Кондиционирование. Системы кондиционирования дома. Часть 1

Для того чтобы приобрести кондиционер, который будет работать со 100% отдачей, необходимо сделать правильный выбор с учетом многих требований не только к прибору, но и к помещению, в котором он будет установлен. Мы постараемся как можно подробнее и точнее рассказать Вам о современных кондиционерах, о преимуществах и недостатках их многочисленных видов, о правилах их выбора, установки и обслуживания.

Классификация систем кондиционирования

Ассортимент кондиционеров настолько богат, что для того, чтобы разобраться с множеством принципиальных схем, технических и функциональных характеристик возникла необходимо классифицировать современные системы кондиционирования. На территории России и Украины кондиционеры принято классифицировать по следующим признакам:

• по конструктивным особенностям источников тепла и холода – автономные и неавтономные;

• автономные - снабжаются извне только электрической энергией (имеют встроенные компрессионные холодильные машины, работающие, как правило, на фреоне)

• неватономные - дополнительно в кондиционируемое помещения извне подаётся воздух, вода, хладагент несущие тепло или холод, либо то и другое вместе (чиллер-фанкойлы).

• по месту расположения системы кондиционирования в отношении к обслуживаемому помещению – центральные и местные;

• центральные - расположены вне обслуживаемых помещений

• местные - устанавливаются непосредственно в обслуживаемых помещениях

• по количеству кондиционируемых зон (помещений) – многозональные и однозональные;

• многозональные - предназначены для обслуживания помещений, в которых распределение тепла/холода идет неравномерно, путем перераспределения хладагента между внутренними блоками по мере необходимости

• предназначены для обслуживания помещений с относительно равномерным распределением тепла и влаговыделений.

• по метеорологическим параметрам – первого, второго, третьего класса;

• первый класс - обеспечивают требуемые нормы

• второй класс - обеспечивают оптимальные нормы

• третий класс - обеспечивают допустимые нормы

• по принципу подачи воздуха в помещение – прямоточные, рециркуляционные, комбинированные

• прямоточные - работают с наружным воздухом, который захватывается с улицы, обрабатывается в кондиционере и подается в помещение

• рециркуляционные - работают без приточного воздуха или с частичным притоком воздуха (до 40%)

• комбинированные - сочетают в себе оба типа. Могут работать как с приточным воздухом так и с рециркуляционным

Примечание:рециркуляционный воздух – воздух, который забирается из помещения, и после обработки в кондиционере вновь подается в это же помещение.

• по типу обслуживаемых объектов – бытовые, полупромышленные, промышленные.

• бытовые - холодо/теплопроизводительность до 7 кВт. Питание от однофазной сети

• полупромышленные - холодо/теплопроизводительность от 7 кВт до 30 кВт. Питание от одно- или трехфазной сети

• промышленные - от 30 кВт. Питание от трехфазной сети

Обзор кондиционеров по расположению и количеству рабочих блоков смотрите в статье Кондиционирование. Системы кондиционирования дома. Часть 2

Принципы работы кондиционеров.

Физические законы, на основе которых работают все системы кондиционирования, известны всем прилежным школьникам старших классов. Для тех, кто эти законы подзабыл, напомним, что любая испаряющаяся (переходящая в газообразное состояние) жидкость поглощает (использует) тепло. Чтобы этот процесс протекал бесперебойно, ёмкость (испаритель), в которой находится жидкость, необходимо подогревать.

Для того, чтобы произошел обратный процесс превращения газа в жидкость (процесс конденсации) – необходимо охлаждать стенки ёмкости (конденсатора), в котором находится газ. Но как в условиях квартиры подогреть ёмкости? Не будешь же поджигать горелки возле трубок для их нагрева, а уровня температуры воздуха внутри комнаты не достаточно для того, чтобы прогреть фреон через стенки трубок. Поэтому в кондиционерах подогревают не саму ёмкость (в нашем случае трубки), а изменяют агрегатное (жидкость – газ) состояние вещества (хладагента), находящегося в этих трубках. Делают это при помощи компрессора – насоса, предназначенного для перекачивания фреона от внутреннего блока к внешнему.

