eng
Содержание
Раздел I.............................4
Раздел I. Многозональные системы кондиционирования воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9
Особенности проектирования систем кондиционирования воздуха зданий с
многокомнатной планировкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . .10
Многозональные системы кондиционирования воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11
Центральная система кондиционирования воздуха с зональными
воздухонагревателями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12
Двухканальная система кондиционирования воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .13
Система кондиционирования воздуха с переменным расходом воздуха . . . . . . . . .14
Центрально+местная (водо+воздушная) система кондицонирования воздуха . . . .16
Система кондиционирования воздуха с эжекционными
кондиционерами+доводчиками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .16
Система кондиционирования воздуха с вентиляторными доводчиками . . .18
Раздел II. Общие сведения о системе кондиционирования воздуха с чиллерами и
фэнкойлами. Преимущества системы и примеры ее использования . . . . . . . . . . . . . . . . . .21
Состав и принцип работы системы кондционирования воздуха с чиллерами и
фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22
Преимущества СКВ с чиллерами и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23
Круглогодичное автоматическое поддержание заданных параметров воздуха
в каждом помещении здания при изменении нагрузки на СКВ . . . . . . . . . . . . . . . .23
Экономия электрической энергии при эксплуатации СКВ с чиллерами
и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .27
Экономия тепловой энергии и топлива при комбинированной выработке
теплоты и холода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
Экономия отдельных статей капитальных затрат на систему обеспечения
микроклимата здания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32
Экологические аспекты использования СКВ с чиллерами и фэнкойлами . . . . . . .43
Раздел III. Основы расчета и проектирования СКВ с чиллерами и фэнкойлами . . . . . . . .47
Этапы проектирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48
Исходные данные для проектирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Расчетные параметры внутреннего воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49
Расчетные параметры наружного воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Расчет поступлений теплоты и влаги в помещения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .53
Схема организации воздухообмена . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .63
Определение минимально необходимого расхода наружного воздуха . . . . . . . . . .64
Особенности проектирования центрально+местных СКВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .65
Построение на I+d диаграмме процессов изменения состояния воздуха . . . . . . . . . . . . .69
СОДЕРЖАНИЕ
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 4 (Panton R Blue plate)
Построение на I+d димаграмме процессов изменения состояния воздуха с незави+
симой обработкой наружного воздуха в центральном кондиционере и рециркуля+
ционного воздуха в фэнкойле [без смешения] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .69
Построение на I+d диаграмме процессов изменения состояния воздуха, когда
наружный воздух подается непосредственно в помещение местными приточ+
ными аппаратами и обрабатывается только рециркуляционный воздух
в фэнкойле [без смешения] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .83
Построение на I+d диаграмме процессов изменения состояния воздуха со смеше+
нием наружного необработанного и рециркуляционного воздуха и обработкой
смеси в фэнкойле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .93
Построение на I+d диаграмме процессов изменения состояния воздуха со смеше+
нием наружного воздуха, обработанного в центральном кондиционере, и рецир+
куляционного воздуха в смесительной камере фэнкойла и обработкой смеси в
фэнкойле . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .108
Раздел IV. Фэнкойлы CLIVET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .119
Устройство. Принцип работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .120
Фэнкойлы CLIVET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
Фэнкойлы F . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .124
Фэнкойлы ELFO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .127
Кассетный фэнкойл PCC VA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .129
Горизонтальный фэнкойл для скрытого монтажа типа CFD . . . . . . . . . . . . . . . . .132
Фэнкойлы большой мощности вертикальной CFI и горизонтальной CF
установки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134
Выбор типоразмера фэнкойла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136
Расчет уровня звукового давления в помещении в расчетной точке . . . . . . . . . . .141
Управление работой фэнкойла . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .144
Расчет и подбор регулирующего клапана . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .151
Раздел V. Основы расчета и подбора холодильной машины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .155
Чиллер+водоохлаждающая парокомпрессионная холодильная машина . . . . . . . . . . . .156
Принцип работы и устройство парокомпрессионной холодильной машины . . . . . . .156
Теоретический и реальный цикл одноступенчатой паровой компрессионной машины
на lgP+i диаграмме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .159
Теоретическая и действительная индикаторная диаграмма сжатия рабочего вещества
в компрессоре . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .168
Температурный режим работы парокомпрессионной холодильной машины . . . . . . .171
Характеристики парокомпрессионной холодильной машины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .173
Подбор холодильной машины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179
Порядок расчета холодильной машины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .180
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 5 (Black plate)
5
Содержание
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 5 (Panton R Blue plate)
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 6 (Black plate)
Раздел I
6
Раздел VI. Чиллеры CLIVET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .183
Типология чилеров CLIVET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .184
Описание чиллера. Принципиальная схема движения хладоагента в чиллере в режиме
холодильной машины и в режиме теплового насоса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .193
Компрессоры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .199
Испарители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .212
Конденсаторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .215
Устройства для регулирования параметров работы и обеспечения безопасной
работы чиллера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .216
Устройства для обеспечения надежной и безопасной работы чиллера . . . . . . . . .221
Подбор чиллера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . .224
Управление чиллером . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .228
Раздел VII. Системы тепло( и холодоснабжения фэнкойлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .243
Схемы трубопроводов системы тепло+холодоснабжения фэнкойлов . . . . . . . . . . . 244
Трубопроводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 249
Прокладка трубопроводов. Расчет температурных деформаций трубопроводов . . . . . 253
Арматура запорная, регулирующая . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
Гидравлический расчет трубопроводов системы тепло+холодоснабжения фэнкойлов . . . 260
Общие принципы гидравлического расчета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . 260
Подготовка к расчету схемы системы тепло+холодоснабжения . . . . . . . . . . . . . . . 274
Расчетное циркуляционное давление в системе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
Расчет главного кольца циркуляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . 276
Расчет ответвления от главного кольца циркуляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Арматура для балансировки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277
Пример гидравлического расчета системы тепло+холодоснабжения фэнкойлов. . . . . 285
Раздел VIII. Оборудование гидравлических контуров системы тепло(холодоснабжения
СКВ с чиллерами и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .291
Принципиальные схемы тепло+холодоснабжения системы кондиционирования
воздуха с чиллерами и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .292
Схема тепло+холодоснабжения с круглогодичным режимом работы СКВ
с чиллерами и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .293
Схема тепло+холодоснабжения с круглогодичным режимом работы с промежу+
точными теплообменниками . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .294
Схема тепло+холодоснабжения системы кондиционирования
воздуха с чиллерами и фэнкойлами с теплогенератором и гидравлическим
регулятором . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . .296
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 6 (Panton R Blue plate)
Схема тепло+холодоснабжения СКВ с чиллерами и фэнкойлами
с использованием теплоты конденсации хладоагента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .300
Оборудование гидравлических контуров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .302
Циркуляционный насос . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .302
Расширительный бак и предохранительный клапан . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .310
Аккумулирующий бак . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .318
Насосные станции CLIVET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .320
Раздел IX. Особенности проектирования СКВ с чиллерами и фэнкойлами при
круглогодичном режиме работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .333
Выбор значений температуры наружного воздуха, при которых следует переключать
режимы работы системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .334
Выбор параметров теплоносителя в системе теплоснабжения фэнкойлов и определение
расхода теплоносителя . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .336
Поверочный расчет теплообменников фэнкойлов для режима отопления . . . . . . . . .342
Раздел X. Монтаж и наладка системы кондиционирования воздуха с чиллерами и
фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .343
Монтаж элементов системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .344
Монтаж фэнкойлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .344
Подсоединение теплообменника фэнкойла к системе трубопроводов . . . .347
Подключение установки к сети электропитания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .350
Монтаж системы тепло+холодоснабжения фэнкойлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .351
Монтаж чиллеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .352
Монтаж насосной станции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .360
Пуск, испытание и наладка системы кондиционирования воздуха с чиллерами
и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .363
Пуск, испытание и настройка чиллера . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .365
Пуск, испытание и настройка насосной станции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .376
Испытание и наладка системы тепло+холодоснабжения фэнкойлов . . . . . . . . . . .382
Плановое техническое обслуживание системы кондиционирования воздуха с
чиллерами и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .386
Техническое обслуживание фэнкойлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .386
Специальное техническое обслуживание фэнкойлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .389
Плановое техническое обслуживание чиллеров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .390
Плановое техническое обслуживание насосной станции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .393
Список литературы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Раздел I
РАЗДЕЛ I
Особенности проектирования систем кондиционирования воздуха зданий с
многокомнатной планировкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Многозональные системы кондиционирования воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Центральная система кондиционирования воздуха с зональными
воздухонагревателями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Двухканальная система кондиционирования воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Система кондиционирования воздуха с переменным расходом воздуха . . . . . . . . 12
Центрально+местная (водо+воздушная) система кондицонирования воздуха. . . . 13
Система кондиционирования воздуха с эжекционными
кондиционерами+доводчиками. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Система кондиционирования воздуха с вентиляторными доводчиками . . . 15
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 8 (Black plate)
Многозональные системы
кондиционирования воздуха
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 8 (Panton R Blue plate)
ольшую часть своей жизни дома и на работе человек проводит в замкнутом прост+
ранстве — комнате, или помещении как отдельной ячейке здания. Самочувствие че+
ловека, его работоспособность, настоящее и будущее здоровье непосредственно опреде+
ляется состоянием микроклимата помещений. Создание и поддержание требуемого ми+
кроклимата в помещениях здания, подачу чистого свежего воздуха в помещения обеспе+
чивают системы вентиляции и кондиционирования воздуха.
