Кондиционер – устройство, основной задачей которого является регулирование и поддержание в автоматическом режиме необходимых уровней климатических параметров (температуры, влажности, подвижности и степени чистоты воздуха) в закрытых помещениях.
Необходимость применения кондиционеров связана с созданием комфортных и безопасных условий для жизни и деятельности человека в производственных помещениях, офисах, местах массового скопления людей, домах и квартирах.
Массовое применение кондиционеров для жилых помещений в России получило развитие сравнительно недавно. До этого основной областью, где использовалась климатическая техника, были промышленные предприятия, а также помещения торгового, социального и культурного назначения значительной площади.
Выбор системы кондиционирования, в первую очередь, зависит от функционального назначения помещения. К примеру, для установок, использующихся на кухнях, основным требованием становится производительность, как способность отвести значительное количество выделяющегося в помещении тепла. Однако при этом необходимо учитывать и необходимость очистки воздуха от продуктов горения и паров с высоким содержанием органических веществ, а также потребность в притоке свежего, богатого кислородом воздуха.
Очевидно, что такая задача – не для настенных систем, фильтры которых не предназначены для такой работы и будут быстро загрязнены находящимися в воздухе примесями (жиры, сажа и т.д.).
Более практичным и оправданным решением станет использование в таком помещении внутреннего блока с воздухопроводом кондиционера канального типа – его производительность и способность снабжения помещений свежим воздухом подходят для таких условий как нельзя лучше.
Значительно различаются требования к системам кондиционирования для загородного коттеджа и квартиры в городских кварталах. Кроме того, даже для каждого из жилых помещений характерна собственная специфика, которая учитывается при выборе устройств.
Так система, установленная в детской, должна не только создавать комфортные температуру и влажность, но и эффективно очищать воздух, а также распределять воздушный поток без сквозняков в определенных зонах. Уровень шумов от кондиционеров для спален и кабинетов должен быть на минимальном уровне.
Устройство любого кондиционера включает в себя следующие основные узлы:
Требования к материалам аналогичны тем, которые предъявляются к конденсатору.
Компрессор, конденсатор, дроссель и испаритель образуют замкнутый холодильный контур. Для его организации применяются тонкостенные трубки из меди или алюминия. В контуре обеспечивается непрерывная циркуляция хладагента.
В общем случае кондиционер представляет собой классическую тепловую машину. Хладагент, находящийся в газообразном состоянии поступает на вход компрессора (входное давление имеет величину 3-5 атмосфер). В компрессоре происходит повышение давления до 10- 15 атмосфер, сопровождающееся разогревом хладагента до температуры 70-90 ОС. С выхода компрессора он поступает в конденсатор. Благодаря теплообмену между конденсатором и окружающей средой, интенсивность которого увеличивается за счет мощного воздушного потока от вентилятора, хладагент охлаждается (до температуры, превышающей температуру окружающего воздуха на 10-20ОС) и переходит в жидкую фазу. Нагретый воздух выбрасывается в окружающую среду. Через дроссель, понижающий давление, хладагент поступает на вход испарителя.
Понижение давления сопровождается дальнейшим охлаждением рабочей жидкости. В испарителе происходит процесс перехода хладагента из жидкой фазы в газообразную, требующий поглощения тепла из окружающей среды. Поскольку для испарителя окружающей средой является воздух, направляющийся на выход кондиционера, происходит его интенсивное охлаждение. Холодный воздух выбрасывается в обслуживаемое помещение, а газообразный хладагент снова направляется на вход компрессора, после чего цикл повторяется. Непроизводительные потери энергии (тепла), выбрасываемой в окружающее пространство могут быть уменьшены за счет ее утилизации в других устройствах, например, осуществляющих нагрев воды. В современных кондиционерах такому повышению энергоэффективности устройств уделяется заметное внимание.
В настоящее время наиболее часто использующимися в системах кондиционирования воздуха хладагентами являются вещества с содержанием фтора – фреоны в смеси с небольшим количеством компрессорного масла. Обозначение марки фреона содержит букву R и несколько цифр, характеризующих его химический состав. Основная задача фреонов – обеспечение высокой тепло- и холодопроизводительности кондиционера. Обеспечивается это путем создания жидкостей с соответствующими величинами физических характеристик, таких как теплопроводность, теплота парообразования и т.д.
