Системы кондиционирования и вентиляции

Системы кондиционирования и вентиляции

 

Введение.	3
ГЛАВА I. История создания кондиционеров.	4
ГЛАВА II. Классификация систем вентиляции.	8
ГЛАВА III. Классификация систем кондиционирования.	18
ГЛАВА IV. Упрощенная экспресс-методика расчета  теплопритоков.	26
ГЛАВА V Расчеты предполагаемой мощности кондиционера.	28
Заключение.	30
Список  источников информации.	31
Приложение.	32

 

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.

Системы кондиционирования  и вентиляции все больше обуславливают комфорт нашей жизни, актуальность этого явления и послужила причиной написания данной работы, цельюкоторой является исследование этих систем.

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Выяснить значение кондиционирования воздуха опираясь на историю создания кондиционеров.
2. Классифицировать системы вентиляции.
3. Классифицировать системы кондиционирования воздуха.
4. Вывести экспресс – методику расчета теплопритоков и, опираясь на нее, произвести расчет мощности кондиционера для помещения музыкального зала школьного отделения нашего лицея.

Теоретически  данная тема представлена издательством  «Евроклимат» в учебнике «Системы кондиционирования  и вентиляции (теория и практика)», а так же в журнале «Мир климата», на основе материала которых и произведен анализ СКВ.

Практическая польза нашей  работы заключается в том, что  используя предлагаемую экспресс –  методику можно точно рассчитать предполагаемую мощность кондиционера для стандартных помещений (жилых  комнат,  
офисов и т.д.).

ГЛАВА I

История создания кондиционеров

 

Мало кто знает, что слово кондиционер впервые  было произнесено вслух еще в 1815 году. Именно тогда француз Жан  Шабаннес получил британский патент на метод "кондиционирования воздуха  и регулирования температуры  в жилищах и других зданиях". 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!

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.

Со временем появлялись более совершенные компрессоры, в качестве хладагента стал использоваться фреон, а фанкойлы стали похожими на внутренние блоки сплит-систем. Однако принципиальная схема работы традиционных центральных систем кондиционирования осталась неизменной и по сей день.

"Ископаемым" 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 «оконники» 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.

Долгое время  лидерство в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце 50-х, начале 60-х 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.

Сегодня выпускается  немало различных типов внутренних устройств: настенные, подпотолочные, напольные и встраиваемые в подвесной  потолок—кассетные и канальные. Это важно не только с точки  зрения дизайна — различные типы внутренних блоков позволяют создавать наиболее оптимальное распределение охлажденного воздуха в помещениях определенной формы и назначения.

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.

Конечно, на этом прогресс в развитии климатической техники не закончился, однако сейчас совершенствуются уже существующие типы оборудования. Появляются новые функциональные возможности, меняется дизайн, разрабатываются новые холодильные агенты.

ГЛАВА II

Классификация систем вентиляции

 
    

Вентиляцией называется совокупность мероприятий и устройств, используемых при организации воздухообмена  для обеспечения заданного состояния  воздушной среды в помещениях и на рабочих местах в соответствии со СНиП (Строительными нормами).    

Системы вентиляции обеспечивают поддержание допустимых метеорологических  параметров в помещениях различного назначения.    

При всем многообразии систем вентиляции, обусловленном назначением  помещений, характером технологического процесса, видом вредных выделений и т. п., их можно классифицировать по следующим характерным признакам:    

1. По способу создания давления для перемещения воздуха: с естественным и искусственным (механическим) побуждением.    

2. По назначению: приточные и вытяжные.    

3. По зоне обслуживания: местные и общеобменные.    

4.По конструктивному исполнению: канальные и бесканальные.

Естественная  вентиляция.    

Перемещение воздуха  в системах естественной вентиляции происходит:    

• вследствие разности температур наружного (атмосферного) воздуха и воздуха в помещении, так называемой аэрации;    

• вследствие разности давлений «воздушного столба» между  нижним уровнем (обслуживаемым помещением) и верхним уровнем — вытяжным устройством (дефлектором), установленным  на кровле здания;    

• в результате воздействия так называемого  ветрового давления.    

Аэрацию применяют  в цехах со значительными тепловыделениями, если концентрация пыли и вредных  газов в приточном воздухе  не превышает 30% предельно допустимой в рабочей зоне. Аэрацию не применяют, если по условиям технологии производства требуется предварительная обработка приточного воздуха или если приток наружного воздуха вызывает образование тумана или конденсата.   

В помещениях с  большими избытками тепла воздух всегда теплее наружного. Более тяжелый наружный воздух, поступая в здание, вытесняет из него менее плотный теплый воздух.    

При этом в замкнутом  пространстве помещения возникает  циркуляция воздуха, вызываемая источником тепла, подобная той, которую вызывает вентилятор.    

В системах естественной вентиляции, в которых перемещение  воздуха создается за счет разности давлений воздушного столба, минимальный  перепад по высоте между уровнем  забора воздуха из помещения и  его выбросом через дефлектор  должен быть не менее 3 м. При этом рекомендуемая длина горизонтальных участков воздуховодов не должна быть более 3 м, а скорость воздуха в воздуховодах — не превышать 1 м/с.    

Воздействие ветрового  давления выражается в том, что на наветренных (обращенных к ветру) сторонах здания образуется повышенное, а на подветренных сторонах, а иногда и на кровле, — пониженное давление (разрежение).    

Если в ограждениях  здания имеются проемы, то с наветренной  стороны атмосферный воздух поступает  в помещение, а с заветренной  — выходит из него, причем скорость движения воздуха в проемах зависит от скорости ветра, обдувающего здание, и соответственно от величин возникающих разностей давлений.    

Системы естественной вентиляции просты и не требуют сложного дорогостоящего оборудования и расхода  электрической энергии. Однако зависимость эффективности этих систем от переменных факторов (температуры воздуха, направления и скорости ветра), а также небольшое располагаемое давление не позволяют решать с их помощью все сложные и многообразные задачи в области вентиляции.

Механическая  вентиляция.    

В механических системах вентиляции используются оборудование и приборы (вентиляторы, электродвигатели, воздухонагреватели, пылеуловители, автоматика и др.), позволяющие перемещать воздух на значительные расстояния. Затраты электроэнергии на их работу могут быть довольно большими. Такие системы могут подавать и удалять воздух из локальных зон помещения в требуемом количестве, независимо от изменяющихся условий окружающей воздушной среды. При необходимости воздух подвергают различным видам обработки (очистке, нагреванию, увлажнению и т. д.), что практически невозможно в системах с естественным побуждением.     

Следует отметить, что в практике часто предусматривают  так называемую смешанную вентиляцию, т. е. одновременно естественную и механическую вентиляцию.    

В каждом конкретном проекте определяется, какой тип  вентиляции является наилучшим в  санитарно-гигиеническом отношении, а также экономически и технически более рациональным.

Приточная вентиляция.    

Приточные системы служат для подачи в вентилируемые помещения чистого воздуха взамен удаленного. Приточный воздух в необходимых случаях подвергается специальной обработке (очистке, нагреванию, увлажнению  
и т. д.)(Рис.2 стр.32).