Увлажнение воздуха в центральном кондиционере осуществляется в секции оросительного увлажнения водой (форсуночной камере) или секции парового увлажнения. Камера орошения состоит из корпуса, в который установлены трубные гребенки, поддон и насос. В форсуночной камере происходит адиабатическое увлажнение воздуха циркуляционной водой, которая поступает из поддона. Воздух вступает в непосредственный контакт с поверхностью капель воды, распыляемой с помощью форсунок. Распыляясь, вода превращается в густой туман мелких капель, сквозь который движется воздух, поглощая водяные пары.

Производительность форсунок зависит от диаметра выходного отверстия, давления и температуры воды перед форсункой. Установка форсунок в поперечном сечении форсуночной камеры выполняется на трубных гребенках, к которым циркуляционным насосом подается вода из поддона. Распыливающие форсунки выполнены так, чтобы снизить загрязнение отложениями.

Поддон выполняет функции резервуара запасной емкости воды, обеспечивающего плавную работу насоса. Поддон оснащен водосливом с поплавковым клапаном для спуска оборотной воды, а также водяным вводом для пополнения выпаренной воды.

Циркуляционный насос размещен возле поддона на кронштейне. На всасывающем патрубке насоса расположен сетчатый фильтр.

Конструкцию форсуночной камеры дополняют два сепаратора-каплеуловителя, предотвращающие унос капель воды к последующим секциям центрального кондиционера. Один работает на выходе из секции как сепаратор, другой является направляющим для выравнивания потока воздуха на входе. Они изготовлены из пластмассовых профилей и имеют несущую конструкцию из нержавеющей стали.

Вследствие уноса воды с воздухом в процессе увлажнения необходимо восполнять потери воды. Подпитка водой регулируется с помощью поплавка, который помещен на питательном патрубке, а циркуляционная выпускается ручным шаровым клапаном, размещенным на нагнетательной стороне насоса.

Кожух секции увлажнения изготавливается из нержавеющего листа, что полностью исключает коррозию, имеет окно для контроля и освещения внутреннего объема.

Эффективность увлажнения в секции такого типа составляет около 90 %.

В состав секции парового увлажнения входят: кожух секции, сепаратор пара, термодинамический конденсатоотводчик, фильтр, инжекционное сопло, серводвигатель в стандартном исполнении, напряжением питания 220 В и сигналом управления от 0 до 10 В.

Тип парогенератора подбирается в зависимости от необходимого расхода пара. В конструкцию секции входит также распределительная паровая труба из нержавеющей стали с инжекционными соплами, фильтр пара, термодинамический конденсатоотводчик, а также электронные устройства регулирования уровня воды и автоматической продувки.

Увлажнение воздуха сухим перегретым паром имеет достоинства:

- быстрое смешивание водяных паров с воздухом и легко регулируемое количество впрыскиваемого пара позволяет очень точно регулировать влажность воздуха;

- сухой перегретый пар не содержит минеральных частиц и бактерий;

- минимальные эксплуатационные расходы;

- консервация парового увлажнителя сведена к минимуму.

При необходимости обеспечения фильтрации повышенного качества в компоновку центрального кондиционера могут быть включены две секции: первичной и вторичной фильтрации. Фильтры размещаются в тех частях кондиционера, через которые проходит весь обрабатываемый воздух, и так, чтобы защитить от пыли возможно большее число секций кондиционера.

В секцию первичного фильтрования могут быть вмонтированы сетчатые фильтры класса EU1 или корзинчатые фильтры класса ЕU3. Сетчатые фильтры – это тканевые фильтры с развернутой поверхностью, уложенной в «зигзаг». Ткань армирована алюминиевой сеткой и смонтирована в кожухе, исполненном из оцинкованных стальных листов. Фильтр закреплен в установке с помощью направляющих, которые позволяют его легко демонтировать. Корзинчатый фильтр собирается из нескольких фильтрующих элементов со стандартными размерами.

Количество и размеры фильтрующих элементов, применяемых в установке, зависят от ее модели. Фильтрующие элементы корзинчатых фильтров закреплены в рамках с помощью пружинных прихватов, обеспечивающих герметичность, а также легкую и быструю смену.

