и любой другой жидкости, сопровождается выделением большого количества тепла в окружающую среду или, применительно к холодильной машине, передачей этого тепла потоку воздуха или жидкости в специальном теплообменнике, называемом конденсатором.

Естественно, чтобы процесс кипения фреона в испарителе и охлаждения воздуха, а также процесс конденсации и отвод тепла в конденсаторе были непрерывными, необходимо постоянно "подливать" в испаритель жидкий фреон, а в конденсатор постоянно подавать пары фреона. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине.

Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (капиллярная трубка), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор. Кроме обеспечения циркуляции, компрессор поддерживает в конденсаторе (на линии нагнетания) высокое давление порядка 20-23 атм.

Охлаждение в кондиционере обеспечивается непрерывной циркуляцией, кипением и конденсацией хладагента в замкнутой системе. Кипение хладагента происходит при низком давлении и низкой температуре, а конденсация - при высоком давлении и высокой температуре. Принципиальная схема компрессионного цикла охлаждения показана на рис.

Схема компрессионного цикла охлаждения

Начнем рассмотрение работы цикла с выхода испарителя (участок 1-1). Здесь хладагент находится в парообразном состоянии с низким давлением и температурой.

Парообразный хладагент всасывается компрессором, который повышает его давление до 15-25 атм и температуру до плюс 70-90°С (участок 2-2).

Далее в конденсаторе горячий парообразный хладагент охлаждается и конденсируется, то есть переходит в жидкую фазу. Конденсатор может быть либо с воздушным, либо с водяным охлаждением в зависимости от типа холодильной системы.

На выходе из конденсатора (точка 3) хладагент находится в жидком состоянии при высоком давлении. Размеры конденсатора выбираются таким образом, чтобы газ полностью сконденсировался внутри конденсатора. Поэтому температура жидкости на выходе из конденсатора оказывается несколько ниже температуры конденсации. Переохлаждение в конденсаторах с воздушным охлаждением обычно составляет примерно плюс 4-7°С.

При этом температура конденсации примерно на 10-20°С выше температуры атмосферного воздуха.

Затем хладагент в жидкой фазе при высокой температуре и давлении поступает в регулятор потока, где давление смеси резко уменьшается, часть жидкости при этом может испариться, переходя в парообразную фазу. Таким образом, в испаритель попадает смесь пара и жидкости (точка 4).

Жидкость кипит в испарителе, отбирая тепло от окружающего воздуха, и вновь переходит в парообразное состояние.

Размеры испарителя выбираются таким образом, чтобы жидкость полностью испарилась внутри испарителя. Поэтому температура пара на выходе из испарителя оказывается выше температуры кипения, происходит так называемый перегрев хладагента в испарителе. В этом случае даже самые маленькие капельки хладагента испаряются и в компрессор не попадает жидкость. Следует отметить, что в случае попадания жидкого хладагента в компрессор, так называемого "гидравлического удара", возможны повреждения и поломки клапанов и других деталей компрессора.

Перегретый пар выходит из испарителя (точка 1), и цикл возобновляется.

Таким образом, хладагент постоянно циркулирует по замкнутому контуру, меняя свое агрегатное состояние с жидкого на парообразное и наоборот.

Все компрессионные циклы холодильных машин включают два определенных уровня давления. Граница между ними проходит через нагнетательный клапан на выходе компрессора с одной стороны и выход из регулятора потока (из капиллярной трубки) с другой стороны.

Нагнетательный клапан компрессора и выходное отверстие регулятора потока являются разделительными точками между сторонами высокого и низкого давлений в холодильной машине.

На стороне высокого давления находятся все элементы, работающие при давлении конденсации.

На стороне низкого давления находятся все элементы, работающие при давлении испарения.

Несмотря на то, что существует много типов компрессионных холодильных машин, принципиальная схема цикла в них практически одинакова.

Сплит-системы:

На рынке сплит-систем принято выделять 4 основных сегмента:

– Бытовые кондиционеры – сплиты настенного, оконного и напольно-потолочного типа мощностью от 1,5 до 5 кВт;

– полупромышленные кондиционеры – относятся сплиты кассетного, колонного, напольно-потолочного типа мощностью 5 –30 кВт;

– промышленные кондиционеры – канальные, крышные и шкафные кондиционеры любой мощности;

– многозональные с изменяемым расходом хладагента (VRV, VRF).

Оконные кондиционеры

Самые простые и примитивные кондиционеры. Врезаются в оконный проем или в тонкую стену.

Функции кондиционера:

Так как это самая малобюджетная модель, то работает только на охлаждение и не имеет возможности плавной регулировки мощности.

Достоинства:

• Простой монтаж: Сначала в оконный проем устанавливается легкий корпус, затем на шасси вьезжает основной блок. Не требуется вызов монтажно-сервисной службы.

• Низкая стоимость.

• Возможность подачи наружного воздуха (не более 10%).

Недостатки:

• Высокий уровень шума, так как компрессор находится в помещении;

• Жестко привязаны к оконному проему, поэтому не всегда возможно кондиционировать все помещение, если оно имеет сложную форму;

• Оконные кондиционеры нельзя закрывать шторами, так как они препятствуют выходу холодного потока в помещение;

• Установка кондиционера уменьшает поверхность остекления, ухудшают освещенность.

• При налачии стеклопакета установка окна может обойтись дороже самого оконника. На первых этажах возникает проблема с установкой оконных решеток.

Сплит-системы

От английского split – ращеплять, разделять. Самый распространенный вид бытовых кондиционеров и наиболее популярный во всем мире.

Состоит из двух блоков – компрессорно-конденсаторного (расположен на улице) и испарительного, внутреннего.

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 в кондиционируемом помещении и может выполнять множество функций.

Б локи соединены между собой двумя тонкими медными трубками в теплоизоляции, которые как правило закрываются кабель каналами, или проходят в выштробленных каналах.

Функции кондиционера

Охлаждение: на режим охлаждения кондиционер включается при повышении температуры в помещении выше заданной. После достижения заданной температуры компрессор и вентилятор наружного блока выключаются.

Обороты вентилятора наружного блока регулируются в зависимости от температуры теплообменника внутреннего блока, обеспечивая постоянное давление конденсации. При понижении температуры наружного воздуха, и как следствие, снижении давления конденсации обороты вентилятора внешнего блока уменьшаются вплоть до его полной остановки.

Понижать температуру в помещении можно только до определенного уровня. Большинство современных кондиционеров умеет охлаждать воздух до +16-17 ºС. Если кому-то надо ниже, то можно забраться под струю выходящего холодного потока, ее температура на 10-12 ºС установленной на пульте ДУ.

Обогрев:

Кондиционер, обеспечивающий охлаждение воздуха в обслуживаемом помещений, может также работать в режиме обогрева помещения. При этом режим работы холодильной машины, ее цикличность, остается тем же самым, с той лишь разницей, что меняются местами конденсатор и испаритель. Холодильная машина, в принципе, не создает тепло (если не учитывать нагрев от компрессора), а только перекачивает тепло от испарителя к конденсатору. Если испаритель установить в помещении, а конденсатор на улице (что имеет место у всех современных бытовых кондиционеров), то происходит перекачка тепла из помещения, где установлен испаритель, на улицу, где размещается конденсатор.. Если же поменять местами испаритель и конденсатор, то процесс остается прежним, но произойдет перекачка тепла с улицы в помещение. Однако чем ниже опустится температура наружного воздуха, тем труднее отбирать тепло от уличного воздуха, поэтому эффективность отопления воздуха помещения падает с понижением температуры наружного воздуха и уже при температуре ниже минус 5°С использовать кондиционер для обогрева помещения не целесообразно, так как возрастает потребление электроэнергии, падает мощность охлаждения и увеличивается износ узлов компрессора.

Схема холодильного контура, способного работать как в режиме охлаждения, так и в режиме обогрева. Для осуществления, так называемого, реверсивного (обратного) цикла холодильной машины в схему устанавливается 4-х ходовой клапан, позволяющий переключать потоки хладагента.

При низкой температуре наружного воздуха уменьшается перепад между температурой наружного воздуха и температурой кипения хладагента. Количество передаваемого тепла, необходимого для кипения хладагента, уменьшается, и соответственно ухудшаются условия кипения хладагента, снижается давление всасывания, падает производительность компрессора. Одновременно снижается давление и температура конденсации паров хладагента, что приводит к уменьшению теплопроизводительности кондиционера, работающего в режиме обогрева.

При работе кондиционера в режиме обогрева происходит интенсивное обмерзание теплообменника, расположенного на улице. Образовавшийся лед не только ухудшает характеристики холодильной машины, уменьшая теплопередачу, но может физически разрушить теплообменник наружного блока. Для удаления льда и снеговой шубы с теплообменника наружного блока кондиционер кратковременно переводят в режим охлаждения. Теплообменник прогревается горячими парами хладагента, и накопившийся лед и снег оттаивают. После удаления конденсата кондиционер можно опять использовать в режиме обогрева.

Осушение: В принципе работа кондиционера и так связана с осушением, поэтому специальный режим осушки направлен на интенсификацию процесса конденсации.

Если температура воздуха в помещении соответствует заданной с пульта ДУ или превышает ее не более чем на 4ºС, то вентилятор внутреннего блока работает постоянно на минимальных оборотах в режиме SILENT.

Компрессор и вентилятор наружного блока работают циклично, чтобы, с одной стороны, максимально снизить температуру воздуха, проходящего через испаритель, а с другой - как можно меньше понизить температуру воздуха в помещении, поскольку она и тка уже близка к заданной.

Если температура воздуха в помещении превышает заданную более чем на 4 ºС, то кондиционер работает в режиме охлаждения. При этом скорость вращения вентилятора внутреннего блока соответствует заданному значению пульта управления.

Вентилирование: в режиме вентиляции не происходит ни охлаждения, ни нагрева, а задается циркуляция находящегося в помещении воздуха и его очистка (при наличии соответствующих фильтров). Компрессор и вентилятор наружного блока при этом выключены, а вентилятор внутреннего блока работает на скорости, заданной с пульта ДУ.

Очистка: Большинство современных бюджетных моделей кондиционеров имеют только один фильтр – воздушный механический. Он задерживает пыль и тополиный пух, но не защищает легкие от других микроорганизмов. Класс очистки низкий. Время от времени фильтр необходимо промывать или пылесосить, иначе нарушается нормальная циркуляция воздуха.

Фильтры тонкой очистки, улавливающие мельчайшую пыль, пыльцу, запахи, сигаретный дым, как правило в стандартную комплектацию не входят и приобретаются отдельно.

Виды фильтров:

• Плазменный – плазменный ионизатор, создающий напряжение 4800 В. Этот своеобразный «электрический стул» уничтожает любую угодившую в кондиционер органику - микробов, вирусы, грибки, пыльцу. Более крупные загрязнения, такие как пыль, ионизируются и налипают на фотокаталитический фильтр. Он же частично разряжает воздух, ионизированный при прохождении через «плазму».

«Плазма» не требует периодической замены, поэтому дешевле в эксплуатации.

• Катехиновый: электростатический фильтр с катехиновым покрытием – патент компании Panasonic. Катехин – сильный природный антисептик, который содержится в чайных листьях и ряде других растений. Ученые выяснили механизм воздействия катехина – для того, чтобы прикрепиться к здоровой клетке, большинство вирусов использует специальные шипы, а катехин обволакивает болезнетворные организмы, лишая их этой способности. В 2003 г. помимо Panasonic предложили компании Samsung и Sanyo.

• Васаби фильтр - разработан Fujitsu General. Это электростатический фильтр со специальной обработкой веществами, полученными из хрена «васаби». Он обладает сильными бактерицидными свойствами.

• Цеолитный (фотокаталитический фильтр): Это такой угольный фильтр, который лучше других поглозает запахи, но в отличии от аналогов его не надо менять каждые 3-4 месяца. После засорения его необходимо несколько часов подержать под прямыми солнечными лучами, и он восстанавливает свою дезодарирующую способность на 95%.

Принцип его регенерации основан на способности двуокиси титана (титановые белила) ращеплять любую органику на оксиды углерода, воду и другие безвредные вещества под действием прямых солнечных лучей. При этом двуокись титана не расходуется, а выступает в роли катализатора.

• Био: состав, запатентованный фирмой Samsung. Наносится на фильтр, убивает бактерии. Принцип действия не разглашается.

Насыщение кислородом: Как известно, воздух состоит в основном из кислорода и азота, поэтому, удаляя излишки одного. Можно повысить концентрацию другого. Это достигается за счет модуль-генератора, который использует физический метод разделения газв. При помощи компрессора воздух подается в специальный сеператор, где азот поглощается, а кислород возвращается в помещение. Когда один из сеператоров наполняется, включается другой, а азот из первого удаляеься наружу. Таким образом, два сепаратора работают попеременно.

Ионизация: Ученые обнаружили, что в местах, где человек чувстует наибольший прилив сил – на морском побережье, в горах, у водопада, - концентрация отрицательно заряженных частиц – аэронов максимальна. В то же время, в жилищах и офисах она в сотни раз ниже. У водопада – 50 000 см3 ионов, в квартирах и офисах – 50 см3. Кондиционеры способны довести концентрацию аэронов до 15 000-30 000.

Дополнительные функции:

Инфракрасный сенсор присутствия – Intelligent Eye. Автоматика фиксирует легкое шевеление хотя бы раз в 20 минут. Такое замедление выбрано не случайно, так как физиологи утверждают, что так долго не может двигаться только спящий или усопший. Если помещение покинуто, то аппарат самостоятельно переходит в экономичный режим. Температура поддерживается с меньшей точностью: +/- 2ºС. Таким образом достигается экономия до 20-30% электроэнергии.

I feel – переносит точку измерения температуры с внутреннего блока на пульт ДУ. При включении кнопки кондиционер будет поддерживать заданную температуру именно в той точке, в которой находится пульт.

В последнее время все большее распространение получают инверторные кондиционеры. Инверторное управление мощностью возможно при наличии специального блока – инвертора, плавно регулирующего частоту оборотов компрессора в зависимости от необходимой мощности (компрессор обычного кондиционера работает короткими включениями на полную мощность).

Плавность работы компрессора инверторного типа дает ему следующие преимущества перед обычными кондиционерами:

• Долговечность (основной износ компрессора происходит на пусковых режимах);

• Экономичность (до 44 % экономии электроэнергии);

• Более низкие пусковые токи (особенно важно при использовании большого числа кондиционеров в здании со старой проводкой.

• Более тихая работа вентилятора внутреннего блока (так как большую часть времени кондиционер работает на малых оборотах, а наше ухо остро реагирует не на шум, а на его скачки).

В номенклатуре сплит-систем можно выделить напольно - потолочные, потолочные, кассетные модели.

М обильные кондиционеры

Это моноблочная конструкция, похожая на навороченный пылесос. Он охлаждает помещение, сбрасывая излишки тепла через гибкий воздуховод, который необходимо выводить за окно или за дверь.

Преимущества:

• Мобильность – кондиционер легко устанавливается и демонтируется

Недостатки:

• Высокий уровень шума, так как компрессор находится внутри помещения.

• Необходимость оставлять открытый проем (окно или дверь) в кондиционируемом помещении сводят на нет усилия кондиционера качественно охладить его.

Сплит-системы канального типа:

О борудование этого класса нередко выделяют в отдельную группу из-за целого ряда особенностей: внутренний блок кондиционера находится над подвесным потолком и распределяет охлажденный воздух по сети воздуховодов. При достаточной мощности охлаждения и хорошем напоре вентилятора внутреннего блока эта сеть может охватывать сразу несколько помещений.