Кроме того, хладагент должен быть распространенным, доступным по цене, а система должна обеспечивать возможность дозаправки во время эксплуатации. В противном случае неизбежные потери хладагента приведут либо к выходу кондиционера из строя, либо к необходимости его полного демонтажа для пополнения запаса фреона в условиях сервисного предприятия. И то и другое связано со значительными неудобствами и экономическими потерями.
В состав большинства фторсодержащих фреонов входят и соединения хлора. Утески фреонов приводят к выбросам в атмосферу фторхлоруглеродов, при разложении которых под воздействием солнечного света образуются свободные молекулы галогенов, являющиеся основной причиной разрушения озонового слоя в земной атмосфере. Появление и увеличение озоновых дыр значительно увеличивает интенсивность достигающего поверхности земли ультрафиолетового излучения, что негативно сказывается как на климатических процессах, так и на состоянии здоровья людей.
Для борьбы с этими явлениями человечеством предпринимается ряд мер, отраженных, в частности, в принятой в 1992 году Монреальской декларации. В соответствии с ними, должны быть внесены необходимые изменения в химический состав хладагентов (основное внимание уделяется разработке веществ, не содержащих хлор), а использование некоторых марок (к примеру, R22) к 2020 году вообще прекращено.
При выборе кондиционера главное внимание уделяется определению требуемой производительности системы. Оценку этого показателя можно возможно произвести из расчета 0.1 кВт тепловой мощности на квадратный метр площади. То есть, для использования в загородном коттедже площадью 300 кв.м потребуется установка центральной системы кондиционирования с холодопроизводительностью 30 кВт.
Следует отметить, что теплопроизводительность такой машины всегда выше ее производительности в режиме охлаждения, следовательно, именно холодопроизводительность является критическим параметром при выборе системы необходимая производительность в режиме нагрева будет гарантирована).
Определение потребляемой системой кондиционирования электрической мощности получают как результат деления номинальной производительности на соответствующий коэффициент. Его значение в режиме охлаждения составляет 2.5-3, а в режиме нагрева – 3-3.5. Эта величина носит название коэффициента производительности и может меняться в небольших пределах в зависимости от конструкции и марки кондиционера.
Таким образом, система кондиционирования производительностью 30 кВт будет потреблять 10-12 кВт электрической мощности. При этом, в зависимости от потребления электроэнергии, питание кондиционеров осуществляется от трехфазной (для мощных установок) или однофазной сети переменного тока.
Одним из основных различий систем кондиционирования является вариант использования воздуха. При использовании в системе воздуха, забираемого извне помещения, она называется приточной. При работе столько с воздухом, находящимся внутри помещений кондиционер называют рециркуляционным. Гибридный вариант, использующий внутренний и наружный воздух, получил название кондиционеров с рециркуляцией.
На промышленных предприятиях, в торговых и культурных центрах, офисных зданиях, больницах и поликлиниках, частных жомах и квартирах используют различные виды кондиционеров:
Для работы с малыми объемами воздуха (отдельные узлы и агрегаты оборудования во внутренних полостях, пространство внутри системных блоков вычислительных машин и т.д.) возможно использование кондиционеров, построенных на базе элементов Пельтье. Основное их достоинство – малый вес и габариты, отсутствие движущихся деталей. Однако, платить за это приходится низкой производительностью, невысокой энергоэффективностью и значительной стоимостью.
Особенности эксплуатации и помещений, в которых используются кондиционеры, налагают собственные требования к исполнению систем. В качестве основных вариантов производители предлагают моноблочные и разделенные (сплит и мульти-сплит) системы.
В моноблочных системах все узлы и агрегаты кондиционера монтируются в одном корпусе, обеспечивая компактность установки. Основными разновидностями таких кондиционеров в настоящее время являются оконные и мобильные устройства.
Оконные кондиционеры – моноблочные системы, предназначенные для монтажа в оконном или стенном проеме. В большинстве своем обладают базовым набором функций, однако некоторые модели обеспечивают и расширенные возможности. Основными достоинствами таких систем являются простота установки, высокая надежность и эффективность, отсутствие разъемных соединений в холодильном контуре, что исключает утечку хладагента. Недостатками таких систем считаются повышенный уровень шума в помещении и уменьшение площади окна, что приводит к снижению светового потока внутри.
Мобильные кондиционеры - моноблочные устройства, эксплуатируемые внутри помещений. Не требуют монтажа, легко перемещаются между различными зонами и комнатами. Для использования обильных установок требуется организация отвода нагретого воздуха в пространство вне помещения. Осуществляется это выведением гибкого шланга или специального блока. Для сбора конденсата служат специальные емкости в нижней части конструкции, откуда он легко удаляется.
