кондиционирование это что кратко
Кондиционирование воздуха — что это такое?
В. Д. Коркин, професор, зав. кафедрой СПб ГАИЖСА им. И. Е. Репина
В настоящее время специалисты, работающие в области ОВК, в своих выступлениях и статьях неоднозначно трактуют термин «кондиционирование воздуха». Такое же положение имеет место и в зарубежной практике.
Редакция журнала «АВОК» обратилась к одному из ведущих специалистов в области кондиционирования воздуха профессору В. Д. Коркину с просьбой высказаться по этому вопросу, и мы надеемся, что это приведет к интересной дискуссии.
В России все чаще и чаще приходится сталкиваться с тем, что термин «кондиционирование воздуха» используется не по назначению, а скорее для «солидности» и в представительских целях.
Так, например, установками полного кондиционирования часто называют сплит-системы, в которых, по существу, имеют место только охлаждение воздуха (иногда с осушением) и его нагревание в цикле теплового насоса, но без подачи наружного воздуха с соответствующей его обработкой.
К системам кондиционирования относят также так называемые фэнкойлы, т. е. вентиляторные теплообменники, способные либо охлаждать воздух (иногда с осушением), либо нагревать его.
Очень часто под системами кондиционирования воздуха понимают вентиляционные установки с увлажнением воздуха зимой.
Можно привести и другие примеры.
Исторически такое положение объясняется тем, что системы кондиционирования воздуха (СКВ) определенное время находились у нас под запретом как, якобы буржуазная отрасль техники, а впоследствии, начиная с 1950-х годов, в связи с интенсификацией фортификационного строительства и развитием современных отраслей промышленности, кондиционирование воздуха в СССР стало развиваться ускоренными темпами. Развитие это происходило, в первую очередь, в рамках промышленной вентиляции, где непосредственно кондиционированию отводилось относительно малое самостоятельное значение. Поэтому не случайно именно промышленной вентиляции приписываются функции кондиционирования воздуха. Примером может служить определение вентиляции, данное И. Ф. Ливчаком. По его мнению: «Вентиляция предназначена для обеспечения необходимых чистоты, температуры, влажности и подвижности воздуха» [1].
Совершенно иное определение кондиционирования воздуха приведено в той же энциклопедии [2] Е. Е. Карписом и Б. В. Баркаловым: «Кондиционирование воздуха — создание и поддержание (автоматическое) в закрытых помещениях и средствах транспорта параметров воздушной среды (температуры, относительной влажности, чистоты воздуха, скорости движения и давления), наиболее благоприятных для самочувствия людей (комфортное кондиционирование воздуха), ведения технологических процессов, действия оборудования и приборов, обеспечения сохранности предметов культуры и искусства. Часто кондиционирование воздуха выполняет функции вентиляции».
Далее остановимся на определении кондиционирования воздуха, данных авторитетными специалистами России.
Так, например, В. Н. Богословский утверждает, что «системы кондиционирования воздуха являются активной регулируемой системой, предназначенной для комплексного поддержания заданных параметров внутреннего воздуха, которые обеспечивают расчетные, часто оптимальные, условия в помещениях зданий и сооружений» [3].
По мнению В. Н. Богословского, СКВ работают в здании совместно с системами отопления и вентиляции, но обычно берут на себя функции последних и создают в здании или, по крайней мере, в его наиболее ответственных помещениях необходимые климатические условия как в холодный, так и в теплый периоды года.
В. Н. Богословский считает СКВ одним из средств обеспечения параметров внутреннего микроклимата (СКМ). С этим можно спорить, т. к. сам по себе микроклимат не включает в свою систему таких важных факторов, как чистота и газовый состав воздуха.
Далее остановимся на определениях кондиционирования воздуха, данных другими авторитетными специалистами.
Не дают четкого определения кондиционирования воздуха и В. Н. Языков [4], и А. В. Нестеренко [5].
Весьма развернутые определения вентиляции и кондиционирования воздуха приведены в недавно изданном учебном пособии под редакцией профессора В. И. Полушкина [6]. Рассмотрим эти определения.
«Вентиляция (от латинского слова «ventilatio» — проветривание) — предназначена для обеспечения обмена воздуха в помещении и поддержания в нем благоприятной для самочувствия и здоровья человека, а также технологического процесса, сохранности строительных конструкций, оборудования и материалов чистоты, температуры, влажности и подвижности воздуха».
«Кондиционирование воздуха (от латинского слова «condicio» — условие, состояние) — создание и автоматическое поддержание в помещении параметров воздушной среды (чистоты, температуры, влажности, состава, подвижности и давления воздуха), наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей культуры и искусства и т. п., независимо от изменения параметров наружного воздуха».
Заметим, что в этих определениях, помимо не совсем удачной редакции, вентиляции приписываются качества, присущие только кондиционированию воздуха, в частности, регулирование в помещениях относительной влажности воздуха. Действительно, в некоторых системах вентиляции предусматривается увлажнение зимой подаваемого в помещения воздуха, но это весьма далеко от ее регулирования. Точно также и температура вентиляционного воздуха на определенном уровне поддерживается только в течение зимнего периода. В помещении же температура в этот период определяется отопительной системой, которая может быть и воздушной.
Кроме того, системы вентиляции, в первую очередь, предназначены для поддержания газового состава воздуха в обслуживаемых помещениях, а этого в определении как раз и нет.
Что же касается определения кондиционирования воздуха, то оно, по нашему мнению, удачнее, хотя нельзя здесь забывать и о внутренних факторах, нарушающих требуемые параметры воздуха в помещениях.
Весьма подробно на задачах, решаемых системами вентиляции и кондиционирования воздуха, их общих чертах и различии останавливается Е. В. Стефанов [7]. По его мнению, задачи, решаемые с помощью систем вентиляции и кондиционирования воздуха, заключаются в создании в помещениях сооружений различного назначения таких параметров воздушной среды, которые бы удовлетворяли требованиям к ней.
Методы и возможности решения этих задач различны для систем вентиляции и кондиционирования воздуха.
При оборудовании здания или сооружения системами вентиляции решение указанных задач в общем случае достигается путем подачи в помещения определенных, найденных расчетом, количеств наружного воздуха и удалением загрязненного воздуха, непригодного для дальнейшего использования. Поступающий в помещения наружный воздух может подвергаться обработке: очищаться от пыли, нагреваться зимой, за счет адиабатного процесса охлаждаться летом и т. д. Однако, как правило, в системах вентиляции охлаждение воздуха не предусматривается, точно так же, как не реализуется и тепловлажностная обработка, позволяющая создавать строго определенные температурно-влажностные параметры обрабатываемого воздуха.
В системах кондиционирования предусматривается большой комплекс процессов обработки воздуха, с помощью которых могут быть удовлетворены самые высокие и разнообразные требования к параметрам воздушной среды закрытых помещений. При этом состояние воздушной среды в помещениях перестает быть зависимым от параметров наружного (атмосферного) воздуха. Поэтому не случайно в системах кондиционирования используются такие сложные и сравнительно дорогостоящие процессы тепловлажностной обработки воздуха, как охлаждение, сопровождаемое осушением, что обычно достигается с помощью холодильных установок. Для обеспечения заданных параметров воздуха в помещениях широко используются как подача наружного воздуха, специальным образом приготовленного, так и обработка воздуха, находящегося в помещениях. В системах кондиционирования воздуха всегда предусматривается автоматическое регулирование для поддержания заданных параметров воздушной среды.
Небезынтересным будет и определение кондиционирования воздуха, которое приводится в некоторых изданиях «ASHRAE» [8]: «Системы кондиционирования воздуха — есть системы, которые обеспечивают окружающие условия в помещениях, позволяющие людям или продуктам производства функционировать в оптимальных условиях».
Нельзя сказать, чтобы определение это было полным, но главное в нем есть — это создание в помещениях, обслуживаемых СКВ, оптимальных условий, которые под силу только этим системам, полностью укомплектованным соответствующими устройствами и оборудованием.
Как видим, в ряде определений ведущих специалистов [1, 3, 6] функции вентиляции и кондиционирования воздуха разграничены недостаточно четко, а в некоторых в понятие вентиляции включены задачи, решаемые СКВ.
Представляется, что есть нужда в том, чтобы иметь точное и однозначное определение кондиционирования воздуха. Тогда, может быть, и в литературе, и в материалах, и в каталогах компаний, и т. д. установкам и системам, не выполняющим функции кондиционирования воздуха, не будет присваиваться не соответствующее им название.
По нашему мнению, такое определение кондиционирования воздуха должно звучать примерно следующим образом:
Кондиционирование воздуха — есть комплекс способов, средств и устройств, обеспечивающих в помещении с заданной степенью точности требуемые условия воздушной среды (температуру, относительную влажность, подвижность, газовый состав, чистоту и пр.) вне зависимости от воздействия на нее внешних и внутренних нарушающих факторов.
Литература
1. Большая советская энциклопедия. Т. 4. М.: Советская энциклопедия, 1971.
2. Большая советская энциклопедия. Т. 13. М.: Советская энциклопедия, 1973.
3. Богословский В. Н., Кокорин О. Я., Петров Л. В. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. М.: Стройиздат, 1985.
4. Языков В. Н. Теоретические основы проектирования судовых систем кондиционирования воздуха. Л.: Судостроение, 1967.
5. Нестеренко А. В. Основы термодинамических расчетов вентиляции и кондиционирования воздуха. М.: Высшая школа, 1971.
6. Полушкин В. И., Русак О. Н., Бурцев С. И. и др. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха (теоретические основы создания микроклимата в помещении): Учеб. пособие. СПб: Профессия, 2002.
7. Стефанов Е. В. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Л.: ВВИТКУ, 1970.
8. ASHRAE Handbook. Systems. USA, Atlanta, 1992.
Поделиться статьей в социальных сетях:
Все иллюстрации приобретены на фотобанке Depositphotos или предоставлены авторами публикаций.
Статья опубликована в журнале “АВОК” за №1’2004
Кондиционирование воздуха
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, обеспечения сохранности ценностей.
Содержание
Кондиционирование воздуха в помещениях предусматривается для создания и поддержания в них:
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 холодо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля.
История кондиционирования воздуха
Первые попытки кондиционирования воздуха производились в Персии тысячи лет назад. Персидские устройства охлаждения воздуха использовали способность воды сильно охлаждаться 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. Воздух в шахте охлаждался и насыщался влагой и, затем, подавался в помещение. Устройство было сравнительно эффективно для жаркого и сухого климата, такой кондиционер не смог бы работать при высокой относительной влажности воздуха.
В Индии летом в качестве двери использовался каркас, обвитый индийской кокосовой пальмой — татти. Сверху двери устанавливалась ёмкость, которая медленно заполнялась водой за счёт капиллярного эффекта в тканях татти. Когда уровень воды достигал определённого значения, ёмкость опрокидывалась, орошая водой дверь, и возвращалась в исходное состояние. Такой цикл многократно повторялся, пока пальма оставалась живой и получала достаточно света (см. ст. Транспирация).
В 1820 году британский ученый и изобретатель Майкл Фарадей обнаружил, что сжатый и сжиженный аммиак охлаждает воздух при испарении. Но его идеи были в значительной степени теоретическими. Электрический способ кондиционирования воздуха был изобретён Уиллисом Кэррьером примерно в 1902 году. Им же была разработана первая система кондиционирования воздуха для типографии в Бруклине (Нью-Йорк). Летом, при процессе печатания, постоянное изменение температуры и влажности не позволяло добиться качественной цветопередачи. Кэрриер разработал аппарат, который охлаждал воздух до постоянной температуры и осушал его до 55 %. Своё устройство он назвал «аппаратом для обработки воздуха». В 1915 году он и ещё шесть коллег-инженеров основали собственную компанию «Garner Engineering Co.», впоследствии переименованную в «Carrier». Сегодня компания «Кэрриер» — один из ведущих производителей кондиционеров, ей принадлежит 12 % мирового объёма производства кондиционеров.
Сам термин кондиционирование воздуха впервые был предложен в 1906 году Стюардом Крамером, который связывал это понятие с получением кондиционного товара.
Позже дорогие системы кондиционирования воздуха начали применяться для улучшения производительности труда на рабочих местах. Затем сфера применения кондиционирования была расширена для улучшения комфорта в домах и автомобилях. В 1950-х годах в Соединённых Штатах наблюдался взлёт продаж кондиционеров для жилых помещений.
Первые кондиционеры и холодильники использовали токсичные газы, такие как аммиак и метилхлорид, которые приводили к смертельным несчастным случаям в случае утечки. В 1930-х годах по соображениям безопасности фирма Дженерал Электрик выпустила кондиционер, компрессорно-конденсаторный агрегат которого располагался с внешней стороны здания. Это была первая сплит-система.
Первый автомобильный кондиционер имел мощность охлаждения 370 Вт, был создан фирмой С & С Kelvinator Co в 1930 году и установлен на Кадиллаке.
В 1980-х годах компанией Toshiba был разработан новый способ управления компрессором, заключающийся в изменении частоты тока электропитания компрессора — инверторные системы.
Способы кондиционирования воздуха
Цикл охлаждения
Принцип работы кондиционера аналогичен принципу работы холодильника.
Необходимо отметить, что в реальных условиях обратный цикл холодильной машины состоит из более чем 4 точек: например, при применении винтового компрессора горячие сжатые пары хладагента попадают сразу не в конденсатор, а в маслоотделитель. И только оттуда направляются в конденсатор. После конденсатора жидкий хладагент, как правило, поступает в ресивер (специальный резервуар), а уже из него направляется в расширительный (дросельный) клапан.
Для нагрева воздуха в помещении кондиционеры переходят в режим работы теплового насоса — конденсатор выполняет роль испарителя, а испаритель роль конденсатора, то есть отводимая теплота конденсации используется для нагрева воздуха.
Контроль влажности воздуха
Обычно перед воздушным кондиционером ставится задача уменьшения влажности воздуха. Достаточно холодный (ниже точки росы) испарительный змеевик конденсирует водяной пар из обработанного воздуха (таким же образом, как и очень холодный напиток конденсирует водяной пар воздуха на внешней стороне стакана), отправляя воду в дренажную систему и, таким образом понижая влажность воздуха. Сухой воздух улучшает комфорт, так как он обеспечивает естественное охлаждение организма человека путём испарения пота с кожи. Обычно кондиционеры позволяют обеспечить относительную влажность воздуха от 40 до 60 процентов. Установка кондиционера с парогенератором позволяет поддерживать точное значение влажности в помещении.
Испарительные охладители
Вышеупомянутые персидские системы охлаждения были испарительными охладителями. В местах с очень сухим климатом они популярны, так как могут легко обеспечить хороший уровень комфорта. Испарительный охладитель — устройство, которое забирает воздух извне и пропускает его через влажную прокладку. Температура входящего воздуха, измеренная при помощи сухого термометра, уменьшается. Общее же «количество теплоты заключённое в воздухе» (внутренняя энергия) остаётся неизменным. Часть теплоты переходит в скрытую теплоту при испарении воды во влажных и более холодных прокладках. Такие охладители могут быть очень эффективны, если входящий воздух достаточно сухой. Также они дешевле и более надёжны и просты в обслуживании. Похожий тип охладителя, но использующий лёд для охлаждения и увлажнения воздуха, был запатентован американцем Джоном Горри Апалачиколой в 1842 году, который использовал это устройство для охлаждения пациентов в своём госпитале для больных малярией.
Современное кондиционирование воздуха
В наши дни получило распространение проектирование систем кондиционирования воздуха на стадии разработки архитектурного проекта.
В XXI веке всё большее значение приобретает энергосбережение при кондиционировании (стоит вспомнить энергетический кризис в Америке, связанный с пиком потребления энергии кондиционерами [источник не указан 1271 день] ). Учитывая ухудшающееся состояние окружающей среды, обеспечение чистого воздуха в помещении является одной из наиболее важных проблем. Кроме того, качество воздуха имеет большое значение в медицине (операционные и родильные боксы), при производстве электроники и в других высокотехнологичных производствах. Для точного поддержания значений температуры и влажности используются прецизионные кондиционеры.
Как устроены системы кондиционирования воздуха
Кондиционирование воздуха — это процесс воздухообмена в помещении, направленный на поддержание соответствующей температуры и влажности воздуха. Его часто путают с вентиляцией, считая, что эти процессы дублируют друг друга. Но это не так. Задача вентиляции — подавать свежий воздух в помещение и выводить отработанный, подробнее про виды вентиляции помещений мы писали здесь. Задача кондиционера — менять температуру и влажность. Обе системы идеально работают вместе и незаменимы на крупных производственных и коммерческих объектах, где нужно организовать циркуляцию воздуха согласно нормативам, эффективно удалять вредные выбросы и поддерживать тепловой комфорт.
Важный момент: вентиляция замещает отработанный воздух свежим, но не влияет кардинально на параметры самого воздуха. Кондиционер может менять температуру и влажность воздуха в помещении, но, в отличие от вентиляции, не гарантирует его замену. Вот почему вентиляция и кондиционирование — идеальный дуэт.
Стоит помнить, что кондиционер — это не только охлаждение. Он может фильтровать воздух от пыли, пыльцы, дыма и других загрязняющих веществ, что особенно важно для аллергиков. Многие современные кондиционеры также оснащены функцией обогрева, что позволяет использовать их как дополнительный, а в некоторых случаях и как основной источник обогрева.
Для чего осуществляется кондиционирование воздуха
Кондиционер для большинства пользователей ассоциируется только с охлаждением. Между тем современное климатическое оборудование имеет несколько дополнительных функций:
Интеграция системы кондиционирования воздуха с вентиляцией дает дополнительные эксплуатационные преимущества. Возможность эффективной и систематической замены отработанного воздуха на свежий повышает комфорт использования помещения и увеличивает функциональность кондиционера.
Кондиционирование как залог здорового воздуха
Кондиционеры все более востребованы в обществе: они обеспечивают комфортные условия, повышают уровень жизни, становятся более надежными и доступными из-за высокой конкуренции производителей. Каковы преимущества кондиционирования воздуха?
