По кондиционированию воздуха

       Отношение мощности охлаждения к потребляемой мощности является основным показателем  энергоэффективности кондиционера, в технических каталогах это  отношение обозначается как ERR. Другой коэффициент — COP равен отношению  мощности обогрева к потребляемой мощности. Коэффициент ERR бытовых сплит-систем обычно находится в диапазоне  от 2.5 до 3.5, а COP — от 2.8 до 4.0. Можно  заметить, что значение

       COP выше, чем ERR. Это связано с тем,  что в процессе работы компрессор  нагревается и передает фреону  дополнительно тепло. Именно поэтому  кондиционеры всегда выделяют  больше тепла, чем холода. Для  обозначения энергоэффективности  бытовой техники существует семь  категорий, обозначаемых буквами  от A (лучшей) до G (худшей). Кондиционеры  категории A имеют COP > 3.6 и ERR > 3.2, а категории G — COP < 2.4 и  ERR < 2.2.

       Следует заметить, что потребляемая мощность и мощность охлаждения обычно измеряются в соответствии со стандартом ISO 5151 (температура внутри помещения 27 °С, снаружи 35 °С). При изменении этих условий мощность и КПД кондиционера будут меньше (например, при температуре  наружного воздуха, равной минус 20 °С мощность кондиционера составит всего 30% от номинала).

       Для подбора необходимых кондиционеров  надо рассчитать теплоизбытки помещений, в которые входит выделяемое тепло  от солнечной радиации, освещения, людей, оргтехники и т.д.

Определяем  по каждому помещению. Теплоизбытки помещения Q1, в зависимости от объёма, рассчитываются по формуле:

Q₁=V*q;

V=S*h, где  S - площадь помещения (м²), h - высота (м),

q = 30 Вт (если нет солнца в помещении); 35 Вт (среднее значение); 40 Вт (если  большое остекление с солнечной  стороны).

Подсчитываем  избыточное тепло от находящейся  в помещении оргтехники - Q₂, - в среднем берётся 300 Вт на 1 компьютер, или примерно 30% от потребляемой мощности оборудования.

Избыточное  тепло от людей, находящихся в  помещении - Q3:

1 человек  - 100 Вт (для офисных помещений) 

100-300 Вт (для ресторанов, помещений, где  люди занимаются физическим трудом)

Q _{общ. изб.}= Q1 + Q2 + Q3

Подбираем один или несколько кондиционеров, дающих в сумме такую же или  несколько большую холодопроизводительность.

Пример:

Исходные  данные:

офисное помещение - 54 м²,

высота  помещения - 3 м;

количество  людей - 9 человек;

3 - компьютера:

Q1=54х3х35=5670 Вт;

Q2=3х300=900 Вт;

Q3=9х100=900 Вт;

Qобщ._изб=7470 Вт 

4.Гидравлический расчет трубопроводов в системах кондиционирования

Использование трубопроводов в системах кондиционирования  и вентиляции

В системах кондиционирования теплоноситель  перемещается по трубопроводам. Необходимый  диаметр труб зависит от расхода  теплоносителя.

При движении теплоносителя по трубопроводу происходят потери давления из-за гидравлических сопротивлений: трения и местных  сопротивлений. Поэтому для расчета  трубопровода используют формулы гидравлики. Принципы гидравлического расчета  не зависят от вида теплоносителя, которым  может быть вода, пар, хладагенты и  т.д.

Наиболее  распространенный метод расчета  трубопроводов - метод удельных потерь давления. Этот метод состоит в  раздельном подсчете потерь давления на трение и на местные сопротивления  в каждом участке системы труб.

        Потери давления в трубопроводе на трение

Потери  давления на преодоление сил трения зависят от плотности и скорости течения теплоносителя, а также  параметров трубопровода. Потери на трение Pтр измеряются в кг на кв.м. и рассчитываются по формуле:

Pтр = (x*l/d) * (v*v*y)/2g,

где x - безразмерный коэффициент трения, l - длина трубы в метрах, d - диаметр  трубы в метрах, v - скорость течения  перемещаемой среды в м/с, y - плотность  теплоносителя в кг/куб.м., g - ускорение  свободного падения (9,8 м/с2).