Сплит-системы – системы, в конструкции которых присутствуют два функционально завершенных блока – внутренний и наружный. В наружном блоке монтируются компрессор, конденсатор, дроссель и вентилятор, во внутреннем - испаритель с вентилятором. Соединяются блоки фреонопроводом, выполненным из металлических (медных) трубок. Внутренние блоки имеют несколько разновидностей по типам монтажа – настенные, потолочные, кассетные, колонные и другие.
Мультисплит-системы отличаются возможностью подключения к одному наружному нескольких внутренних блоков различного исполнения.
Повышение эффективности – одна из основных задач, стоящих перед производителями климатической техники. Основными путями ее решения, которые используются на настоящий момент, являются регулирование расхода хладагента и использование энергоэффективных решений, позволяющих экономить электроэнергию. Системы с регулируемым уровнем расхода хладагента (VRF, VRV и другие) с возможностью изменения производительности наружного блока в зависимости от суммарной потребности (производительности) связанных с ним внутренних.
Одним из наиболее современных и эффективных решений, применяемых для экономичных по электроэнергии установок, являются инверторные кондиционеры. Инверторный кондиционер – торговое название установки, в которой скорость вращения двигателя компрессора регулируется за счет полупроводникового инвертора. Инвертор является звеном преобразователя частоты, осуществляющего преобразование переменного напряжения электрической сети в постоянное и затем в переменное с нужной частотой и амплитудой. За счет этого достигается регулировка скорости вращения двигателя в необходимом рабочем диапазоне. В результате осуществляется изменение потребляемой мощности и производительности системы кондиционирования.
Такой метод гарантирует снижение потребления электроэнергии, точность поддержания заданных параметров, глубину регулирования и скорость установления необходимых режимов.
При необходимости изменении температуры инвертором скачком изменяются параметры питания двигателя компрессора, что влечет за собой форсированный разгон или торможение вплоть до достижения заданных режимов. В дальнейшем напряжение питания и его частот остаются практически неизменными (регулировка происходит в узком диапазоне) необходимыми для точного поддержания параметров воздуха. Это режим является лучшим с точки зрения энергоэффективности и достижения точности регулирования (поддержания) температуры воздуха на выходе.
Кроме того, поскольку двигатель компрессора постоянно вращается, исключается работа его в цикле пуск –разгон-торможение-остановка, характерном для классических схем питания кондиционеров. Это снижает нагрузки двигателя и значительно продлевает его срок службы.
Таким образом, для инверторных кондиционеров отмечен ряд неоспоримых достоинств:
Однако, преимущества инверторных систем в некоторой степени нивелируются присущими им недостатками, главными из которых являются высокая стоимость систем, их сложность и, как следствие, пониженная надежность, особенно в случаях нестабильности питающей электрической сети.
В настоящее время основной функцией систем кондиционирования воздуха считается его охлаждение. Именно такими возможностями ограничены простейшие бюджетные варианты. Большинство моделей способны работать как в режиме охлаждения воздуха, так и в режиме его нагрева. В обоих режимах поддержание установленной температуры и выбор направления теплообмена осуществляется автоматически, в зависимости от температуры воздуха вне помещения. Точность поддержания заданных параметров определяется вариантами схемных решений системы управления и конструкцией основных узлов кондиционера.
Справедливости ради, стоит отметить, что возможности кондиционера, работающего в режиме нагрева, ограничены несколькими факторами. Минимальная температура внешнего воздуха, при которой возможен обогрев помещений для большинства моделей не опускается ниже -5ОС.
Одной из основных причин этого является невозможность работы дренажной системы кондиционера (выход которой, как правило, вынесен наружу) при более низких температурах. Вода, успевающая отводиться при небольших морозах при усилении холодов просто замерзает. При низких температурах загустевает масло, приводя к ускоренному износу движущихся. Кроме того, переохлаждение хладагента, возможное при сильных морозах, также чревато снижением эффективности и выходом системы из строя.
Кстати, именно поэтому, большинство заявлений производителей о полной адаптации кондиционеров к российским климатическим условиям – не более чем удачный рекламный ход. Функционирование подавляющего большинства систем в условиях зимы в России – абсолютно невозможно. Хотя в летний период и в условиях межсезонья с возложенными на них задачами охлаждение или подогрева воздуха такие системы справляются великолепно.
