ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ || Об авторе

Киселёв Кирилл Игоревич

Факультет: Компьютерных наук и технологий

Кафедра: Автоматизированные системы управления

Специальность: Компьютерные системы диагностики

Коротко о кондиционерах

Введение

Когда я стал работать с медицинским оборудованием, я понял что системы вентиляции и кондиционирования воздуха являются неотъемлемой частью современного медицинского учреждения. Поэтому я хочу рассказать об этих системах.

ПРИНЦИП РАБОТЫ КОНДИЦИОНЕРА

Понять, как устроен кондиционер и откуда в тридцатиградусное пекло берется освежающая прохлада, не так уж сложно. Рассмотрим это на примере сплит-системы. Как известно из школьного курса физики, при испарении любая жидкость поглощает тепло. Если налить на руку спирт или одеколон, тут же почувствуешь холод. И наоборот, при конденсации пара тепло выделяется. Именно этот известный принцип и эксплуатирует любой кондиционер. Как он устроен? Кондиционер представляет собой замкнутый герметичный контур, внутри которого движется специальное вещество – хладагент. Испаряясь в одном месте, он поглощает тепло, а конденсируясь в другом – выделяет поглощенное тепло. Обмен теплом хладагента с воздухом происходит через воздушные теплообменники, которые представляют собой медные трубки, снабженные тонкими поперечными алюминиевыми пластинками. Чтобы процесс теплообмена между хладагентом и воздухом шел быстрее, воздух через теплообменники продувают с помощью вентиляторов. По названию процесса, происходящего в теплообменнике, один из них называют испарителем, а другой – конденсатором. При работе кондиционера на «холод» в качестве испарителя выступает внутренний (находящийся в помещении) теплообменник, а в качестве конденсатора – наружный (находящийся вне помещения). При работе кондиционера на «тепло», теплообменники меняются ролями. Суть процесса изложена, но в чем секрет фокуса? Дело в том, что холод не «производится», а происходит перенос тепла из одного места в другое с помощью хладагента. Благодаря этому и появился термин «тепловой насос». По этой же причине кондиционер «производит» тепла или холода примерно в 3 раза больше, чем потребляет электроэнергии – факт, вызывающий недоумение у людей, не обремененных знанием холодильной техники.
Что за чудо – машина с КПД 300%? И почему это загадочное вещество «хладагент» то поглощает, то отдает тепло, ведь из школьного курса физики известно, что оно всегда переходит от более нагретого тела к менее нагретому? Что заставляет хладагент переносить тепло из помещения, в котором чуть больше 20 градусов на улицу, где порой бывает под +40? Все не просто, а очень просто! Из той же школьной физики известно, что температура фазового перехода (испарения или конденсации жидкости) зависит от давления, при котором происходит процесс. Зависимость нелинейная и монотонная – чем больше давление, тем больше температура фазового перехода. Дальше – больше! Для того, чтобы жидкий хладагент кипел, превращаясь в пар и поглощая из окружающего воздуха тепло, в теплообменнике необходимо создать давление, при котором температура фазового перехода будет ниже, чем температура окружающего воздуха. И наоборот, парообразный хладагент будет отдавать тепло воздуху, превращаясь в жидкость, если создать давление, при котором
температура фазового перехода будет выше температуры воздуха. Но для того, чтобы кондиционер заработал, в замкнутый контур нужно встроить еще как минимум два элемента. Это компрессор, повышающий давление до давления конденсации, который установлен в контуре перед конденсатором, и дросселирующее устройство, понижающее давление до давления испарения, перед испарителем.
Перечисленные пять элементов:
1. замкнутый контур с хладагентом,
2. наружный теплообменник,
3. внутренний теплообменник,
4. компрессор,
5. дросселирующее устройство,
составляют основу холодильного контура любого кондиционера, от самого простого до самого сложного. Для того, чтобы кондиционер мог работать не только на холод, но и на тепло, в контур необходимо добавить четырехходовой вентиль. Его задача «превращать» испаритель в конденсатор и наоборот. Такой кондиционер называют кондиционером с реверсивным циклом, который может переносить тепло не только из помещения на улицу, но и наоборот. Если совсем не «грешить» академизмом, холодильный контур – это совокупность устройств, с помощью которых происходит циклическое превращение хладагента из жидкого состояния в парообразное с поглощением тепла и из парообразного в жидкое – с выделением тепла[1].

