Кондиционирование воздуха в производственных и бытовых зданиях

Министерство  Образования и  Науки Кыргызской Республики

Кыргызский  Государственный  Технический Университет

им. И.Раззакова 

Факультет: Технологический

Кафедра: МАПП 
 
 
 

Индивидуальное

Задание

По  дисциплине “МАПП”

На  тему “Кондиционирование воздуха в производственных

и бытовых зданиях” 
 
 

                                                                              Выполнила: ст. гр. ПИ 1-08

                                                                             Сыдыкназарова Ж.

                                                                           Проверил: ст. преподаватель

                                                                             Коенов Асан Т.    
 
 

Бишкек 2011

1. Введение

   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.

   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.

   Обеспечение воздушного комфорта в жилых, общественных и производственных помещениях зависит  от систем аспирации, вентиляции и кондиционирования  воздуха. Воздушное  отопление, совмещенное  с вентиляцией, создает  в помещении вполне удовлетворительный климат и обеспечивает благоприятные условия  воздушной среды. Система кондиционирования  воздуха, помимо выполнения задач вентиляции и отопления, позволяет  создать благоприятный  микроклимат в  летний жаркий период года, благодаря использованию  в своем составе  фреоновой холодильной машины. Задача кондиционирования воздуха состоит в поддержании таких параметров воздушной среды, при которых каждый человек благодаря своей индивидуальной системе автоматической терморегуляции организма чувствовал бы себя комфортно, т.е. не замечал влияния этой среды. 
 
 
 
 
 

Содержание

1. Введение
2. История
3. Цели конденцирования
4. Устройства кондиционеров
5. Принцип работы
6. Виды
1. Центральные кондиционеры
2. Прецизионные кондиционеры
3. Автономные системы
7. Типы кондиционеров по области применения
1. Бытовые
2. Промышленные
8. Типы кондиционеров по конструктивным особенностям
1. Мобильные
2. Моноблочные
3. Оконные
4. Сплит системы
5. Мульти-сплит системы
6. Кассетные
7. Мультизональные
9. Неисправности
10. Заключение
11. Литература

2. История

   Впервые попытались кондиционировать воздух в Персии тысячи лет назад. Охлаждение воздуха в персидских устройствах происходило  по принципу охлаждения воды при испарении. Типичный кондиционер  тех дней представлял  собой специальную  шахту, улавливающую дуновение ветра, в которой размещались  пористые сосуды с  водой или протекала  вода из источника. После  охлаждения и насыщения  влагой в шахте  воздух поступал в  помещение. Эффективный  для жаркого и  сухого климата, такой  кондиционер оказался бы бесполезным в  условиях высокой  относительной влажности  воздуха.

   В Индии попытка  противостоять жаркому  летнему климату  привела практически  к созданию вечного  двигателя. Установив  вместо входной двери  в помещение каркас, обвитый кокосовой  пальмой – татти, индусы поместили над ним ёмкость, которая медленно заполнялась водой за счет капиллярного эффекта татти. Когда уровень воды достигал определённого значения, ёмкость опрокидывалась, орошая водой дверь, и возвращалась в исходное состояние. Этот процесс повторялся многократно.

   Мало  кто знает, что  слово кондиционер  впервые было произнесено  вслух еще в 1815 году. Именно тогда  француз Жанн Шабаннес получил британский патент на метод конденцирования. Однако, практического воплощения идеи пришлось ждать достаточно долго. Только в 1902 году американский инженер-изобретатель Уиллис Карриер собрал промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке. Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, здорово ухудшавшей качество печати.

   Правда, уже через год  аристократия Европы, посещая Кельн, считала  своим долгом посетить местный театр. Причем, живой интерес  публики вызывала не только (и не столько) игра труппы, а приятный холодок царивший в зрительном зале даже в самые знойные месяцы. А когда в 1924 году система кондиционирования была установлена в одном из универмагов Детройта, наплыв зевак был просто умопомрачительным. Если бы хозяин заведения догадался брать плату за вход, то, наверное, в короткий срок обогнал бы и Форда, и Рокфеллера. Впрочем, заведение внакладе не осталось - в считанные дни его оборот вырос более чем в три раза!

Уиллис  Кэрриер рядом с первой холодильной машиной.

   В XIX веке британский изобретатель Майкл Фарадей  обнаружил, что сжатие и сжижение определённого  газа охлаждают воздух. Но его идеи были в значительной степени  теоретическими.

