_{Аннотация}

Темой дипломного проекта является «Проектирование системы вентиляции и кондиционирования ресторана площадью 1260 м²».

Дипломный проект включает в себя расчётно-пояснительную записку объёмом 110 листов и графическую часть из 11 листов формата А1.

В дипломном проекте приведено описание конструкции здания ресторана. Произведен расчет и подбор оборудования системы кондиционирования и вентиляции воздуха.

В расчетной части приведены исходные данные, методика расчета теплопритоков, влагопритоков в помещения, аэродинамический расчет.

Расчётно-пояснительная записка к дипломному проекту состоит из следующих разделов: аналитического, конструкторского, технологического, безопасности жизнедеятельности и экономического.

В аналитическом разделе дипломного проекта рассмотрены основные виды кондиционеров и способы вентиляции.

В конструкторском разделе осуществляется разработка технического задания, выбор кондиционера, описание работы системы кондиционирования.

Технологический раздел отличается установкой и техобслуживанием элементов системы кондиционирования и вентиляции.

В разделе технико – экономического обоснования производится расчет стоимости установки системы кондиционирования и вентиляции.

Далее следует раздел безопасности жизнедеятельности, где рассматривается обеспечение пожаробезопасности при эксплуатации СКВ, а также озвучиваются предложения по защите ресторана от ЧС.

Графическая часть представлена чертежами формата А1.

Введение

На здоровье, работоспособность, и самочувствие человека в значительной степени оказывают влияние условия микрокли­мата и воздушной среды в жилых и обще­ственных помещениях, где он проводит зна­чительную часть своего времени.

Если говорить о физиологическом воз­действии на человека окружающего воздуха, то следует напомнить, что человек в сутки потребляет около 3 кг пищи и 15 кг воздуха. Что это за воздух, какова его свежесть и чис­тота, душно, жарко или холодно человеку в помещении, во многом зависит от инженер­ных систем, специально предназначенных для обеспечения воздушного комфорта.

Среди таких систем можно выделить: си­стему вентиляции, систему отопления (либо комбинированную отопительно-вентиляционную систему) и систему кондиционирова­ния воздуха (СКВ). Воздушное отопление, совмещенное с вентиляцией, создает в поме­щении вполне удовлетворительный микро­климат и обеспечивает благоприятные усло­вия воздушной среды. СКВ представляет собой систему более высокого порядка (с большими возможностями). Принципиаль­ное преимущество состоит в том, что поми­мо выполнения задач вентиляции и отопле­ния, СКВ позволяет создать благоприятный микроклимат (комфортный уровень темпе­ратур) в летний, жаркий период года, благо­даря использованию в своем составе фрео­новой холодильной машины.

Таким образом, подготовка воздуха в СКВ может включать его охлаждение, нагрев, увлажнение или осушку, очистку (фильтра­цию, ионизацию и

т.п.), причем система по­зволяет поддерживать в помещении задан­ные кондиции воздуха независимо от уровня и колебаний метеорологических параметров наружного (атмосферного) воздуха, а также переменных поступлении в помещение теп­ла и влаги.

Следует отметить, что системы конди­ционирования по своему назначению под­разделяются на комфортные и технологичес­кие.

Комфортные СКВ предназначены для создания и автоматического поддержания температуры, относительной влажности, чи­стоты и скорости движения воздуха, отвеча­ющих оптимальным санитарно-гигиеничес­ким требованиям.

Технологические СКВ предназначены для обеспечения параметров воздуха, в мак­симальной степени отвечающих требовани­ям определенного производственного или технологического процесса.

Основное назначение систем комфортного кондиционирования воздуха – обеспечить чистоту воздуха и условия теплового комфорта в помещениях здания. Обычно это системы кондициони­рования воздуха жилых и общественных зданий, отдельных локальных зон производственных зда­ний, и т.д.

1. Аналитический раздел

1.1. Основные виды кондиционеров, способы вентиляции.

Типы кондиционеров

В зависимости от области применения все кондиционеры принято делить на три группы:

• Бытовые кондиционеры (RAC — Room Air Conditions).

• Полупромышленные кондиционеры (PAC — Packages Air Conditions).