ТИПЫ КОНДИЦИОНЕРОВ

На рынке сплит-систем принято выделять три основных сегмента: бытовые кондиционеры – RAC (Room Air Conditions), полупромышленные кондиционеры – PAC (Packages Air Conditions), и промышленные системы (Unitary).[2] Причем в Азии, Европе и Америке эти понятия имеют несколько отличные друг от друга толкования. Поскольку более 90% продаваемых в России кондиционеров имеют японское, корейское и китайское происхождение, стоит привести азиатскую классификацию, которая используется целым рядом известных специализированных изданий, например JARN. К бытовым (RAC) отнесены сплит-системы настенного и напольно-потолочного типа мощностью до 5 кВт. Причем градация проводится по мощности внутреннего блока. Поэтому мультисплит-системы также относят к этой категории. К полупромышленным системам (PAC) относятся все сплит-системы кассетного, колонного, напольно-потолочного и настенного типа мощностью свыше 5 кВт. Кондиционеры, образованные путем параллельного подключения 2-4 кассетных, канальных, напольно-потолочных или колонных внутренних блоков к одному внешнему, отнесены к классу PAC. (Ограничения по мощности сверху в этой категории нет, но до настоящего времени техники мощнее 17 кВт никто не предлагает). Оборудование класса VRF рассматривают либо в рамках PAC, либо выделяют в отдельную группу. В отдельную категорию Duct Unitary выделены все канальные кондиционеры, руфтопы и шкафные моноблоки внутренней установки вне зависимости от их мощности. В России эти рамки несколько сдвинуты, что связано с рядом национальных особенностей. У нас в стране нет четких, согласованных всеми участниками рынка критериев разделения кондиционеров на бытовые и полупромышленные, поэтому приведем наиболее распространенные представления. К бытовым (RAC) в России относят все сплит-системы настенного типа, вне зависимости от мощности. К полупромышленным (PAC), все кондиционеры напольно-потолочного, кассетного, колонного типа и канальные сплит-системы от 2,5 до 25-30 кВт. К промышленным (Unitary) в России относят канальные кондиционеры выше 25-30 кВт, все руфтопы и шкафные моноблоки. То есть фактически деление происходит не по мощности, а по типу оборудования. Отдельная категория оборудования – центральные системы кондиционирования. К оборудованию этого класса вне зависимости от мощности относят центральные кондиционеры и приточные установки, водоохлаждающие машины – чиллеры, фанкойлы, конденсаторные блоки и градирни.

ОКОННЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ

Рис.1 Оконный кондиционер

Самыми простыми и примитивными кондиционерами, являются оконные моноблоки, хорошо знакомые нам по изделиям Бакинского завода. Такой агрегат врезается в оконный проем или прямо в тонкую стену. Причем установить оконный моноблок может любой «рукастый» мужик. Никаких специальных навыков и дорогостоящего инструмента для этого не надо. Технология производства оконников хорошо отработана, что вместе с простотой монтажа обеспечивает этим кондиционерам высокую долговечность. К тому же стоимость такого решения минимальна. Тем не менее, у оконных кондиционеров есть ряд существенных недостатков. Уж кому-кому, а меломанам они точно не подойдут, поскольку создают слишком много лишнего шума. У всех моноблоков компрессор находится внутри помещения, а потому не жалеет децибелов для хороших людей. Второй минус оконников в том, что они жестко привязаны к оконному проему. По этой причине кондиционировать комнату сложной формы не всегда возможно. К тому же не исключено, что они не поладят с вашими любимыми шторами. А уж жалюзи с оконными кондиционерами практически несовместимы, так как загораживают выход прохладного воздуха. Если шторы или жалюзи закрывают оконный кондиционер, он будет поддерживать приятную прохладу не в помещении, а между окном и тем, чем оно занавешено. В-третьих, оконные кондиционеры уменьшают площадь остекления, а, следовательно, ухудшают освещенность. Ну и, наконец, есть еще целый ряд мелочей. При наличии стеклопакета установка оконника обойдется дороже самого кондиционера. Ну а на первых этажах проблему могут создать декоративные решетки.

СПЛИТ-СИСТЕМЫ

Рис.2 Сплит-система

Название сплит-система произошло от английского слова split, обычно переводимого как «разделять, расщеплять». И действительно, в отличие от оконного кондиционера, сплит-система состоит не из одного блока, а из двух. Благодаря этому, окна можно оставить в покое, а наиболее шумный узел кондиционера – компрессор – вынести на улицу. При всем своем многообразии, сплит-системы можно разделить по типу внутреннего устройства, которое бывает настенным, напольно-потолочным, кассетным, канальным или колонным. При этом внешние блоки этих сплит-систем выглядят одинаково. Главный плюс сплит-систем в том, что они не привязаны к оконному проему. Многообразие внутрен них блоков позволяет расположить источник холода в любом удобном месте: на стене, на полу и даже за подвесным потолком. В настоящее время – это наиболее популярный в мире тип климатического оборудования, доминирующий на рынках Европы, Австралии, Японии, Китая и большинства азиатских стран.

СПЛИТ-СИСТЕМЫ КАНАЛЬНОГО ТИПА

Рис.3 Канальный кондиционер

Оборудование этого класса нередко выделяют в отдельную группу из-за целого ряда конструктивных особенностей. Внутрен ний блок такого кондиционера находится над подвесным потолком и распределяет охлажденный воздух по сети воздуховодов. То есть в определенном смысле имеет сходство с работой центрального кондиционера. Тем более, что большинство канальных кондиционеров допускает возможность подмеса свежего воздуха в пределах 10% от пропускаемого объема. При достаточной мощности охлаждения и хорошем напоре вентилятора внутреннего блока эта сеть может охватывать сразу несколько помещений. Правда для этого необходимо наличие подвесного потолка.
В отличие от сплит-систем других типов, установка сплит-системы канального типа требует серьезной проектной проработки. Необходимо аккуратно рассчитать сечения воздуховодов, иначе в одной комнате будет холодно, а в другой жарко.

МУЛЬТИСПЛИТ-СИСТЕМЫ

Рис.4 Мультисплит-система

Так называют сплит-системы, у которых с одним внешним блоком работает более одного внутреннего. Почему-то многие считают, что таким образом можно выгадать в цене чуть ли не вдвое: ведь внешний блок-то один. К сожалению, все не так просто. Хоть он и один, но его мощности должно хватить на все внутренние. Потому стоимость мультисплит-системы редко бывает ниже, чем у аналогичной по мощности и количеству внутренних блоков комбинации моносплит-систем. Ну, а мультисплит-система с 3-7 внутренними блоками почти всегда дороже, комбинации 3-7 отдельно взятых кондиционеров.
Тем не менее, главное достоинство мультисплит-систем все-таки не цена. Их использование позволяет уменьшить количество внешних блоков (для которых еще надо найти место). Ведь украшать периметр своей квартиры угловатыми ящиками по душе далеко не всем. Некрасиво, да и служит прекрасной наводкой для домушников – простые граждане по пять кондиционеров не покупают. В то же время один единственный внешний блок можно легко замаскировать на балконе, так что его вообще не будет видно. В последнее время наиболее популярны мультисплит-системы «конструкторы». В таких кондиционерах с одним внешним блоком может работать несколько десятков комбинаций внутренних. Причем они могут быть не только настенного типа, но и кассетными, канальными, напольно-потолочными. Это позволяет подобрать комбинацию внутренних блоков, идеально соответствующую именно вашему жилищу.

VRF-СИСТЕМЫ

Рис.5 VRF-система

В последние годы стало модным кондиционировать элитные квартиры и особенно коттеджи с помощью VRF-систем. Подобно сплит- и мультисплит-системам, они состоят из внешних и внутренних блоков, однако, благодаря техническим возможностям, их все чаще относят к системам центрального кондиционирования. Ведь они позволяют создавать комфорт сразу в 4-48 помещениях, общей площадью от 100 до 1000 квадратных метров, решая проблемы вентиляции и кондиционирования воздуха в комплексе. Важным достоинством систем типа VRF является разнообразие внутренних блоков. Они могут быть настенными, кассетными, канальными, подпотолочными, напольными, что дает возможность эффективно охлаждать помещения любой планировки, не вторгаясь в существующие интерьеры. А неправдоподобно большие расстояния между внутренними и внешними блоками (до 100 метров)[3] позволяют спрятать последние в любое малоприметное место, хоть на крышу расположенной неподалеку подсобки! Ко всему прочему такие системы на редкость долговечны и экономичны. Они рассчитаны на эксплуатацию в течение 20-25 лет, против 6-8 у бытовых сплит-систем, а по способности беречь электроэнергию им вообще нет равных. Они тратят не более 37 Вт на квадратный метр обслуживаемой площади, что на 20-40 процентов ниже, чем у других кондиционеров. Но особенно большая экономия достигается, если часть внутренних блоков работает на холод, а другая – на тепло. Умная система просто перенесет излишки тепла из одного помещения в другое, вдвое сократив потребляемую мощность!

МОБИЛЬНЫЕ КОНДИЦИОНЕРЫ

Под этим понятием объединяют два вида систем: мобильные сплит-системы и мобильные моноблоки. Первые напоминают обыкновенные сплит-системы, за исключением того, что компрессор у них находится во внутреннем блоке (а потому изрядно шумит). При этом внешний блок, связанный с внутренним устройством гибким трубопроводом, просто вывешивается за окно. Второй тип представляет собой моноблочную конструкцию, похожую на навороченный пылесос-переросток. Он охлаждает помещение, сбрасывая излишки тепла через толстый хобот, который необходимо вывести в окно или за дверь. Правда, умные люди делают для этого специальные отверстия в рамах, поскольку приоткрытые окна и форточки позволяют теплому воздуху проходить внутрь и сводить усилия кондиционера на нет. Преимущество у мобильных кондиционеров только одно – они легко устанавливаются и демонтируются, а потому подходят для тех, кто часто меняет жилье или хочет брать кондиционер с собой на дачу. А вот исхитриться и охладить с помощью одного такого аппарата трехкомнатную квартиру не получится. Для того, чтобы в теплый день было прохладно, кондиционер должен вкалывать постоянно. Если же его перетаскивать из комнаты в комнату, ничего хорошего не получится. Пока одно помещение охладится, в другом снова будет пекло.

Литература

1. Творческий коллектив Леонида Корха. Холодильная техника [Текст]

2. Нимич Г. В., Михайлов В. А., Бондарь Е. С. Современные системы вентиляции и кондиционирования воздуха. [Текст]/ Киев 2008г.

3. Патрик Котзаогланиан. Пособие для ремонтника [Текст]/ - Москва: 2007 г.

ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ || Об авторе