В настоящее время значительно расширилась сфера применения комфортных сис+
тем кондиционирования воздуха (СКВ) в зданиях различного назначения, что связано с
необходимостью защиты от уличного шума, загрязнения атмосферы. Если раньше из
экономических соображений нормы ограничивали круг помещений в зданиях, где пре+
дусматривалось устройство систем кондиционирования воздуха, в зависимости от кли+
матического района строительства, на которые была разделена территория Советского
Союза, то сейчас заказчик или инвестор строительства определяет уровень требований
к поддержанию расчетных внутренних условий в помещениях здания, которые при вы+
соком уровне требований должны обеспечиваться работой системы кондиционирования
воздуха. Повышенные требования к обеспечению микроклимата предъявляются в поме+
щениях музеев, библиотек, банков, гостиниц, административных зданий, офисных зда+
ний, лабораторных и инженерных корпусов, зданий государственных учреждений (та+
можня, налоговые службы). В настоящее время системами кондиционирования воздуха
оборудуются также здания поликлиник, больниц, диагностических центров, учебных за+
ведений, санаторных и курортных корпусов, жилых многоэтажных и одноквартирных
зданий(котеджей), торговых центров и магазинов.
Особое значение имеет создание и поддержание микроклимата для технологических
процессов с целью производства высококачественной продукции. Традиционно систе+
мами кондиционирования воздуха оборудуются производственные помещения пря+
дильных, ткацких, швейных, трикотажных цехов, точного и электронного машиностро+
ения, радио+технической, пищевой, фармацевтической, кожевенной, целлюлозно+бу+
мажной, полиграфической отраслей и т.д. Среди помещений производственного назна+
чения можно выделить такие, в которых основным параметром микроклимата, поддер+
жание которого для технологических целей должна обеспечивать система кондициони+
рования воздуха, является температура воздуха, а поддержание строго заданного значе+
ния относительной влажности воздуха не требуется. Чаще всего производственные и ла+
бораторные корпуса строятся многоэтажными, кроме того современное производство
выдвигает определенные требования к системам кондиционирования воздуха, которые
должны быть многозональными. Это связано с необходимостью создания локального
микроклимата в каждой зоне производственного помещения большого объема, разделе+
нием технологической цепочки и изоляцией «чистых» помещений от «грязных», особы+
ми технологическими параметрами микроклимата в каждом помещении, экологической
безопасностью при производстве пищевых продуктов и лекарств.
Современные здания как общественные, так и производственные отличаются все+
возрастающими размерами, многокомнатной и многоцеховой планировкой, примене+
нием современных конструктивных материалов, значительной площадью остекления.
Требования к поддержанию параметров микроклимата в помещении могут быть оп+
ределенными и отличными от других для конкретного помещения здания, отдельной зо+
ны производственного помещения, что связано с индивидуальными особенностями лю+
дей, назначением и особеностями технологии в помещении. Тепловыделения, влаговы+
деления и газовыделения, называемые нагрузкой на систему кондиционирования возду+
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 9 (Black plate)
Многозональные системы кондиционирования воздуха
Особенности проектирования систем кондиционирования воздуха
зданий с многокомнатной планировкой
в отдельных помещениях определяются в зависимости от количества людей, ориен+
тации и вида ограждений, технологии происходящих процессов, мощности освещения
рабочих мест, режима работы. Изменения нагрузки на систему кондиционирования воз+
духа в отдельных помещениях могут не совпадать ни по времени, ни по абсолютной ве+
личине. Число таких помещений значительно и может достигать 100 и более.
Главный принцип, которым следует руководствоваться при выборе технического ре+
шения в процессе проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха —
достижение желаемой цели в экономически целесообразных пределах. Это означает, что
потребление теплоты, холода и электроэнергии, а так же капитальные затраты на обору+
дование, стоительную площадь, занимаемую оборудованием должны быть приближены
к их минимально неизбежным значениям.
Центральная система кондиционирования воздуха не в состоянии обеспечить под+
держание заданных параметров в каждом помещении здания при разнохарактерном из+
менении нагрузки на систему кондиционирования воздуха в отдельных помещениях или
зонах. Задача создания и поддержания заданных параметров воздуха в каждом конкрет+
ном помещении или отдельной зоне может быть решена применением местных устано+
вок кондиционирования воздуха. Популярные в последнее время местные установки —
сплит+системы кондиционирования воздуха ухудшают внешний вид фасадов зданий, со+
здают повышенный шум, имеют короткий срок службы по сравнению с центральными
системами кондиционирования воздуха, первоначально видимый выигрыш в единовре+
менных затратах оборачивается значительными расходами при эксплуатации подобных
систем, фасады «льют слезы».
Для зданий с многокомнатной планировкой и помещений с несколькими зонами
обслуживания разработаны специальные многозональные системы кондиционирования
воздуха.
диная классификация многозональных систем кондиционирования воздуха, так же
как и единая терминология отсутствует. У отечественных авторов можно встретить
такие названия:
1. Центральные многозональные системы: с местными доводчиками, с количест+
венным регулированием, двухканальные со смесителями, с местными эжекци+
онными конвекторами (Участкин П.В.) [38].
2. Центральные многозональные одно+ и двухвентиляторные системы, многозо+
нальные СКВ с количественным и количественно+качественным регулировани+
ем, центральные двухканальные, центральные водо+воздушные системы (Бар+
калов Б.В. Павлов Н.Н.) [1,7].
3. Центральные системы с зональными воздухонагревателями, центральные двух+
канальные СКВ, центрально+местные СКВ с эжекционными кондиционерами+
доводчиками, с вентиляторными доводчиками (Кокорин О.Я.) [14, 15, 16].
4. Центральные СКВ с доводчиками, децентрализованные системы (Рымке+
вич А. А.) [29].
Несмотря на отличающиеся названия, можно выделить несколько принципиальных
технологических схем обработки воздуха в многозональных системах кондиционирова+
ния воздуха.
Воспользуемся терминологией Кокорина О.Я. для краткого описание каждой схемы
в исторически сложившейся последовательности.
Многозональные системы
кондиционирования воздуха
Рис. 1.1. Принципиальня схема центральной системы кондиционирования воздуха
с зональными подогревателями:
11, 12, 13 — помещения; 2 — центральный кондиционер; 3 — вытяжной вентилятор;
4 — циркуляционный воздуховод; 5 — воздухозабор; 6 — вытяжной овздуховод;
7 — зональный воздухонагреватель; 8 — регулирующий клапан
Центральная система кондиционирования воздуха
с зональными воздухонагревателями
Центральная СКВ с зональными воздухонагревателями (рис. 1.1) может работать пол+
ностью на наружном воздухе, с первой рециркуляцией или с двумя рециркуляциями. На+
ружный воздух обрабатывается в центральном кондиционере 2 и поступает в зональные
воздухонагреватели 5, устанавливаемые на ответвлениях к каждому помещению 11,12,13 от
общей сети воздуховодов. Система подходит для помещений с высокими нагрузками по
скрытой теплоте, для существующих зданий с водяными системами отопления.
Многозональные системы кондиционирования воздуха
Производительность центральной СКВ определяется суммированием расхода при+
точного воздуха, определенного для каждого помещения здания на ассимиляцию избыт+
ков теплоты и влаги. Расход воздуха в помещении с наибольшим значением полного ко+
личества теплоты находят из уравнения теплового баланса помещения при максимально
возможном значении рабочей разности температур и температуре приточного воздуха
в центральном кондиционере. Для этого помещения определяют перепад влагосодержа+
ний внутреннего и приточного воздуха, который принимается одинаковым для всех по+
мещений здания. Расход приточного воздуха во всех помещениях здания, кроме ориен+
тированного на центральную СКВ, вычисляют на ассимиляцию влагопоступлений
в конкретном помещении, а из уравнения теплового баланса для каждого помещения
находят температуру приточного воздуха после соответствующего зонального воздухона+
гревателя. Расход приточного воздуха на ассимиляцию полных теплопоступлений всегда
будет выше, чем минимально необходимый для каждого помещения и для здания в це+
лом, а следовательно и затраты теплоты, холода, электроэнергии на обработку воздуха
будут больше. Кроме того, на охлаждение всего приточного воздуха и последующее на+
гревание части его до необходимой температуры затрачивается излишнее количество хо+
лода и теплоты. Возможно сокращение производительности центральной системы кон+
диционирования воздуха в холодный период, но при этом не удается довести ее до ми+
нимальных значений.
В зональных воздухонагревателях воздух нагревается до необходимой температуры
приточного воздуха, значение которой определяется нагрузкой на СКВ для данного по+
мещения. Температура воздуха внутри помещения поддерживается автоматически с по+
мощью клапана 8 (рис.1.1) на обратном трубопроводе теплоносителя зонального возду+
хонагревателя 7 с исполнительным механизмом, который соединен с датчиком темпера+
туры в помещении. Для каждого помещения может быть задано и точно поддерживать+
ся свое значение температуры воздуха, при этом величина относительной влажности
в помещениях будет определяется влагопоступлениями в помещении и не может поддер+
живаться на заданном уровне.
Применение систем с рециркуляцией воздуха позволяет снизить расходы холода
и теплоты на обработку воздуха в центральной системе. В многоэтажных зданиях цент+
рализованная рециркуляция трудно осуществима и нецелесообразна. Возможно приме+
нение систем с рециркуляционными воздуховодами и вентиляторами для каждого этажа
или группы помещений. Центральные многозональные двухвентиляторные системы
экономичнее рециркуляционных систем, работающих с постоянным расходом наружно+
го воздуха, так как обеспечивают максимальное использование наружного воздуха для
охлаждения в переходный и, частично, в зимний период..
В центральных системах с зональными воздухонагревателями неизбежен перерасход
приточного воздуха в центральном кондиционере, и как следствие повышенные техно+
логические показатели за годовой цикл ( расходы теплоты, холода, воды на увлажнение)
по сравнению с другими системами.
Двухканальная система кондиционирования воздуха
Обработка воздуха в центральной двухканальной системе кондиционирования воз+
духа (рис.1.2) осуществляется в два этапа: первоначально воздух обрабатывается в цент+
ральной установке кондиционирования воздуха 2, затем поток воздуха делится на два ка+
нала 6 и 8, в которых устанавливается соответственно воздухонагреватель 7 и воздухоох+
ладитель 9. Поддержание заданной температуры воздуха в помещении обеспечивается
смешением подогретого и охлажденного потока воздуха в необходимом соотношении
так, чтобы получить необходимую температуру приточного воздуха, при этом расход воз+
духа, поступающего в помещение остается неизменным. В помещениях устанавливают+
ся датчики температуры, соединенные с исполнительным механизмом регулирующего
клапана смесительного устройства 10.
Двухканальная система рекомендуется для применения при неравномерно изменяю+
щихся нагрузках по явной теплоте. Она обеспечивает точное поддержание заданной тем+
пературы в каждом помещении, а отдельные схемы — относительной влажности. Пре+
имущество двухканальных систем возрастает при увеличении количества помещений
в здании. Существует несколько возможных схем двухканальных СКВ. Главное различие
между ними состоит в точности, с которой регулируется относительная влажность в по+
мещении. Самые лучшие технологические показатели имеют схемы, в которых мини+
мальное количество наружного воздуха охлаждается и осушается летом, увлажняется зи+
мой, смешивается с рециркуляционным воздухом, делится на два канала и в каждом по+
токе установливаются соответственно воздухонагреватель и воздухоохладитель (рис. 1.2).
Применение двухканальных систем кондиционирования воздуха дает возмож+
ность снизить расходы теплоты и холода по сравнению с центральными системами, но
они все равно больше минимально неизбежных значений. Из+за отсутствия производ+
ства двухканальных смесителей эта схема не получила широкого распространения
в России. Такие системы очень популярны в последнее время в Соединенных Штатах,
особенно для зданий гостиниц.
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 12 (Panton R Blue plate)
Многозональные системы кондиционирования воздуха
Рис. 1.2. Принципиальная схема двухканальной системы кондиционирования воздуха:
11, 12, 13 — помещения; 2 — центральный кондиционер; 3 — вытяжной вентилятор;
4 — рециркуляционный воздуховод; 5 — воздухозабор; 6 — канал нагревания воздуха;
7 — воздухонагреватель; 8 — канал охлаждения воздуха; 9 — воздухоохладитель;
10 — смесительное устройство с исполнительным механизмом
Преимущество таких систем:
возможность индивидуального регулирования температуры в отдельных поме+
щениях;
регулирование поступления наружного воздуха и постоянный расход приточ+
ного воздуха в помещении;
применение стандартных воздухораспределителей;
обеспечение достаточного перемешивания воздуха в помещении и создание
равномерного поля температур;
отсутствие в обслуживаемых помещениях теплообменников, трубопроводов
тепло+ и холодоносителя;
возможность ввода системы в эксплуатацию по частям по мере строительства
здания.
К недостаткам двухканальных систем следует отнести:
громоздкость конструкции;
увеличение стоимости за счет прокладки и изоляции двух каналов воздухово+
дов, автоматизация смесительных устройств;
сложность в обеспечении гидравлической устойчивости воздуховодов.
Система кондиционирования воздуха с переменным расходом воздуха
В многозональных СКВ с переменным расходом воздуха (рис.1.3) каждая зона или
помещение оснащены воздушным регулирующим клапаном 5, плавно изменяющим
расход приточного воздуха в зависимости от изменения температуры воздуха в помеще+
нии. При уменьшении количества теплоты, поступающей в помещение, сокращается
подача в него воздуха. Регуляторы избыточного давления воздуха 6, установленные в по+
мещениях, должны сократить производительность вытяжных вентиляторов, чтобы со+
хранить в помещениях необходимое там повышенное давление.
Система надежно работает при качественном и надежном управлении (блок управ+
ления 8). Функции управления:
•
•
••
•
•
••
•
связь с каждым зональным воздушным клапаном для определения требуемого
расхода воздуха и передачи данных о текущем состоянии системы;
выбор рабочего режима в зависимости от нагрузки, управление вентиляторным
блоком, охлаждением и нагреванием;
управление обводным воздушным клапаном в соответствии со скоростным (дат+
чик скорости) и статическим давлением в воздуховодах даже в режиме охлажде+
ния с непосредственным испарением.
Системы с переменным расходом могут работать с постоянной и переменной произ+
водительностью вентилятора. В системе с постоянной производительностью вентилято+
ра осуществляется перепуск воздуха из приточного воздуховода в рециркуляционный,
при этом производительность системы не изменяется и не снижается потребление элек+
троэнергии вентилятором. В системе предусмотрен клапан 7 на обводной линии, кото+
рый рассчитывается на пропуск 80% подачи вентилятора за вычетом суммы минималь+
ных расходов воздуха для каждой зоны, определяемых по санитарной норме. В системе
с переменной производительностью вентилятора производительность приточных и вы+
тяжных вентиляторов регулируется путем изменения числа оборотов электродвигателя.
Эта система в энергетическом отношении более эффективна по сравнению с системами
постоянной производительности.
Основной недостаток системы связан с ограничениями по сокращению ее произво+
дительности.
При проектировании таких систем необходимо обеспечить стабильную работу воз+
духораспределителей в помещениях. Следует отдавать предпочтение воздухораспредели+
телям с высокими значениями коэффициента эжекции (затухание по скорости и темпе+
ратуре). От выбора типа воздухораспределителя зависит возможное максимальное со+
•
•
•
Рис. 1.3. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха
с переменным расходом:
11, 12, 13 — помещения; 2 — центральный кондиционер; 3 — вытяжной вентилятор;
4 — вытяжной воздуховод; 5 — воздухозабор; 6 — регулирующий клапан на приточном
воздуховоде с исполнительным механизмом и датчиком температуры; 7 — клапан на
обводной линии вентилятора; 8 — клапан избыточного давления; 9 — микропроцессорный
блок управления
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 14 (Panton R Blue plate)
кращение количества воздуха, вводимого в помещение. Для основных типов воздухора+
спределителей такое сокращение не может быть более чем на 20+30% от максимальной
производительности.
Работа воздухоохладителей, воздухонагревателей, оросительных камер в условиях
переменного расхода воздуха еще недостаточно изучена возможна неустойчивая работа
при значительном сокращении расхода, вплоть до аварийных ситуаций.
Ограничения также связаны с акустическими требованиями — при резком сниже+
нии расхода воздуха возможно возникновение шума в зональных воздушных клапанах;
комфортыми требованиями — снижение подвижности воздуха в помещении (кратность
воздухообмена в помещении не менее 4+х); техническими возможностями — управление
вентиляторами.
Таким образом в системе с переменным расходом невозможно уменьшить расход
воздуха до минимальных значений.
Устойчивая работа системы с переменным расходом предполагает управление рас+
ходами приточного и вытяжного воздуха в одних ответвлениях так, чтобы это не влияло
на изменения этих расходов в других ответвлениях. Это возможно только при расчете по+
токораспределения в сети для каждого шага управления, для чего необходимо соответ+
свующее программное обеспечение.
В то же время система с переменным расходом позволяет экономить определенные
статьи капитальных затрат ( трубопроводы, арматура, насосы, теплообменники), а также
в значительной степени эксплуатационные затраты за счет снижения расхода электро+
энергии, теплоты и холода с изменением общего расхода воздуха.
Центрально)местная (водо)воздушная) система кондиционирования воздуха
В зарубежной практике эти системы получили название водо+воздушные, так как
в кондиционируемое помещение вводится воздух, обработанный в центральном конди+
ционере, и вода, несущая тепло или холод, а также одновременно и тепло и холод. Воз+
дух, называемый первичным, и вода обрабатываются в центральных установках, а затем
по системе воздуховодов и трубопроводов подаются во все помещения здания. Вода ис+
пользуется для охлаждения или нагревания воздуха помещения, который называется
вторичным или рециркуляционным. Водо+воздушные системы применяются для поме+
щений со значительными явными тепловыделениями, где не требуется жесткое поддер+
жание заданного значения относительной влажности воздуха. Они хорошо себя зареко+
мендовали зарубежом в офисных зданиях, больницах, гостинницах, школах, жилых зда+
ниях, исследовательских лабораториях, могут применяться в многозональных производ+
ственных помещениях точного машиностроения, радиотехнической, фармацевтичес+
кой, пищевой промышленности и т.д. В водо+воздушных системах в качестве местных
агрегатов, устанавливаемых в помещении, применяют эжекционные доводчики, венти+
ляторные доводчики или охлаждающие панели и напольные конвекторы.
Система кондиционирования воздуха с эжекционными кондиционерами доводчиками
Центрально+местная система с эжекционными кондиционерами+доводчиками по+
лучила распространение в СССР. В настоящее время ведущие фирмы+производители се+
тевого оборудования для систем кондиционирования воздуха, например TROX, выпус+
кают эжекционные кондиционеры+доводчики. Они находят применение для помеще+
ний с особыми требованиями по шуму, взрывоопасных помещениях.
Центральная система кондиционирования воздуха (рис.1.4) обеспечивает подачу
минимального расхода наружного воздуха в эжекционный кондиционер+доводчик 6, ус+
тановленный в помещении. Эжекционный доводчик имеет встроенный теплообменник
для охлаждения или нагревания рециркуляционного воздуха, в трубках которого цирку+
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 15 (Black plate)
Многозональные системы кондиционирования воздуха
лирует соответственного холодная или горячая вода. Подача и смешение рециркуляци+
онного воздуха обеспечивается за счет эффекта эжекции при движении первичного воз+
духа через сопла с высокой скоростью. Смесь охлажденного или нагретого рециркуляци+
онного воздуха с первичным, обработанным в центральном кондиционере 2, поступает
в помещения. К теплообменникам эжекционних доводчиков подводится холодная или
горячая вода через систему трубопроводов, которая может быть чаще всего 2+х трубной
или 4+х трубной.
Четырехтрубная система обеспечивает включение холодо+ и теплоносителя в любой
доводчик в любое время, а при двухтрубной системе — только сезонное общее, пофасад+
ное или групповое включение. Горячая и холодная вода подается к теплообменникам
ЭКД от центральных источников тепло+ и холодоснабжения.
Система кондиционирования воздуха с ЭКД имеет целый ряд преимуществ перед
другими системами: применение ее позволяет снизить расход электроэнергии на транс+
портировку первичного воздуха в центральной системе за счет доведения расхода возду+
ха до его минимальных значений, а так же уменьшить капитальные затраты на оборудо+
вание центрального кондиционера,
обогрев помещений в режиме естественной конвекции исключает необходи+
мость устройства дополнительной системы отопления.
сосредоточение в одном месте оборудования (центрального кондиционера,
центрального источника теплоты и холода) облегчает и улучшает эксплуатацию.
отсутствие вентиляторов в агрегате, установленном в помещении, повышает на+
дежность системы, уменьшает шум.
Регулирование температуры воздуха в помещении осуществляется изменением рас+
хода холодо+ теплоносителя с помощью регулирующего клапана 6 на обратном трубо+
проводе, встроенного в эжекционный доводчик, по сигналу датчика температуры возду+
ха в помещении.
•
•
•
Рис. 1.4. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха
с эжекционными кондиционерами(доводчиками:
11, 12, 13 — помещения; 2 — центральный кондиционер; 3 — вытяжной вентилятор;
4 — воздухозабор; 5 — эжекционный кондиционер+доводчик; 6 — регулирующий клапан
на обратном трубопроводе;
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 16 (Panton R Blue plate)
Благодаря местной рециркуляции отпадает необходимость прокладки рециркуляци+
онных воздуховодов, установки рециркуляционных вентиляторов.
В тоже время система кондиционирования воздуха с ЭКД не лишена недостатков.
Для обеспечения давления перед соплами P = 500+300 Па необходимо создать повы+
шенные скорости выхода воздуха из сопел v = 15+20 м/с, поэтому в СКВ с эжекционны+
ми доводчиками применяются вентиляторы среднего и высокого давления, что связано
с дополнительными затратами электроэнергии по сравнению с системами с вентилятор+
ными доводчиками.
Расход рециркуляционного воздуха через ЭКД остается постоянным, так как эжек+
ционные доводчики работают с постоянным коэффициентом эжекции Кэж
где Gрец — расход рециркуляционного воздуха кг/ч;
Gн — расход первичного (наружного) воздуха кг/ч;
Коэффициент эжекции зависит от диаметра сопел. Ограниченный диапазон изме+
нения Кэж от 1,8 до 4, часто приводит к необходимости увеличении расхода первичного
воздуха сверх минимального для ассимиляции значительных теплоизбытков в помеще+
нии. С этим связан некоторый перерасход электрической, тепловой энергии и холода
в центральной системе по сравнению с системой с вентиляторными доводчиками.
В помещениях, оборудованных ЭКД невозможно поддерживать относительную
влажность воздуха на заданном уровне.
Сравнение затрат для двух вариантов СКВ:
I — центральной СКВ с зональными воздухонагревателями и с системой отопления;
II — местно+центральной СКВ с эжекционными доводчиками, выполненное
в Моспроекте+2 для административного здания высотой 36 этажей, показало,
что СКВ с эжекционными доводчиками имеет лучшие показатели, а по приве+
денным затратам она дешевле на 20% [14] .
Система кондиционирования воздуха с вентиляторными доводчиками
В центральной установке кондиционирования воздуха обрабатывается суммарное
количество минимально необходимого наружного воздуха, подаваемого в помещения.
Первичный воздух по сети воздуховодов (рис.1.5) поступает непосредственно в помеще+
ние через воздухораспределители или в вентиляторный доводчик 5, если его конструк+
ция предусматривает смешение наружного и рециркуляционного воздуха. В вентиля+
торном доводчике 5 проходит обработку рециркуляционный воздух, забираемый из по+
мещения (вторичный воздух), или смесь первичного и рециркуляционного воздуха. В за+
висимости от периода года воздух может охлаждаться или нагреваться в теплообменни+
ке вентиляторного доводчика. К теплообменнику по системе трубопроводов, аналогич+
ной системе водяного отопления, подводится холодная вода в теплый период года или
горячая вода в переходный или холодный период года. Движение воздуха через теплооб+
менник в отличие от эжекционных доводчиков обеспечивает встроенный вентилятор.
Поддержание заданной температуры в каждом помещении осуществляется систе+
мой управления. В соответствии с заданной температурой воздуха в помещении изменя+
ется скорость вращения вентилятора (низкая, средняя, высокая) и расход теплоносите+
ля через теплообменник. Для этого в конструкции вентиляторного доводчика предусмо+
трены специальные регулирующие устройства 7 и 6.
В результате система кондиционирования воздуха с вентиляторными доводчиками
при сохранении минимального воздухообмена обеспечивает поддержание требуемой
температуры воздуха в каждом помещении независимо от времени года и изменения на+
грузки на СКВ. Относительная влажность воздуха в помещениях также поддерживается
Многозональные системы кондиционирования воздуха
17
, рец
эж
н
G
К
G
=
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 17 (BPlaanctko np lRa tBel)ue plate)
Раздел I
18
в пределах оптимальных значений. Поддержание строго заданных значений относитель+
ной влажности в данной системе невозможно.
Система с вентиляторными доводчиками имеет лучшие эксплуатационные показа+
тели по сравнению с другими системами. Сравнение эксплуатационных показателей 4+х
систем кондиционирования воздуха [20] приведено в таблице 1.2.
