8.8. Застосування сучасних систем створення мікроклімату в приміщеннях

Упродовж останніх років значно зріс попит на обладнання індивідуального кондиціювання. Причиною цього є виникнення та розвиток різних фірм, торговельних об'єктів та підприємств, керівники яких зацікавлені в покращенні умов праці. Зацікавленість індивідуальним обладнанням кондиціювання зумовили також метеорологічні умови. У літній період у нашій кліматичній зоні мають місце кількатижневі періоди спеки, коли температура та ентальпія зовнішнього повітря перевищують прийняті норми.

Встановлення обладнання індивідуального кондиціонування, на противагу централізованому, не вимагає великого обсягу ремонтно-будівельних робіт і не обтяжує будівельні конструкції.

Більшість автономних кондиціонерів переробляє виключно циркуляційне повітря, а вентиляційні функції виконує інше обладнання (природна або механічна вентиляція). Автономні кондиціонери обладнані індивідуальним охолоджуючим агрегатом, випарник якого виконує функцію охолоджувача повітря, що подається. Цей охолоджуючий агрегат в автономному кондиціонері також може нагрівати повітря, для цього необхідно перевести його в режим праці теплової помпи. Тоді відбувається заміна ролей між основними теплообмінниками охолоджуючого процесу. Випарник перетворюється на конденсатор, а конденсатор - на випарник.

Замість роботи у режимі теплової помпи для нагрівання повітря може ви­користовуватися електричний нагрівальний пристрій, однак споживання електроенергії в цьому випадку буде значно вищим ніж при тепловій помпі. Автономні кондиціонери, як правило, не регулюють вологості повітря.

Кондиціонери, призначені для нагнітання свіжого повітря, обладнані венти­ляторами більшої потужності, ніж кондиціонери, які працюють виключно з цирку­ляційним повітрям. Підвищена потужність вентиляторів необхідна для подолання додаткових опорів потоку повітря крізь вхідний отвір, вентиляційний канал та клапан свіжого повітря.

З огляду на взаємне розташування в холодильному агрегаті теплообмінників кондиціонери поділяються і віконні та кондиціонери системи Split. У віконних кондиціонерах усі конструктивні елементи згруповані у спільному корпусі. Такий кондиціонер може бути розміщений у вікні або в зовнішній стіні, причому конденсатор знаходиться в частині приладу, висунутій назовні, а випарник - у приміщенні. Віконні кондиціонери можуть працювати в режимі теплової помпи.

Схема віконного кондиціонера представлена на рис. 8.13

Рис. 8.13. Схема віконного кондиціонера:

1 - випарник; 2 - конденсатор; 3 - компресор; 4 - нагнітаючий вентилятор; 5 - вентилятор для охолодження конденсатора; 6- регульована заслінка.

Недоліки віконних кондиціонерів такі:

• обмежені можливості розташування блоку;

• труднощі зі звукоізоляцією шумів, пов'язаних з роботою вентилятора;

• перешкоди для денного освітлення внаслідок забудови частини скляної поверхні вікна.

Кондиціонери системи Split мають окремі зовнішні та внутрішні блоки, причому відстань між блоками обмежена максимальною довжиною трубопроводів охолоджуючої речовини. Ця довжина може становити до кількох десятків метрів.

Зовнішній блок (тобто конденсатор з вентилятором та компресором) розміщується на даху або на зовнішній стіні. Допускається використання одного зовнішнього блока для двох-трьох внутрішніх блоків. Схему комплексу кондиціонера типу Split показано на рис. 8.14.

Відомі так звані переносні кондиціонери. Ці пристрої можна встановити в будь-якому місці приміщення, під`єднують їх до електромережі за допомогою довгого кабелю. Весь охолоджуючий агрегат (компресор, випарник та конденсатор) знаходиться в спільному корпусі. Відведення сконденсованої вологи відбувається періодично, у міру наповнення конденсатом збірника. Ці пристрої придатні лише для осушування повітря у приміщенні; вони не охолоджують повітря в приміщенні, тому що теплова енергія, яку забирає випарник, повертається з надлишком до приміщення разом із повітрям, яке охолоджує конденсатор.

