Системы кондиционирования воздуха: от бытовых до промышленных

Главная » Кондиционирование » Системы кондиционирования воздуха: от бытовых до промышленных
Фото системы кондиционирования абстрактно

Как выбрать идеальную систему кондиционирования: полный обзор типов и параметров

 

 

Кондиционирование воздуха стало неотъемлемой частью современной жизни, обеспечивая комфорт и улучшая качество жизни в различных сферах – от жилых помещений до промышленных предприятий. Развитие технологий привело к появлению разнообразных систем кондиционирования, каждая из которых предназначена для решения конкретных задач и удовлетворения определенных потребностей.

 

Что такое кондиционирование воздуха?

 

Кондиционирование воздуха – это процесс обработки воздуха в помещении для поддержания заданных параметров температуры, влажности, чистоты и скорости движения. Основная цель кондиционирования – создание комфортного и здорового микроклимата, что оказывает положительное влияние на самочувствие, работоспособность и здоровье людей. Кроме того, кондиционирование воздуха играет важную роль в производственных процессах, требующих поддержания определенных параметров окружающей среды для обеспечения качества продукции и стабильной работы оборудования.

 

 

Основные задачи кондиционирования воздуха

 

  • Регулирование температуры: поддержание комфортной температуры в помещении в зависимости от времени года и индивидуальных предпочтений.
  • Контроль влажности: поддержание оптимального уровня влажности, предотвращающего образование плесени и развитие вредных микроорганизмов.
  • Очистка воздуха: удаление пыли, аллергенов и других загрязнений, улучшая качество воздуха в помещении.
  • Вентиляция: обеспечение притока свежего воздуха и удаление загрязненного, поддерживая здоровый микроклимат.

 

 

Принцип работы систем кондиционирования воздуха: холодильный цикл и его компоненты

 

В основе работы большинства систем кондиционирования воздуха лежит холодильный цикл, который представляет собой замкнутый процесс, использующий физические свойства хладагента для переноса тепла из одного места (внутри помещения) в другое (на улицу).

 

1. Основные компоненты холодильного цикла:

 

  • Компрессор: “сердце” системы. Это насос, который сжимает газообразный хладагент, повышая его давление и температуру.
  • Конденсатор: радиатор, расположенный снаружи помещения (обычно в наружном блоке). Здесь хладагент, находящийся под высоким давлением и температурой, отдает тепло окружающему воздуху и переходит из газообразного состояния в жидкое.
  • Расширительный вентиль (дроссель): устройство, которое резко снижает давление жидкого хладагента, поступающего из конденсатора. Это приводит к резкому падению температуры.
  • Испаритель: радиатор, расположенный внутри помещения (обычно во внутреннем блоке). Здесь жидкий хладагент, находящийся под низким давлением и низкой температурой, поглощает тепло из воздуха в помещении и переходит из жидкого состояния в газообразное.
  • Хладагент: рабочее вещество, циркулирующее по замкнутому контуру и переносящее тепло.

 

 

2. Этапы холодильного цикла:

 

  • Этап 1: Компрессия (сжатие)
    • Газообразный хладагент с низким давлением и низкой температурой поступает в компрессор.
    • Компрессор сжимает хладагент, повышая его давление и температуру. Этот процесс требует энергии (электроэнергии).
    • Результат: Горячий газообразный хладагент с высоким давлением направляется в конденсатор.
  • Этап 2: Конденсация (охлаждение и сжижение)
    • Горячий газообразный хладагент с высоким давлением поступает в конденсатор.
    • В конденсаторе хладагент отдает тепло окружающему воздуху (или воде, в некоторых промышленных системах). Вентилятор обдувает конденсатор, ускоряя процесс теплоотдачи.
    • Отдавая тепло, хладагент переходит из газообразного состояния в жидкое.
    • Результат: Теплый жидкий хладагент с высоким давлением направляется в расширительный вентиль.
  • Этап 3: Расширение (дросселирование)
    • Теплый жидкий хладагент с высоким давлением поступает в расширительный вентиль (или капиллярную трубку, в более простых системах).
    • Расширительный вентиль резко снижает давление хладагента.
    • При резком снижении давления хладагент испаряется и его температура резко падает.
    • Результат: Холодный жидкий хладагент с низким давлением направляется в испаритель.
  • Этап 4: Испарение (охлаждение)
    • Холодный жидкий хладагент с низким давлением поступает в испаритель.
    • В испарителе хладагент поглощает тепло из воздуха, циркулирующего внутри помещения. Вентилятор обдувает испаритель, забирая холодный воздух и распространяя его по комнате.
    • Поглощая тепло, хладагент переходит из жидкого состояния в газообразное.
    • Результат: Газообразный хладагент с низким давлением и низкой температурой возвращается в компрессор, и цикл начинается заново.

 

 

3. Ключевые принципы кондиционирования:

 

  • Тепло переходит от более теплого объекта к более холодному. Кондиционер “забирает” тепло из помещения (более теплого) и “отдает” его на улицу (более холодной).
  • Хладагент меняет свое состояние (жидкость <-> газ) для переноса тепла. Испарение требует поглощения тепла, а конденсация требует выделения тепла.
  • Компрессор обеспечивает циркуляцию хладагента и создает разницу давлений. Без компрессора холодильный цикл не будет работать.

 

 

4. Реверсивный цикл (обогрев):

 

Многие системы кондиционирования, особенно сплит-системы, могут работать как на охлаждение, так и на обогрев. В режиме обогрева цикл просто “переворачивается” с помощью четырехходового клапана. Конденсатор и испаритель меняются местами:

 

  • наружный блок (обычно) становится испарителем, поглощая тепло из наружного воздуха (даже если он холодный)
  • внутренний блок становится конденсатором, отдавая тепло в помещение

 

 

5. Дополнительные функции и технологии систем кондиционирования:

 

  • Фильтрация воздуха: большинство кондиционеров оснащены фильтрами, которые удаляют пыль, аллергены и другие загрязнения из воздуха.
  • Регулировка влажности: некоторые кондиционеры могут осушать воздух.
  • Инверторная технология: позволяет плавно регулировать мощность компрессора, что приводит к экономии электроэнергии и более точному поддержанию температуры.
  •  

Понимание принципа работы систем кондиционирования позволяет более осознанно выбирать систему, правильно ее эксплуатировать и своевременно проводить техническое обслуживание. Это также помогает лучше понимать современные технологии и инновации в этой области.

 

 

 

Бытовые системы кондиционирования воздуха

 

Бытовые системы кондиционирования предназначены для использования в квартирах, частных домах, офисах небольшого размера и других жилых и коммерческих помещениях с небольшой площадью. Они характеризуются относительно невысокой стоимостью, простотой установки и обслуживания, а также широким разнообразием моделей и конфигураций.

 

1. Оконные кондиционеры:

 

  • Описание: один из старейших и самых простых типов кондиционеров. Устанавливаются непосредственно в оконном проеме, при этом часть устройства находится внутри помещения, а часть – снаружи.
  • Преимущества:
    • низкая стоимость
    • простота установки (относительная)
    • подходят для небольших помещений
  • Недостатки:
    • высокий уровень шума
    • ограничение обзора из окна
    • неэстетичный внешний вид
    • низкая энергоэффективность (по сравнению с другими типами)

 

 

2. Мобильные кондиционеры:

 

  • Описание: переносные устройства, которые можно перемещать из комнаты в комнату. Для работы требуют вывода теплого воздуха на улицу через гофрированный шланг, который обычно выводится в окно.
  • Преимущества:
    • мобильность
    • не требуют сложной установки
  • Недостатки:
    • невысокая эффективность охлаждения
    • высокий уровень шума
    • необходимость вывода гофрированного шланга
    • относительно высокая цена по сравнению с оконными кондиционерами

 

 

3. Сплит-системы:

 

  • Описание: наиболее распространенный тип бытовых кондиционеров. Состоят из двух блоков: внутреннего (испаритель) и наружного (конденсатор), соединенных медными трубками, по которым циркулирует хладагент. Внутренний блок устанавливается на стене, потолке или полу, а наружный – на фасаде здания.
  • Преимущества:
    • низкий уровень шума внутреннего блока
    • высокая эффективность охлаждения и обогрева
    • широкий выбор моделей и мощностей
    • возможность установки в любом помещении
    • более эстетичный внешний вид, чем у оконных и мобильных кондиционеров
  • Недостатки:
    • более сложная установка, требующая профессиональных навыков
    • более высокая стоимость, чем у оконных и мобильных кондиционеров

 

 

4. Мульти-сплит системы:

 

  • Описание: система, состоящая из одного наружного блока и нескольких внутренних блоков, которые могут быть установлены в разных комнатах.
  • Преимущества:
    • возможность кондиционирования нескольких помещений с помощью одного наружного блока
    • экономия места на фасаде здания
    • независимое управление температурой в каждом помещении
  • Недостатки:
    • более высокая стоимость, чем у обычной сплит-системы
    • отказ наружного блока приводит к остановке всех внутренних блоков
    • сложность установки и обслуживания

 

 

5. Инверторные кондиционеры:

 

  • Описание: сплит-системы, оснащенные инверторным компрессором, который плавно регулирует мощность охлаждения или обогрева в зависимости от температуры в помещении.
  • Преимущества:
    • высокая энергоэффективность (экономия электроэнергии)
    • точное поддержание заданной температуры
    • низкий уровень шума
    • более долгий срок службы
  • Недостатки:
    • более высокая стоимость, чем у обычных сплит-систем

 

 

 

Полупромышленные и коммерческие системы кондиционирования воздуха

 

 

 

Коммерческие системы кондиционирования

 

 

 

Полупромышленные и коммерческие системы кондиционирования используются в офисах, магазинах, ресторанах, гостиницах и других коммерческих помещениях среднего размера. Они характеризуются более высокой мощностью и производительностью, чем бытовые системы, а также более сложной конструкцией и функциональностью.

 

1. Кассетные кондиционеры:

 

  • Описание: внутренний блок устанавливается в подвесной потолок, при этом видна только декоративная панель. Подходят для помещений с подвесными потолками.
  • Преимущества:
    • равномерное распределение воздуха по всему помещению
    • экономия места на стенах и полу
    • эстетичный внешний вид
  • Недостатки:
    • требуют наличия подвесного потолка
    • более сложная установка, чем у настенных сплит-систем

 

 

2. Канальные кондиционеры:

 

  • Описание: внутренний блок устанавливается в подсобном помещении или за подвесным потолком, а воздух распределяется по помещениям через систему воздуховодов.
  • Преимущества:
    • скрытая установка
    • возможность кондиционирования нескольких помещений одновременно
    • эффективная вентиляция и очистка воздуха
  • Недостатки:
    • сложная и дорогая установка
    • требуется наличие пространства для размещения воздуховодов

 

 

3. Напольно-потолочные (консольные) кондиционеры:

 

  • Описание: внутренний блок может быть установлен как на полу, так и на потолке. Подходят для помещений с высокими потолками или отсутствием подвесных потолков.
  • Преимущества:
    • универсальность установки
    • мощный поток воздуха
  • Недостатки:
    • могут занимать много места на полу
    • менее эстетичный внешний вид, чем у кассетных или канальных кондиционеров

 

 

4. VRF/VRV (Variable Refrigerant Flow) системы:

 

  • Описание: мультизональные системы кондиционирования, позволяющие регулировать количество хладагента, подаваемого в каждый внутренний блок, в зависимости от потребностей в охлаждении или обогреве.
  • Преимущества:
    • высокая энергоэффективность
    • возможность независимого управления температурой в каждом помещении
    • гибкость и масштабируемость
  • Недостатки:
    • высокая стоимость
    • сложная установка и обслуживание

 

 

 

Промышленные системы кондиционирования воздуха

 

Промышленные системы кондиционирования используются на крупных предприятиях, заводах, складах, больницах и других объектах, где требуется поддержание строгих параметров микроклимата для обеспечения технологических процессов, хранения продукции или комфорта сотрудников.

 

 

1. Чиллеры и фанкойлы:

 

  • Описание: чиллер – это холодильная машина, охлаждающая воду или другой теплоноситель, который затем подается в фанкойлы (теплообменники, оснащенные вентиляторами), установленные в помещениях. Фанкойлы, в свою очередь, охлаждают или нагревают воздух в помещении.
  • Преимущества:
    • возможность кондиционирования больших площадей
    • гибкость и масштабируемость
    • эффективный контроль температуры и влажности
  • Недостатки:
    • высокая стоимость
    • сложная установка и обслуживание

 

 

2. Прецизионные кондиционеры:

 

  • Описание: специализированные кондиционеры, предназначенные для поддержания высокой точности температуры и влажности в помещениях, где находятся чувствительное оборудование (например, серверные комнаты, лаборатории).
  • Преимущества:
    • высокая точность поддержания параметров микроклимата
    • надежность и отказоустойчивость
    • возможность круглосуточной работы
  • Недостатки:
    • высокая стоимость
    • специализированное обслуживание

 

 

3. Центральные кондиционеры:

 

 

Центральный кондиционер

 

 

  • Описание: мощные установки, которые обеспечивают кондиционирование воздуха для всего здания или его части. Состоят из одного или нескольких крупных блоков, расположенных в отдельном помещении, и системы воздуховодов, распределяющих воздух по помещениям.
  • Преимущества:
    • экономия места в помещениях
    • эффективная вентиляция и очистка воздуха
  • Недостатки:
    • высокая стоимость
    • сложная установка и обслуживание
    • ограниченная гибкость в управлении температурой в отдельных помещениях

 

 

 

Действующие нормы для расчета объемного расхода кондиционируемого воздуха

 

Расчет объемного расхода кондиционируемого воздуха – критически важный этап проектирования систем кондиционирования, обеспечивающий поддержание комфортного микроклимата и необходимого качества воздуха в помещении. Существуют различные нормативные документы и рекомендации, определяющие методику расчета и минимальные требования к объему подаваемого воздуха.