Пример узлов внешнего блока кондиционера

Компрессор создаёт пониженное давление в комнатном блоке и повышенное в наружном блоке. Следует подчеркнуть, что так будет при режиме работы кондиционера, направленного на охлаждение комнаты. Здесь снова уместно вспомнить законы физики, говорящие о том, что жидкости изменяют свою точку закипания, если изменяется давление, действующее на них. При пониженном давлении температура точки закипания снижается.

В месте, где фреон попадает в систему трубок кондиционера, он находится в жидком состоянии под давлением, превышающем нормальное (750-760мм рт.ст), в 2-3 раза. Его закачивают при помощи специальных приборов и систему герметизируют. Затем жидкий фреон движется по трубке, под действием насоса компрессора, который его затягивает. Заходит в испаритель, где давление уже значительно ниже, чем в зоне входа в систему. В испарителе трубки соединяются с пластинами-теплообменниками. В этой зоне жидкость закипает, начинает испаряться и забирать тепло из комнаты.

В наружном блоке процесс протекает в обратном порядке. Компрессор забирает газ из испарителя и под большим давлением подаёт в конденсатор. Газ переходит в жидкое состояние, при этом пластины теплообменники выделяют тепло в уличную атмосферу. При помощи ТРВ - терморегулирующего вентиля процесс идет по кругу. Сжатие -> Конденсация -> Разрежение -> Испарение - Сжатие -> Конденсация -> Разрежение -> Испарение.

При перемене направления работы компрессора испаритель и конденсатор меняют режимы своей работы на противоположные. В этом случае режим работы кондиционера будет направлен на обогрев комнаты.

Принципиальная схема работы кондиционеров

_{1 - конденсатор}

2 - ТРВ - терморегулирующий вентиль

3 – испаритель

4 – компрессор

В кондиционерах вещество, которое находится то в жидком, то в газообразном состоянии называют хладагентом. Им может выступать жидкость или газ. Выше я уже упоминала о фреоне. Это специально созданная смесь (полимер) из газов метана и этана, в которых атомы водорода заменены на атомы фтора и хлора. Эта смесь не горит и в небольших дозах безвредна для человека.

Особенностью этого полимера есть то, что при относительно небольших изменениях давления (2-3 атм) и температуры (10-20* грд) он переходит из газообразного состояния в жидкое.

Примечание: Вместе с фреоном в систему заправляется компрессорное масло.

Все разновидности хладагента R-12, R-22, R-134a, R-407C, R-410A отличаются друг от друга по своему химическому составу и физическим свойствам. R-12, R-22, R-134a влияют на разрушение озонового слоя Земли.

Примечание: стоимость озонобезопасных фреонов - $35-40 за одну заправку. Это в 5-6 раз выше стоимости R-22.

Всем владельцам систем кондиционирования следует помнить, что существует годовая норма утечки фреона (составляет примерно 6 - 8 %), и происходит этот процесс даже при самом качественном установочном монтаже. Практика показывает, что кондиционеры, заправленные R407С, дозаправить невозможно. Новую заправку необходимо производить с нуля. Дозаправка фреоном R-410A, при его небольшой утечке, возможна.

Каждому, у кого в доме появился кондиционер, следует помнить о том, что самые серьёзные поломки в его работе возникают из-за выхода компрессора из строя.

Причинами могут быть: 

• загрязненные фильтры
• включение кондиционера при недопустимых отрицательных (согласно паспортных данных) температурах наружного воздуха.

В этих случаях фреон не полностью переходит в газообразное состояние и в компрессор попадает жидкость, которая выводит его из строя.

Производительность кондиционеров.

При покупке кондиционера Вы, конечно, поинтересуетесь его «физической силой» - ведь хотите же Вы знать, как быстро приглянувшийся кондиционер охладит дом.

Под «физической силой» подразумевается специальный термин «производительность».

Производительность кондиционера, направленная на охлаждение, чаще всего обозначают как мощность холода. Производительность, направленная на обогрев – как мощность тепла.