Установка кондиционера связана со значительным повышением комфорта пребывания в помещении, но также имеет свои недостатки:
Стоит помнить, что технологии постоянно развиваются, и новые модели зачастую не имеют проблем устаревшей климатической техники. Преимущества кондиционирования воздуха часто перевешивают недостатки.
Чем отличаются инверторные и обычные модели кондиционеров
Инверторные кондиционеры — это устройства, основанные на современных технологиях в области охлаждения и обогрева помещений. Хотя «сердцем» такого кондиционера по-прежнему является компрессор, он работает по-другому. Ключевым фактором здесь является плавная адаптация мощности и эффективности кондиционирования к тепловым условиям в помещении. Сам пуск кондиционера также проходит плавно, что приводит к экономии электроэнергии. При этом скорость и гибкость работы инверторного компрессора никоим образом не ограничивают возможности кондиционера и позволяют быстро достичь нужной температуры.
В чем разница между обычным кондиционером и инвертором?
У обычных кондиционеров есть еще один недостаток — повышенное энергопотребление. Если вы используете инверторные блоки, экономия составляет около 30%. Это выгодно, если учесть расходы на электроэнергию.
Также стоит отметить, что инверторные кондиционеры более надежны. Можно сказать, что это альтернатива их дороговизне. Не секрет, что до этого кондиционеры приходилось менять очень часто, потому что они быстро выходили из строя.
Чем отличается бытовое и промышленное кондиционирование
К климатическому оборудованию для бытового применения предъявляется гораздо меньше требований, нежели к промышленному и коммерческому. Как правило, прибор должен эффективно справляться с обогревом или охлаждением одного небольшого помещения или смежных комнат. Для крупных производственных площадей, больших торговых центров, спорткомплексов, SPA, ресторанов важно, чтобы кондиционер был мощным и охватывал максимально большое пространство. Ниже рассмотрим подробнее как устроены системы кондиционирования воздуха.
Общепринятая классификация климатических систем:
В зависимости от показателей мощности различают бытовые и коммерческие типы систем. Первые имеют невысокую производительность, которой достаточно для обслуживания относительного небольшого пространства. Вторые спроектированы для обширных площадей. Они позволяют контролировать параметры чистоты, скорости движения воздуха и гибко их настраивать под каждую локацию.
Также оборудование классифицируют с точки зрения конструктивного исполнения:
Основное отличие между оборудованием разного класса — мощностные характеристики:
Пример расчета: При выборе устройства для кондиционирования важно определить его мощность. Предполагается, что для охлаждения помещения площадью 10 м² требуется 1 кВт (при стандартной высоте помещения около 2,6 м). Так, например, для комнаты площадью 25 м² потребуется кондиционер на 2,5 кВт.
Перечисленные выше типы кондиционеров предлагаются в различных вариантах мощности и подбираются индивидуально в зависимости от площади помещения.
Кондиционирование воздуха в квартире
Для бытового применения востребованы следующие типы климатических систем:
Стоит отметить, что потребление электроэнергии оборудованием для кондиционирования воздуха относительно невелико, но может значительно возрасти при длительном использовании. При выборе обратите внимание на энергетический класс устройства. Те, что имеют наивысший класс «А», производят около 3,2 кВт охлаждающей мощности из 1 кВт потребляемой электроэнергии. Приборы с классом энергопотребления «D» будут производить всего около 2,6 кВт охлаждающей мощности при 1 кВт.
Зачем кондиционирование бизнесу
Сложно переоценить важность климатического оборудования для бизнес-объекта. Система кондиционирования воздуха — это инвестиция с высоким потенциалом. Помещение с качественной и ресурсоемкой климатизацией повышает стоимость объекта недвижимости, напрямую влияет на ключевые бизнес-показатели и повышает удовлетворенность физическими условиями труда сотрудников компании.
Какое оборудование используется для кондиционирования воздуха
Широко востребованы следующие виды сплит-систем промышленного применения:
На рынке представлены различные сегменты оборудования, стоимость реализации которых может отличаться на порядок. При выборе подходящей климатической техники стоит учитывать ресурс (мощность), объем охватываемого помещения, наличие дополнительных опций и бюджет.
Вывод
Кондиционирование воздуха — важнейший аспект здорового микроклимата в помещении любого назначения. Оптимальные параметры влажности, тепловой комфорт, приятная прохлада летом, очистка воздуха от загрязнителей и аллергенов — обязательной минимум при организации комфортной деловой среды. Инвестируйте в качественное, надежное, ресурсоемкое оборудование, и результат не заставит себя ждать — выбирайте качественную систему кондиционирования воздуха!