Рис. 8.14. Схема кондиціонера типу спліт-системи: а - зовнішній блок, б - внутрішній блок;

1 - випарник; 2 - конденсатор; 3 - компресор; 4 - нагнітаючий вентилятор; 5 - вентилятор для охолодження конденсатора.

Перспективні канальні кондиціонери, внутрішній блок яких встановлюється в приміщенні за підшивною стелею (рис. 8.15).

Повітря для внутрішнього блока забирається крізь витяжні пристрої 4. Подача в приміщення повітря відбувається повітропроводами 2 крізь повітророзподільники.

Однак канальний кондиціонер у більшості випадків розрахований на рециркуляцію повітря і не завжди подає у приміщення свіже повітря. У протилежність кондиціонери спліт-системи з припливною вентиляцією можуть вирішувати завдання одночасного кондиціювання приміщення та вентиляції (рис. 8.16).

Кондиціонери спліт-системи з припливною вентиляцією (КПВ) призначені для встановлення у квартирах, офісних приміщеннях великого об'єму, магазинах, ресторанах тощо, де поряд із кондиціюванням необхідна подача свіжого повітря.

Розглянемо роботу КПВ.

Свіже повітря надходить крізь зовнішню решітку і по теплоізольованому повітропроводу 2 подається у змішувальну камеру 3, де змішується з рециркуляційним повітрям із приміщення. Змішане повітря подається у внутрішній блок 4, де фільтрується, охолоджується чи нагрівається. Підготовлене повітря вентилятором внутрішнього блока 4 подається у приміщення на кондиціювання по системі повітропроводів 7 та розподільчих решіток 8.

Рис. 8.15. Міжстелевий кондиціонер у приміщенні:

1 - кондиціонер; 2 - повітропроводи; 3 - повітророзподільники; 4 - витяжні пристрої.

В одному з приміщень, яке обрано за еталон, встановлюють пульт керування всією системою 3 пульта задається режим роботи кондиціонера та температура у приміщенні.

Якщо не вистачає теплопродуктивності кондиціонера, то автоматика плавно вмикає електричні нагріванні, намагаючись отримати необхідну температуру повітря, що надходить до приміщення. При температурах зовнішнього повітря менш ніж – 20 °С практично увесь підігрів повітря забезпечується електронагрівачами.

Рис. 8.16. Кондиціонер Split-системи з припливною вентиляцією:

1 - клапанна коробка для забору свіжого повітря; 2 - теплоізольований повіт­ропровід; 3 - змішувальна камера; 4 - внутрішній блок; 5 - калорифер; 6 - розподільчий короб; 7 - гнучкий повітропровід; 8 - настінна решітка; 9, 10 - сталеві дифузори; 11 - пульт керування; 12 - сталевий дифузор для рециркуляційного повітря; 13 - зовнішній блок.

Використання теплових насосів у складі КПВ найбільш ефективне у перехідний період при температурах зовнішнього повітря від +15 до 0 °С, поки не працює центральна система опалення приміщень. У цей час кондиціонер дозволяє зменшити витрати електроенергії на опалення.

Для кондиціювання повітря у приміщеннях центрів електронно-обчислювальних машин, фотокомплексів, електротехнічних приміщень, тобто таких приміщень, де є значні теплонадлишки, які практично не залежать від зовнішніх умов, і де необхідне цілорічне підтримання необхідних параметрів повітряного середовища, перспективне використання шафних кондиціонерів. Сучасні типи шафних кондиціонерів характеризуються компактністю; мають вбудовану холодильну машину, чи повітроохолоджувач, який забезпечується холодною водою, та систему зволоження повітря парою; прості у експлуатації та технічному обслуговуванні. На (рис. 8.17) зображені схеми створення мікроклімату в приміщеннях за допомогою шафних кондиціонерів.

На рис. (8.17,а) зображена схема, коли приплив повітря з кондиціонера здійснюється у фальш підлогу, рециркуляція з верхньої зони по повітропроводах; на (рис. 8.17,6) - схема, коли приплив повітря з кондиціонера також здійснюється у фальшпідлогу, рециркуляція з підвісної стелі по повітропроводах із приєднанням повітропроводу зовнішнього повітря; на(рис. 8.17,в) - схема, коли приплив повітря здійснюється у фальш підлогу, забір повітря на рециркуляцію безпосередньо кондиціонером; на (рис. 8.17,г) - схема, коли здійснюється приплив повітря по приєднаному до кондиціонера повітропроводу з решіткою, підведення рециркуляційного повітря по повітропроводу.

Рис. 8.17. Шафні кондиціонери у залах електронно-обчислювальних машин: а, в - безпосередньо; б, г - за межами залу: 1 - шафний кондиціонер; 2 - фальшпідлога; 3 - повітропроводи; 4 - повітропровід із решіткою.

Принципові вирішення систем кондиціювання повітря (СКП) для конкретного об'єкта приймаються залежно від призначення і архітектурно-будівельного вирішення споруди та її приміщень, функціональних особливостей і технологічних процесів, інтенсивності й характеру шкідливих виділень, розміщення робочих місць і клімату району будівництва. Завжди необхідно розробляти і порівнювати декілька альтернативних варіантів.

Найбільш раціональне вирішення приймається на основі порівняльного аналізу й порівняння показників ефективності, головним з яких є зведені витрати. На основі системного розгляду за допомогою програмного забезпечення знаходяться вирішення, близькі до оптимальних.

Необхідно підкреслити, що в системах технологічного та комфортного кон­диціювання повітря вимоги до параметрів мікроклімату принципово різні. Якщо в системах технологічного кондиціювання, як правило, необхідно підтримувати незалежно від зовнішніх умов стабільні параметри внутрішнього середовища для забезпечення нормального перебігу технологічних процесів, то для комфортного кондиціювання такі вимоги неприпустимі. Для таких СКП необхідно змінювати параметри внутрішнього повітря залежно від багатьох чинників (зовнішніх умов, ступеня важкості роботи, часу тощо).

Із позиції вибору СКП будівлі та споруди різного призначення можна розподілити на дві групи, будівлі з приміщенням великого об'єму й багатокімнатного планування. Для приміщення великого об'єму з рівномірним розподілом шкідливих виділень та для багатокімнатних будівель із приміщеннями з однаковими вимогами до параметрів внутрішнього повітря й інтенсивності зміни тепловологісного стану можливе застосування однозональних СКП з місцевими або центральними кондиціонерами. За допомогою цих СКП можна контролювати температуру і відносну вологість внутрішнього повітря тільки в одній точці приміщення, що досягається автоматичним регулюванням зміни температури припливного повітря.

Якщо різна інтенсивність змін тепловологонадлишків як за площею приміщень великого обсягу, так і в окремих кімнатах, або якщо розглядаються різні вимоги до внутрішнього мікроклімату, то застосовуються багатозональні СКП (рис. 8.18). Альтернативи таким системам немає при різній інтенсивності змін навантажень упродовж доби та року й при різному функціональному призначенні приміщень.

Рис. 8.18. Схема багатозальної одноканальної системи кондиціювання повітря із зональними повітронагрівачами.

1 - центральний кондиціонер з блоками нагрівання; 2 - зональні повітронагрівачі; 3 - датчик контролю температури повітря в приміщенні; 4 - повітророзподільники; 5 - витяжні пристрої; 6 - витяжний вентилятор; 7,8- повітряні клапани зовнішнього і рециркуляційного повітря.

Конкретна реалізація принципу зонування досягається на основі різних пристроїв, які забезпечують тепловологісну обробку припливного повітря залежно від зміни теплового режиму в приміщеннях.

Можливе застосування різних принципових вирішень багатозональних СКП. У багатозональних одноканальних СКП із зональними повітронагрівачами другого підігріву (див. рис. 8.18) необхідна температура внутрішнього повітря підтримується регулюванням нагрівання припливного повітря у зональних повітронагрівачах 2 за командою датчиків контролю температури повітря, які розміщуються у зоні обслуговування. Таких зон може бути кілька десятків. У теплий період року припливне повітря охолоджують і осушують у повітроохолоджувачі центрального кондиціонера до вологовмісту, однакового для всіх зон обслуговування.

Для кількісного регулювання й доведення припливного повітря до необхідних параметрів шляхом нагрівання використовуються місцеві агрегати різних конструкцій і призначень.

До складу агрегату входять круглі або прямокутні патрубки для підключення повітропроводів, вбудований шумопоглинач, герметичні регульовані клапани й датчики перепаду тисків для визначення витрати повітря. Агрегати виконуються, у разі необхідності, з одно-, дво- або чотирирядними повітронагрівачами.