Фильтрующая ткань исполнена из очень тонких синтетических волокон, не гигроскопичных, кислотоустойчивых и стойких к большинству органических растворителей.

Все фильтры могут работать при температуре до 60ºС.

Среднее значение эффективности фильтрации, обозначающее процентную долю задержанной пыли для фильтров класса ЕU1 составляет до 60 %, для класса ЕU3 – до 80 … 90 %.

В секции вторичного фильтрования применены корзинчатые фильтры класса ЕU5 … ЕU9.

Размеры и количество фильтрующих элементов также зависят от модели установки. Тип фильтрующей ткани, а также элементы крепления аналогичны секции первичного фильтрования.

Секция шумоглушения предназначена для снижения уровня шума, создаваемого центральным кондиционером. Если по условиям технологической компоновки непосредственно перед секцией шумоглушения необходимо установить вентиляторную секцию, то требуется применять специальную секцию с рассекателями воздуха, позволяющую выровнять скорость и направление потоков воздуха в поперечном сечении секции шумоглушения.

Вентиляторная секция предназначена для транспорта воздуха в центральный кондиционер и его подачи в обслуживаемые помещения. В кондиционерах применяются радиальные вентиляторы одностороннего и двухстороннего всасывания низкого и среднего давления. В зависимости от требуемой производительности и напора используются вентиляторы с рабочими лопатками, загнутыми вперед, или с лопатками, загнутыми назад, что обеспечивает легкое регулирование параметров сети. Вентиляторная секция имеет два варианта исполнения:

- с нагнетательным патрубком, который является выходом из кондиционера;

- с промежуточной секцией.

Производительность вентиляторной секции соответствует мощности центрального кондиционера.

Максимальная температура работы вентилятора 85 ºС, максимальная температура работы стандартного двигателя 40 ºС, диапазон рабочих (эксплуатационных) температур от минус 30 до плюс 80 ºС. Напор вентилятора от 200 до 2500 Па.

Возможна поставка вентиляторной группы во взрывобезопасном исполнении.

При проектировании систем вентиляции и кондиционирования для экономии теплоты и холода целесообразно использовать тепловые вторичные энергетические ресурсы, такие как:

- теплота воздуха, удаляемого системами общеобменной вентиляции, кондиционирования воздуха и местных отсосов, когда рециркуляция воздуха недопустима;

- теплота и холод технологических установок, пригодные для вентиляции и кондиционирования воздуха.

Для использования теплоты удаляемого из помещений воздуха применяются теплоутилизаторы, которые подразделяются на три типа:

1. перекрестноточные (рекуперативные) теплообменники;

2. вращающиеся (регенеративные) теплообменники;

3. система с промежуточным теплоносителем, состоящая из двух теплообменников.

Тип теплоутилизатора определяет и тип соответствующей секции центрального кондиционера.

Регулирование количества воздуха (наружного и рециркуляционного), поступающего в центральный кондиционер, осуществляется воздушными клапанами. Регулирование осуществляется с помощью электропривода, устанавливаемого на клапане.

Сторона обслуживания центральных кондиционеров определяется возможностью доступа к основному функциональному оборудованию агрегата.

2.14. Системы кондиционирования воздуха с чиллерами и фанкойлами

Чиллером называется холодильная машина, используемая в центральных системах кондиционирования. Она охлаждает или подогревает хладо-теплоноситель и подает его по системе трубопроводов в фанкойлы или другие теплообменники.

Фанкойлами называются теплообменники с вентиляторами. Они забирают или отдают теплоту хладотеплоносителю и нагревают или охлаждают помещение.

Система чиллеров-фанкойлов имеет значительные преимущества при кондиционировании объектов с большим количеством помещений, так как к одному чиллеру можно присоединить большое количество фанкойлов. При этом можно задать не только общий тепловой режим всей системы, но и регулировать режим работы каждого фанкойла с пульта, смонтированного на нем, поддерживая при этом в каждом помещении необходимую температуру. Расстояние между чиллером и фанкойлами не лимитируется.

В случае монтажа на одном объекте нескольких чиллеров их можно с помощью автоматизации связать в одну систему и производить управление с одного пульта.

