3. Задачи и энергопотребление центральной скв.

Центральная СКВ призвана решать следующие задачи в масштабах всего здания или его основной составной части:

• поддержание параметров микроклимата (температуры, влажности, газового состава и т.п.) по индивидуальным требованиям для каждого из помещений;

• централизованно контролировать режимы работы и исправность состояния отдельных элементов и агрегатов системы, обеспечивая тем самым надежность, резервирование и долговечность работы всей системы в целом.

Часто на практике встречается, что центральная СКВ не в состоянии обеспечить поддержание заданных параметров в каждом помещении здания в полном объеме при разнохарактерном изменении нагрузки на систему кондиционирования воздуха в некоторых отдельных помещениях или зонах. Типичным примером являются помещения под серверные, в которых круглогодично требуется снимать значительные тепловыделения оборудования и иметь возможность 100% резервирования системы. Задача создания и поддержания заданных параметров воздуха в каждом конкретном помещении или зоне может быть решена применением дополнительных местных (автономных) установок кондиционирования воздуха.

Широкое применение комфортных систем кондиционирования воздуха в жилых, общественных и производственных помещениях не только значительно увеличивает потребление электроэнергии зданием, но и коренным образом меняет всю структуру энергопотребления, выводя на первое место по энергоемкости системы кондиционирования.

Типовое офисное здание, как показывает опыт, имеет, ориентировочно, следующую структуру энергопотребления (Рис.3.1).

Рис.3.1.

Из представленной диаграммы видно, что при оборудовании здания полноразмерной центральной СКВ потребление зданием энергии (в том числе и электроэнергии) возрастает почти вдвое. Это указывает на необходимость применения в системах кондиционирования современного высокоэффективного оборудования и применения современных энергосберегающих технологий.

Безусловно, важным является использование для целей кондиционирования высокоэффективного обратимого парокомпрессионного холодильного цикла при получении, как холода, так и тепла. Для получения холода достойной замены парокомпрессионному циклу нет, а при получении тепла, в отсутствии альтернативных источников тепловой энергии, достигается существенная экономия (до трех и более раз) по сравнению с прямым электроподогревом (например, в межсезонье).

Главный принцип, которым следует руководствоваться при выборе концепции и технического решения в процессе проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха  достижение желаемой цели в экономически целесообразных пределах. Это означает, что потребление теплоты, холода и электроэнергии, а также капитальные затраты на оборудование и эксплуатационные расходы, строительную площадь, занимаемую оборудованием должны быть приближены к их минимально неизбежным значениям.

4. Классификация центральных скв.

Из признаков классификации центральных СКВ основными являются тип теплоносителя, осуществляющего теплоперенос в системе, и наличие или отсутствие рециркуляции воздуха. Теплоносителем мы называем среду, которая переносит холод или тепло от источника к потребителю – в кондиционируемое помещение.

По типу теплоносителя, системы кондиционирования воздуха, и в том числе центральные СКВ, можно подразделить на воздушные; водо-воздушные и фреоно-воздушные (Рис.4.1).

Рис.4.1.

В воздушных системах вся тепловая нагрузка на систему кондиционирования (теплопоступления через ограждения, внутренние тепло и влаговыделения) снимается только подготовленным до необходимой кондиции воздухом, распределяемым по помещениям по разветвленной системе воздуховодов. Производительность воздушной системы определяется суммированием расхода воздуха, определенного для каждого помещения здания на ассимиляцию полной тепловой нагрузки. Расход воздуха в помещении с наибольшим значением тепловой нагрузки находят из уравнения теплового баланса помещения при максимально возможном значении рабочей разности температуры в помещение и температуры поступающего воздуха после центрального кондиционера.

Воздушные системы строятся на базе традиционных центральных кондиционеров (прямоточных или с рециркуляцией). Отличительная особенность – обработка воздуха (охлаждение, нагрев, увлажнение, осушка, обеспылевание) проводится вне кондиционируемого помещения в специальном воздухообрабатывающем аппарате (центральном кондиционере). Подача тепла или холода в помещение осуществляется только с поступающим воздухом.

Воздушные системы на практике реализуются по двум схемам:

• CAV  Constant Air Volume  система с постоянным расходом воздуха;

• VAV  Variable Air Volume  система с переменным расходом воздуха.