Многие кондиционеры ведущих производителей снабжены дополнительными возможностями управления параметрами климата. Такие системы могут поддерживать кроме температуры и заданную влажность в помещениях.
Отлично справляются современные кондиционеры и с такой необходимой задачей, как очистка воздуха внутри помещений. Большинство из них оборудованы современными системами фильтрации, позволяющими улавливать находящиеся в воздухе частицы пыли.
Более совершенные системы очистки могут задерживать частицы размерами вплоть до сотых долей микрона, обогащать воздух ионами серебра и заряженными частицами, бороться с бактериями, сигаретным дымом и запахами, помогая сохранить и укрепить здоровье людям, страдающим от аллергических заболеваний и бронхиальной астмы.
Производители, вооруженные новейшими достижениями в области материалов и компонентов для построения систем, стремятся к постоянному совершенствованию систем кондиционирования. Этот процесс движется не только в сторону улучшения характеристик, но и по пути расширения функциональных возможностей, повышающих удобство эксплуатации климатической техники.
В настоящий момент большинство кондиционеров обзавелось стандартным набором дополнительных функций, в который входят:
Множество функций выполняется в автоматическом режиме в соответствии с заданными программами. К таким относятся функции Auto Restart, Hot Start (предварительный прогрев в режиме обогрева при отключенном вентиляторе наружного блока, что исключает попадание в помещение холодного воздуха), выбор оптимальной скорости работы вентиляторов наружного и внутреннего блока, угла поворота (наклона) жалюзи, управление производительностью в режиме Turbo (Powerfull). Кроме того, современные системы кондиционирования все чаще снабжаются устройствами для удаленного управления через сетевые подключения. Эта технология, являющаяся составной частью концепций «умного дома» и «интернета вещей» поддерживается все большим числом производителей и в ближайшее время получит реализацию в каждом устройстве климатической техники.
В таблице приведены уровни шумов, а также краткие характеристики их влияния на человека. Кроме того, приведены примеры источников шума той или иной интенсивности.
| Децибел, дБА | Характеристика | Источники звука |
|---|---|---|
| 0 | Ничего не слышно | |
| 10 | Почти не слышно | шелест листвы, шорох дождя |
| 15 | Едва слышно | шелест листвы |
| 20 | Едва слышно | шепот с расстояния 1 метр |
| 25 | Тихо | шепот человека – менее 1м |
| 30 | Тихо | шепот, звук настенных часов. Допустимый максимум по нормам для жилых помещений ночью, с 23 до 7 ч. (СНиП 23-03-2003 «Защита от шума»). |
| 35 | Довольно слышно | приглушенный разговор |
| 40 | Довольно слышно | обычная речь. Норма для жилых помещений днём, с 7 до 23 ч. |
| 45 | Довольно слышно | обычная речь |
| 50 | Отчётливо слышно | пишущая машинка |
| 55 | Отчётливо слышно | Верхняя норма для офисных помещений класса А (по европейским нормам) |
| 60 | Шумно | Норма для контор |
| 65 | Шумно | громкий разговор |
| 70 | Шумно | громкий разговор |
| 75 | Шумно | крик, смех |
| 80 | Очень шумно | крик, мотоцикл с глушителем, пылесоса (с мощностью двигателя 2 киловатта). |
| 85 | Очень шумно | громкий крик, мотоцикл с глушителем |
| 90 | Очень шумно | громкие крики, железнодорожный вагон |
| 95 | Очень шумно | вагон метро |
| 100 | Крайне шумно | оркестр, вагон метро, гром, бензопила. Максимально допустимое звуковое давление для наушников плеера (по европейским нормам) |
| 105 | Крайне шумно | в салоне самолёта |
| 110 | Крайне шумно | вертолёт |
| 115 | Крайне шумно | пескоструйный аппарат |
| 120 | Почти невыносимо | отбойный молоток |
| 125 | Почти невыносимо | |
| 130 | Болевой порог | взлет самолёта |
| 135 | Контузия | |
| 140 | Контузия | взлет реактивного самолета |
| 145 | Контузия | старт ракеты |
| 150-155 | Контузия, травмы | |
| 160 | Шок, травмы | ударная волна при преодолении звукового барьера |
При уровнях звука свыше 160 децибел - возможен разрыв барабанных перепонок и лёгких, больше 200 - смерть (шумовое оружие)
Мы в социальных сетях:
