4.4. Системы кондиционирования воздуха
4.4.1. Классификация кондиционеров
Кондиционе́р – это устройство для поддержания оптимальных климатических условий в помещениях строительных сооружений, транспортных средств и другой техники.
Простейшая функция кондиционера - регулировать и поддерживать заданную температуру воздуха в помещении. Наиболее широко кондиционеры используют для снижения температуры воздуха внутри помещений в жаркое время года и круглогодично в помещениях, где образуется избыточная теплота или требуется поддержание определённой температуры. Кондиционеры с функцией теплового насоса наряду с охлаждением позволяют повышать температуру воздуха в холодное время года и могут использоваться как охлаждающий и отопительный прибор. Более сложные установки кондиционирования снабжены механизмами очистки воздуха от загрязняющих частиц, притока свежего воздуха, увлажнения воздуха, обогащения воздуха кислородом и другими функциями, повышающими качество воздуха.
1. Центральные кондиционеры – это промышленные агрегаты, которые применяются для обработки воздуха в крупных коммерческих и административных зданиях, плавательных бассейнах, промышленных предприятиях и других (рис. 30-10.46).
Рис. 30. Пример устройства центрального кондиционера.
Рис. 31. Работа модульного центрального кондиционера.
Рис. 32. Устройство центрального кондиционера КТЦ 3А-80.
Центральный кондиционер является неавтономным, то есть для работы ему нужен внешний источник холода: вода от чиллера, фреон от внешнего компрессорно-конденсаторного блока или горячая вода от системы центрального отопления, бойлера. Их основные функции - комфортная вентиляция с рекуперацией теплоты, нагревом и охлаждением; вентиляция и осушение в помещениях плавательных бассейнов; промышленная вентиляция с рекуперацией и без рекуперации теплоты. Обработанный центральными кондиционерами воздух по сети воздуховодов распределяют по всему помещению или дому (рис. 33).
Рис. 33. Распределение воздуха от центрального кондиционера.
2. Прецизионные кондиционеры в основном применяются в помещениях, требующих поддержания заданных параметров с высокой надёжностью и точностью (рис. 34-35), таких как медицинские учреждения, производственные помещения, лаборатории, посты управления, узлы связи, залы электронных вычислительных машин, диспетчерские пункты и другие помещения.
Рис. 34. Схема устройства прецизионного кондиционера.
Они представляют собой моноблок, который содержит вентиляционный агрегат, фильтр, холодильную машину с хладоновым воздухоохладителем, водяной воздухонагреватель и электрический калорифер. Применяется кондиционер как в системах с рециркуляцией воздуха, так и в системах со 100 % приточным воздухом.
Рис. 35. Схемы устройства прецизионных кондиционеров.
3. Автономные системы кондиционирования воздуха снабжаются извне только электрической энергией, например, шкафные кондиционеры (рис. 37-41) и тому подобное.
Рис. 36. Шкафные воздушные кондиционеры.
Рис. 37. Автономный вертикальный кондиционер (схема):
1 - центробежный вентилятор; 2 - электродвигатель вентилятора;
3 - испаритель-воздухоохладитель; 4 - конденсатор водяного охлаждения;
5 - четырёхходовой кран для переключения на работу в цикле теплового
насоса; 6 - корпус со звукопоглощающей облицовкой; 7 - электродвигатель компрессора; 8 - холодильный компрессор; 9 - каркас; 10 - поддон.
Такие кондиционеры имеют встроенные компрессионные холодильные машины, работающие на фреоне - R22, R134A, R407C. Автономные системы охлаждают и осушают воздух, для чего вентилятор продувает рециркуляционный воздух через поверхностные воздухоохладители (ими являются испарители холодильных машин), а в переходное или зимнее время они могут подогревать воздух с помощью электрических подогревателей или методом реверсирования работы холодильной машины, по циклу так называемого «теплового насоса».
Большинство бытовых кондиционеров не могут работать при отрицательных наружных температурах, особенно в режиме подогрева, поэтому в средних широтах использовать их вместо обычных систем отопления можно только в переходный период. Кондиционеры, адаптированные к работе и при отрицательных температурах, называются всесезонными (или - кондиционерами с всесезонным блоком).
Для охлаждения небольших объёмов (например, внутренних полостей какого-либо оборудования, процессоров ПК) иногда используют кондиционеры, основанные на элементах Пельтье. Такие кондиционеры бесшумны, легки, не имеют движущихся деталей, надёжны и компактны. Но имеют очень ограниченную холодопроизводительность, дороги и менее экономичны.
Кондиционер воздуха, работающий на наружном воздухе, называют приточным, на внутреннем воздухе - рециркуляционным, на смеси наружного и внутреннего воздуха - кондиционером с рекуперацией.
Рис. 38. Холодильный цикл комнатного кондиционера.
Рис. 39. Схема кондиционирования жилых домов и коттеджей.
4. Мобильные кондиционеры не требуют монтажа, для их использования достаточно вывести гибкий шланг или особый блок из помещения для отвода тёплого воздуха. Конденсат обычно скапливается в поддоне в нижней части мобильного кондиционера.
5. Моноблочный кондиционер - новый тип кондиционеров, для использования необходимо два отверстия в стене. Преимущества: простые монтаж и обслуживание, отсутствие разъёмных соединений во фреоновой магистрали и, как следствие, отсутствие утечки фреона, максимально возможный коэффициент полезного действия, длительный срок службы, низкий уровень шума. Недостаток - высокая цена.
6. Оконные кондиционеры (рис. 40) состоят из одного блока, монтируются в окне, стене и т.д. Недостатки: высокий уровень шума, снижение освещённости помещения из-за сокращения площади оконного проёма. Преимущества: дешевизна, лёгкость монтажа и обслуживания, отсутствие разъёмных соединений в хладоновой магистрали и, как следствие, отсутствие утечки фреона, максимально возможный коэффициент полезного действия, длительный срок службы.
Рис. 41. Функциональные элементы оконного кондиционера.
7. Сплит-системы (от английского split - расщепление) - состоят из двух блоков, внутреннего и наружного размещения, соединённых между собой медными трубами, по которым циркулирует хладон (рис. 42-43). Наружный блок содержит (подобно холодильнику) компрессор, конденсатор, дроссель и вентилятор; внутренний блок - испаритель и вентилятор. Различаются по типу исполнения внутреннего блока: настенный, канальный, кассетный, напольно-подпотолочный (универсальный тип), колонный и другие.
Рис. 42. Мобильная сплит-система.
Рис. 43. Система кондиционирования воздуха сплит-системой.
8. Мульти-сплит системы состоят из наружного блока и нескольких, чаще двух, внутренних блоков, связанных между собой медными трубами, по которым циркулирует хладон. Как и обычные, такие сплит-системы различаются по типу исполнения внутренних блоков.
9. Системы с изменяемым расходом хладагента (VRF, VRV и так далее) состоят из одного наружного блока (при необходимости увеличения общей мощности могут использоваться комбинации наружных блоков) и из некоторого количества внутренних блоков. Особенность таких систем состоит в том, что наружный блок меняет свою холодопроизводительность (мощность) в зависимости от потребностей внутренних блоков по данной мощности.