       Коэффициент трения x определяется материалом и  шероховатостью стенок трубы, а также  режимом движения жидкости. Различают  два режима течения: ламинарное и турбулентное. Чтобы не рассчитывать каждый раз потери на трение в трубе, составлены таблицы гидравлических потерь в зависимости от диаметра труб и расхода жидкости. Они содержатся в справочниках проектировщика систем кондиционирования. Ниже приведена таблица гидравлического расчета для обыкновенных стальных водогазопроводных труб (ГОСТ 3262-62), по которым движется вода.

5.Режимы течения жидкости.

       Ламинарное  течение. Потоки жидкости перемещаются в направлении течения, без образования вихрей. Гидравлическое сопротивление трубопровода зависит только от скорости движения теплоносителя. При скоростях теплоносителя, не превышающих 1-2 м/с, можно для расчетов считать течение ламинарным.

       Турбулентное  течение. При повышении скорости течения теплоносителя возникает турбулентность течения. Кроме перемещения в направлении потока, струи жидкости завихряются. При этом гидравлическая шероховатость труб повышается, то есть сильно увеличивается сопротивление трения. Поэтому при перемещении теплоносителя по трубопроводу нужно избегать турбулентностей. 
 

       5.1.Потери давления в трубопроводе на местные сопротивления.

При изменении  направления и скорости движения теплоносителя в трубопроводе системы  кондиционирования возникают дополнительные сопротивления. Они называются местными и происходят в клапанах, отводах  и т.п.

Потери  давления на местные сопротивления  на участке трубопровода рассчитываются по формуле:

Р_мест = W* (v*v*y)/2g,

где v - скорость течения перемещаемой среды  в м/с, y - плотность теплоносителя  в кг/куб.м., g - ускорение свободного падения (9,8 м/с²), W - суммарный коэффициент местных сопротивлений на данном участке. Он определяется опытным путем либо содержится в справочниках.

Потери  давления на местные сопротивления Z ищут отдельно для каждого участка  сети трубопровода.

Сначала определяют суммарный коэффициент W для участка.

Затем умножают на динамический напор теплоносителя (v*v*y)/2g.

Замечание: при расчете водяных систем можно  воспользоваться упрощенной формулой: Р_мест = 50W*v*v.

       5.2.Расчет общих потерь давления

Общие потери давления складываются из действия трения и местных сопротивлений:

 Р  = Ртр + Рмест.

Определяем  потери давления на самом нагруженном  участке. Обычно это самый удаленный  от источника тепло - холодоснабжения  участок трубопровода.

Затем приравниваем потери давления в последующих  ответвлениях к потерям на самом  нагруженном участке. Допустимо  расхождение до 10-15%.

Складывая потери давления частей трубопровода, получим общие потери давления в  трубопроводе системы кондиционирования.

6.Тип фреона

       Фреон — это, хладагент, которое переносит тепло из внутреннего блока сплит-системы в наружный. Фреоны (другое их название — хлорфторуглероды) представляет собой смесь метана и этана, в которых атомы водорода замещаются атомами фтора и хлора. Все хладагенты, используемые в бытовых приборах, являются негорючими и безвредными для людей веществами. Существует несколько типов фреона, отличающиеся химическими формулами и физическими свойствами. В кондиционерах и холодильниках чаще всего используются фреоны R-12, R-22, R-134a, R-407C , R-410A и некоторые другие. В сплит-системе Panasonic SLH12PN используется именно фреон марки R-22.