Недостатки систем с вентиляторными доводчиками:
более трудоемкое обслуживание по сравнению с центральными системами, так
как работы следует проводить во всех помещениях здания;
требуется система отвода конденсата, образующегося при охлаждении воздуха
с осушкой, которую необходимо периодически чистить;
фильтры, встроенные в фэнкойл, имеют малые размеры, низкую эффектив+
ность, требуют проведения регенерации;
невозможно точно поддерживать заданную относительную влажность в поме+
щении;
•
•
•
•
ϕ ϕ ϕ
Рис. 1.5. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха
с вентиляторными доводчиками
11, 12, 13 — помещения; 2 — центральный кондиционер; 3 — вытяжной вентилятор;
4 — воздухозабор; 5 — вентиляторный доводчик; 6— регулирующий клапан на обратном
трубопроводе; 7 — регулятор скорости вращения вентилятора
Таблица 1.2
Вид системы кондиционирования воздуха
Расход
холода
Qx, кВт
Расход
теплоты
Qт, кВт
1. Эжекционная 2+х трубная 46,9 44
2. Двухканальная:
а) обычная 53,4 40,8
б) регулируемая по методу точки росы 103 40,8
3. С вентиляторными доводчиками 4+х трубная 45,14 42,4
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 18 (BPlaanctko np lRa tBel)ue plate)
при работе вентилятора в помещении создается шум;
вентиляторы доводчиков потребляют электроэнергию.
Проведенный недавно в Великобритании опрос основных «игроков» на строительном
рынке — сметчиков, экспертов, проектировщиков, риэлторов [46] позволил сопоставить на+
иболее часто употребляемые многозональные системы кондиционирования воздуха. Оце+
ночный опрос проводился по семи видам современных систем кондиционирования воздуха:
системе с переменным расходом воздуха (VAV);
системе с напольными конвекторами (Hiross и им подобные);
системе с вентиляторными конвекторами (фэнкойлами) потолочного типа;
системе с охлаждающими потолочными панелями и подачей минимального
расхода наружного воздуха;
системе с эжекционными доводчиками, расположенными по периметру поме+
щения;
системе с переменным расходом воздуха и смесительными коробками (двухка+
нальной);
мультизональной системе VRF.
Каждая система оценивалась по следующим критериям:
инвестиционные расходы;
максимальная полезная площадь;
высота здания;
минимальные размеры машинного зала;
гибкость планировки помещений;
техническое обслуживание;
энергопотребление;
регулирование;
акустика;
сроки строительства;
качество воздуха.
На рис. 1.6 приведены оценки всех рассмотренных систем. Наивысшую оценку по+
лучили системы с вентиляторными конвекторами (доводчиками), за ними следуют муль+
тизональные системы и системы типа Hiross.
Местно+центральная система кондиционирования воздуха с вентиляторными до+
водчиками получила широкое распространение во всех странах, в том числе и в России.
Источником холода в таких системах является водоохлаждающая холодильная машина,
которую называют «чиллер», вентиляторные доводчики называют «фэнкойлы», а сама
система получила краткое название «чиллер+фэнкойлы».
Многозональные системы кондиционирования воздуха
19Рис. 1.6.
Сравнительная
оценка местно(
центральных систем
кондиционирования
воздуха
РАЗДЕЛ II
Состав и принцип работы системы кондционирования воздуха с чиллерами и
фэнкойлами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Преимущества СКВ с чиллерами и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Круглогодичное автоматическое поддержание заданных параметров воздуха
в каждом помещении здания при изменении нагрузки на СКВ . . . . . . . . . . . . . . . 23
Экономия электрической энергии при эксплуатации СКВ с чиллерами
и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Экономия тепловой энергии и топлива при комбинированной выработке
теплоты и холода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Экономия отдельных статей капитальных затрат на систему обеспечения
микроклимата здания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Экологические аспекты использования СКВ с чиллерами и фэнкойлами . . . . . . 43
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 20 (Black plate)
Общие сведения о системе кондционирования воздуха
с чиллерами и фэнкойлами.
Преимущества системы и примеры ее использования
РАЗДЕЛ I
Особенности проектирования систем кондиционирования воздуха зданий с
многокомнатной планировкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Многозональные системы кондиционирования воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Центральная система кондиционирования воздуха с зональными
воздухонагревателями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Двухканальная система кондиционирования воздуха . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Система кондиционирования воздуха с переменным расходом воздуха . . . . . . . . 12
Центрально+местная (водо+воздушная) система кондицонирования воздуха. . . . 13
Система кондиционирования воздуха с эжекционными
кондиционерами+доводчиками. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Система кондиционирования воздуха с вентиляторными доводчиками . . . 15
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 8 (Black plate)
Многозональные системы
кондиционирования воздуха
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 8 (Panton R Blue plate)
ольшую часть своей жизни дома и на работе человек проводит в замкнутом прост+
ранстве — комнате, или помещении как отдельной ячейке здания. Самочувствие че+
ловека, его работоспособность, настоящее и будущее здоровье непосредственно опреде+
ляется состоянием микроклимата помещений. Создание и поддержание требуемого ми+
кроклимата в помещениях здания, подачу чистого свежего воздуха в помещения обеспе+
чивают системы вентиляции и кондиционирования воздуха.
В настоящее время значительно расширилась сфера применения комфортных сис+
тем кондиционирования воздуха (СКВ) в зданиях различного назначения, что связано с
необходимостью защиты от уличного шума, загрязнения атмосферы. Если раньше из
экономических соображений нормы ограничивали круг помещений в зданиях, где пре+
дусматривалось устройство систем кондиционирования воздуха, в зависимости от кли+
матического района строительства, на которые была разделена территория Советского
Союза, то сейчас заказчик или инвестор строительства определяет уровень требований
к поддержанию расчетных внутренних условий в помещениях здания, которые при вы+
соком уровне требований должны обеспечиваться работой системы кондиционирования
воздуха. Повышенные требования к обеспечению микроклимата предъявляются в поме+
щениях музеев, библиотек, банков, гостиниц, административных зданий, офисных зда+
ний, лабораторных и инженерных корпусов, зданий государственных учреждений (та+
можня, налоговые службы). В настоящее время системами кондиционирования воздуха
оборудуются также здания поликлиник, больниц, диагностических центров, учебных за+
ведений, санаторных и курортных корпусов, жилых многоэтажных и одноквартирных
зданий(котеджей), торговых центров и магазинов.
Особое значение имеет создание и поддержание микроклимата для технологических
процессов с целью производства высококачественной продукции. Традиционно систе+
мами кондиционирования воздуха оборудуются производственные помещения пря+
дильных, ткацких, швейных, трикотажных цехов, точного и электронного машиностро+
ения, радио+технической, пищевой, фармацевтической, кожевенной, целлюлозно+бу+
мажной, полиграфической отраслей и т.д. Среди помещений производственного назна+
чения можно выделить такие, в которых основным параметром микроклимата, поддер+
жание которого для технологических целей должна обеспечивать система кондициони+
рования воздуха, является температура воздуха, а поддержание строго заданного значе+
ния относительной влажности воздуха не требуется. Чаще всего производственные и ла+
бораторные корпуса строятся многоэтажными, кроме того современное производство
выдвигает определенные требования к системам кондиционирования воздуха, которые
должны быть многозональными. Это связано с необходимостью создания локального
микроклимата в каждой зоне производственного помещения большого объема, разделе+
нием технологической цепочки и изоляцией «чистых» помещений от «грязных», особы+
ми технологическими параметрами микроклимата в каждом помещении, экологической
безопасностью при производстве пищевых продуктов и лекарств.
Современные здания как общественные, так и производственные отличаются все+
возрастающими размерами, многокомнатной и многоцеховой планировкой, примене+
нием современных конструктивных материалов, значительной площадью остекления.
Требования к поддержанию параметров микроклимата в помещении могут быть оп+
ределенными и отличными от других для конкретного помещения здания, отдельной зо+
ны производственного помещения, что связано с индивидуальными особенностями лю+
дей, назначением и особеностями технологии в помещении. Тепловыделения, влаговы+
деления и газовыделения, называемые нагрузкой на систему кондиционирования возду+
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 9 (Black plate)
Многозональные системы кондиционирования воздуха
Особенности проектирования систем кондиционирования воздуха
зданий с многокомнатной планировкой
в отдельных помещениях определяются в зависимости от количества людей, ориен+
тации и вида ограждений, технологии происходящих процессов, мощности освещения
рабочих мест, режима работы. Изменения нагрузки на систему кондиционирования воз+
духа в отдельных помещениях могут не совпадать ни по времени, ни по абсолютной ве+
личине. Число таких помещений значительно и может достигать 100 и более.
Главный принцип, которым следует руководствоваться при выборе технического ре+
шения в процессе проектирования систем вентиляции и кондиционирования воздуха —
достижение желаемой цели в экономически целесообразных пределах. Это означает, что
потребление теплоты, холода и электроэнергии, а так же капитальные затраты на обору+
дование, стоительную площадь, занимаемую оборудованием должны быть приближены
к их минимально неизбежным значениям.
Центральная система кондиционирования воздуха не в состоянии обеспечить под+
держание заданных параметров в каждом помещении здания при разнохарактерном из+
менении нагрузки на систему кондиционирования воздуха в отдельных помещениях или
зонах. Задача создания и поддержания заданных параметров воздуха в каждом конкрет+
ном помещении или отдельной зоне может быть решена применением местных устано+
вок кондиционирования воздуха. Популярные в последнее время местные установки —
сплит+системы кондиционирования воздуха ухудшают внешний вид фасадов зданий, со+
здают повышенный шум, имеют короткий срок службы по сравнению с центральными
системами кондиционирования воздуха, первоначально видимый выигрыш в единовре+
менных затратах оборачивается значительными расходами при эксплуатации подобных
систем, фасады «льют слезы».
Для зданий с многокомнатной планировкой и помещений с несколькими зонами
обслуживания разработаны специальные многозональные системы кондиционирования
воздуха.
диная классификация многозональных систем кондиционирования воздуха, так же
как и единая терминология отсутствует. У отечественных авторов можно встретить
такие названия:
1. Центральные многозональные системы: с местными доводчиками, с количест+
венным регулированием, двухканальные со смесителями, с местными эжекци+
онными конвекторами (Участкин П.В.) [38].
2. Центральные многозональные одно+ и двухвентиляторные системы, многозо+
нальные СКВ с количественным и количественно+качественным регулировани+
ем, центральные двухканальные, центральные водо+воздушные системы (Бар+
калов Б.В. Павлов Н.Н.) [1,7].
3. Центральные системы с зональными воздухонагревателями, центральные двух+
канальные СКВ, центрально+местные СКВ с эжекционными кондиционерами+
доводчиками, с вентиляторными доводчиками (Кокорин О.Я.) [14, 15, 16].
4. Центральные СКВ с доводчиками, децентрализованные системы (Рымке+
вич А. А.) [29].
Несмотря на отличающиеся названия, можно выделить несколько принципиальных
технологических схем обработки воздуха в многозональных системах кондиционирова+
ния воздуха.
Воспользуемся терминологией Кокорина О.Я. для краткого описание каждой схемы
в исторически сложившейся последовательности.
Многозональные системы
кондиционирования воздуха
Рис. 1.1. Принципиальня схема центральной системы кондиционирования воздуха
с зональными подогревателями:
11, 12, 13 — помещения; 2 — центральный кондиционер; 3 — вытяжной вентилятор;
4 — циркуляционный воздуховод; 5 — воздухозабор; 6 — вытяжной овздуховод;
7 — зональный воздухонагреватель; 8 — регулирующий клапан
Центральная система кондиционирования воздуха
с зональными воздухонагревателями
Центральная СКВ с зональными воздухонагревателями (рис. 1.1) может работать пол+
ностью на наружном воздухе, с первой рециркуляцией или с двумя рециркуляциями. На+
ружный воздух обрабатывается в центральном кондиционере 2 и поступает в зональные
воздухонагреватели 5, устанавливаемые на ответвлениях к каждому помещению 11,12,13 от
общей сети воздуховодов. Система подходит для помещений с высокими нагрузками по
скрытой теплоте, для существующих зданий с водяными системами отопления.
Многозональные системы кондиционирования воздуха
Производительность центральной СКВ определяется суммированием расхода при+
точного воздуха, определенного для каждого помещения здания на ассимиляцию избыт+
ков теплоты и влаги. Расход воздуха в помещении с наибольшим значением полного ко+
личества теплоты находят из уравнения теплового баланса помещения при максимально
возможном значении рабочей разности температур и температуре приточного воздуха
в центральном кондиционере. Для этого помещения определяют перепад влагосодержа+
ний внутреннего и приточного воздуха, который принимается одинаковым для всех по+
мещений здания. Расход приточного воздуха во всех помещениях здания, кроме ориен+
тированного на центральную СКВ, вычисляют на ассимиляцию влагопоступлений
в конкретном помещении, а из уравнения теплового баланса для каждого помещения
находят температуру приточного воздуха после соответствующего зонального воздухона+
гревателя. Расход приточного воздуха на ассимиляцию полных теплопоступлений всегда
будет выше, чем минимально необходимый для каждого помещения и для здания в це+
лом, а следовательно и затраты теплоты, холода, электроэнергии на обработку воздуха
будут больше. Кроме того, на охлаждение всего приточного воздуха и последующее на+
гревание части его до необходимой температуры затрачивается излишнее количество хо+
лода и теплоты. Возможно сокращение производительности центральной системы кон+
диционирования воздуха в холодный период, но при этом не удается довести ее до ми+
нимальных значений.
В зональных воздухонагревателях воздух нагревается до необходимой температуры
приточного воздуха, значение которой определяется нагрузкой на СКВ для данного по+
мещения. Температура воздуха внутри помещения поддерживается автоматически с по+
мощью клапана 8 (рис.1.1) на обратном трубопроводе теплоносителя зонального возду+
хонагревателя 7 с исполнительным механизмом, который соединен с датчиком темпера+
туры в помещении. Для каждого помещения может быть задано и точно поддерживать+
ся свое значение температуры воздуха, при этом величина относительной влажности
в помещениях будет определяется влагопоступлениями в помещении и не может поддер+
живаться на заданном уровне.
Применение систем с рециркуляцией воздуха позволяет снизить расходы холода
и теплоты на обработку воздуха в центральной системе. В многоэтажных зданиях цент+
рализованная рециркуляция трудно осуществима и нецелесообразна. Возможно приме+
нение систем с рециркуляционными воздуховодами и вентиляторами для каждого этажа
или группы помещений. Центральные многозональные двухвентиляторные системы
экономичнее рециркуляционных систем, работающих с постоянным расходом наружно+
го воздуха, так как обеспечивают максимальное использование наружного воздуха для
охлаждения в переходный и, частично, в зимний период..
В центральных системах с зональными воздухонагревателями неизбежен перерасход
приточного воздуха в центральном кондиционере, и как следствие повышенные техно+
логические показатели за годовой цикл ( расходы теплоты, холода, воды на увлажнение)
по сравнению с другими системами.
Двухканальная система кондиционирования воздуха
Обработка воздуха в центральной двухканальной системе кондиционирования воз+
духа (рис.1.2) осуществляется в два этапа: первоначально воздух обрабатывается в цент+
ральной установке кондиционирования воздуха 2, затем поток воздуха делится на два ка+
нала 6 и 8, в которых устанавливается соответственно воздухонагреватель 7 и воздухоох+
ладитель 9. Поддержание заданной температуры воздуха в помещении обеспечивается
смешением подогретого и охлажденного потока воздуха в необходимом соотношении
так, чтобы получить необходимую температуру приточного воздуха, при этом расход воз+
духа, поступающего в помещение остается неизменным. В помещениях устанавливают+
ся датчики температуры, соединенные с исполнительным механизмом регулирующего
клапана смесительного устройства 10.
Двухканальная система рекомендуется для применения при неравномерно изменяю+
щихся нагрузках по явной теплоте. Она обеспечивает точное поддержание заданной тем+
пературы в каждом помещении, а отдельные схемы — относительной влажности. Пре+
имущество двухканальных систем возрастает при увеличении количества помещений
в здании. Существует несколько возможных схем двухканальных СКВ. Главное различие
между ними состоит в точности, с которой регулируется относительная влажность в по+
мещении. Самые лучшие технологические показатели имеют схемы, в которых мини+
мальное количество наружного воздуха охлаждается и осушается летом, увлажняется зи+
мой, смешивается с рециркуляционным воздухом, делится на два канала и в каждом по+
токе установливаются соответственно воздухонагреватель и воздухоохладитель (рис. 1.2).
Применение двухканальных систем кондиционирования воздуха дает возмож+
ность снизить расходы теплоты и холода по сравнению с центральными системами, но
они все равно больше минимально неизбежных значений. Из+за отсутствия производ+
ства двухканальных смесителей эта схема не получила широкого распространения
в России. Такие системы очень популярны в последнее время в Соединенных Штатах,
особенно для зданий гостиниц.
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 12 (Panton R Blue plate)
Многозональные системы кондиционирования воздуха
Рис. 1.2. Принципиальная схема двухканальной системы кондиционирования воздуха:
11, 12, 13 — помещения; 2 — центральный кондиционер; 3 — вытяжной вентилятор;
4 — рециркуляционный воздуховод; 5 — воздухозабор; 6 — канал нагревания воздуха;
7 — воздухонагреватель; 8 — канал охлаждения воздуха; 9 — воздухоохладитель;
10 — смесительное устройство с исполнительным механизмом
Преимущество таких систем:
возможность индивидуального регулирования температуры в отдельных поме+
щениях;
регулирование поступления наружного воздуха и постоянный расход приточ+
ного воздуха в помещении;
применение стандартных воздухораспределителей;
обеспечение достаточного перемешивания воздуха в помещении и создание
равномерного поля температур;
отсутствие в обслуживаемых помещениях теплообменников, трубопроводов
тепло+ и холодоносителя;
возможность ввода системы в эксплуатацию по частям по мере строительства
здания.
К недостаткам двухканальных систем следует отнести:
громоздкость конструкции;
увеличение стоимости за счет прокладки и изоляции двух каналов воздухово+
дов, автоматизация смесительных устройств;
сложность в обеспечении гидравлической устойчивости воздуховодов.
Система кондиционирования воздуха с переменным расходом воздуха
В многозональных СКВ с переменным расходом воздуха (рис.1.3) каждая зона или
помещение оснащены воздушным регулирующим клапаном 5, плавно изменяющим
расход приточного воздуха в зависимости от изменения температуры воздуха в помеще+
нии. При уменьшении количества теплоты, поступающей в помещение, сокращается
подача в него воздуха. Регуляторы избыточного давления воздуха 6, установленные в по+
мещениях, должны сократить производительность вытяжных вентиляторов, чтобы со+
хранить в помещениях необходимое там повышенное давление.
Система надежно работает при качественном и надежном управлении (блок управ+
ления 8). Функции управления:
•
•
••
•
•
••
•
связь с каждым зональным воздушным клапаном для определения требуемого
расхода воздуха и передачи данных о текущем состоянии системы;
выбор рабочего режима в зависимости от нагрузки, управление вентиляторным
блоком, охлаждением и нагреванием;
управление обводным воздушным клапаном в соответствии со скоростным (дат+
чик скорости) и статическим давлением в воздуховодах даже в режиме охлажде+
ния с непосредственным испарением.
Системы с переменным расходом могут работать с постоянной и переменной произ+
водительностью вентилятора. В системе с постоянной производительностью вентилято+
ра осуществляется перепуск воздуха из приточного воздуховода в рециркуляционный,
при этом производительность системы не изменяется и не снижается потребление элек+
троэнергии вентилятором. В системе предусмотрен клапан 7 на обводной линии, кото+
рый рассчитывается на пропуск 80% подачи вентилятора за вычетом суммы минималь+
ных расходов воздуха для каждой зоны, определяемых по санитарной норме. В системе
с переменной производительностью вентилятора производительность приточных и вы+
тяжных вентиляторов регулируется путем изменения числа оборотов электродвигателя.
Эта система в энергетическом отношении более эффективна по сравнению с системами
постоянной производительности.
Основной недостаток системы связан с ограничениями по сокращению ее произво+
дительности.
При проектировании таких систем необходимо обеспечить стабильную работу воз+
духораспределителей в помещениях. Следует отдавать предпочтение воздухораспредели+
телям с высокими значениями коэффициента эжекции (затухание по скорости и темпе+
ратуре). От выбора типа воздухораспределителя зависит возможное максимальное со+
•
•
•
Рис. 1.3. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха
с переменным расходом:
11, 12, 13 — помещения; 2 — центральный кондиционер; 3 — вытяжной вентилятор;
4 — вытяжной воздуховод; 5 — воздухозабор; 6 — регулирующий клапан на приточном
воздуховоде с исполнительным механизмом и датчиком температуры; 7 — клапан на
обводной линии вентилятора; 8 — клапан избыточного давления; 9 — микропроцессорный
блок управления
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 14 (Panton R Blue plate)
кращение количества воздуха, вводимого в помещение. Для основных типов воздухора+
спределителей такое сокращение не может быть более чем на 20+30% от максимальной
производительности.
Работа воздухоохладителей, воздухонагревателей, оросительных камер в условиях
переменного расхода воздуха еще недостаточно изучена возможна неустойчивая работа
при значительном сокращении расхода, вплоть до аварийных ситуаций.
Ограничения также связаны с акустическими требованиями — при резком сниже+
нии расхода воздуха возможно возникновение шума в зональных воздушных клапанах;
комфортыми требованиями — снижение подвижности воздуха в помещении (кратность
воздухообмена в помещении не менее 4+х); техническими возможностями — управление
вентиляторами.
Таким образом в системе с переменным расходом невозможно уменьшить расход
воздуха до минимальных значений.
Устойчивая работа системы с переменным расходом предполагает управление рас+
ходами приточного и вытяжного воздуха в одних ответвлениях так, чтобы это не влияло
на изменения этих расходов в других ответвлениях. Это возможно только при расчете по+
токораспределения в сети для каждого шага управления, для чего необходимо соответ+
свующее программное обеспечение.
В то же время система с переменным расходом позволяет экономить определенные
статьи капитальных затрат ( трубопроводы, арматура, насосы, теплообменники), а также
в значительной степени эксплуатационные затраты за счет снижения расхода электро+
энергии, теплоты и холода с изменением общего расхода воздуха.
Центрально)местная (водо)воздушная) система кондиционирования воздуха
В зарубежной практике эти системы получили название водо+воздушные, так как
в кондиционируемое помещение вводится воздух, обработанный в центральном конди+
ционере, и вода, несущая тепло или холод, а также одновременно и тепло и холод. Воз+
дух, называемый первичным, и вода обрабатываются в центральных установках, а затем
по системе воздуховодов и трубопроводов подаются во все помещения здания. Вода ис+
пользуется для охлаждения или нагревания воздуха помещения, который называется
вторичным или рециркуляционным. Водо+воздушные системы применяются для поме+
щений со значительными явными тепловыделениями, где не требуется жесткое поддер+
жание заданного значения относительной влажности воздуха. Они хорошо себя зареко+
мендовали зарубежом в офисных зданиях, больницах, гостинницах, школах, жилых зда+
ниях, исследовательских лабораториях, могут применяться в многозональных производ+
ственных помещениях точного машиностроения, радиотехнической, фармацевтичес+
кой, пищевой промышленности и т.д. В водо+воздушных системах в качестве местных
агрегатов, устанавливаемых в помещении, применяют эжекционные доводчики, венти+
ляторные доводчики или охлаждающие панели и напольные конвекторы.
Система кондиционирования воздуха с эжекционными кондиционерами доводчиками
Центрально+местная система с эжекционными кондиционерами+доводчиками по+
лучила распространение в СССР. В настоящее время ведущие фирмы+производители се+
тевого оборудования для систем кондиционирования воздуха, например TROX, выпус+
кают эжекционные кондиционеры+доводчики. Они находят применение для помеще+
ний с особыми требованиями по шуму, взрывоопасных помещениях.
Центральная система кондиционирования воздуха (рис.1.4) обеспечивает подачу
минимального расхода наружного воздуха в эжекционный кондиционер+доводчик 6, ус+
тановленный в помещении. Эжекционный доводчик имеет встроенный теплообменник
для охлаждения или нагревания рециркуляционного воздуха, в трубках которого цирку+
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 15 (Black plate)
Многозональные системы кондиционирования воздуха
лирует соответственного холодная или горячая вода. Подача и смешение рециркуляци+
онного воздуха обеспечивается за счет эффекта эжекции при движении первичного воз+
духа через сопла с высокой скоростью. Смесь охлажденного или нагретого рециркуляци+
онного воздуха с первичным, обработанным в центральном кондиционере 2, поступает
в помещения. К теплообменникам эжекционних доводчиков подводится холодная или
горячая вода через систему трубопроводов, которая может быть чаще всего 2+х трубной
или 4+х трубной.
Четырехтрубная система обеспечивает включение холодо+ и теплоносителя в любой
доводчик в любое время, а при двухтрубной системе — только сезонное общее, пофасад+
ное или групповое включение. Горячая и холодная вода подается к теплообменникам
ЭКД от центральных источников тепло+ и холодоснабжения.
Система кондиционирования воздуха с ЭКД имеет целый ряд преимуществ перед
другими системами: применение ее позволяет снизить расход электроэнергии на транс+
портировку первичного воздуха в центральной системе за счет доведения расхода возду+
ха до его минимальных значений, а так же уменьшить капитальные затраты на оборудо+
вание центрального кондиционера,
обогрев помещений в режиме естественной конвекции исключает необходи+
мость устройства дополнительной системы отопления.
сосредоточение в одном месте оборудования (центрального кондиционера,
центрального источника теплоты и холода) облегчает и улучшает эксплуатацию.
отсутствие вентиляторов в агрегате, установленном в помещении, повышает на+
дежность системы, уменьшает шум.