Різна довжина корпусу дозволяє індивідуально підбирати агрегат залежно від місцевих умов. Завдяки простоті конструкції та невеликим розмірам шумопоглинача агрегати особливо придатні для компактного розміщення у приміщеннях із підвищеними акустичними вимогами.

У багатозональних двоканальних СКП зі змішувальними повітряними клапанами для змішування охолодженого та нагрітого або рециркуляційного повітря встановлюються повітряні клапани для кожного приміщення. Повітря обробляють за прямоточною або рециркуляційною схемою у центральному кондиціонері і подають у приміщення двома паралельними каналами: по одному - охолоджене повітря, по іншому - нагріте після встановленого в каналі повітронагрівача другого підігріву.

Такі системи економічно виправдані, особливо при реконструкції споруд та існуючих систем опалення. Зі збільшенням кількості приміщень або зон ефективність двоканальних СКП зростає.

Для кількісного регулювання параметрів припливного повітря застосовуються агрегати, які змішують зовнішнє та рециркуляційне повітря, або охолоджене та нагріте повітря у центральній СКП.

Для зниження енергетичних втрат, характерних для розглянутих вище ба­гатозональних центральних СКП, використовуються місцево-центральні СКП (рис. 8.19). У центральній СКП обробляється тільки санітарна норма зовнішнього повітря. Для досягнення необхідних параметрів припливного повітря відповідно до особливостей формування тепловологісного режиму в кожній зоні встановлені кондиціонери, які обробляють внутрішнє повітря. До зони приміщення подається суміш обробленого зовнішнього та внутрішнього повітря. Необхідні параметри припливного повітря досягаються за рахунок регулювання теплової обробки рециркуляційного повітря.

Рис. 8.19. Схема місцево-центральної системи кондиціювання повітря:

1 - центральний кондиціонер з блоками нагрівання і охолодження; 2- місцевий агрегат для теплової обробки рециркуляційного повітря; З - датчик контролю температури повітря; 4 - витяжні пристрої; 5 - витяжний вентилятор; 6 - клапан зовнішнього повітря

У поверхневі теплообмінники агрегатів подається холодна або підігріта вода необхідної температури. Контроль за температурою внутрішнього повітря по зонах забезпечується датчиками, які впливають на виконавчий механізм, що змінює температуру або витрату води через теплообмінник. На відміну від схем із загальними повітронагрівачами в місцево-центральних СКП можливе приготування припливного повітря для кожної зони з різною температурою та вологістю.

При виборі обладнання необхідно перш за все визначити допустимі параметри охолодженого й осушеного зовнішнього повітря. У більшості зон обслуговування можна видалити надлишки вологи, використовуючи повітря у відповідній до санітарно-гігієнічних вимог кількості. В інших зонах надлишки вологи, що залишилися, видаляються обробленим у кондиціонері рециркуляційним повітрям.

Можливі інші варіанти об'єднання в систему центральних і місцевих установок обробки припливного повітря. Наприклад, системи припливної вентиляції подають санітарну норму зовнішнього повітря у зони або приміщення, а місцеві кон­диціонери, які встановлюються незалежно від мережі повітропроводів, охолоджують або нагрівають припливне повітря таким чином, щоб середні параметри припливного повітря відповідали умовам тепловологонадходжень.

Для місцево-центральних СКП або при частковому кондиціюванні використовують вентиляторні конвектори різних конструкцій з тепло- та холодопостачанням, залежно від зовнішніх умов, - нагрітою або холодною водою (можлива водогліколева суміш) від центральних джерел тепла або холоду.

Питання для контрольної перевірки

1. В якому напрямку слід заміряти величину биття робочого колеса вентиляторів.

2. Як часто перевіряється амплітуда вібрації рами вентилятора.

3. Причини зниження продуктивності калориферів.

4. Періодичність технічного обслуговування пиловловлювачів.

5. Коли потрібна заміна фільтруючого матеріалу в повітряних фільтрах припливних установках.

6. Основні задачі і схеми вентиляції.

7. Схеми рекуператорів тепла.

8. Сучасні системи створення мікроклімату.

Розділ 9 Експлуатація підземних газопроводів