Основные требования отражены в СП 60.13330.2012 Отопление

Лабораторная работа
Кондиционирование воздуха производственных помещений
Цель работы: изучить методику расчета мощности охлаждения кондиционера.
Кондиционирование воздуха — автоматическое поддержание в закрытых помещениях
всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты,
скорости движения воздуха) с целью обеспечения оптимальных метеорологических условий,
наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса.
Основные требования отражены в СП 60.13330.2012 Отопление, вентиляция и
кондиционирование. Актуализированная редакция СНиП 41-01-2003
Классификация кондиционеров
Необходимо разделять кондиционеры на два больших класса по разным конструктивным
исполнениям: моноблочные - состоящие из одного блока (оконные, мобильные) и сплит системы (от английского 'split' - раздельный) - состоящие из нескольких блоков. У сплитсистем раздельными являются: внутренний блок, находящийся внутри помещения и наружный
блок, находящийся за пределами помещения с находящимся в нем компрессором.
Также все кондиционеры можно разделить на бытовые, полупромышленные и промышленные.
К бытовым кондиционерам относятся: кондиционеры мощностью до 7 кВт, применяемые для
кондиционирования небольших помещений. К полупромышленным и промышленным
кондиционерам относятся кондиционеры большей мощности, которые используются для
охлаждения больших помещений (от 100 кв. м.), а так же для централизованного
кондиционирования целых зданий.
Моноблочные кондиционеры
Оконные кондиционеры
Наиболее популярными моделями кондиционеров до середины 90-х годов в
России были оконные кондиционеры; производители предлагают оконные
модели мощностью от 1.5 кВт до 5.5 кВт. Большая часть из них работает на
охлаждение, но некоторые модели имеют функцию обогрева и даже пульт дистанционного
управления. Основными их недостатками являются уменьшение освещенности, за счет
уменьшения оконного проема, куда врезается блок кондиционера и высокий уровень шума по
сравнению со сплит-системами современного уровня. Преимуществом является возможность
подмеса свежего воздуха с улицы (до 10 % от объёма проходящего через кондиционер);
относительно простой монтаж и невысокая цена.
Мобильные кондиционеры
Мобильные кондиционеры легко можно переместить из одного помещения в другое, т.к. они
не требуют специального монтажа, необходимо только вывести воздуховод (гибкий шланг,
диаметром до 16 см) на улицу, через отверстие в стене или форточку. Вместе с воздухом, по
этому воздуховоду, переносится тепло из помещения на улицу, так что такие кондиционеры
работают как вытяжка. Недостатками мобильных кондиционеров являются: небольшая
мощность охлаждения, низкая эффективность и повышенный шум, т.к. компрессор находится
в помещении.
Сплит-системы
Благодаря вынесенному наружу исполнительному блоку наиболее шумная и громоздкая часть
1
кондиционера находится вне кондиционируемого помещения, в результате
внутренний блок можно разместить практически в любом удобном месте.
Наружный и внутренний блоки кондиционера соединены между собой
электрическим кабелем и медными трубами, по которым циркулирует
хладагент . Большинство современных сплит-систем имеют различные
дополнительные функции: режим обогрева, режим осушения, режим
вентиляции.
Все современные сплит-системы снабжены пультом дистанционного
управления (ПДУ) с жидкокристаллическим дисплеем. При его помощи задаются: режим
работы кондиционера, температура в помещении, а также с ПДУ можно установить время
включения или отключения кондиционера. Помимо этого с ПДУ регулируются скорость и
направление потока охлаждённого воздуха и многое другое. Сплит-системы различают по
конструктивному исполнению внутренних блоков. Они делятся на: настенные, потолочные,
напольные, колонные, кассетные, и канальные.
Настенный кондиционер
Самыми распространёнными являются внутренние блоки настенного
типа. Они достаточно просты в монтаже. Мощность бытовых
настенных кондиционеров лежит в пределах от 1.5 до 12 кВт, что
достаточно для охлаждения площади от 15 до 120 м²
Канальный кондиционер
Канальные кондиционеры представляют собой сплит-системы с обычным наружным блоком и
канальным внутренним блоком. Внутренний блок канального кондиционера похож на
металлический ящик с отверстиями для забора и выброса воздуха, а также со штуцерами
фреоновых коммуникаций и выходом дренажной трубы.
Канальные кондиционеры предназначены для скрытого монтажа, но главное
их достоинство в том, что они распределяют воздух по системе
воздуховодов. Во внутреннем блоке канального кондиционера установлен
вентилятор. Характеристики вентилятора подбираются под конкретную
вентиляционную сеть, поэтому подбор канального кондиционера должен
производить грамотный проектировщик, чтобы не ошибиться как с
холодопроизводительностью, так и с расходом и напором вентилятора. Таким образом,
использование одного канального кондиционера может решить задачи, как вентиляции, так и
кондиционирования сразу нескольких помещений.
Колонный (напольный) кондиционер
Колонные кондиционеры - кондиционеры, которые используют в
помещениях большого объема, в которых нежелательно нарушать
архитектурных особенностей. Данные кондиционеры обычно монтируют в
театрах, музеях, холлах, ресторанах и т.д. В зависимости от формы и
размера помещения, колонная система может быть установлена как сплит-система канального
типа, то есть распределять охлажденный или нагретый воздух по системе вентиляционных
каналов. При этом эффективность использования кондиционера значительно увеличивается.
Напольно - потолочный кондиционер
Если в помещении нет подвесного потолка, то альтернативой кассетному кондиционеру может
стать напольно-подпотолочный (или просто потолочный) кондиционер. Эти кондиционеры
отличаются небольшой глубиной — 18 - 25 сантиметров. Устанавливаются они, как следует из
2
названия, либо внизу стены, либо на потолке.
При этом поток воздуха в первом случае направляется вверх, во втором —
горизонтально вдоль потолка.
Кассетный кондиционер
Кассетные кондиционеры имеют производительность по холоду и теплу (5-14 кВт)
и
используются в помещениях с подвесными потолками: в супермаркетах, магазинах,
ресторанах, холлах и в залах, офисах. Кассетные кондиционеры также состоят из внешнего и
внутреннего блока. Внутренний блок монтируется в пространстве за
подвесным потолком. Равномерное охлаждение/обогрев помещения
достигаются за счет подачи воздуха сразу в четырех направлениях. Угол
наклона жалюзи устанавливается с помощью пульта ДУ.
Мульти-сплит система
Мультисплит-системы являются разновидностью сплит-систем. Мультисплит системой называется такой кондиционер, в котором с одним внешним
блоком работает сразу несколько внутренних. Обычно такие кондиционеры
имеют от двух до пяти внутренних блоков настенного типа мощностью 2-5
кВт, однако, встречаются мультисистемы с внутренними блоками
канального, кассетного, напольного, потолочного типа или сочетающие
блоки различных типов. Мульти-сплит системы разумно использовать в том
случае, когда стоит задача кондиционировать несколько соседних помещений. Каждый
внутренний блок поддерживает заданную температуру независимо от других и имеет свой
собственный пульт дистанционного управления. Каждый компрессор обслуживает свой
внутренний блок или группу блоков и имеет свой независимый холодильный контур.
Инверторный кондиционер - название кондиционеров воздуха, у которых имеется
возможность изменения частоты вращения двигателя компрессор.
Достоинства современных инвенторных систем

быстрый выход на заданный температурный режим (примерно в 2 раза быстрее, чем
неинверторная модель);

возможность более точного поддержания заданной температуры за счёт плавного
управления скоростью вращения двигателя компрессора;

работа двигателей вентиляторов на очень малых оборотах при малых оборотах
компрессора снижает уровень шумов как внутреннего блока (от 20 до 26 дБ), так и наружного;

при правильном выборе мощности кондиционера, возможность экономии
электроэнергии до 65 % (у некоторых моделей, обычно до 30 %) по сравнению с обычными
кондиционерами.

отсутствие больших пусковых токов при включении компрессора снижает нагрузку
на электрическую сеть.

высокий коэффициент мощности и отсутствие реактивных составляющих
потребляемого тока при работе компрессора снижает нагрев проводов силовой сети.
Недостатки:

высокая цена инверторных кондиционеров по сравнению с неинверторными
аналогами;

повышенная чувствительность к скачкам напряжения из-за более сложной
электронной начинки.
3
Расчет мощности охлаждения кондиционера
Расчет мощности охлаждения Q производится по формуле: Q = Q1 + Q2 + Q3, где
Q1 — теплопритоки
от окна, стен, пола и
потолка.
Q2 — сумма
теплопритоков от
людей.
Q3 — сумма
теплопритоков от
бытовых приборов.
Q1 = (S * h * q )/ 1000, где
S — площадь помещения (кв. м);
h — высота помещения (м);
q — коэффициент, равный 30 - 40 Вт/м3:
q = 30 для затененного помещения; q = 35 при средней
освещенности; q = 40 для помещений, в которые попадает много
солнечного света.
Теплопритоки от взрослого человека:
Отдых в сидячем положении – 0,120 кВт
·
Умеренно активная работа – 0,140 кВт
·
Легкая работа в сидячем положении – 0,130 кВт
·
Легкая работа на производстве – 0,240 кВт
·
Легкая работа стоя – 0,160 кВт
·
Работа средней тяжести на производстве – 0,290 Вт
·
Тяжелая работа – 0,440 кВт
Теплопритоки от бытовых приборов:
Компьютер – 0,3 - 0,4 кВт
·
Копировальный аппарат – 0,5 – 0,6 кВт
·
Лазерный принтер – 0,4 кВт
Для других приборов можно считать, что они выделяют в виде
тепла 30% от максимальной потребляемой мощности (то есть
предполагается, что средняя потребляемая мощность составляет 30%
от максимальной).
Мощность кондиционера должна лежать в диапазоне Qrange от –5% до +15% расчетной
мощности Q.
Если помещение расположено на последнем этаже и сверху нет чердака или технического
этажа, то тепло от нагретой крыши будет передаваться в помещение. Вследствие этого
теплопритоки от потолка будут выше, чем учтено в типовом расчете, и мощность Q1 необходимо
будет увеличить на 10 – 20%.
При типовом расчете предполагается, что в комнате есть одно окно стандартного размера
(с площадью остекления 1,5 – 2,0 кв.м). В зависимости от инсоляции (степени освещенности
солнечными лучами) мощность кондиционера изменяется на 15% в большую или меньшую
сторону от среднего значения. Если площадь остекления больше стандартного значения,
то мощность кондиционера необходимо увеличить. Поскольку в типовом расчете уже учтена
стандартная площадь остекления (2.0 кв.м), то для компенсации дополнительных теплопритоков
на каждый квадратный метр площади остекления свыше 2,0 кв.м нужно прибавить 200 – 300 Вт
при сильной инсоляции, 100 – 200 Вт при средней освещенности и 50 – 100 Вт для затененного
помещения.
4
Пример типового расчета мощности кондиционера
Рассчитаем мощность кондиционера для жилой комнаты площадью 35 м2 c высотой
потолков 2,70 м в которой работают 2 человека, 2 компьютера, 1 лазерный принтер.
Комната расположена на солнечной стороне.
Сначала определим теплопритоки от окна, стен, пола и потолка. Коэффициент q
выберем равным 40, так как комната расположена на солнечной стороне:
Q1 = (S * h * q) / 1000 = 35 * 2,75 м * 40 / 1000 = 2,86 кВт.

Теплопритоки от одного человека в спокойном состоянии составят 0,1 кВт.
Q2 = 0,1 кВт

Далее найдем теплопритоки от бытовой техники. Это компьютер, тепловыделения
от которого составляют 0,3 кВт. Холодильник выделяет в виде тепла около 30%
максимальной потребляемой мощности, то есть 0,165 кВт * 30% / 100% ≈ 0,05 кВт.
Q3 = 0,3 кВт + 0,05 кВт = 0,35 кВт

Теперь мы можем определить расчетную мощность кондиционера:
Q = Q1 + Q2 + Q3 = 2,86 кВт + 0,1 кВт + 0,35 кВт = 3,31 кВт

Большинство производителей выпускает сплит-системы с мощностями, близкими
к стандартному ряду: 2,0 кВт; 2,6 кВт; 3,5 кВт; 5,3 кВт; 7,0 кВт. Из этого ряда выбираем
модель мощностью 3,5 кВт.
Поскольку типовой расчет делается с небольшим запасом, то на практике кондиционер
сможет эффективно охлаждать помещение при температуре наружного воздуха до 30 –
33°С, однако при увеличении температуры до 35 – 40°С его мощности уже будет
недостаточно. Поэтому можно посоветовать увеличить мощность Q1 на 20 – 30%.
Ниже приведена таблица распределения мощностей кондиционеров. По ней можно
подобрать типы кондиционеров, наиболее оптимальные в тех или иных условиях.
Например, в небольших комнатах или офисах, где требуются маломощные кондиционеры,
рациональней устанавливать мобильные, оконные или настенные модели. Кондиционеры
других моделей имеют большую мощность и, соответственно, более высокие цены,
поэтому их лучше приобретать для охлаждения крупных помещений (торговых залов,
складов и т. п.)
Холодильная мощность, кВт
1.5
2
2.5
Мобильные
кондиционеры
(мобильные моноблоки и сплитсистемы)
5
3.5
5.5
7
9
10
14
15-17
Оконные кондиционеры
Настенные кондиционеры
Кассетные кондиционеры
Канальные кондиционеры
Колонные кондиционеры
Напольно-потолочные
кондиционеры
Шкафные кондиционеры
Крышные кондиционеры
Оконные кондиционеры
Сплит-системы канального типа
Сплит-системы кассетного типа
Сплит-системы колонного типа
Сплит-системы
напольнопотолочного типа
6