       Лет пять назад практически все бытовые  кондиционеры, поставлявшиеся, работали на фреоне R-22, который отличался  низкой ценой и был прост в  использовании. Однако в 2000 — 2003 годах  в большинстве европейских стран  вступило в силу законодательство, ограничивающее применение фреона R-22. Вызвано это было тем, что многие фреоны, в том числе и R-22 разрушают  озоновый слой. Для измерения «вредности»  фреонов была введена шкала, в  которой за единицу был принят озоноразрушающий потенциал фреона R-13, на котором работает большинство  старых холодильников. Потенциал фреона R-22 равен 0.05, а новых озонобезопасных  фреонов R-407C и R-410A — нулю. Поэтому  к настоящему времени большинство  производителей, ориентированных на европейский рынок были вынуждены  перейти на выпуск кондиционеров, использующих озонобезопасные фреоны 407C и R-410A.

Новые фреоны по своим свойствам отличаются от привычного R-22:

• Новые  фреоны имеют более высокое давление конденсации — до 26 атмосфер против 16 атмосфер у фреона R-22, то есть все  элементы холодильного контура кондиционера должны быть более прочными, а значит и более дорогими.

• Озонобезопасные  фреоны являются не однородными, то есть они состоят из смеси нескольких простых фреонов. Например, R-407C состоит  из трех компонентов — R-32, R-134a и R-125. Это приводит к тому, что даже при незначительной утечке из фреона сначала испаряются более легкие компоненты, изменяя его состав и  физические свойства. После этого  приходится сливать весь ставший  некондиционным фреон и заново заправлять кондиционер. В этом отношении фреон R-410A является более предпочтительным, поскольку он является условно изотропным, то есть все его компоненты испаряются примерно с одинаковой скоростью  и при незначительной утечке кондиционер  можно просто дозаправить.

• Компрессорное  масло, которое циркулирует в  холодильном контуре вместе с  фреоном, должно быть не минеральным, как  в случае с фреоном R-22, а полиэфирным. Такое масло обладает одним существенным недостатком — высокой гигроскопичностью, то есть оно быстро впитывает влагу  из атмосферного воздуха. А вода, попавшая в холодильный контур приводит к  коррозии его элементов и изменению  свойств фреона, поэтому работать с таким маслом сложнее.  

7.Шум кондиционера

       Уровень шума измеряется в Децибелах (дБ) —  относительной единице, показывающей во сколько раз один звук громче другого. За 0 дБ принят порог слышимости (заметим, что звуки с уровнем  менее 25 дБ фактически не слышны). Уровень  шепота — 25 — 30 дБ, шум в офисном  помещении, как и громкость обычного разговора, соответствует 35 — 45 дБ, а  шум оживленной улицы или громкого разговора — 50 — 70 дБ.

Для большинства  бытовых кондиционеров уровень  шума внутреннего блока лежит  в диапазоне 26 — 36 дБ, наружного блока  — 38 — 54 дБ.

8. Принцип работы и правила эксплуатации сплит-системы

       В основе работы любого кондиционера лежит  свойство жидкостей поглощать тепло  при испарении и выделять —  при конденсации.

Основными узлами любого кондиционера являются:

• Компрессор — сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру.

• Конденсатор  — радиатор, расположенный во внешнем  блоке. Название отражает процесс, происходящий при работе кондиционера — переход  фреона из газообразной фазы в жидкую (конденсация).

• Испаритель — радиатор, расположенный во внутреннем блоке. В испарителе фреон переходит  из жидкой фазы в газообразную (испарение).

• ТРВ (терморегулирующий вентиль) — понижает давление фреона перед испарителем.

• Вентиляторы  — создают поток воздуха, обдувающего  испаритель и конденсатор. Используются для более интенсивного теплообмена  с окружающим воздухом.

Компрессор, конденсатор, ТРВ и испаритель соединены  медными трубами и образуют холодильный  контур, внутри которого циркулирует  смесь фреона и небольшого количества компрессорного масла.

       В процессе работы кондиционера происходит следующее. На вход компрессора из испарителя поступает газообразный фреон под  низким давлением в 3 - 5 атмосфер и  температурой 10 - 20°С. Компрессор сжимает  фреон до давления 15 - 25 атмосфер, в результате чего фреон нагревается до 70 - 90°С, после чего поступает в конденсатор.