Говоря о видах систем кондиционирования, следует отметить, что общепринятой классификации не существует. Это связано с большим количеством вариантов принципиальных схем, технических и функциональных характеристик, которые определяются не только техническими особенностями самих систем, но и объектами применения (кондиционируемыми помещениями).
Классифицировать современные системы кондиционирования воздуха (СКВ) можно по следующим признакам:
- по назначению (объекту применения) — комфортные и технологические;
- по расположению оборудования по отношению к обслуживаемому помещению — центральные и местные;
- по наличию собственного источника тепла и холода — автономные и неавтономные;
- по принципу работы — прямоточные, рециркуляционные и комбинированные;
- по способу регулирования параметров обработанного воздуха — с качественным (однотрубным) и количественным (двухтрубным) регулированием;
- по степени обеспечения метеорологических условий — первого, второго и третьего класса;
- по количеству обслуживаемых помещений — однозональные и многозональные;
- по давлению, которое формируют вентиляторы кондиционеров — низкого, среднего и высокого давления.
Помимо этого, существуют системы кондиционирования, предназначенные для обслуживания специальных технологических процессов, в том числе систем с изменяющимися во времени метеорологическими параметрами.
Комфортные системы кондиционирования предназначаются для создания и поддержания температуры, относительной влажности, чистоты и скорости движения воздуха, которые соответствуют оптимальным санитарно-гигиеническим требованиям для жилых, общественных и административно-бытовых зданий и помещений.
Технологические системы кондиционирования применяются с целью обеспечения параметров воздуха, которые отвечают требованиям того или иного производства. В помещениях, где находятся люди, технологическое кондиционирование производится с учетом санитарно-гигиенических требований к состоянию воздушной среды.
В центральных системах кондиционирования осуществляется приток извне холода, доставляемого холодной водой или хладагентом, и тепла, доставляемого горячей водой, паром или электричеством. Центральные СКВ располагаются вне обслуживаемых помещений и обрабатывают воздух в одном большом помещении, либо в нескольких зонах такого помещения или нескольких отдельных помещений. В ряде случаев одно большое помещение может обслуживаться несколькими центральными кондиционерами (например, театральный зал, производственный цех, закрытый стадион или каток).
Центральные СКВ оснащают центральными неавтономными кондиционерами, изготавливаемыми по типовым схемам компоновки оборудования и их модификациям.
К преимуществам центральных СКВ следует отнести:
- возможность поддержания в помещениях заданных параметров температуры и относительной влажности воздуха;
- сосредоточение оборудования, нуждающегося в регулярном обслуживании и ремонте — как правило, в одном месте;
- возможность обеспечения эффективного шумо-и виброгашения.
Однако следует отметить, что центральные СКВ имеют крупные габариты и требуют проведения сложных монтажно-строительных работ по их установке, ввиду чего эти системы невозможно использовать в существующих реконструируемых зданиях.
Принципы работы кондиционера
Принципы работы кондиционера имеют сходство с принципами работы холодильника. Хладагент, движение которого поддерживается компрессором, циркулирует по закрытому контуру системы. Сначала в компрессор из испарителя поступает холодный парообразный хладагент низкого давления, который затем сжимается, в ходе чего происходит повышение его температуры и давления.
Далее разогретый парообразный хладагент проникает в конденсатор, где происходит процесс конденсации, т. е. хладагент переходит в состояние жидкости высокого давления.
Вентилятор системы охлаждения отводит от хладагента тепло, которое поступает в окружающую среду.
Жидкий хладагент поступает в расширительный клапан, где происходит резкое расширение хладагента, а также снижение его давления и температуры, т. е. его переход в туманообразное состояние. Подача хладагента в испаритель контролируется регулятором потока.
В испарителе хладагент низкого давления начинает кипеть и забирать тепло от воздуха, находящегося в помещениях; при этом хладагент переходит в газообразное состояние. Далее газообразный хладагент возвращается в компрессор, и все повторяется. Последовательность рассмотренных этапов превращений хладагента называется циклом охлаждения. Если воздух в кондиционере требуется нагреть, применяется обратный цикл.
Одной из задач, для решения которых обычно применяются кондиционеры, выступает снижение уровня влажности воздуха. Происходит это следующим образом. Холодный испарительный змеевик, температура которого ниже точки росы, конденсирует водяной пар из воздуха; образующаяся вода поступает в дренажную систему, вследствие чего влажность воздуха понижается. Точка росы — это температура, до которой при данном давлении должен охладиться воздух, чтобы присутствующий в нем водяной пар начал конденсироваться в росу. Обычно кондиционеры способны поддерживать относительную влажность воздуха в пределах 40—60%. При использовании кондиционера с парогенератором становится возможным поддержание точного зафиксированного уровня влажности. Существуют кондиционеры, которые могут не только осушать, но и увлажнять воздух — они называются прецизионными.
С целью обеспечения достаточного уровня комфорта в местах с очень сухим воздухом применяются испарительные охладители — устройства, забирающие воздух извне и пропускающие его через влажную прокладку. Простейшим вариантом подобного устройства являются древнеперсидские системы охлаждения воздуха, которые упоминались выше. Охладитель, в котором для охлаждения и увлажнения воздуха применялся лед, в 1842 г.был запатентован американцем Д. Г. Апалачиколой, применившим данное устройство в госпитале для больных малярией. Современные испарительные охладители не только весьма эффективны при повышенной сухости воздуха, также они характеризуются относительно невысокой стоимостью, просты и надежны в эксплуатации.
В настоящее время большее значение приобретает проблема энергосбережения при кондиционировании воздуха. Одновременно ввиду существенно ухудшившегося состояния окружающей среды обеспечение помещений чистым воздухом выступает одной из наиболее значимых задач. В особенности большую роль качество воздуха играет в медицине, производстве электроники и в других высокотехнологичных производствах. С целью поддержания точных значений температуры и влажности используются прецизионные кондиционеры.