Регулирование температуры воздуха в помещении осуществляется изменением рас+
хода холодо+ теплоносителя с помощью регулирующего клапана 6 на обратном трубо+
проводе, встроенного в эжекционный доводчик, по сигналу датчика температуры возду+
ха в помещении.
•
•
•
Рис. 1.4. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха
с эжекционными кондиционерами(доводчиками:
11, 12, 13 — помещения; 2 — центральный кондиционер; 3 — вытяжной вентилятор;
4 — воздухозабор; 5 — эжекционный кондиционер+доводчик; 6 — регулирующий клапан
на обратном трубопроводе;
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 16 (Panton R Blue plate)
Благодаря местной рециркуляции отпадает необходимость прокладки рециркуляци+
онных воздуховодов, установки рециркуляционных вентиляторов.
В тоже время система кондиционирования воздуха с ЭКД не лишена недостатков.
Для обеспечения давления перед соплами P = 500+300 Па необходимо создать повы+
шенные скорости выхода воздуха из сопел v = 15+20 м/с, поэтому в СКВ с эжекционны+
ми доводчиками применяются вентиляторы среднего и высокого давления, что связано
с дополнительными затратами электроэнергии по сравнению с системами с вентилятор+
ными доводчиками.
Расход рециркуляционного воздуха через ЭКД остается постоянным, так как эжек+
ционные доводчики работают с постоянным коэффициентом эжекции Кэж
где Gрец — расход рециркуляционного воздуха кг/ч;
Gн — расход первичного (наружного) воздуха кг/ч;
Коэффициент эжекции зависит от диаметра сопел. Ограниченный диапазон изме+
нения Кэж от 1,8 до 4, часто приводит к необходимости увеличении расхода первичного
воздуха сверх минимального для ассимиляции значительных теплоизбытков в помеще+
нии. С этим связан некоторый перерасход электрической, тепловой энергии и холода
в центральной системе по сравнению с системой с вентиляторными доводчиками.
В помещениях, оборудованных ЭКД невозможно поддерживать относительную
влажность воздуха на заданном уровне.
Сравнение затрат для двух вариантов СКВ:
I — центральной СКВ с зональными воздухонагревателями и с системой отопления;
II — местно+центральной СКВ с эжекционными доводчиками, выполненное
в Моспроекте+2 для административного здания высотой 36 этажей, показало,
что СКВ с эжекционными доводчиками имеет лучшие показатели, а по приве+
денным затратам она дешевле на 20% [14] .
Система кондиционирования воздуха с вентиляторными доводчиками
В центральной установке кондиционирования воздуха обрабатывается суммарное
количество минимально необходимого наружного воздуха, подаваемого в помещения.
Первичный воздух по сети воздуховодов (рис.1.5) поступает непосредственно в помеще+
ние через воздухораспределители или в вентиляторный доводчик 5, если его конструк+
ция предусматривает смешение наружного и рециркуляционного воздуха. В вентиля+
торном доводчике 5 проходит обработку рециркуляционный воздух, забираемый из по+
мещения (вторичный воздух), или смесь первичного и рециркуляционного воздуха. В за+
висимости от периода года воздух может охлаждаться или нагреваться в теплообменни+
ке вентиляторного доводчика. К теплообменнику по системе трубопроводов, аналогич+
ной системе водяного отопления, подводится холодная вода в теплый период года или
горячая вода в переходный или холодный период года. Движение воздуха через теплооб+
менник в отличие от эжекционных доводчиков обеспечивает встроенный вентилятор.
Поддержание заданной температуры в каждом помещении осуществляется систе+
мой управления. В соответствии с заданной температурой воздуха в помещении изменя+
ется скорость вращения вентилятора (низкая, средняя, высокая) и расход теплоносите+
ля через теплообменник. Для этого в конструкции вентиляторного доводчика предусмо+
трены специальные регулирующие устройства 7 и 6.
В результате система кондиционирования воздуха с вентиляторными доводчиками
при сохранении минимального воздухообмена обеспечивает поддержание требуемой
температуры воздуха в каждом помещении независимо от времени года и изменения на+
грузки на СКВ. Относительная влажность воздуха в помещениях также поддерживается
Многозональные системы кондиционирования воздуха
17
, рец
эж
н
G
К
G
=
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 17 (BPlaanctko np lRa tBel)ue plate)
Раздел I
18
в пределах оптимальных значений. Поддержание строго заданных значений относитель+
ной влажности в данной системе невозможно.
Система с вентиляторными доводчиками имеет лучшие эксплуатационные показа+
тели по сравнению с другими системами. Сравнение эксплуатационных показателей 4+х
систем кондиционирования воздуха [20] приведено в таблице 1.2.
Недостатки систем с вентиляторными доводчиками:
более трудоемкое обслуживание по сравнению с центральными системами, так
как работы следует проводить во всех помещениях здания;
требуется система отвода конденсата, образующегося при охлаждении воздуха
с осушкой, которую необходимо периодически чистить;
фильтры, встроенные в фэнкойл, имеют малые размеры, низкую эффектив+
ность, требуют проведения регенерации;
невозможно точно поддерживать заданную относительную влажность в поме+
щении;
•
•
•
•
ϕ ϕ ϕ
Рис. 1.5. Принципиальная схема системы кондиционирования воздуха
с вентиляторными доводчиками
11, 12, 13 — помещения; 2 — центральный кондиционер; 3 — вытяжной вентилятор;
4 — воздухозабор; 5 — вентиляторный доводчик; 6— регулирующий клапан на обратном
трубопроводе; 7 — регулятор скорости вращения вентилятора
Таблица 1.2
Вид системы кондиционирования воздуха
Расход
холода
Qx, кВт
Расход
теплоты
Qт, кВт
1. Эжекционная 2+х трубная 46,9 44
2. Двухканальная:
а) обычная 53,4 40,8
б) регулируемая по методу точки росы 103 40,8
3. С вентиляторными доводчиками 4+х трубная 45,14 42,4
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 18 (BPlaanctko np lRa tBel)ue plate)
при работе вентилятора в помещении создается шум;
вентиляторы доводчиков потребляют электроэнергию.
Проведенный недавно в Великобритании опрос основных «игроков» на строительном
рынке — сметчиков, экспертов, проектировщиков, риэлторов [46] позволил сопоставить на+
иболее часто употребляемые многозональные системы кондиционирования воздуха. Оце+
ночный опрос проводился по семи видам современных систем кондиционирования воздуха:
системе с переменным расходом воздуха (VAV);
системе с напольными конвекторами (Hiross и им подобные);
системе с вентиляторными конвекторами (фэнкойлами) потолочного типа;
системе с охлаждающими потолочными панелями и подачей минимального
расхода наружного воздуха;
системе с эжекционными доводчиками, расположенными по периметру поме+
щения;
системе с переменным расходом воздуха и смесительными коробками (двухка+
нальной);
мультизональной системе VRF.
Каждая система оценивалась по следующим критериям:
инвестиционные расходы;
максимальная полезная площадь;
высота здания;
минимальные размеры машинного зала;
гибкость планировки помещений;
техническое обслуживание;
энергопотребление;
регулирование;
акустика;
сроки строительства;
качество воздуха.
На рис. 1.6 приведены оценки всех рассмотренных систем. Наивысшую оценку по+
лучили системы с вентиляторными конвекторами (доводчиками), за ними следуют муль+
тизональные системы и системы типа Hiross.
Местно+центральная система кондиционирования воздуха с вентиляторными до+
водчиками получила широкое распространение во всех странах, в том числе и в России.
Источником холода в таких системах является водоохлаждающая холодильная машина,
которую называют «чиллер», вентиляторные доводчики называют «фэнкойлы», а сама
система получила краткое название «чиллер+фэнкойлы».
Многозональные системы кондиционирования воздуха
19Рис. 1.6.
Сравнительная
оценка местно(
центральных систем
кондиционирования
воздуха
РАЗДЕЛ II
Состав и принцип работы системы кондционирования воздуха с чиллерами и
фэнкойлами. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Преимущества СКВ с чиллерами и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Круглогодичное автоматическое поддержание заданных параметров воздуха
в каждом помещении здания при изменении нагрузки на СКВ . . . . . . . . . . . . . . . 23
Экономия электрической энергии при эксплуатации СКВ с чиллерами
и фэнкойлами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Экономия тепловой энергии и топлива при комбинированной выработке
теплоты и холода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Экономия отдельных статей капитальных затрат на систему обеспечения
микроклимата здания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Экологические аспекты использования СКВ с чиллерами и фэнкойлами . . . . . . 43
book003-048.qxp 13.07.2006 22:33 Page 20 (Black plate)
Общие сведения о системе кондционирования воздуха
с чиллерами и фэнкойлами.
Преимущества системы и примеры ее использования