• Системы промышленной вентиляции и кондиционирования воздуха (Unitary).

В каждую группу входят кондиционеры различных типов. Их особенности и области применения приведены в таблице:

Группа	Бытовые кондиционеры	Полупромышленные кондиционеры	Промышленные кондиционеры
Типы кондиционеров	Моноблочные: 1. Оконные кондиционеры 2. Мобильные (напольные) кондиционеры Сплит-системы: 1. Сплит-системы настенного типа 2. «Фиксированные» мульти сплит-системы настенного типа	Сплит-системы: 1. Канальные кондиционеры 2. Кассетные кондиционеры 3. Потолочные кондиционеры 4. Колонные кондиционеры «Наборные» мульти сплит-системы со всеми типами внутренних блоков	1. Мультизональные VRV и VRF системы 2. Системы чиллер — фанкойл 3. Центральные кондиционеры 4. Крышные кондиционеры (rooftop) 5. Шкафные кондиционеры 6. Прецизионные кондиционеры

Продолжение

Мощность охлаждения	от 1,5 - 2 до 7 - 8 кВт	от 5 - 7 до 25 - 30 кВт	от 5 - 10 до 200 - 5000 кВт
Область применения	Отдельные комнаты в квартирах, офисах и коттеджах, а также другие жилые и общественные помещения площадью от 10 до 100 кв.м.	Квартиры, офисы, коттеджи, торговые залы и другие помещения бытового, общественного и производственного назначения площадью от 50 до 300 кв.м.	Жилые и административные здания, торговые залы и спортивные комплексы площадью свыше 300 кв. м., а также производственные и специализированные помещения.
Отличительные особенности	Производители бытовых кондиционеров основное внимание уделяют разработке привлекательного дизайна внутреннего блока кондиционера и снижению его уровня шума, а также добавлению максимального количества дополнительных функций, основной из которых является очистка воздуха. Ресурс кондиционеров составляет 7 — 10 лет.	Полупромышленные кондиционеры занимают промежуточное положение между бытовыми и промышленными системами. Они могут иметь некоторые дополнительные функции для привлечения покупателей, при этом ресурс и надежность полупромышленного оборудования существенно выше, чем бытового.	Задачей промышленных систем является бесперебойное выполнение своих основных функций — охлаждения (обогрева) и вентиляции. Наиболее важными параметрами таких систем являются стоимость и сложность эксплуатации, энергоэффективность и удельная цена оборудования (в расчете на 1 кВт мощности охлаждения). Ресурс промышленных систем — не менее 20 — 30 лет при круглогодичной эксплуатации.
Диапазон цен	от $250 - 300  до $2000 - 5000	от $1200 - 1500  до $10000 - 15000	свыше $5000

На сегодня существует много типов кондиционеров. Например, в квартирах, а также в помещениях площадью до 300 м² широкое применение получили моноблочные кондиционеры, кондиционеры сплит – систем, к которым относятся канальные, кассетные, потолочные, колонные и настенные кондиционеры.

Но мной в этом разделе в основном будут рассматриваться промышленные кондиционеры, которые предназначены для кондиционирования воздуха больших помещений, таких как гостиницы, рестораны, магазины, торговые центры, спортивные сооружения. К ним относятся:

- Мультизональные VRV и VRF системы

- Системы чиллер — фанкойл

- Центральные кондиционеры

- Крышные кондиционеры (rooftop)

- Шкафные кондиционеры

- Прецизионные кондиционеры

Мультизональные VRV и VRF системы

При всех своих достоинствах, традиционные сплит и мульти-сплит системы имеют ряд недостатков, заметно ограничивающих возможности их использования. В первую очередь это небольшая длина межблочных коммуникаций, обычно не превышающая 25 метров, да и то, при такой длине не избежать уменьшения мощности кондиционера процентов на 30. Другой недостаток мульти-сплит систем — ограниченное количество внутренних блоков, как правило от двух до четырех штук. Все это приводит к тому, что для кондиционирования элитной квартиры или коттеджа приходится размещать снаружи (иногда даже на фасаде) несколько внешних блоков, которые никак не хотят "вписываться" в замысел архитектора.