Требования к бытовым кондиционерам, исходя из законов страны, в которой устанавливается кондиционер, предъявляются к таким показателям как

напряжение питания, величина напряжения и частота, потребляемая мощность, холодильный коэффициент, производительность.

Для Украины эти показатели определены следующим образом:

• напряжение питания – должно быть однофазным
• величина напряжения и частота – 220В и 50 Гц
• потребляемая мощность не выше - 3 кВт
• холодильный коэффициент - 2,5
• Производительность не может быть больше 3х2,5=7,5 (не более 7,5кВт) 

  Для обслуживания S15-20 кв.м достаточно от 1,8 до 5 кВт холодильной мощности.

Как же более точно определить необходимую мощность? Для этого необходимо выяснить 

• Площадь помещения, кв.м
• Высота потолка
• Инсоляция (степень освещенности солнечными лучами)
• Количество компьютеров и/или телевизоров, других бытовых приборов, источников тепловыделений
• Количество людей, постоянно находящихся в помещении
• Приблизительно можно рассчитать по следующей схеме:

На квадратный метр площади необходимо 100Вт,

• на каждого человека в помещении по 100Вт
• на каждый компьютер по 300 Вт
• на каждую единицу тепловыделяющей бытовой техники - половину их потребляемой мощности.
• к полученной цифре прибавить 20% (на окна, двери)

Следует помнить о том, что многие производители в маркировке своих кондиционеров используют британскую тепловую единицу – BTU. Например, в маркировке кондиционера McQuay MWM007G цифра 7 обозначает не 7 кВт, а 7000 BTU.

Для того, чтобы определить сколько это будет в кВт необходимо производить пересчет с учетом того, что 1 кВт = 3412 BTU/час. Специалисты по работе с кондиционерами часто используют усредненные данные. В нижеследующей таблице приведены эти данные:

Расчет усредненных данных мощности кондиционеров

Использование кондиционеров в помещениях с площадями, указанными в третье колонке, возможно при следующих условиях:

• окна выходят не на солнечную сторону;
• комната хорошо затемнена;
• в комнате нет оборудования, выделяющего тепло;
• наличие одного-двух человек.

Потребительские свойства .

• Шумовые характеристики.

Обычно в инструкциях и паспортах на изделие производители приводят показатели уровня шума, характерного для предлагаемой модели кондиционера (обычно для внутреннего блока 26 - 36 дБ, наружного блока - 38 - 54 дБ). Следует помнить, что уровень шума меняется от того, в каком режиме кондиционер будет работать. Поэтому приводятся максимальные и минимальные величины.

Шум, который издают кондиционеры, может быть монотонным, однообразным. Но при переключении реле, при расширении и сжатии различных деталей, при выключении и включении компрессора появляются звуки другого характера. Это может быть и потрескивание, и бульканье, и шипение, и щёлканье. Этот момент особенно важно учитывать при выборе внутреннего блока для спальни. Ведь в тишине внезапные, хоть и негромкие звуки способны помешать спокойному сну. Чтобы этого избежать воспользуйтесь демонстрационными залами фирм, предлагающих кондиционеры, для того чтобы в спальню выбрать самую тихую модель. Максимальный комфорт и уют Вы сможете получить, установив инверторные кондиционеры (Daikin, Mitsubishi, Panasonic, Toshiba и Hitachi).

Пример расположения внутреннего блока сплит-системы.

Примечание:Уровень шепота - 25 - 30 дБ, громкость обычного разговора - 35 - 45 дБ, шум громкого разговора - 50 - 70 дБ.

• Возможность вентиляции, увлажнения, ионизации, очистки, осушения воздуха.

Доставку наружного воздуха в помещение бытовые кондиционеры осуществляют в том случае, если в конструкции кондиционера присутствует встроенный блок приточно-вытяжной вентиляции. Производители Hitachi, Daikin, Mitsubishi Electric и Panasonic, выпускают модели, вентилирующие воздух. Некоторые из них генерируют кислород из уличного воздуха с помощью специальной мембраны (увеличивают концентрацию кислорода в помещении). 

