- кондиционеры

-вентиляция

• тепловое оборудование

• увлажнители, очистители воздуха

• встроенные пылесосы

- диспенсеры

г. Тюмень,ул.30 лет Победы –113^А-304 тел./факс 35-36-66; 35-47-71

15 апреля 2003 г.

исх. № 86

Рецензия творческой работы

учащегося

ГОУ «Лицей Тюменской области»

Исаев А.Ю.

по теме «Системы кондиционирования и вентиляции».

В предложенной для рецензии работе дан обзор истории развития климатической техники, подробно проанализированы технические особенности использования различных систем вентиляции и кондиционирования воздуха, национальные традиции предпочтений различных типов кондиционеров в регионах мира.

Подробный анализ конструктивных особенностей всех типов кондиционеров убеждает в глубоких знаниях автора, полученных в результате изучения современной технической литературы, описывающей наиболее прогрессивную технику вышедшею на рынок климатической техники в 21 веке.

Описание систем вентиляции и особенностей их применения в производстве позволяет понять различие применения всех типов вентиляции в зависимости от поставленных целей и условий эксплуатации.

Пример расчета мощности кондиционера для зала выполнен профессионально с учетов всех теплоизбытков, правильно подобрана модель кондиционера, на основании приведенного расчета можно на практике выполнить проект и произвести монтаж кондиционера.

Представленная Исаевым А.Ю. творческая работа по сути является творческим проектом, т.к. имеет четко выраженный прикладной характер, выполнена на профессиональном уровне и заслуживает максимально высокой оценки.

Научный руководитель работы

Директор ООО «СибАйр» Ю.М. Завьялов

Министерство образования Российской Федерации

Государственное общеобразовательное учреждение – лицей
Тюменской области

Творческая работа

Тема: Системы кондиционирования и вентиляции

Выполнил: Исаев А.Ю.

Научный консультант: Завьялов Ю.М. «СибАйр» (Системы кондиционирования и вентиляции)

Научный Руководитель: Завьялов Ю.М.

Оценка работы _

Тюмень 2003г.

Содержание

Введение

Здоровье, работоспособность, да и просто самочувствие человека в значительной степени определяются условиями микроклимата и воздушной среды в жилых и общественных помещениях, где он проводит значительную часть своего времени.

Если говорить о физиологическом воздействии на человека окружающего воздуха, то следует напомнить, что человек в сутки потребляет около 3 кг пищи и 15 кг воздуха. Что это за воздух, какова его свежесть и чистота, душно, жарко или холодно человеку в помещении, во многом зависит от инженерных систем, специально предназначенных для обеспечения воздушного комфорта.

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

Для достижения цели поставлены следующие задачи:

1. Выяснить значение кондиционирования воздуха опираясь на историю создания кондиционеров.

2. Классифицировать системы вентиляции.

3. Классифицировать системы кондиционирования воздуха.

4. Вывести экспресс – методику расчета теплопритоков и, опираясь на нее, произвести расчет мощности кондиционера для помещения музыкального зала школьного отделения нашего лицея.

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

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

ГЛАВА I

История создания кондиционеров

Мало кто знает, что слово кондиционер впервые было произнесено вслух еще в 1815 году. Именно тогда француз Жан Шабаннес получил британский патент на метод "кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях". Однако, практического воплощения идеи пришлось ждать достаточно долго. Только в 1902 году американский инженер-изобретатель Уиллис Карриер собрал промышленную холодильную машину для типографии Бруклина в Нью-Йорке. Самое любопытное, что первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, здорово ухудшавшей качество печати…

Правда, уже через год аристократия Европы, посещая Кельн, считала своим долгом посетить местный театр. Причем, живой интерес публики вызывала не только (и не столько) игра труппы, а приятный холодок царивший в зрительном зале даже в самые знойные месяцы. А когда в 1924 году система кондиционирования была установлена в одном из универмагов Детройта, наплыв зевак был просто умопомрачительным. Если бы хозяин заведения догадался брать плату за вход, то, наверное, в короткий срок обогнал бы и Форда, и Рокфеллера. Впрочем, заведение внакладе не осталось—в считанные дни его оборот вырос более чем в три раза!

Эти первые аппараты и стали предками современных систем центрального кондиционирования воздуха. Уже в те годы существовали водоохлаждающие машины—чиллеры, внутренние блоки—фанкойлы и нечто напоминающее современные центральные кондиционеры.

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

"Ископаемым" предком всех современных сплит-систем и оконников может считаться первый комнатный кондиционер, выпущенный компанией General Electric еще в 1929 году. Поскольку в качестве хладагента в этом устройстве использовался аммиак, пары которого небезопасны для здоровья человека, компрессор и конденсатор кондиционера были вынесены на улицу. То есть, по своей сути, это устройство было самой настоящей сплит-системой! Однако, начиная с 1931 года, когда был изобретен безопасный для человеческого организма хладагент—фреон, конструкторы сочли за благо собрать все узлы и агрегаты кондиционера в одном корпусе. Так появились первые оконные кондиционеры, далекие потомки которых успешно работают и в наши дни. Более того, в США, Латинской Америке, на Ближнем Востоке и в Индии «оконники» до сих пор являются наиболее популярным типом кондиционеров. Причины их успеха очевидны: они примерно вдвое дешевле аналогичных по мощности сплит-систем, а их монтаж не требует наличия специальных навыков и дорогостоящего инструмента. Последнее особенно важно вдали от очагов цивилизации, где легче отловить снежного человека, нежели найти гражданина знакомого с труборезом и заправочной станцией с блоком манометров.

Долгое время лидерство в области новейших разработок по вентиляции и кондиционированию воздуха принадлежало американским компаниям, однако, в конце 50-х, начале 60-х годов инициатива прочно перешла к японцам. В дальнейшем именно они определили лицо современной индустрии климата.

В 1958 году Японская компания Daikin разработала первый тепловой насос, тем самым, научив кондиционеры работать на тепло. А еще через три года произошло событие в значительной мере предопределившее дальнейшее развитие бытовых и полупромыщленных систем кондиционирования воздуха. Это—начало массового выпуска сплит-систем. Начиная с 1961 года, когда японская компания Toshiba впервые запустила в серийное производство кондиционер, разделенный на два блока, популярность этого типа климатического оборудования постоянно росла. Благодаря тому, что наиболее шумная часть кондиционера—компрессор теперь вынесена на улицу, в помещениях оборудованных сплит-системами намного тише, чем в комнатах, где работаю оконники. Интенсивность звука уменьшена на порядок! Второй огромный плюс—это возможность разместить внутренний блок сплит-системы в любом удобном месте.

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

В 1969 году компания Daikin выпустила кондиционер, в котором с одним внешним блоком работало сразу несколько внутренних. Так появились мультисплит-системы. Сегодня они могут включать в себя от двух до шести внутренних блоков, различных типов.

Существенным нововведением стало появление кондиционера инверторного типа. В 1981 году компания Toshiba предложила первую сплит-систему, способную плавно регулировать свою мощность, а уже в 1998 году инверторы заняли 95% японского рынка.

Ну и, наконец, последний из наиболее популярных в мире типов кондиционеров—VRV—системы были предложены компанией Daikin в 1982 году. Центральные интеллектуальные системы типа VRV состоят из наружных и внутренних блоков, которые могут быть удалены друг от друга на 100 метров, причем 50 из них по вертикали. К тому же, установка VRV-систем достаточно проста и не занимает много времени. Монтаж можно вести даже после проведения отделочных работ, а при острой необходимости — не прерывая работу офиса. Возможен и поэтапный ввод мощностей, с отдельных этажей или помещений. А вот традиционные центральные системы кондиционирования надо закладывать в проект еще на стадии строительства.

Благодаря целому ряду уникальных достоинств VRV системы составили серьезную конкуренцию традиционным центральным системам кондиционирования воздуха, а в ряде стран, например в Японии, практически полностью вытеснили их с рынка.

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

ГЛАВА II

Классификация систем вентиляции

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

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

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

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

    2. По назначению: приточные и вытяжные.

    3. По зоне обслуживания: местные и общеобменные.