    В 1915 году Уиллис Кэрриер и еще шесть коллег-инженеров основали собственную компанию «Garner Engineering Co», впоследствии переименованную в «Carrier» («Кэрриер»). Сегодня компания Carrier — один из ведущих производителей кондиционеров, ей принадлежит 12% мирового объёма производства кондиционеров.

   Эти первые аппараты и  стали предками современных  систем центрального кондиционирования  воздуха. Уже в  те годы существовали водоохлаждающие машины - чиллеры, внутренние блоки - фанкойлы и нечто напоминающее современные центральные кондиционеры.

   Предком всех современных  сплит-систем и оконников может считаться первый комнатный кондиционер, выпущенный компанией General Electric еще в 1929 году. Поскольку в качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак, пары которого небезопасны для здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу.

   То  есть, по своей сути, это устройство было самой настоящей  сплит-системой! Однако, начиная с 1931 года, когда был изобретен безопасный для человеческого организма хладагент - фреон, конструкторы сочли за благо собрать все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни. Более того, в США, Латинской Америке, на Ближнем Востоке и в Индии до сих пор являются наиболее популярным типом кондиционеров. Причины их успеха очевидны: они примерно вдвое дешевле аналогичных по мощности сплит-систем, а их монтаж не требует наличия специальных навыков и дорогостоящего инструмента. Последнее особенно важно вдали от очагов цивилизации, где легче отловить снежного человека, нежели найти гражданина знакомого с труборезом и заправочной станцией с блоком манометров.

   Первый  автомобильный кондиционер  имел мощность охлаждения 370 Вт, был создан фирмой С & С Kelvinator Co в 1930 году и установлен на Кадиллаке.

   Томас Мидглей младший первым предложил в качестве хладагента использовать дифтормонохлорметан, названный потом фреоном в 1928 году. Этот хладагент оказался намного более безопасным для людей, но не для озонового слоя атмосферы.

   Долгое  время лидерство  в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию  воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце 50-ых, начале 60-ых годов  инициатива прочно перешла  к японцам. В дальнейшем именно они определили лицо современной  индустрии климата.

   В 1958 году Японская компания Daikin разработала первый тепловой насос, тем самым, научив кондиционеры работать на тепло. А еще через три года произошло событие в значительной мере предопределившее дальнейшее развитие бытовых и полупромыщленных систем кондиционирования воздуха. Это - начало массового выпуска сплит-систем.    Начиная с 1961 года, когда японская компания Toshiba впервые запустила в серийное производство кондиционер, разделенный на два блока, популярность этого типа климатического оборудования постоянно росла. Благодаря тому, что наиболее шумная часть кондиционера - компрессор теперь вынесена на улицу, в помещениях оборудованных сплит-системами намного тише, чем в комнатах, где работаю оконники. Интенсивность звука уменьшена на порядок! Второй огромный плюс - это возможность разместить внутренний блок сплит-системы в любом удобном месте.

   В 1969 году компания Daikin выпустила кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало сразу несколько внутренних. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в себя от двух до шести внутренних блоков, различных типов.

   Существенным  нововведением стало  появление кондиционера инверторного типа. В 1981 году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою мощность, а уже в 1998 году инверторы заняли 95% японского рынка.

   Ну  и, наконец, последний  из наиболее популярных в мире типов кондиционеров - VRV - системы были предложены компанией Daikin в 1982 году. Центральные интеллектуальные системы типа VRV состоят из наружных и внутренних блоков, которые могут быть удалены друг от друга на 100 метров, причем 50 из них по вертикали. К тому же, установка VRV-систем достаточно проста и не занимает много времени. Монтаж можно вести даже после проведения отделочных работ, а при острой необходимости - не прерывая работу офиса. Возможен и поэтапный ввод мощностей, с отдельных этажей или помещений. А вот традиционные центральные системы кондиционирования надо закладывать в проект еще на стадии строительства.

   Благодаря целому ряду уникальных достоинств VRV системы  составили серьезную  конкуренцию традиционным центральным системам кондиционирования  воздуха, а в ряде стран, например в  Японии, практически  полностью вытеснили  их с рынка.

   История возникновения кондиционеров в СССР

   В Советском Союзе  кондиционер долгое время считался непозволительной роскошью, отвлекающей  пролетариат от классовой  борьбы. Так в 1940 за публикацию ряда материалов о кондиционировании  воздуха был разгромлен журнал «Отопление и  вентиляция». Эти  статьи были восприняты как «пропаганда  буржуазных взглядов в технике», и вплоть до 1955 года, (когда  выяснилось, что Советские  корабли абсолютно  не приспособлены  к плаванию в тропиках) эта тема оставалась под негласным запретом.

   Несколько позже в 1963-65 годах  в подмосковном городе Домодедово был налажен  выпуск кондиционеров  для узлов связи  и пунктов управления ракетным оружием, завод  Экватор в г. Николаев стал выпускать судовые кондиционеры, и, наконец, несколько предприятий приступило к выпуску климатического оборудования для авиации. Производство кондиционеров для промышленных предприятий было освоено в Харькове, а в меньших масштабах и на ряде отраслевых предприятий.

   Выпуск  бытовых кондиционеров  на территории Советского Союза началось только в 70-ых годах, после  того, как построенный  в Баку завод начал  производство продукции  по лицензии японской фирмы Hitachi. В свои лучшие годы, которые пришлись на середину 80-ых, Бакинский завод выдавал 400.000 - 500.000 кондиционеров в год, из которых порядка 120,000-150,000 шло на экспорт. Больше всего советских оконников было продано на Кубу – порядка 700,000 штук.

   Крупными  импортерами были Китай, Иран, Египет и Австралия. Причем в иные годы на зеленый  континент отправлялось более 10,000 аппаратов.

   Сейчас  модно ругать БК, за большие габариты и высокий уровень  шума, но нельзя не признать, что они оказались  на редкость неприхотливыми и долговечными. В  той же Австралии  некоторые аппараты работают до сих пор! К тому же советские  цены так приятно  радовали местных  фермеров, что на родине кенгуру эту  продукцию до сих  пор вспоминают добрым словом. Ни один кондиционер  японского, американского, израильского или  корейского производства не отличался такой  долговечностью. Возможно, дело в том, что  во всем мире концепция  долговечности выпускаемой  техники претерпела существенные изменения  уже на рубеже 70-80 годов. Если ранее  старались сделать  на века, то теперь срок службы не превышает  времени морального старения. При нынешних темпах развития техники  – это не более 10 лет.

   Кстати  о качестве БК выпущенных в 70-80-ых годах говорит  хотя бы такой факт. Завод по производству компрессоров (рассчитанный на 1,000,000 штук в год) половину продукции  отправлял на экспорт, выполняя заказ компании Toshiba.

   После распада СССР и  отъезда лучших специалистов производство кондиционеров  в Баку пошло на убыль и к 1997-98 году окончательно развалилось. Из былых 6,000 рабочих  на предприятии осталось не более 500 человек, занятых ремонтом и обслуживанием  техники. Эра БК закончилась.

   Еще одним советским  проектом, в настоящее  время практически  забытом, были кондиционеры «Нева», небольшая  партия которых была сделана в Ленинграде.

   Первыми кондиционерами, сделанными в России стали  оконники Fedders, которые в начале 90-ых годов собирали в городе Железногорске (Курская обл.). Однако из-за невысокого качества продукции производство долго не продержалось, и к 1996 году было полностью свернуто.

   Эстафету  подхватили в подмосковной Электростали. В 1997 году на заводе Элемаш был освоен выпуск сплит-систем из сборочных комплектов Samsung, а затем налажено производство продукции под собственной торговой маркой.

   И, наконец, в последние  два года производство сплит-систем начато во Фрязино (Rolsen), Хабаровске (ЕВГО), Москве (МВ), Ижевске (Купол), Ростове-на-Дону (Artel). 

3. Цели кондиционирования

   Кондиционирование воздуха в помещениях предусматривается  для создания и  поддержания в  них:

• установленных нормами допускаемых условий воздушной среды, если они не могут быть обеспечены более простыми средствами;
• искусственных климатических условий в соответствии с технологическими требованиями внутри помещения или части их круглогодично или в течение теплого либо холодного периода года;
• оптимальных (или близких к ним) гигиенических условий воздушной среды в производственных помещениях, если это экономически оправдано увеличением производительности труда;
• оптимальных условий воздушной среды в помещениях общественных и жилых зданий, административных и многофункциональных, а также вспомогательных зданий промышленных предприятий.

   Кондиционирование воздуха, осуществляемое для создания и  поддержания допускаемых или оптимальных условий воздушной среды, носит название комфортного, а искусственных климатических условий в соответствии с технологическими требованиями — технологического. Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических решений, именуемых системой кондиционирования воздуха (СКВ). В состав СКВ входят технические средства приготовления, перемешивания и распределения воздуха, приготовления холода, а также технические средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля. 
 
 
 
 
 

6. Виды

6.1. Центральные кондиционеры

   Центральные кондиционеры — это промышленные агрегаты, которые применяются для обработки воздуха в крупных коммерческих и административных зданиях, плавательных бассейнах, промышленных предприятиях и других. Центральный кондиционер является неавтономным, то есть для работы ему необходим внешний источник холода: вода от чиллера, фреон от внешнего компрессорно-конденсаторного блока или горячая вода от системы центрального отопления, бойлера. Основными целевыми функциями данных систем являются: комфортная вентиляция с рекуперацией тепла, нагревом и охлаждением; вентиляция и осушение в помещениях плавательных бассейнов; промышленная вентиляция с рекуперацией и без рекуперации тепла. Обработанный центральными кондиционерами воздух по сети воздуховодов распределяется по всему помещению.

   6.2. Прецизионные кондиционеры

   Прецизионные  кондиционеры — В основном такой кондиционер применяется в помещениях, требующих поддержания заданных параметров с высокой надёжностью и точностью, таких как медицинские учреждения, производственные помещения, лаборатории, посты управления, узлы связи, залы электронных вычислительных машин, диспетчерские пункты и другие помещения. Представляет собой моноблок, который содержит вентагрегат, фильтр, холодильную машину с фреоновым воздухоохладителем, водяной воздухонагреватель и электрокалорифер. Применяется кондиционер как в системах с рециркуляцией воздуха, так и в системах со 100 % приточным воздухом.

   6.3. Автономные системы

   Автономные  системы кондиционирования воздуха снабжаются извне только электрической энергией, например, шкафные кондиционеры и тому подобное. Такие кондиционеры имеют встроенные компрессионные холодильные машины, работающие на фреоне-R22, R134A, R407C. Автономные системы охлаждают и осушают воздух, для чего вентилятор продувает рециркуляционный воздух через поверхностные воздухоохладители, которыми являются испарители холодильных машин, а в переходное или зимнее время они могут производить подогрев воздуха с помощью электрических подогревателей или методом реверсирования работы холодильной машины, по циклу так называемого «теплового насоса». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

7. Типы кондиционеров по области применения.

   По  области применения (с  некоторой долей  условности) все кондиционеры можно разделить  на бытовые и промышленные.

   7.1. Бытовые кондиционеры

   К бытовым обычно относят  кондиционеры мощность до 7 кВт, применяемые  для охлаждения небольших  помещений площадью 15 - 80 кв.м.

   7.2. Промышленные кондиционеры

   Промышленные  кондиционеры используются для охлаждения больших  площадей, например, для централизованного  охлаждения целых  зданий. Также обычно выделяют большой  класс кондиционеров, занимающих промежуточное  положение между  бытовыми и промышленными  системами - полупромышленные кондиционеры. При  мощности от 7 до 25 кВт, они могут использоваться как в бытовых  условиях - коттеджах, многокомнатных квартирах, так и в офисных  помещениях, магазинах, на предприятиях и  т.п. условное деление  на бытовой и промышленный тип

       Бытовые кондиционеры    Промышленные кондиционеры

8. Типы кондиционеров по конструктивным особенностям.

   По  конструктивным особенностям все бытовые кондиционеры условно можно  разделить на два  больших класса :

• моноблочные кондиционеры - состоящие из одного блока (оконные, мобильные и т. д.)
• сплит - системы - (от английского 'split' - раздельный) состоящие из нескольких блоков (настенные, канальные, кассетные, VRF-системы и т.п.).

8.1. Мобильные

   Мобильные — кондиционеры, не требующие монтажа; для использования достаточно вывести гибкий шланг или особый блок из помещения для отвода тёплого воздуха. Конденсат обычно скапливается в поддоне в нижней части мобильного кондиционера.

   8.2. Моноблочный кондиционер

   Моноблочный кондиционер — новый тип кондиционеров, для использования необходимо два отверстия в стене. Преимущества: простой монтаж и обслуживание, отсутствие разъёмных соединений во фреоновой магистрали и, как следствие, отсутствие утечки фреона, максимально возможный коэффициент полезного действия, длительный срок службы, низкий уровень шума. Недостаток: высокая цена

   8.3. Оконные

   Оконные — состоящие из одного блока; монтируются в окне, стене и прочее. Недостатки: высокий уровень шума, уменьшение освещённости помещения из-за сокращения площади оконного проёма. Преимущества: дешевизна, лёгкость монтажа и последующего обслуживания, отсутствие разъёмных соединений во фреоновой магистрали и, как следствие, отсутствие утечки фреона, максимально возможный коэффициент полезного действия, длительный срок службы.

     Тем не менее,  в США, Юго-Восточной  Азии и южных  районах России  это один из  самых популярных  вариантов комфорта.

     И если в Америке  и Азии проблем  с окнами особо  не наблюдается  (кондиционеры просто  врезаются в фанерные  или пластиковые  стены, которые  и преобладают  в этих регионах), то в России  популярность зиждется  на простоте установки. 

8.4. Сплит-системы

Шум оконного кондиционера порой может свести с ума. Решение  этой проблемы было еще в 1929 году найдено General Electric, но боролась компания не с шумом, а с  утечкой аммиака. Второй раз изобрела раздельный кондиционер  японская компания Toshiba в 1961 году. Самую шумную часть – компрессор – они вынесли наружу, оставив внутри помещения только охлаждающий блок (фанкойл). Шумность сразу понизилась на 10 дБ, или, говоря проще, в 3,5 раза. Подобная «разнесенная» схема получила название «Сплит-система». С очень большой вероятностью, если у вас и стоит дома кондиционер, то как раз такой схемы: никаких революций с тех пор в деле квартирного охлаждения воздуха не произошло. Появились разве что модификации. Например, для кондиционирования помещений с несколькими комнатами применяются Мульти-сплит системы, у которых один внешний блок обслуживает сразу несколько внутренних. Охлаждая воздух, обычные сплит-системы заставляют его циркулировать внутри помещения. Но по современным медицинским нормам для правильного воздухообмена в помещение необходимо добавлять около 30% свежего воздуха. С такой задачей справляются сплит-системы с приточной вентиляцией, называемые иногда мини-центральными кондиционерами. Забирая с улицы свежий воздух, они смешивают его с воздухом из помещения, фильтруют и охлаждают образовавшую смесь, которая поступает в комнаты через систему воздуховодов и воздухораспределительные решетки. Все оборудование крепится над подвесным потолком, на виду остаются только декоративные решетки.

   Но  понастоящему здоровый кондиционированный воздух могут обеспечить исключительно системы центрального кондиционирования, которыми только начинают оснащать высококлассное российское жилье и офисные здания. Обычно такая система состоит из центрального кондиционера, подающего свежий воздух, водоохлаждающей машины (чиллера) и расположенных в помещениях специальных температурных доводчиков-фанкойлов, отвечающих за индивидуальный микроклимат.

     Сплит (англ. split — расщепление) — состоят из двух блоков, внутреннего и наружного размещения, соединённых между собой трассой фреонопровода (обычно используются медные трубки). Наружный блок содержит (подобно холодильнику) компрессор, конденсатор, дроссель и вентилятор; внутренний блок — испаритель и вентилятор. Различаются по типу исполнения внутреннего блока: настенный, канальный, кассетный, напольно-подпотолочный (универсальный тип), колонный и другие.

Основными преимуществами сплит-систем являются:

• Универсальность.
• Настенные сплит-системы легко устанавливаются, идеально подходят для совершенно разных по своим характеристикам помещений.
• Автоматическое управление воздушным потоком.
• Система смешивания воздушных потоков позволяет более равномерно распределять температурные изменения по периметру всего помещения. Это обеспечивает комфортное кондиционирование, поскольку в естественных условиях температура от пола к потолку значительно увеличивается.
• Функция ручного управления воздушными потоками.
• Пользователь может сам определить направление потока воздуха. Для этого необходимо лишь отрегулировать положение жалюзи. В большинстве случаев данная опция регулируется при помощи пульта дистанционного управления, но не исключена ручная регулировка.
• Низкая стоимость.
• Если вы ограничены в средствах, но у вам все же необходимо купить кондиционер, то сплит-система – самый подходящий вариант.

8.5. Мульти-сплит системы

   Мульти-сплит  системы — состоят из наружного блока и нескольких, чаще двух, внутренних блоков, связанных между собой трассой фреонопровода. Как и обычные, сплиты различаются по типу исполнения внутренних блоков.

   Системы с изменяемым расходом хладагента (VRF, VRV и  так далее) состоят  из одного наружного  блока (при необходимости  увеличения общей  мощности могут использоваться комбинации наружных блоков) и из некоторого количества внутренних блоков. Особенность  систем состоит в  том, что наружный блок меняет свою холодопроизводительность (мощность) в зависимости от потребностей внутренних блоков по данной мощности.