Основные параметры чиллера:

- холодопроизводительность (от единиц кВт до тысяч кВт);

- при наличии теплового насоса – теплопроизводительность (кВт).

Основные характеристики фанкойлов:

- холодопроизводительность (от единиц до десятков кВт);

- производительность по воздуху (м³/ч).

Чиллеры можно разделить на два типа:

- с воздушным охлаждением конденсатора;

- с водяным охлаждением конденсатора.

При установке агрегатов с воздушным охлаждением необходимо соблюдать расстояние, которое гарантирует наилучшую вентиляцию теплообменника конденсатора. В случае невыполнения данного требования и несоблюдения необходимого пространства может стать причиной недостаточного расхода воздуха для охлаждения конденсатора и как следствие привести к значительному сокращению холодопроизводительности и увеличению потребляемой мощности.

Вентиляторы не должны быть соединены с воздуховодами, имеющими высокое сопротивление, поскольку не допускается рециркуляция отработанного воздуха через теплообменник вентилятора. Агрегат должен располагаться так, чтобы оставалось достаточно места между теплообменниками и любыми преградами, для того чтобы добиться наилучшего теплообмена и упростить обслуживание.

Когда два или более агрегатов расположены один за другим, то рекомендуется, чтобы теплообменники конденсаторов находились друг от друга на расстоянии не меньше 2500 мм. Сокращение данного расстояния может привести к рециркуляции теплого отработанного воздуха. В случае если агрегат расположен в помещении, окруженном стенами или преградами такой же высоты, как агрегат, то необходимо, чтобы между агрегатом и боковыми поверхностями было не меньше 2000 мм. В случае если преграды выше агрегата расстояние между поверхностью и агрегатом должно быть не меньше 2500 мм.

Фанкойлы производятся с одним или двумя теплообменниками. В соответствии с этим система может быть:

- двухтрубная – в ней используются фанкойлы с одним теплообменником, в который поступает холодный или горячий хладотеплоноситель (от чиллера с тепловым насосом или от системы центрального отопления);

- четырехтрубная – фанкойлы с двумя теплообменниками. В один при этом подается хладо-теплоноситель от чиллера, а во второй – горячая вода из системы центрального отопления. При использовании четырехтрубной системы фанкойлы зимой работают как радиаторы центрального отопления (поэтому их надо устанавливать под окнами).

При проектировании системы чиллер-фанкойл производятся следующие расчеты:

- определяются теплоизбытки по каждому помещению и подбираются в каждое помещение фанкойлы необходимой хладопроизводительности;

- по сумме теплоизбытков подбирается чиллер необходимой хладо-теплопроизводительности;

- проводится гидравлический расчет системы для определения диаметров трубопроводов каждого участка, а также выясняется, если используется чиллер со встроенной насосной станцией (гидроциркуляционным модулем), то достаточно ли его давления для нормальной работы системы;

- если используется чиллер без встроенной насосной станции (гидроциркуляционного модуля), то по данным расчета подбирается необходимая насосная станция.

Конструктивными элементами чиллеров являются компрессоры, которые могут быть спиральными или поршневыми, теплообменники.

Насосные станции, которые обеспечивают подачу необходимого количества теплоносителя к потребителям, представляют собой законченный агрегат, включающий циркуляционные насосы, расширительный бак, запорную арматуру и необходимую автоматику.

Производительность фанкойлов можно повысить, увеличивая расход воды, однако при этом необходимо ставить более мощную насосную станцию, что также увеличивает ее стоимость и эксплуатационные расходы.

Оптимальное значение температуры жидкости на выходе чиллера находится в пределах от 5 до 8 ºС, а на входе – от 10 до 12 ºС.

Максимальная температура охлаждающей воды на выходе составляет 12 ºС, а минимальная – 4 ºС. Расход жидкости в чиллере G, л/с, можно определить по формуле

, (2.26)

где Q_чил – производительность чиллера, кВт; Δt – перепад температуры, равный 5 - 6ºС.

Общий объем воды в системе должен быть не менее 3,2 л на 1 кВт производительности чиллера.

Когда необходимо повысить точность поддержания температуры воды или когда чиллер должен работать при температуре окружающей среды ниже 0 ºС, объем воды нужно увеличить до 6,0 … 10,0 л/кВт.

Расход воздуха через фанкойл составляет от 130 до 1500 м³/ч. Фанкойл может устанавливаться на полу, подвешиваться на стене или потолке, встраиваться в воздуховоды за подшивным потолком. Но в любом случае фанкойл состоит из одинаковых по назначению составных элементов, а именно: жидкостного теплообменника с оребренными трубами, вентилятора, многоскоростного электродвигателя, воздушного фильтра, двух- или трехходового клапана, системы управления, конденсатного насоса, поддона для сбора конденсата.

Регулировка производительности фанкойла производится путем изменения скорости вращения центробежного вентилятора или изменения расхода жидкости. Расход жидкости изменяется двух- или трехходовым клапаном, управляемым контроллером.

2.15. Автономные кондиционеры

2.15.1. Кондиционеры сплит-систем

Для кондиционирования воздуха в жилых и общественных помещениях наибольшее распространение получили кондиционеры сплит-систем.

Кондиционеры сплит-систем состоят из внешнего блока (компрессорно-конденсаторного агрегата) и внутреннего блока (испарительного). Во внешнем блоке находятся компрессор, конденсатор и вентилятор.

Внешний блок может быть установлен на стене здания, на крыше или чердаке, в подсобном помещении или на балконе, то есть в таком месте, где горячий конденсатор может продуваться атмосферным воздухом более низкой температуры. Внутренний блок устанавливается непосредственно в кондиционируемом помещении и предназначен для охлаждения или нагревания воздуха, фильтрации его и создания необходимой подвижности воздуха в помещении. Блоки соединены между собой двумя тонкими медными трубками в теплоизоляции, которые проводятся, как правило, в подвесных потолках, за панелями и закрываются декоративными пластиковыми коробами.

Конструктивное и дизайнерское исполнение внутренних блоков весьма разнообразно, что позволяет решать практически любые задачи по кондиционированию помещений от 15 до 140 м², учитывая при этом интерьер помещений и индивидуальные требования потребителя.

Внутренние блоки сплит-систем эффективно поддерживают заданную температуру, обеспечивают равномерное распределение воздуха в помещении и работают практически бесшумно.

Основным преимуществом кондиционеров сплит-систем является относительная простота конструкции, позволяющая получить достаточно низкую стоимость кондиционера при быстрой и легкой установке.

Недостатком таких кондиционеров можно считать невозможность подачи в помещение свежего воздуха. Только модели большой мощности и настенно-потолочного типа позволяют организовывать подмес небольшого количества свежего воздуха (до 10 %).

2.15.2. Бытовые кондиционеры

Бытовые кондиционеры, предназначенные для установки в жилых домах, офисах, на дачах и т.п., должны отвечать следующим требованиям:

- напряжение питания должно быть однофазным. Величина напряжения и частота определяются стандартами страны, в которой устанавливается кондиционер;

- потребляемая мощность не должна превышать 3,0 кВт. Это та мощность, которую допускается потреблять от стандартной бытовой однофазной розетки;

- так как потребляемая мощность бытового кондиционера не должна превышать 3 кВт, а холодильный коэффициент бытового кондиционера равен от 2,3 до 2,5, то производительность не может быть больше, чем 7,5 кВт.

Кондиционеры с производительностью более 7,0 кВт относятся к полупромышленным. Допустимый уровень звукового давления, создаваемый кондиционером в помещении, не должен превышать 40 дБ (А). Это условие выполняется кондиционерами, у которых элементы с повышенным уровнем шума вынесены за пределы помещения.

Бытовые кондиционеры в основном предназначены для работы в теплый период в режиме охлаждения. В режиме нагрева бытовые кондиционеры используют только в переходный период года, когда центральное или местное отопление еще не включено. Поэтому диапазон температуры окружающей среды, при которой целесообразно использовать бытовой кондиционер, составляет от минус 5 ºС до плюс 35 ºС.

Конструкция кондиционеров должна обеспечивать их монтаж как во вновь строящихся, так и в заселенных зданиях, с минимальными строительно-монтажными работами и в кратчайшие сроки.