Для очистки воздуха применяются угольные и фотокаталитические фильтры (от посторонних запахов, бактерий, спор, вирусов), фильтры тонкой и грубой очистки от пыли и взвешенных частиц, устройства для ионизации и осушения воздуха. В основном все эти функции характерны для моделей среднего и элит-класса кондиционеров.

Режимы работы кондиционеров. 

• Равномерное распределение воздушного потока.

Регулируются практически во всех современных сплит системах с помощью автоматического движения воздухораспределительных заслонок вверх-вниз. Для этого предусмотрен режим автоколебаний жалюзи.

• Ночной режим.

Благоприятные условия для отдыха создаются при помощи таймера сна, который присутствует в большинстве современных кондиционеров. В этом режиме кондиционер в течение некоторого времени снижает температуру на 2°, а затем поддерживает её в течении запрограммированного срока. Скорость вентилятора внутреннего блока снижается и фиксируется на минимальных значениях, таким образом, снижается уровень шума.

• Турбо режим.

В различных моделях этот режим обозначают по-разному : «Turbo», «Jet Cool, «Powerfull». Применяется в тех случаях, когда необходимая температура должна быть достигнута как можно быстрее. 

• Режимы защиты от неправильной эксплуатации и неблагоприятных внешних условий предусмотренные в большинстве моделях кондиционеров

Рестарт- режим включается в случаях возникновения перебоев с электропитанием. Позволяет без участия человека продолжить работу кондиционера после восстановления электропитания. Кондиционер возвращается в рабочий режим с теми же программами , что и перед отключением электроэнергии.

Контроль чистоты фильтров - при загрязнении фильтров загорается соответствующий индикатор.

Контроль утечки фреона– при утечке фреона понижается давление в системе и автоматически отключается работа компрессора.

Авторазморозка– осуществляется без участия человека при возникновении риска обледенения.

Защита от низких температур - автоматическое отключение кондиционера при понижении температуры на улице ниже определенной отметки (обычно минус 5 — 10°С).

Стоимость:

• Ценовой разбег кондиционеров различных производителей приблизительно одной мощности составляет 30-40% .
• Сроки службы более дорогих марок длиннее на 30-40%.
• Выбор кондиционера на озонобезопасном фреоне увеличит стоимость кондиционера на 10-15%, стоимость монтажных работ на 20-30%.

Выбранный Вами кондиционер только тогда полностью оправдает Ваши ожидания, если в выборе будут участвовать не только будущие пользователи (например, Вы и ближайшие родственники), но и квалифицированные специалисты монтажно-сервисной фирмы.

Специалисты сделают необходимые замеры, точные расчеты мощности, предложат на ваш выбор модели, в которых присутствуют нужные Вам режимы работы и дополнительные функции.

Примечание: если Вы решите предварительно самостоятельно рассчитать приблизительную мощность, помните - при расчете мощности ориентируются на холодопроизводительность (мощность холода).

Кондиционеры-инверторы.

Кондиционеры, изготовленные без применения инвертора, работают до тех пор, пока не достигнут температуры, заданной на пульте - и после этого отключаются. Затем, как только воздух в помещении нагреется до той же температуры, кондиционеры снова переключаются в рабочий режим. Кроме того, что в помещении невозможно достичь постоянной температуры (скачкообразные изменения на 3—5°C), происходят постоянные процессы включения-выключения, на которые затрачивается дополнительная электроэнергия . В кондиционерах изготовленных по инверторной технологии агрегат работает в форсированном режиме до момента достижения комфортной температуры, а затем переходит на минимальный режим и продолжает работать без постоянных включений и выключений, в режиме поддержания температуры (в диапазоне ±0,5°C от желаемой) . Это экономит электроэнергию и создает постоянный температурный фон в помещении. Наилучшее место установки инверторных моделей - это спальные и детские. Стоят они по сравнению с аналогичными моделями без инвертора примерно на $100-200 дороже.

Обзор кондиционеров по расположению и количеству рабочих блоков смотрите в статье Кондиционирование. Системы кондиционирования дома. Часть 2