 

Важно! Нормы и правила могут отличаться в зависимости от страны, региона, типа здания и его назначения. Поэтому, при проектировании, всегда необходимо руководствоваться действующими местными нормативными документами и учитывать специфику конкретного объекта.

 

1. Основные нормативные документы (примеры):

 

В разных странах применяются различные нормы, вот некоторые примеры:

  • Россия и страны СНГ:
    • СП 60.13330.2020 “Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003”: основной документ, регламентирующий требования к системам ОВК, включая расчеты расхода воздуха.
    • СанПиН 1.2.3685-21 “Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания”: устанавливает гигиенические требования к воздуху в различных типах помещений.
  • Европейский Союз (ЕС):
    • EN 16798-1:2019 “Energy performance of buildings — Ventilation for buildings — Part 1: Indoor environmental input parameters for design and assessment of energy performance of buildings concerning indoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics”: определяет параметры внутреннего микроклимата, включая требования к вентиляции.
    • REHVA Guidebooks (Federation of European Heating, Ventilation and Air Conditioning Associations): содержат практические рекомендации по проектированию и эксплуатации систем ОВК.
  • США:
    • ASHRAE Standard 62.1-2019 “Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality”: наиболее распространенный стандарт, определяющий требования к вентиляции для обеспечения приемлемого качества воздуха.
    • ASHRAE Standard 55-2017 “Thermal Environmental Conditions for Human Occupancy”: устанавливает параметры теплового комфорта.

 

 

2. Основные методы расчета объемного расхода воздуха:

 

Нормативные документы обычно предлагают несколько методов расчета, выбор которого зависит от назначения помещения и требований к качеству воздуха:

 

  • По кратности воздухообмена:
    • определяется минимальная кратность воздухообмена (количество раз, когда воздух в помещении полностью обновляется за час)
    • объемный расход воздуха (м³/ч) = Объем помещения (м³) * Кратность воздухообмена (1/ч)
    • кратность воздухообмена зависит от типа помещения и нормативных требований (например, для офисов – 2-3, для кухонь – 6-8)
  • По удельному расходу воздуха на человека:
    • определяется минимальный объем воздуха, необходимый для одного человека в час (например, для офисов – 30-60 м³/ч на человека)
    • объемный расход воздуха (м³/ч) = количество людей * удельный расход воздуха на человека (м³/ч/чел)
    • этот метод особенно важен для помещений с переменным количеством людей (например, конференц-залы)
  • По удалению вредных веществ (вредностей):
    • определяется объем вредных веществ, выделяющихся в помещении (например, CO2, летучие органические соединения)
    • объемный расход воздуха рассчитывается таким образом, чтобы концентрация вредных веществ не превышала допустимые значения
    • этот метод используется для помещений с особыми требованиями к чистоте воздуха (например, лаборатории, производственные цеха)
  • Комбинированный метод:
    • используется комбинация различных методов расчета для учета всех факторов, влияющих на качество воздуха
    • например, сначала рассчитывается расход воздуха по кратности воздухообмена, а затем корректируется с учетом количества людей и выделяющихся вредных веществ

 

 

3. Ключевые факторы, учитываемые при расчете кондиционирования:

 

  • Тип помещения: (офис, жилое помещение, торговый зал, производственный цех, больница и т.д.). Для каждого типа помещения существуют свои нормативные требования к качеству воздуха и минимальному расходу воздуха.
  • Назначение помещения: (рабочее место, зона отдыха, зона приготовления пищи, зона хранения и т.д.).
  • Количество людей: важно учитывать как постоянное, так и максимальное возможное количество людей.
  • Площадь и объем помещения: необходимы для расчета кратности воздухообмена.
  • Тепловые нагрузки: тепло, выделяемое людьми, оборудованием и солнечной радиацией, влияет на необходимый объем охлаждаемого воздуха.
  • Влажность: высокая влажность может требовать увеличения расхода воздуха для осушения.
  • Наличие вредных веществ: необходимо учитывать выделение CO2, летучих органических соединений, пыли и других загрязнителей.
  • Требования к комфорту: необходимо учитывать индивидуальные предпочтения и требования к температуре, влажности и скорости движения воздуха.
  • Система вентиляции: тип системы вентиляции (естественная, механическая, приточно-вытяжная) влияет на эффективность воздухообмена и необходимый объем воздуха.
  • Фильтрация воздуха: наличие фильтров и их класс очистки влияет на качество подаваемого воздуха и может снизить требования к расходу воздуха.
  • Географическое расположение: климатические условия региона влияют на расчетные параметры наружного воздуха.

