Современное кондиционирование. Оборудование. Принципиальные схемы

                                        ГОУ ВПО

    Ижевский Государственный Технический университет

                                  Кафедра ТОВиК

 

 

 

 

 

                 

                                       РЕФЕРАТ 

на тему: «Современное кондиционирование. Оборудование. Принципиальные схемы»

 

                                          

                                            Выполнил: студент Круглов Т.А.

                                                                         гр. 1-50-9

                                                 Проверил: преподаватель

                                                                        Булдакова И.Н.

 

 

 

 

 

 

 

                                    Ижевск, 2009

Содержание:

1. Введение………………………………………………………………………...3

2. Основное оборудование систем кондиционирования воздуха…………….5

      2.1. Компрессор……………………………………………………………….5

     2.2. Конденсатор……………………………………………………………...6

  2.3. Испаритель………………………………………………………………..6

   2.4. Регулятор  потока…………………………………………………………6

3.  Кондиционеры сплит-систем……………………………………………….6

      3.1. Компрессорно-конденсаторный блок…………………………………9

     3.2. Испарительный блок……………………………………………...........11

4. Канальные кондиционеры и кондиционеры сплит-систем с приточной вентиляцией…………………………………………………………………….12

5. Системы с чиллерами и фанкойлами……………………………………...13

    5.1.Чиллеры…………………………………………………………………...16

   5.2. Насосные  станции……………………………………………...………..20

  5.3. Фанкойлы………………………………………………………………….20

6. Крышные кондиционеры…………………………………………………….21

7. Прецизионные  кондиционеры………………………………………………23

8. Центральные кондиционеры………………………………………………..23

    8.1 Основные секции…………………………………………………………24

9. Автоматизация систем кондиционирования воздуха…………………..27

10. Заключение…………………………………………………………………..29

11. Список литературы………………………………………………………..30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Функции и возможности современных систем кондиционирования (введение)

Кондиционирование микроклимата зданий и сооружений является одним из основных разделов строительной науки и техники.

 Здоровье, работоспособность, да и просто самочувствие человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды в жилых и общественных помещениях, где он проводит значительную часть своего времени.

По мере насыщения зданий современными отопительно-вентиляционными системами, осветительной техникой и разнообразным электробытовым оборудованием все более очевидным становится выражение: "Дом - это машина для жилья".

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. Система кондиционирования воздуха представляет собой систему более высокого порядка. Принципиальное преимущество состоит в том, что, помимо выполнения задач вентиляции и отопления, СКВ позволяет создать благоприятный микроклимат в летний, жаркий период года, благодаря использованию в своем составе фреоновой холодильной машины.

Помимо охлаждения и обогрева воздуха все современные кондиционеры умеют осушать воздух. Понижая температуру воздуха, они удаляют из него лишнюю влагу. При высокой влажности дышать трудно, и жара переносится хуже. Во всех современных моделях даже есть такой режим - «осушение». Это когда температура воздуха почти не изменяется, а влажность падает.

В режиме вентиляции не происходит ни охлаждения, ни нагрева, а создается циркуляция находящегося в помещении воздуха и его очистка (при наличии соответствующих фильтров). Компрессор и вентилятор наружного блока при это выключены, а вентилятор внутреннего блока работает на скорости, заданной с ПДУ.

 Ну и, наконец, четвертая функция кондиционера - очистка воздуха. Большинство современных  сплит-систем и оконников имеют  только один фильтр - воздушный  механический. Он защищает наши легкие и теплообменник внутреннего блока от пыли, тополиного пуха и прочего болтающегося в воздухе мусора.

2003 году  на российском рынке появились  сплит-системы, способные увеличить  концентрацию кислорода в кондиционируемом  помещении. Как известно, воздух состоит в основном из кислорода и азота, поэтому, удаляя излишки одного, можно повысить концентрацию другого. Это достигается за счет модуль-генератора, который использует физический метод разделения газов. При помощи компрессора воздух поступает в (PSA) сепаратор, где азот поглощается, а кислород возвращается в помещение. Когда один из сепараторов наполняется, включается другой, а азот из первого удаляется наружу. Таким образом, два сепаратора работают попеременно.