До недавнего времени из этой ситуации был единственный выход — установить один канальный кондиционер с раздачей охлажденного воздуха по системе воздуховодов, расположенных за подвесным потолком. Помимо уменьшения полезной высоты комнат на 15 - 20 см (диаметр теплоизолированных воздуховодов), такое техническое решение имело еще один существенный недостаток — регулировать температуру воздуха можно было лишь в целом по всем помещениям, поскольку один внутренний блок не позволял установить в каждой комнате свою температуру. Выход был найден в 1982 году, когда компания Daikin представила первую в мире VRV систему кондиционирования.

Характеристики и особенности VRV и VRF систем

Фактически, VRV система является улучшенным вариантом традиционной мульти-сплит системы:

• Как и в мульти-сплит системах, к одному наружному блоку может быть подключено несколько внутренних, однако у VRV их число может достигать нескольких десятков.

• Как и в некоторых мульти - сплит системах, внутренние блоки VRV могут быть разных типов (настенный, канальный, кассетный и т.п.) и иметь разную мощность, обычно от 2 до 25 кВт.

Однако VRV системы имеют ряд принципиальных отличий от всех ранее выпускавшихся кондиционеров:

• В обычных мульти-сплит системах между внешним и каждым из внутренних блоков прокладывается отдельная фреоновая трасса. В системах VRV все блоки подключаются к единой системе трубопроводов, то есть к общей трассе из двух или трех медных труб подключается до 30 внутренних и 3 внешних блоков. Такое техническое решение позволяет упростить (удешевить и ускорить) монтажные работы, а так же дает возможность легко расширять систему в будущем.

• Максимальное расстояние между внутренним и наружным блоком (длина трубопровода) составляет 100 метров. Перепад высот между наружным и внутренним блоком (расстояние между блоками по вертикали) — 50 метров. Таким образом, стало возможным размещать наружный блок кондиционера в любом удобном месте — на крыше, в подвале или даже в нескольких десятках метров от дома.

• Управление внутренними блоками может производится как с помощью индивидуальных беспроводных пультов (как и в обычных мульти-сплит системах), так и с помощью централизованного пульта управления, контролирующего режимы работы всех внутренних блоков и состояние системы в целом. Кроме этого, VRV система может управляться с помощью персонального компьютера.

• По сравнению с обычными кондиционерами, внутренние блоки VRV поддерживают заданную температуру с более высокой точностью — до ±0,5 °С.

Название VRV (Variable Refrigerant Volume) переводится как "Переменный объем хладагента" и отражает главное отличие VRV от остальных систем кондиционирования — использование общей системы трубопроводов. В системах VRV каждый внутренний блок имеет электронный терморегулирующий вентиль, регулирующий объем поступающего хладагента из общей трассы в зависимости от тепловой нагрузки на этот блок. Благодаря этому, система VRV более ровно поддерживает заданную температуру, без перепадов, свойственным обычным кондиционерам, регулирующим температуру воздуха путем периодического включения и выключения.

В настоящее время подобные системы, помимо Daikin, производят также Mitsubishi Heavy, Mitsubishi Electric, Sanyo, Toshiba, Fujitsu General и другие. Поскольку название VRV является зарегистрированной торговой маркой компании Daikin, то для обозначения подобных систем других производителей было выбрано название VRF (Variable Refrigerant Flow) — "Переменный поток хладагента", что по смыслу тоже самое, что и VRV (то есть VRF означает класс или тип кондиционеров). Разница между VRF системами разных производителей не очень значительна и определяется количеством подключаемых блоков, максимальной длиной трассы, удобством управления, надежностью и сроком службы.

Системы чиллер — фанкойл

Чиллер CLIVET.