    4.По конструктивному исполнению: канальные и бесканальные.

Естественная вентиляция.

    Перемещение воздуха в системах естественной вентиляции происходит:

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

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

    • в результате воздействия так называемого ветрового давления.

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

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

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

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

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

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

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

Механическая вентиляция.

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

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

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

Приточная вентиляция.

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

Вытяжная вентиляция.

    Вытяжная вентиляция удаляет из помещения (цеха, корпуса) загрязненный или нагретый отработанный воздух.

    В общем случае в помещении предусматриваются как приточные, так и вытяжные системы. Их производительность должна быть сбалансирована с учетом возможности поступления воздуха в смежные помещения или из смежных помещений. В помещениях может быть также предусмотрена только вытяжная или только приточная система. В этом случае воздух поступает в данное помещение снаружи или из смежных помещений через специальные проемы или удаляется из данного помещения наружу, или перетекает в смежные помещения.

    Как приточная, так и вытяжная вентиляция может устраиваться на рабочем месте (местная) или для всего помещения (общеобменная) (Рис.3 стр.32). .

Местная вентиляция.

    Местной вентиляцией называется такая, при которой воздух подают на определенные места (местная приточная вентиляция) и загрязненный воздух удаляют только от мест образования вредных выделений (местная вытяжная вентиляция).

Местная приточная вентиляция.

    К местной приточной вентиляции относятся воздушные души (сосредоточенный приток воздуха с повышенной скоростью). Они должны подавать чистый воздух к постоянным рабочим местам, снижать в их зоне температуру окружающего воздуха и обдувать рабочих, подвергающихся интенсивному тепловому облучению.

    К местной приточной вентиляции относятся воздушные оазисы — участки помещений, отгороженные от остального помещения передвижными перегородками высотой 2–2,5 м, в которые нагнетается воздух с пониженной температурой. (Рис.4 стр.33).

    Местную приточную вентиляцию применяют также в виде воздушных завес (у ворот, печей и пр.), которые создают как бы воздушные перегородки или изменяют направление потоков воздуха. Местная вентиляция требует меньших затрат, чем общеобменная. В производственных помещениях при выделении вредностей (газов, влаги, теплоты и т. п.) обычно применяют смешанную систему вентиляции — общую для устранения вредностей во всем объеме помещения и местную (местные отсосы и приток) для обслуживания рабочих мест (Рис.5 стр.33).

Местная вытяжная вентиляция.

    Местную вытяжную вентиляцию применяют, когда места выделений вредностей в помещении локализованы и можно не допустить их распространение по всему помещению.

     Местная вытяжная вентиляция в производственных помещениях обеспечивает улавливание и отвод вредных выделений: газов, дыма, пыли и частично выделяющегося от оборудования тепла. Для удаления вредностей применяют местные отсосы (укрытия в виде шкафов, зонты, бортовые отсосы, завесы, укрытия в виде кожухов у станков и др.). Основные требования, которым они должны удовлетворять:

    • Место образования вредных выделений по возможности должно быть полностью укрыто.

    • Конструкция местного отсоса должна быть такой, чтобы отсос не мешал нормальной работе и не снижал производительность труда.

    • Вредные выделения необходимо удалять от места их образования в направлении их естественного движения (горячие газы и пары надо удалять вверх, холодные тяжелые газы и пыль — вниз).

     Конструкции местных отсосов условно делят на три группы:

    • Полуоткрытые отсосы (вытяжные шкафы, зонты, см. рис.2 стр.32). Объемы воздуха определяются расчетом.

    • Открытого типа (бортовые отсосы). Отвод вредных выделений достигается лишь при больших объемах отсасываемого воздуха
(рис.3 стр.32).

    Система с местными отсосами изображена на рис.4 стр.33

    Основными элементами такой системы являются местные отсосы — укрытия (МО), всасывающая сеть воздуховодов (ВС), вентилятор (В) центробежного или осевого типа, ВШ — вытяжная шахта.