Некоторые модели кондиционеров способны выполнять функции приточной вентиляции, для этого они используют дополнительный воздуховод, через который вентилятор кондиционера подает свежий воздух в помещение.

Некоторые современные модели оснащены ионизатором воздуха. В 2003 году такие кондиционеры представили на российский рынок сразу четыре производителя: Electra, Haier, Panasonic, Samsung и Toshiba.

Ученые обнаружили, что в местах, где человек чувствует наибольший прилив сил - около водопадов, на морском побережье, в горах - концентрация отрицательно заряженных частиц-аэронов максимальна. В тоже время в жилищах и офисах она в сотни раз ниже.

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 поступлений в помещение тепла и влаги.

 

 

 

 

2. Основное оборудование систем кондиционирования воздуха.

Основное оборудование систем кондицинионирования воздуха для обработки и перемещения воздуха обычно компонуется в одном агрегате – кондиционере.

Как известно из школьного курса физики, при испарении любая жидкость поглощает тепло. И наоборот, при конденсации пара тепло выделяется. Именно этот известный принцип и эксплуатирует любой кондиционер.

Охлаждение в кондиционерах производится за счет поглощения тепла при кипении жидкости. Когда мы говорим о кипящей жидкости, мы, естественно, думаем, что она горячая. Однако это не совсем верно.

Во-первых, температура кипения жидкости зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура кипения и, наоборот, чем ниже давление, тем ниже температура кипения.

Во-вторых, при одинаковых условиях разные жидкости имеют различные температуры кипения.

Например, фреон R-22, широко используемый в холодильной технике, при нормальном атмосферном давлении имеет температуру кипения минус 40,8 °С.

Если жидкий фреон находится в открытом сосуде, т.е. при атмосферном давлении и температуре окружающей среды, то он немедленно вскипает, поглощая при этом большое количество тепла из окружающей среды или любого материала, с которым находится в контакте. В холодильной машине фреон кипит не в открытом сосуде, а в специальном теплообменнике, называемом испарителем. При этом кипящий в трубках испарителя фреон активно поглощает тепло от воздушного потока, омывающего наружную, как правило, оребренную поверхность трубок.

Теперь рассмотрим процесс конденсации паров жидкости на примере того же фреона R-22. Температура конденсации паров фреона, так же, как и температура кипения, зависит от давления окружающей среды. Чем выше давление, тем выше температура конденсации. Так, например, конденсация паров фреона R-22 при давлении 23 атм начинается уже при температуре 55 °С. Процесс конденсации фреоновых паров, как и любой другой жидкости, сопровождается выделением большого количества тепла в окружающую среду или применительно к холодильной машине передачей этого тепла потоку воздуха или жидкости в специальном теплообменнике, называемом конденсатором.

Естественно, чтобы процесс кипения фреона в испарителе и соответствующего охлаждения воздуха, а также процесс конденсации и соответствующий отвод тепла в конденсаторе был непрерывным, необходимо постоянно «подливать» в испаритель жидкий фреон, а в конденсатор постоянно подавать пары фреона. Такой непрерывный процесс (цикл) осуществляется в холодильной машине.

Наиболее обширный класс холодильных машин базируется на компрессионном цикле охлаждения, основными конструктивными элементами которого являются — компрессор, испаритель, конденсатор и регулятор потока (капиллярная трубка), соединенные трубопроводами и представляющие собой замкнутую систему, в которой циркуляцию хладагента (фреона) осуществляет компрессор.

 

2.1. Компрессор

Компрессор всасывает парообразный хладагент, поступающий от испарителя при низкой температуре и низком давлении, производит его сжатие, повышая давление и температуру, и направляет затем к конденсатору. В зависимости от условий работы холодильной машины, давление паров хладагента на выходе компрессора может составлять 15-25 атм, а температура 70-90 °С.

Важной характеристикой компрессора является степень сжатия и объем хладагента, который нагнетается компрессором. По своему конструктивному исполнению компрессоры, используемые в холодильных машинах, могут быть разделены на две основные категории:

♦ поршневые;

♦ ротационные,  винтовые.

Принципиальное отличие ротационных и винтовых компрессоров от поршневых заключается в том, что всасывание и сжатие хладагента осуществляется не за счет возвратно-поступательного движения поршней в цилиндрах, а за счет вращательного движения рабочих органов, соответственно пластин, спиралей и винтов.

 

2.2. Конденсатор

Конденсатор представляет собой тепло-обменный аппарат, который передает тепловую энергию от хладагента к окружающей среде, чаще всего воде или воздуху. Тепловая энергия, передаваемая хладагентом через конденсатор, складывается из:

• тепла, поглощенного испарителем холодильного контура;

• тепла, вырабатываемого компрессором при сжатии хладагента.

Тепло, выделяемое конденсатором, примерно равно холодопроизводительности холодильной машины, увеличенной на 30-35%. Так, для холодильной машины мощностью 10 кВт общий объем тепла, выделяемый конденсатором, составляет около 13-13,5 кВт.

Выделяемое тепло отводится окружающим воздухом (конденсаторы с воздушным охлаждением) или жидкостью (конденсаторы с водяным охлаждением).

 

2.3. Испаритель

Испарители служат для охлаждения рабочей среды — воздуха или воды. Соответственно эти теплообменники подразделяются на испарители для охлаждения воды или жидкостей, содержащих антифриз, и для охлаждения воздуха.

 

2.4. Регулятор  потока

Регулятор потока служит для дозированной подачи жидкого хладагента из области высокого давления (от конденсатора) в область низкого давления (к испарителю).

Самым простым регулятором потока является свернутая в спираль тонкая длинная трубка, называемая капиллярной трубкой, диаметром 0,6-2,25 мм различной длины.

Капиллярные трубки наиболее широко применяются в кондиционерах сплит-систем малой мощности. Это обусловлено их низкой стоимостью, простотой конструкции и надежностью в эксплуатации.

 

3. Кондиционеры сплит-систем

 Для  кондиционирования воздуха в  жилых и общественных (офисных) помещениях наибольшее распространение получили кондиционеры сплит-систем.

Кондиционеры сплит-систем состоят из внешнего блока (компрессорно-конденсаторного агрегата) и внутреннего блока (испарительного).

Во внешнем блоке находятся компрессор, конденсатор и вентилятор.

Внешний блок может быть установлен на стене здания, на крыше или чердаке, в подсобном помещении или на балконе, т.е. в таком месте, где горячий конденсатор может продуваться атмосферным воздухом более низкой температуры.

Внутренний блок устанавливается непосредственно в кондиционируемом помещении и предназначен для охлаждения или нагревания воздуха, фильтрации его и создания необходимой подвижности воздуха в помещении.

Внутренние блоки сплит-систем эффективно поддерживают заданную температуру, обеспечивают равномерное распределение воздуха в помещении и работают практически бесшумно.

Основным преимуществом кондиционеров сплит-систем является относительная простота конструкции, позволяющая получить достаточно низкую стоимость кондиционера при быстрой и легкой его установке.

Недостатком таких кондиционеров можно считать невозможность подачи в помещение свежего воздуха. Только модели большой мощности и настенно-потолочного типа позволяют организовывать подмес небольшого количества свежего воздуха.

Типология кондиционеров сплит-систем зависит от вида внутреннего блока системы.

 

 

Наибольшее распостранение получили настенные кондиционеры, в которых к одному наружному блоку поключается один внутренний блок.

При кондиционировании нескольких соседних комнат могут использоваться модели, в которых к одному наружному блоку подключены два внутренних блока и даже три-четыре блока, так называемые мультисплит-системы

В помещениях, где необходима установка более мощного кондиционера, или в вытянутых помещениях устанавливаются кондиционеры напольно-пото-лочного типа, позволяющие направить сильную струю вдоль стены или потолка и таким образом обеспечить равномерное распределение температуры в помещении. Внутренний блок напольно-потолочно-го кондиционера имеет несколько иной внешний вид и устанавливается на стене или потолке.