Система чиллер - фанкойл (chiller - fancoil) отличается от всех остальных систем кондиционирования тем, что между наружным и внутренними блоками циркулирует не фреон, а вода (или незамерзающая жидкость). Охлаждает воду чиллер — холодильная машина, предназначенная для охлаждения жидкости. Чиллер представляет собой обычный фреоновый кондиционер, через испаритель которого проходит не охлаждаемый воздух, а вода. Эта вода с помощью насосной станции поступает по системе теплоизолированных трубопроводов к фанкойлам. Фанкойлы устанавливаются в кондиционируемых помещениях и выполняют ту же роль, что и внутренние блоки сплит-систем. Система чиллер - фанкойл, по сравнению с традиционными мульт-сплит или мультизональными системами имеет ряд преимуществ:

• Расстояние между чиллером и фанкойлом определяется только мощностью насосной станции и может достигать нескольких сотен метров.

• Количество фанкойлов в системе не ограниченно и зависит только от мощности чиллера.

• Для соединения чиллера с фанкойлами используются не дорогие медные фреоновые коммуникаций, а обычные водопроводные трубы.

Крышный кондиционер (Rooftop)

Крышный кондиционер (rooftop) Daikin

Крышный кондиционер или Rooftop (Руфтоп) представляет собой моноблочную холодильную машину и предназначен для установки на крыше здания. Обычно крышные кондиционеры применяются для кондиционирования и вентиляции торговых залов, крытых стадионов, конференц-залов и т.п. Крышный кондиционер по конструкции больше всего похож на большой оконный кондиционер. Помимо стандартных узлов (компрессор, конденсатор, испаритель и вентиляторы) он может содержать смесительную камеру, в которой происходит смешение рециркуляционного (забираемого из помещения) и наружного воздуха и электрический или водяной калорифер для подогрева воздуха в зимний период.

Крышные кондиционеры имеют мощность от 8 до 140 кВт и расход воздуха от 1500 до 25000 кб.м/ч. Благодаря моноблочной конструкции эти кондиционеры отличается простотой монтажа и обслуживания.

По своим характеристикам и области применения крышные кондиционеры близки к центральным кондиционерам. Принципиальное отличие между ними в том, что крышный кондиционер является моноблоком и устанавливается на крыше, а центральный кондиционер устанавливается в помещении, но ему необходим внешний источник холода. 

Шкафной кондиционер

Шкафной кондиционер CLIVET

Шкафные кондиционеры, как правило, представляют собой законченный моноблок и устанавливаются в производственных помещениях, где требуется круглосуточное поддержание заданной температуры. Холодильная мощность этих кондиционеров составляет примерно от 10 до 80 кВт. Помимо моноблочных вариантов существуют шкафные кондиционеры с выносным конденсатором.

Особенности и преимущества шкафных кондиционеров:

• Простота монтажа и обслуживания, поскольку все основные элементы кондиционера находятся в легко доступном месте.

• Широкий диапазон рабочих температур. В отличие от традиционных сплит-систем, компрессор шкафных кондиционеров расположен внутри помещения и перепады температур наружного воздуха не оказывают влияния на его работу.

• Раздача охлажденного воздуха производится через верхнюю панель либо непосредственно в помещение, либо с помощью небольшой сети воздуховодов.

В шкафном кондиционере может быть установлено дополнительно оборудование - электрический или водяной нагреватель, распределительная камера (устанавливается сверху кондиционера и обеспечивает равномерное распределение охлажденного воздуха и шумоглушение).

Прецизионный кондиционер

Прецизионный кондиционер Uniflair

Прецизионные кондиционеры (системы close control) являются разновидностью шкафных кондиционеров, но в отличие от последних способны поддерживать с высокой точностью не только температуру, но и влажность воздуха. Они устанавливаются в музеях, фармацевтических лабораториях, компьютерных залах, производственных помещениях и т.п. Возможность контроля и регулировки влажности воздуха достигается за счет добавления в состав кондиционера гигростата (измерителя влажности) и увлажнителя воздуха.

Основные характеристики прецизионных кондиционеров:

• Точность контроля и поддержания температуры ± 1°С

• Точность контроля и поддержания влажности ± 2%

• Диапазон мощностей - от 5 до 100 кВт

• Высокая надежность работы при круглосуточной эксплуатации

• Возможность работы в широком диапазоне температур наружного воздуха (до –35°С)

• Совместимость с автоматизированными системами контроля и управления микроклиматом здания

Прецизионные кондиционеры обычно выполняются в виде двух блоков. В наружном блоке расположены конденсатор с вентилятором, во внутреннем - все остальные узлы (компрессор, испаритель с вентилятором, увлажнитель, система автоматики). Особенностью прецизионных кондиционеров является возможность раздачи воздуха не только через верхнюю, но и через нижнюю панель. В этом случае в помещении устанавливается фальш-пол, через воздухораспределительное пространство которого и происходит раздача воздуха по помещению. 