Водо-воздушные системы (VWV  Variable Water Volume  система с переменным расходом воды). В этих системах в кондиционируемое помещение подается наружный свежий воздух, поступающий от приточной установки или обработанный в центральном кондиционере, и теплоноситель  вода, несущая тепло или холод, а также одновременно и тепло и холод. Минимально необходимое количество свежего воздуха, называемого первичным, может поступать от приточной установки без секции охлаждения или обрабатываться по полной программе в центральном кондиционере, и далее по системе воздуховодов подаваться во все помещения здания. Вода используется для охлаждения или нагревания рециркуляционного воздуха кондиционируемого помещения во внутреннем блоке  местном доводчике. Таким образом, местный доводчик снимает большую долю полной тепловой нагрузки помещения. В случае поступления первичного воздуха от приточной установки без секции охлаждения, тепловая нагрузка от свежего необработанного воздуха является дополнительной тепловой нагрузкой внутреннего блока.

Водо-воздушные системы применяются для помещений со значительными тепловыми нагрузками, где не требуется жесткое поддержание заданного значения относительной влажности воздуха. Для помещений, где требуется поддержание заданного значения относительной влажности, как правило, применяются прецизионные кондиционеры. В водо-воздушных системах в качестве местных доводчиков, устанавливаемых в помещениях, могут быть применены вентиляторные доводчики (фанкойлы), эжекционные доводчики или охлаждающие панели и напольные конвекторы.

Системы VWV хорошо себя зарекомендовали за рубежом при кондиционировании офисных зданий, гостиниц, больниц, школ, общественных и производственных помещений. Часто такие традиционные системы называют системы «чиллер-фанкойлы». Источником холода является водоохлаждающая машина  чиллер.

Чиллер представляет собой холодильную машину, предназначенную для охлаждения жидкости (вода, незамерзающие жидкости на основе растворов этиленгликоля, пропиленгликоля и т.д.). Некоторые модели чиллеров могут работать в режиме теплового насоса. В этом случае возможен подогрев помещений в переходное время года.

Фанкойл  это внутренний блок-доводчик, устанавливаемый в помещении и включающий  теплообменник с вентилятором, фильтр, пульт управления (встроенный или выносной). В фанкойле рециркуляционный воздух охлаждается или подогревается. В фанкойл может подаваться некоторое количество свежего воздуха от центрального кондиционера или приточной установки. В этом случае система с чиллерами и фанкойлами позволяет одновременно решать задачи вентиляции.

Поддержание заданной температуры в каждом помещении осуществляется системой мониторинга и управления. В соответствии с заданной температурой воздуха в помещении изменяется скорость вращения вентилятора (низкая, средняя, высокая) и расход теплоносителя через теплообменник. В результате водо-воздушная система при сохранении минимального воздухообмена обеспечивает поддержание требуемой температуры воздуха в каждом кондиционируемом помещении независимо от времени года и изменения нагрузки на центральную СКВ.

Фреоновоздушные системы (VRV, (VRF)  Variable Refrigerant Volume (Flow)  система с переменным расходом хладагента) – системы, в которых подача холода и тепла во внутренний блок кондиционируемого помещения осуществляется непосредственно холодильным агентом.

В этих системах, также как и в системе VWV, в кондиционируемое помещение необходима подача санитарной нормы наружного свежего воздуха, подаваемого от приточной установки или обработанного в центральном кондиционере. Минимально необходимое количество свежего воздуха, называемого первичным, обрабатывается в центральном кондиционере и по системе воздуховодов подается во все помещения здания.

В кондиционируемом помещении устанавливается внутренний блок (местный доводчик), в теплообменник которого подается холодильный агент от наружного блока фреоновой системы. Внутренний блок обрабатывает рециркуляционный воздух и снимает большую часть тепловой нагрузки помещения. Также некоторые типы внутренних блоков позволяют осуществлять подмес свежего воздуха от центрального кондиционера или приточной установки.

Типичным представителем фреоновоздушной центральной системы является система VRV японской корпорации DAIKIN, впервые представленная на рынке оборудования систем кондиционирования в 1982 году. Система VRV позволяет к одному наружному блоку подсоединять до 64 внутренних блоков не только различной мощности, но и различного конструктивного исполнения. Блоки могут включаться и работать независимо друг от друга, причем часть их в режиме охлаждения, а часть в режиме нагрева.