 

 

 

Холодопроизводительность систем кондиционирования: ключевой параметр выбора

 

 

Холодопроизводительность (Cooling Capacity) — это основной параметр, характеризующий способность системы кондиционирования отводить тепло из помещения и поддерживать заданную температуру. Она показывает, сколько тепла в единицу времени кондиционер может удалить. От правильного выбора холодопроизводительности зависит, насколько эффективно система будет справляться с охлаждением помещения и создавать комфортные условия.

 

1. Единицы измерения:

 

Холодопроизводительность обычно измеряется в двух основных единицах:

  • BTU/h (British Thermal Units per hour): британские тепловые единицы в час. Широко используется, особенно в США и странах, ориентированных на американские стандарты.
  • кВт (киловатты): более распространенная единица измерения в Европе и странах, использующих метрическую систему.

 

Перевод единиц: 1 BTU/h ≈ 0.293 Вт (или 1 кВт ≈ 3412 BTU/h)

 

 

2. Методы расчета холодопроизводительности:

 

Существует несколько способов расчета необходимой холодопроизводительности:

 

  • Упрощенный расчет: самый простой метод, основанный на площади помещения. Обычно используется формула: Холодопроизводительность (BTU/h) = Площадь помещения (кв.м) * 100. Однако этот метод является приблизительным и не учитывает другие факторы.
  • Более точный расчет: учитывает факторы, перечисленные выше. Существуют онлайн-калькуляторы и специализированные программы, которые позволяют более точно определить необходимую холодопроизводительность. Вводятся данные о площади, высоте потолков, количестве людей, оборудовании, ориентации здания и других параметрах.
  • Расчет на основе теплового баланса: самый точный, но и самый сложный метод. Он требует расчета всех источников тепла в помещении (люди, оборудование, освещение, солнечная радиация) и потерь тепла через стены, окна и потолок. Этот метод обычно используется при проектировании сложных систем кондиционирования для промышленных и коммерческих объектов.
  • Консультация со специалистом: лучший способ – обратиться к профессиональным специалистам, которые проведут аудит помещения и точно рассчитают необходимую холодопроизводительность.

 

 

3. Последствия неправильного выбора холодопроизводительности систем кондиционирования:

 

  • Недостаточная холодопроизводительность:
    • система не справляется с охлаждением помещения
    • температура в помещении остается высокой
    • кондиционер работает на пределе мощности, что приводит к его быстрому износу
    • увеличенное потребление электроэнергии
  • Избыточная холодопроизводительность:
    • кондиционер часто включается и выключается (циклирование), что приводит к колебаниям температуры
    • повышенная влажность в помещении, так как кондиционер не успевает осушать воздух
    • увеличенное потребление электроэнергии (хотя и меньше, чем в случае недостаточной мощности)
    • более высокая стоимость системы

 

 

4. Важные моменты при подборе систем кондиционирования:

 

  • Учитывайте перспективу: если планируется добавить в помещение новое оборудование или увеличить количество людей, рекомендуется выбирать систему с запасом мощности.
  • Выбирайте энергоэффективные модели: обращайте внимание на показатели энергоэффективности (EER, SEER, COP). Чем выше эти показатели, тем меньше электроэнергии потребляет кондиционер.
  • Регулярно обслуживайте систему: чистка фильтров и теплообменников позволяет поддерживать холодопроизводительность на оптимальном уровне.

 

Правильный выбор холодопроизводительности – ключевой фактор для эффективной работы системы кондиционирования.

 

 

 

Заключение

 

Системы кондиционирования воздуха относятся к технически сложным системам. Любые действия с ними: подбор, проектирование, монтаж, ремонт или сервис требуют квалификации, практического опыта и высокой планки ответственности в своих действиях.

Специализированное Бюро Наладки (СБН) с 2009 года успешно специализируется на диагностике, ремонте и сервисном обслуживании промышленных систем кондиционирования в Краснодарском крае, обеспечивая надежность и эффективность климатического оборудования предприятий региона.