Схема прецизионного кондиционера с выносным конденсатором  и нижней раздачей воздуха

Центральный кондиционер

Центральный кондиционер TRANE

Центральный кондиционер с рекуператором

Центральный кондиционер является неавтономным, то есть для работы ему необходим внешний источник холода или тепла — холодная вода от чиллера, фреон от внешнего компресорно - конденсаторного блока, горячая вода от сис темы центрального отопления или бойлера. Помимо охлаждения или нагрева, центральный кондиционер может вентилировать, очищать и увлажнять воздух. Обработанный воздух по системе воздуховодов распределяется по помещениям.

Современные центральные кондиционеры выпускаются в виде набора стандартных модулей, каждый из которых выполняет определенную функцию:

• Секция охлаждения. Представляет собой водяной или фреоновый теплообменник. В качестве хладагента используется вода или незамерзающая жидкость, подаваемая от чиллера, либо фреон. В этом случае необходим внешний фреоновый компрессорно-конденсаторный блок.

• Секция нагрева. Выполняется в двух вариантах - с водяным или электрическим нагревателем (ТЭНом). Водяной нагреватель выполняется в виде теплообменника, к которому подводится горячая вода из системы центрального отепления или автономного отопительного котла.

• Вентиляторная секция. Предназначена для забора воздуха и подачи его в кондиционируемые помещения. В центральных кондиционерах применяются радиальные (центробежные) вентиляторы, которые вращаются электродвигателем через ременную передачу. Вентиляторная секция может располагаться между другими секциями, либо на выходе из кондиционера.

• Секция шумоглушения. Предназначена для снижения шума, создаваемого вентиляторной секцией. Внутри секции шумоглушения устанавливаются звукопоглощающие пластины, состоящие из нескольких слоев минеральной ваты или стекловолокна специально подобранной плотности.

• Секция увлажнения. Увлажнение воздуха производится в форсуночной камере или с помощью парового увлажнителя. В форсуночной камере происходит распыление мелкодисперсной водяной взвеси, которая испаряется в проходящем воздухе. После секции увлажнения обычно устанавливают каплеуловители, предотвращающие попадание неиспарившихся капель воды в другие секции кондиционера.

• Секция фильтрации. Секция фильтрации предназначена для очистки проходящего через кондиционер воздуха от пыли. При необходимости обеспечения фильтрации повышенного качества в состав кондиционера включают две секции фильтрации. Первичную секцию фильтрации выполняют на фильтрах грубой очистки класса EU1 - EU3. Такие фильтры задерживают до 60% пыли. В секции вторичной фильтрации используют фильтры тонкой очистки класса EU5 - EU9, задерживающие до 90% пыли. Все фильтры могут легко сниматься для чистки или замены. Для автоматического контроля за чистотой фильтров применяют дифманометры, измеряющие перепад давления воздуха на входе и выходе фильтра. При загрязнении фильтра перепад давления увеличивается и дифманометр сигнализирует о необходимости замены фильтра.

• Теплоутилизаторы. Для экономии энергии, затрачиваемой на нагрев наружного воздуха, в кондиционерах иногда устанавливают теплоутилизаторы или рекуператоры. Эти устройства позволяют экономить до 80% энергии путем нагрева входящего наружного воздуха за счет тепла воздуха, удаляемого из помещения. Теплоутилизаторы бывают трех типов — перекрестные теплообменники, вращающиеся теплообменники и системы с промежуточным теплоносителем, состоящие из двух теплообменников.

Размеры секций (обычно от 0,5 х 0,5 до 2,5 х 2,5 метров) унифицированы и зависят от расхода и скорости обрабатываемого в кондиционере воздуха. Компоновка кондиционера зависит от площади и назначения обслуживаемых помещений и выполняется для каждого объекта индивидуально.