    При устройстве местной вытяжной вентиляции для улавливания пылевыделений удаляемый из цеха воздух, перед выбросом его в атмосферу, должен быть предварительно очищен от пыли. Наиболее сложными вытяжными системами являются такие, в которых предусматривают очень высокую степень очистки воздуха от пыли с установкой последовательно двух или даже трех пылеуловителей (фильтров).

    Местные вытяжные системы, как правило, весьма эффективны, так как позволяют удалять вредные вещества непосредственно от места их образования или выделения, не давая им распространиться в помещении. Благодаря значительной концентрации вредных веществ (паров, газов, пыли), обычно удается достичь хорошего санитарно-гигиенического эффекта при небольшом объеме удаляемого воздуха.

    Однако местные системы не могут решить всех задач, стоящих перед вентиляцией. Не все вредные выделения могут быть локализованы этими системами. Например, когда вредные выделения, рассредоточенны на значительной площади или в объеме; подача воздуха в отдельные зоны помещения не может обеспечить необходимые условия воздушной среды, тоже самое если работа производится на всей площади помещения или ее характер связан с перемещением и т. д.

    Общеобменные системы вентиляции — как приточные, так и вытяжные, предназначены для осуществления вентиляции в помещении в целом или в значительной его части.

    Общеобменные вытяжные системы относительно равномерно удаляют воздух из всего обслуживаемого помещения, а общеобменные приточные системы подают воздух и распределяют его по всему объему вентилируемого помещения.

Общеобменная приточная вентиляция.

    Общеобменная приточная вентиляция устраивается для ассимиляции избыточного тепла и влаги, разбавления вредных концентраций паров и газов, не удаленных местной и общеобменной вытяжной вентиляцией, а также для обеспечения расчетных санитарно-гигиенических норм и свободного дыхания человека в рабочей зоне.

    При отрицательном тепловом балансе, т. е. при недостатке тепла, общеобменную приточную вентиляцию устраивают с механическим побуждением и с подогревом всего объема приточного воздуха. Как правило, перед подачей воздух очищают от пыли.

    При поступлении вредных выделений в воздух цеха количество приточного воздуха должно полностью компенсировать общеобменную и местную вытяжную вентиляцию.

Общеобменная вытяжная вентиляция.

    Простейшим типом общеобменной вытяжной вентиляции является отдельный вентилятор (обычно осевого типа) с электродвигателем на одной оси (рис.5 стр.33), расположенный в окне или в отверстии стены. Такая установка удаляет воздух из ближайшей к вентилятору зоны помещения, осуществляя лишь общий воздухообмен.

    В некоторых случаях установка имеет протяженный вытяжной воздуховод. Если длина вытяжного воздуховода превышает 30–40 м и соответственно потери давления в сети составляют более 30–40 кг/м2, то вместо осевого вентилятора устанавливается вентилятор центробежного типа.

    Когда вредными выделениями в цехе являются тяжелые газы или пыль и нет тепловыделений от оборудования, вытяжные воздуховоды прокладывают по полу цеха или выполняют в виде подпольных каналов.

    В промышленных зданиях, где имеются разнородные вредные выделения (теплота, влага, газы, пары, пыль и т. п.) и их поступление в помещение происходит в различных условиях (сосредоточенно, рассредоточенно, на различных уровнях и т. п.), часто невозможно обойтись какой-либо одной системой, например, местной или общеобменной.

    В таких помещениях для удаления вредных выделений, которые не могут быть локализованы и поступают в воздух помещения, применяют общеобменные вытяжные системы.

    В определенных случаях в производственных помещениях, наряду с механическими системами вентиляции, используют системы с естественным побуждением, например, системы аэрации.

Канальная и бесканальная вентиляция.

    Системы вентиляции имеют разветвленную сеть воздуховодов для перемещения воздуха (канальные системы) либо каналы (воздуховоды) могут отсутствовать, например, при установке вентиляторов в стене, в перекрытии, при естественной вентиляции и т. д. (бесканальные системы).

    Таким образом, любая система вентиляции может быть охарактеризована по указанным выше четырем признакам: по назначению, зоне обслуживания, способу перемешивания воздуха и конструктивному исполнению.

Системы вентиляции влючают группы сомого разнообразного оборудования: